基于香气物质差异的湖北省烤烟新品系地域适应性分析

李亚培，曹景林，蔡长春，张俊杰，吴成林，程君奇

（湖北省烟草科学研究院，武汉 430030）

新品种（系）的适应性是品种选育的重要环节，重在考察新品种（系）在不同环境条件下经济性状的稳定性和适应性、内在化学成分的协调性、外观质量的可用性及感官质量的均衡性。香气物质是烟草感官质量的香气评价研究的重要化学组分，通常分为苯丙氨酸类、棕色化产物类、类西柏烷类、类胡萝卜素类及其他五大类，它们大多由香气前体物如内在化学成分的糖类降解转化而成，是对烟叶香气质、香气量及香型风格进行评价的重要指标，也对卷烟制品形成特有风格起重要作用［1-4］。优质烤烟品种的特点往往是内在化学成分具有良好的协调性，或者是某种致香物质或多种致香物质含量突出，使其具有特有的香气风格而受到卷烟工业的青睐。因此，培育内在化学成分协调、香气物质均衡的优质烤烟新品种是育种的重要目标。

本试验从香味物质方面分析了湖北省自育烤烟新品系在不同环境条件下的适应性，旨在筛选出适宜环境条件下具有突出香气物质的新品系加以推广。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为烤烟新品系HB030、HB078、HB107、YX01、HB202、LD33/60 及对照品种K326 和云烟87。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验在湖北省利川市、宣恩县、巴东县、兴山县、房县、保康县6 个区试点进行。各试点均采用完全随机区组设计，重复3 次，2 行区或4行区，每小区种植80 株，行距和株距分别为120、55 cm，四周设置保护行。试验地块要求平整，土壤肥力适中，质地较疏松，水源方便，前茬作物为非茄科作物，周围无病毒病传染源。

1.2.2 测定项目及方法 参照GB 2635—92《烤烟》分级标准对烤后烟叶进行分级，取C3F 等级烟叶样品用于香气物质检测。香气物质采用GC/MS 法测定，即前处理采用同时蒸馏萃取装置，萃取剂使用二氯甲烷，装置的一端接盛有10.0 g 烟样及350 mL水的l 000 mL 平底烧瓶，加热。装置的另一端接盛有40 mL 二氯甲烷的100 mL 烧瓶，该端在水浴锅上加热，水浴温度为60 ℃，同时蒸馏萃取2 h，蒸馏萃取完成后，往二氯甲烷萃取液中加入10 g 无水硫酸钠，冷却干燥，最后把二氯甲烷萃取液浓缩至2 mL，并以硝基苯为内标，进行定量分析。采用美国HP5890 Ⅱ-5972 气质联用仪对烟叶样品进行定性分析。GC/MS 分析条件：色谱柱为hp-5（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气为He，流速为0.8 mL/min；进样口温度250 ℃；传输线温度280 ℃；离子源温度177 ℃；升温程序为初温50 ℃，恒温5 min后以5 ℃/min升至120 ℃，保持5 min，再以5 ℃/min 升至180 ℃，保持5 min，再以6 ℃/min 升至250 ℃，保持15 min；分流比为1∶15；进样量2 μL；电离能70 eV；电离方式为El；质量数范围为50～500 amu；MS 谱库为NIST库。

1.2.3 栽培管理措施

1）育苗。采用漂浮育苗，加强苗期管理，保证试验用苗数量和质量。

2）施肥。施纯氮97.5 kg/hm2，氮磷钾配比为1.0∶1.5∶3.0，肥料种类为烟草专用复合肥、磷肥、硝酸钾。70%氮肥、全部磷肥及70%钾肥作底肥于移栽前25 d 条施，根据小区面积折算施肥量，做到施肥均匀。剩余氮肥、钾肥于移栽后20～25 d 追施。

3）移栽。采用地膜覆盖栽培。起垄后，墒情适宜时覆膜，适时移栽。

4）田间管理。在移栽后30 d 揭膜中耕除草培土，在整个生育期加强病虫害防治。每小区50%第一中心花开放时一次性打顶，抑芽剂抑芽。

5）采烤。成熟摘叶采收，密集式烤房烘烤。

2 结果与分析

2.1 烤烟新品系苯丙氨酸类降解产物含量分析

参试新品系在不同区试点的苯丙氨酸类降解产物含量分析结果表明（图1），在宣恩县区试点，苯丙氨酸类降解产物含量方面，新品系HB202＞LD33/60＞云烟87，且排名前3 位，K326 的含量最低，新品系HB030、HB078、HB107、YX01 的苯丙氨酸类降解产物含量基本相当；在利川市区试点，苯丙氨酸类降解产物含量排名前4 位的是YX01、HB202、HB107、LD33/60，HB030、HB078 的苯丙氨酸类降解产物含量与K326、云烟87 基本相当；在巴东县区试点，参试新品系HB030 与K326 的苯丙氨酸类降解产物含量相当，大于其他参试烤烟新品系，其他烤烟新品系大小排序为云烟87＞HB202＞LD33/60＞HB078＞HB107＞YX01。在兴山县区试点，苯丙氨酸类降解产物含量，参试新品系HB078＞LD33/60 ＞YX01 ＞K326 ＞HB202 ＞云烟87 ＞HB107 ＞HB030；在房县区试点，苯丙氨酸类降解产物含量大小排序为参试新品系LD33/60＞K326＞HB030＞YX01＞云烟87＞HB202＞HB078＞HB107；在保康区试点，苯丙氨酸类降解产物含量方面，参试新品系HB202＞YX01 ＞HB030 ＞云烟87 ＞LD33/60 ＞K326 ＞HB107 ＞HB078。

图1 烤烟新品系苯丙氨酸类降解产物含量

综上所述，新品系HB202 在宣恩县和巴东县区试点种植比较有利于提高其苯丙氨酸类降解产物的含量；新品系HB030 在巴东县区试点种植比较有利于提高其苯丙氨酸类降解产物含量；新品系HB078 在兴山县区试点种植比较有利于提高其苯丙氨酸类降解产物的含量；新品系LD33/60 在巴东县区试点种植比较有利于提高其苯丙氨酸类降解产物的含量；新品系YX01 在兴山县区试点种植比较有利于提高其苯丙氨酸类降解产物的含量。

2.2 烤烟新品系棕色化产物类降解产物含量分析

参试新品系在不同区试点的棕色化产物类降解产物含量分析结果表明（图2），在宣恩县区试点，棕色化产物类降解产物含量大小排序为参试新品系HB202＞HB107＞HB078＞云烟87＞LD33/60＞YX01＞HB030＞K326；在利川市区试点，棕色化产物类降解产物含量大小排序为参试新品系HB107＞HB202＞LD33/60＞YX01＞云 烟87＞K326＞HB030＞HB078；在巴东县区试点，K326＞HB030＞云 烟87＞HB107＞HB078＞HB202＞LD33/60＞YX01；在兴山县区试点，HB107＞HB078＞YX01＞LD33/60＞HB202＞K326＞云烟87＞HB030；在房县区试点，棕色化产物类降解产物含量大小排序为参试新品系LD33/60＞K326＞HB030＞HB202＞HB078＞YX01＞云烟87＞HB107；在保康县区试点，云烟87 ＞HB202 ＞HB030 ＞YX01 ＞HB107 ＞HB078＞K326＞LD33/60。

图2 烤烟新品系棕色化产物类降解产物含量

综上所述，新品系HB030 在巴东县区试点种植比较有利于提高其棕色化产物类降解产物含量；新品系HB078、HB107、YX01 在兴山县区试点种植比较有利于提高其棕色化产物类降解产物含量；新品系HB202 在宣恩县区试点种植比较有利于提高其棕色化产物类降解产物的含量；新品系LD33/60 在房县区试点种植比较有利于提高其棕色化产物类降解产物的含量。

2.3 烤烟新品系类西柏烷类降解产物含量分析

参试新品系在不同区试点的类西柏烷类降解产物含量分析结果表明（图3），在宣恩县区试点，类西柏烷类降解产物含量排名前3 位的是HB202、云烟87、HB030，HB107 和LD33/60 的类西柏烷类降解产物含量基本相当，HB078、YX01 和K326 的类西柏烷类降解产物含量基本相当；在利川市区试点，类西柏烷类降解产物含量排名前4 位的是HB030、HB202、LD33/60、HB107，HB078 和K326 的类西柏烷类降解产物含量基本相当，YX01 和云烟87 的类西柏烷类降解产物含量基本相当；在巴东县区试点，类西柏烷类降解产物含量大小排序为云烟87＞LD33/60 ＞K326 ＞HB107 ＞HB030 ＞HB202 ＞HB078＞YX01；在兴山县区试点，类西柏烷类降解产物含量大小排序为K326＞LD33/60＞HB202＞HB078=YX01＞云烟87＞HB030＞HB107，YX01 和HB078 的类西柏烷类降解产物含量相等；在房县区试点，类西柏烷类降解产物含量大小顺序为K326＞YX01＞LD33/60＞HB078=HB202＞云 烟87＞HB030＞HB107，HB078 和HB202 的类西柏烷类降解产物含量相等；在保康县区试点，类西柏烷类降解产物含量大小排序为参试新品系HB202＞K326 ＞云烟87 ＞YX01 ＞HB030 ＞LD33/60 ＞HB078＞HB107。

图3 烤烟新品系类西柏烷类降解产物含量

综上所述，新品系HB030、HB107、LD33/60 在巴东县区试点种植比较有利于提高其类西柏烷类降解产物含量；新品系HB078、YX01 在房县区试点种植比较有利于提高其类西柏烷类降解产物含量；新品系HB202 在保康县区试点种植比较有利于提高其类西柏烷类降解产物含量。

2.4 烤烟新品系类胡萝卜素类降解产物含量分析

参试新品系在不同区试点的类胡萝卜素类降解产物含量分析结果表明（图4），在宣恩县区试点，类胡萝卜素类降解产物含量大小顺序为参试新品系HB202＞云烟87＞LD33/60＞HB078＞HB030＞HB107＞YX01＞K326；在利川市区试点，类胡萝卜素类降解产物含量大小顺序为参试新品系YX01＞HB202＞HB107＞K326＞LD33/60＞云烟87＞HB030＞HB078；在巴东县区试点，类胡萝卜素类降解产物含量大小顺序为K326＞HB202＞ 云烟87＞HB078＞HB030＞LD33/60＞YX01＞HB107；在兴山县区试点，类胡萝卜素类降解产物含量大小排序为参试新品系LD33/60＞HB078 ＞YX01 ＞K326 ＞HB202 ＞云烟87 ＞HB107 ＞HB030；在房县区试点，类胡萝卜素类降解产物含量排名前2 位的是LD33/60、K326，HB030、YX01 和云烟87 的类胡萝卜素类降解产物含量基本相当，HB078 和HB202 的胡萝卜素类降解产物含量基本相当，HB107 的含量最低；在保康县区试点，类胡萝卜素类降解产物含量大小排序为参试新品系HB030＞YX01＞HB202 ＞云烟87 ＞LD33/60 ＞HB078 ＞HB107 ＞K326。

图4 烤烟新品系类胡萝卜素类降解产物含量

综上所述，新品系HB030 在保康县区试点种植比较有利于提高其类胡萝卜素类降解产物含量；新品系HB078 在兴山县区试点种植比较有利于提高其类胡萝卜素类降解产物含量；新品系HB107、HB202 在宣恩县区试点种植比较有利于提高其类胡萝卜素类降解产物含量；新品系YX01 在保康县区试点种植比较有利于提高其类胡萝卜素类降解产物含量；新品系LD33/60 在房县区试点种植比较有利于提高其类胡萝卜素类降解产物含量。

2.5 烤烟新品系叶绿素降解产物含量分析

参试新品系在不同区试点的叶绿素降解产物含量分析结果表明（图5），在宣恩县区试点，叶绿素降解产物含量大小顺序为参试新品系HB202＞HB030 ＞LD33/60 ＞云烟87 ＞YX01 ＞HB107 ＞K326 ＞HB078；在利川市区试点，叶绿素降解产物含量大小顺序为参试新品系YX01＞HB202＞HB107＞HB030＞HB078＞LD33/60＞K326＞云烟87；在巴东县区试点，叶绿素降解产物含量大小排序为K326＞云烟87＞HB078=HB202 ＞LD33/60 ＞HB030 ＞YX01 ＞HB107，HB078 和HB202 的叶绿素降解产物含量相等；在兴山县区试点，叶绿素降解产物含量大小顺序为参试新品系LD33/60 ＞YX01 ＞K326 ＞HB078 ＞HB202 ＞云烟87＞HB030＞HB107，YX01 和K326 的叶绿素降解产物含量相当；在房县区试点，叶绿素降解产物含量大小排序为参试新品系LD33/60＞YX01＞K326＞HB078＞云烟87＞HB202＞HB030＞HB107；在保康县区试点，叶绿素降解产物含量大小排序为HB030＞HB202 ＞YX01 ＞HB078 ＞LD33/60 ＞云烟87 ＞K326 ＞HB107。

图5 烤烟新品系叶绿素降解产物含量

综上所述，烤烟新品系HB030、HB202、LD33/60在宣恩县区试点种植比较有利于提高其叶绿素降解产物含量；新品系HB078 在保康县区试点种植比较有利于提高其叶绿素降解产物含量；新品系HB107、YX01 在利川市区试点种植比较有利于提高其叶绿素降解产物含量。

3 小结与讨论

从经济性状方面及内在化学成分方面分析烤烟新品种（系）在不同生态条件下的适应性是育种工作者经常用到的分析方法。李亚培等［5，6］、李青诚等［7，8］从经济性状方面研究了湖北省不同产区生态条件下新品系的适应性，筛选出了适应湖北省不同生态条件下种植的新品系。曹景林等［9］研究了湖北省不同生态条件下当地主栽烤烟品种多年常规内在化学成分的变化，发现在固定生态条件下，影响烟叶常规化学成分的因素主要为品种自身特性。曹景林等［10］从海拔高度方面研究了云烟87 的烟叶化学成分与海拔高度的关系，发现盐碱和总氮随海拔高度升高而升高，还原糖、总糖随海拔高度升高而降低，得出烟叶化学成分的协调性与海拔高度呈负相关。无论从经济性状方面还是内在化学成分方面筛选不同环境条件下的最适烤烟新品种都具有一定的局限性。烟草中的香味物质其化学成分主要是醛、酮、醇、酯等碳水化合物［11］，按类别分为苯丙氨酸类、棕色化产物类、类西柏烷类、类胡萝卜素类及其他5 类［2］，对烟草的内在品质至关重要，还是影响卷烟制品风格类型的重要因素。冉霞等［12］认为，烟叶中挥发性香味成分的种类、含量及组成比例是卷烟产品风格的主要影响因子，其中的棕色化产物类大多具有特殊的香味；类胡萝卜素类香味物质阈值相对较低、刺激性较小、香气质较好、对烟叶香气贡献率大，是影响烟叶香气质和香气量的重要组分。还有研究认为多酚类物质可赋予烟气清甜香和烤香［13］；新植二烯是烟草中性挥发物中含量最高的成分［14］，其含量高低与其香型风格有紧密联系［15］。因此，从香味物质的含量入手，分析烤烟品种在不同环境条件下的香味物质含量的差异，筛选出在适宜环境条件下具有较高香味物质含量的新品种，或许可以弥补单纯从经济性状或者内在化学成分方面筛选优质烤烟新品种的不足。

研究从香味物质之苯丙氨酸类降解产物、棕色化产物类降解产物、类西柏烷类降解产物、类胡萝卜素类降解产物、叶绿素降解产物含量方面研究了湖北省自育烤烟新品系在不同产区环境条件下的适应性。结果表明，宣恩县区试点的环境条件有利于提高新品系HB202 的苯丙氨酸类降解产物、棕色化产物类降解产物、类胡萝卜素类降解产物及叶绿素降解产物含量，还有利于提高新品系HB030 叶绿素降解产物含量；巴东县区试点的环境条件有利于提高新品系HB030 的苯丙氨酸类降解产物、棕色化产物类降解产物、类西柏烷类降解产物含量；保康县区试点的环境条件有利于提高新品系HB202 的类西柏烷类降解产物含量和新品系HB030 的类胡萝卜素类降解产物含量；其他参试新品系在不同区试点的香味物质含量表现不一致。综上结果，结合前期对参试新品系在不同区试点的经济性状及化学成分的适应性分析，得出适宜在宣恩县、保康县种植的优质烤烟新品系为HB202，适宜在宣恩县、巴东县、保康县种植的优质烤烟新品系为HB030，这为后期进行生产示范提供了数据支撑。