豆浆灌根对烤烟烟叶氨基酸组分的影响及其与感官质量的关系

杨军杰， 李洪臣， 杨晋燕， 戴华鑫， 尹光庭， 段卫东， 刘文涛

(1.河南省烟草公司三门峡市公司，河南 三门峡 472000； 2.郑州烟草研究院 烟草行业生态环境与烟叶质量重点实验室，河南 郑州 450001；3.河南中烟工业有限责任公司，河南 郑州 450016； 4.郑州大学 材料科学与工程学院，河南 郑州 450001)

感官评吸是鉴定烟叶内在品质，尤其是香吃味的主要方法。而氨基酸与烟叶香吃味关系密切，是形成烟叶香气物质的前体。深入探讨烟叶中氨基酸与感官质量之间的关系，对于进一步采取措施，提高烟叶质量意义重大。豆浆灌根技术是豫西三门峡地区烤烟生产的一项常规农艺措施，常年推广面积占本地烟叶种植总面积的95%以上。有关豆浆灌根对烤烟品质及土壤的影响已有文献报道，程兰等[1]研究发现，传统豆浆灌根可提高烟叶物理特性和化学成分指标；韦凤杰等[2]研究表明，传统豆浆灌根可优化中部和上部烟叶的香气物质总量和质量，郑亚楠等[3]研究也得出相似结论；陈玉国等[4]研究表明传统豆浆配施腐熟牛粪和芝麻饼肥可显著促进烟株生长发育，提高烟株的抗病性和烤烟感官品质；戴华鑫等[5-6]研究表明，豆浆灌根(传统豆浆和酵解豆粕)对烤烟物理特性、化学成分、外观质量和感官品质等方面均有提升作用，且能够提高土壤养分含量，改善土壤微生态环境；李致新等[7]研究发现团棵期进行豆浆灌根，烟株抗逆性和抗病性强。但尚未有豆浆灌根对烟叶氨基酸含量影响的相关报道。因此，本研究通过大田试验，分析豆浆灌根后对烟叶游离氨基酸含量及组成的影响，并明确烟叶游离氨基酸含量与感官品质的相关性，以揭示豆浆灌根措施对于提升烟叶品质的机理，为豆浆灌根这一土壤保育措施的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 处理设计

试验于2016年设在三门峡市卢氏县杜关镇，烟田地块平整，肥力中等，前茬作物为烟草，供试品种为K326。烟苗于5月5日移栽，移栽25 d后进行豆浆灌根，设置3个处理，分别为：对照(CK)；传统豆浆(T1)；酵解豆粕(T2)，传统豆浆和酵解豆粕灌根量为 5 kg·hm-2，为消除豆浆中氮素施入因素的影响，按照大豆全氮含量7%换算，对照处理中加入33.9 kg·hm-2的硝酸铵钙，兑水混匀后施入烟株根部，田间具体施用方法参考马京民等[8]方法。酵解豆粕的营养成分参考戴华鑫等[5]。其他田间管理措施按照当地优质烟叶生产技术规范进行，各处理间管理措施保持一致。

1.2 样品采集

豆浆灌根后5、20、35、45、55、65、75 d，采用挂牌跟踪方式选取3个处理中15株新鲜烟叶，采集鲜烟后干冰保存，带回实验室保存于-80 ℃冰箱中，用于游离氨基酸的测定。采收后烟叶统一装置于烤房中部，按照当地常规烘烤工艺烘烤。挑选烤后C3F和B2F等级烟叶，用于游离氨基酸的测定和感官质量评价。

1.3 测定方法

1.3.1 游离氨基酸测定

按照YC/T 31—1996[9]处理烟叶样品后，通过60目筛过滤制备烟末试样，称取1.000 0 g烟末于100 mL磨口三角瓶中，加入0.005 mol·L-1盐酸溶液50 mL，塞上塞子，室温下超声萃取30 min，离心取上清液，使用水相滤膜过滤，滤液移至1.5 mL色谱瓶中待测。参照YC/T 282—2009[10]规定的方法，利用氨基酸自动分析仪(Hitachi 8900，日本)测定样品21种游离氨基酸[11]的含量与组分。

1.3.2 感官质量评价

参考中国烟草种植区划建立的烤烟感官质量综合评价方法[12]。

1.4 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2010进行整理，采用SPSS 19.0软件进行Pearson相关性分析。

2 结果与分析

2.1 豆浆灌根对烤后烟叶游离氨基酸含量及组成的影响

2.1.1 豆浆灌根对中部烟叶游离氨基酸含量及组成的影响

在中部叶21种氨基酸中，在各处理组占比均相对较高(>1.0%)的有Asp、Thr、Asn、Glu、Ala、β-Ala、Pro等7种氨基酸，其中Pro占比在60%以上，而Asn的占比超过10%。对照组烟叶中，Phe、GABA等氨基酸占比均低于1.0%，传统豆浆和酵解豆粕处理后的烟叶中占比则均大于1.0%。与对照处理相比，传统豆浆和酵解豆粕施用后，烟叶Gly、Leu含量变化不大，Asp、Glu、Phe、GABA、His、Trp等氨基酸含量均上升1倍以上(表1)。

表1 豆浆灌根对中部叶游离氨基酸含量及组成的影响

2.1.2 豆浆灌根对上部烟叶游离氨基酸含量及组成的影响

在上部叶21种氨基酸中，在各处理组占比均相对较高的有Thr、Asn、Glu、Ala、Cys、Phe、β-Ala、GABA、Pro等氨基酸，其中Pro占比在68.92%～73.80%，Asn的占比在7.07%～8.48%。与对照相比，传统豆浆和酵解豆粕施用后，烟叶Thr、Ser、Gly等含量变化不大，Asn、β-Ala、GABA和Pro含量均上升50%左右(表2)。

表2 豆浆灌根对上部叶游离氨基酸含量及组成的影响

2.2 豆浆灌根对烤后烟叶感官质量的影响

戴华鑫等[5]报道了豆浆灌根处理后烟叶感官质量的变化情况，本研究也发现豆浆灌根对中部叶和上部叶感官质量提升作用明显(表3)。

表3 豆浆灌根对烤后烟叶感官质量的影响

2.3 烟叶游离氨基酸含量与感官品质的相关性分析

2.3.1 中部叶游离氨基酸含量与感官品质的相关性分析

中部叶Leu含量与香气量、刺激性和感官总分呈显著负相关，Phe、GABA、His等3种氨基酸含量与香气量、刺激性呈显著正相关，Trp与杂气呈显著正相关(表4)。

2.3.2 上部叶游离氨基酸含量与感官品质的相关性分析

上部叶Thr含量与杂气呈极显著正相关，GABA含量与杂气呈显著正相关；Pro含量与香气质、香气量、刺激性和余味呈显著正相关，与感官总分呈极显著正相关(表5)。

表5 上部叶游离氨基酸含量与感官品质的相关性

2.4 豆浆灌根对不同生育期烟叶游离氨基酸含量的影响

为进一步揭示不同种类游离氨基酸在烟叶生长过程中的变化规律，我们分析了鲜烟叶不同生育时期的游离氨基酸含量(表6)。结果显示，烟叶游离氨基酸总量及多种氨基酸在灌根后5 d时含量较高，在灌根后20、35 d后逐步下降，灌根后45 d即下部叶采收前有所上升。中部叶采收前(灌根后65 d)，豆浆灌根后的游离氨基酸总量高于对照。上部叶采收前(灌根后75 d)，对照与酵解豆粕处理后氨基酸总量差别不大，传统豆浆处理后游离氨基酸总量相对较高。

表6 豆浆灌根后鲜烟生长过程中游离氨基酸含量变化 单位：mg·g-1

表6(续) 单位：mg·g-1

与对照相比，传统豆浆和酵解豆粕施用后，下部叶除Glu外，Thr、Ser、Cys、Leu、His含量相对较高；中部叶的Phe、GABA、His、Trp含量变化不明显，上部叶GABA含量差别不大，Pro含量在传统豆浆处理后相对较高，对照与酵解处理差别不大。

3 小结与讨论

氨基酸对于烟草香味物质的形成起着重要的作用[13]，一方面，氨基酸在有氧条件下燃烧会产生如氨等具有刺激性的含氮化合物，影响烟气质量；另一方面，烤烟在调制、醇化和燃烧过程中，氨基酸和单糖类物质发生非酶促棕色化反应(美拉德反应)，形成的美拉德反应产物可赋予烟草特有香气[14]。一般认为，氨基酸含量太高，烟气辛辣、味苦较重，并且刺激性强烈，若氨基酸含量太低，烟气则平淡无味缺少丰满度[15]。烟叶游离氨基酸含量受栽培措施、成熟度及烘烤条件的影响较大。武雪萍等[16]研究了芝麻饼肥与无机肥不同配比对烤烟游离氨基酸的影响，发现芝麻饼肥和无机肥按1∶1施入可明显提高游离氨基酸含量。景延秋等[17]对白肋烟的研究也得出了类似结论，这与本研究结果一致。蕫洪旭等[18]研究了采收成熟度对烤烟游离氨基酸的影响，发现过熟采收的烟叶经烘烤后游离氨基酸含量较低，欠熟采收的烟叶经烘烤后游离氨基酸含量较高，这与贾保顺等[19]研究结论一致。孙晓伟等[20]研究表明随着海拔高度的增加，烤烟中游离氨基酸总量以及各项游离氨基酸含量均呈现降低趋势。烘烤过程中，烟叶开始是以蛋白质的水解作用为主导，游离氨基酸含量增加，而后随着烤房内温湿度的提高，蛋白酶活性逐渐下降，游离氨基酸则主要参与其他物质的合成反应，游离氨基酸含量减少[21]。

本研究表明，豆浆灌根后不同部位烤后烟叶游离氨基酸含量与感官品质之间的相关性有所差异，中部叶中多与香气量和刺激性有关，上部叶中多与杂气有关，Pro在上部叶的作用可能较大。各部位烟叶Pro含量明显高于其他种类氨基酸，占游离氨基酸总量的比例在60%以上，这与周芸等[22]研究结果一致。与对照相比，豆浆灌根后中部叶Phe、GABA、His、Trp含量升高，上部叶Asn、β-Ala、GABA、Pro含量升高，可能是不同部位烟叶感官品质提升的主要原因之一。进一步跟踪不同烤前鲜烟叶游离氨基酸含量，发现豆浆灌根后烟叶氨基酸总量高于对照，但与烤后感官品质相关的氨基酸含量在3种处理的鲜烟中差别不大，因此推测，烘烤过程可能是造成烤后烟叶游离氨基酸含量差异的主要原因。