鱼蛋白对烤烟主要香味物质、游离氨基酸含量及感官质量的影响

摘要：为改善烟叶品质，生产高香气烟叶，以云烟87为试验品种，采用大田试验，研究灌根施用不同稀释倍数（100、300、500、700、900倍）的鱼蛋白稀释液对烤烟主要香味物质、游离氨基酸含量和感官质量的影响。结果表明，与CK相比，各鱼蛋白处理烤后烟中性香气物质总量增加16.16%～43.95%，其中苯丙氨酸类降解产物、美拉德反应产物、类胡萝卜素降解产物、新植二烯和茄酮含量分别增加10.11%～41.84%、11.08%～34.06%、15.71%～39.33%、17.31%～45.30%、4.62%～32.40%，烤烟草酸、苹果酸和柠檬酸等有机酸和3种多酚物质含量在适宜浓度显著提升，油酸和亚油酸含量在一定浓度范围内降低；游离氨基酸总量显著增加，且鱼蛋白稀释倍数与16种游离氨基酸含量有极显著负相关关系。此外，随着鱼蛋白施用浓度的升高，烤烟感官品质表现出先升高后降低的趋势，以300倍液处理的感官品质最好，烟叶香气质好，香气量足，刺激性和杂气较小，烟气浓度大。综上，鱼蛋白可提高烤烟主要香味物质和游离氨基酸含量，进而提高烟叶吸食品质，增强烟叶的香气可用性，以300倍液的鱼蛋白灌根效果最好。

关键词：鱼蛋白；烤烟；香味物质；烟叶品质；游离氨基酸

中图分类号：S572.06" 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2024）24-0093-07

收稿日期：2023-12-08

基金项目：广东中烟工业有限责任公司科技项目（编号：2022440000340004）；江西中烟工业有限责任公司科技项目（编号：赣烟工科计2023-10）。

作者简介：舒 尧（2000—），男，河北唐山人，硕士研究生，主要从事烟草栽培研究，E-mail：2926944748@qq.com；共同第一作者：张学伟（1985—），男，河南许昌人，硕士，高级农艺师，主要从事烟叶原料学研究，E-mail：zhangxw@gdzygy.com。

通信作者：景延秋，博士，教授，主要从事烟草化学研究，E-mail：jingyanqiu72t@163.com；邵兰军，硕士，高级农艺师，主要从事烤烟品质研究工作，E-mail：shaolj@gdzygy.com；殷鸿飞，硕士，农艺师，从事烟叶原料学研究，E-mail：1259891202@qq.com。

烟草香味物质是衡量烟叶感官品质和风格特征的重要内容^［1］。但近年来，烟叶生产受到了过度施用化肥、长期重茬种植和极端天气的影响，烤烟香气质量和风格特征面临着下降的风险^［2］。鱼蛋白是鱼类经酶解或菌解等工艺发酵而成的液体氨基酸肥料^［3］，属于植物生物刺激素的一种，富含大量氨基酸、小肽、生物多糖、甜菜碱、不饱和脂肪酸和矿物质等营养元素^［4］，具有为作物供给养分、增强作物抗逆性、改良土壤、提高作物风味和食用口感等作用^［5］。

目前，鱼蛋白已被应用到各类作物中。卢运艳等在番茄上施用鱼蛋白，发现其不仅可以促进番茄的生长发育，还可以改善番茄的品质和口感^［6］。李婷等通过向网纹甜瓜叶面喷施鱼蛋白发现，适宜浓度的鱼蛋白稀释液能显著提升网纹甜瓜果实的品质，果实风味好^［7］。翟晓芳等的研究表明，鱼蛋白可促进草莓果实膨大，提高果实糖度^［8］。杨会款等通过对烟叶喷施鱼蛋白，证明其对烤烟有较好的促生快发、增强抗病性和提高产量的作用^［9］。孙延国等研究发现，施用鱼蛋白可降低植烟土壤容重，提高土壤碱解氮、有效磷、速效钾水平，从而提高烤烟根系活力^［10］。我国拥有着大量的渔类资源^［11］，因此，将低值鱼或其下脚料发酵成鱼蛋白供给烟草使用，进而改善烤烟香味品质，具有一定的可行性。

尽管前人对鱼蛋白的功效做了大量研究，但有关鱼蛋白对烤烟香味物质、游离氨基酸含量和感官品质的报道甚少。因此，本研究通过大田试验，研究灌根施用稀释不同倍数的鱼蛋白稀释液，对烤烟主要香味物质、游离氨基酸含量和感官质量的影响，探讨其作用机理，并筛选出烟草适宜施用的浓度，从而为生产高香气烟叶，提高烤烟感官品质，提供理论和数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

本试验于2022年在湖南省常德市桃源县盘塘镇进行，供试品种为云烟87，由湖南省常德市烟草公司提供。土壤养分含量及pH值：全氮含量为 1.01 g/kg、全磷含量为0.66 g/kg、全钾含量为12.74 g/kg、碱解氮含量为112.60 mg/kg、有效磷含量为39.75 mg/kg、速效钾含量为220.5 mg/kg、有机质含量为27.81 g/kg，pH值为5.80。轮作方式为烟稻轮作。

鱼蛋白肥料（液体）购于山东木石鱼生物科技有限公司，采用低温酶解工艺，蛋白质含量≥150 g/L，氨基酸含量≥100 g/L，有机质含量≥390 g/L，氮、磷、钾含量分别为25、1.7、10 g/L，镁钙含量分别为1.3、9.8 g/L。

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，共设6个处理，3次重复，T1、T2、T3、T4、T5分别代表鱼蛋白稀释100、300、500、700、900倍后的灌根处理，CK为施用等量清水对照。鱼蛋白在烤烟移栽时和移栽后15、25、35、45 d对烟株灌根冲施，共5次，每次每株施用鱼蛋白稀释液150 mL。每个小区50株烟，共18个小区，烟株行距为1.20 m，株距为0.50 m，并设有保护行。烟苗于3月5日移栽，每667 m2施用基肥为烟草专用肥75 kg（N、P2O5、K2O含量分别为7%、14%、8%）、发酵菜籽肥40 kg（N、P2O5、K2O含量分别为4%、2%、1%），追肥为硝酸钾和硫酸钾各35 kg。其他大田管理均按当地优质烟叶管理方案进行。

1.3 取样方法

参考GB 2635—1992《烤烟》对各处理烤后烟叶进行分级，选取C3F等级烤后烟叶2 kg，用于烤烟主要香味成分、游离氨基酸含量和感官质量的测定。

1.4 检测指标与方法

1.4.1 中性香味成分测定

烤后烟中性香味物质的提取采用同时蒸馏萃取法^［12］，将提取液用二氯甲烷进行萃取浓缩后，使用HP 5890-5972气质联用仪进行定性定量分析。

1.4.2 多酚类物质测定

按照YC/T 202—2006《烟草及烟草制品 多酚类化合物 绿原酸、茛菪亭和芸香苷》的方法测定绿原酸、莨菪亭和芸香苷含量^［13］。

1.4.3 非挥发性有机酸测定

非挥发性有机酸酸的测定采用硫酸甲酯化-气相色谱法，参考穆童等的方法^［14］。称取1 g烟粉，加入0.5 mL己二酸 （内标） 和25 mL硫酸-甲醇溶液，振荡后静置过夜，然后过滤到分液漏斗中（内含50 mL蒸馏水），用 15 mL 二氯甲烷萃取3次，之后进行样品分析，分析仪器为Agilent 8890 GC system。

1.4.4 游离氨基酸测定

烤后烟游离氨基酸含量参考YC/T 282—2009《烟叶 游离氨基酸的测定 氨基酸分析仪法》的方法测定^［15］。使用仪器为 S-433D型氨基酸测定仪（德国SYKAM公司）。

1.4.5 感官质量评价

将各处理样品制成单料烟，由专业评吸专家根据YC/T 138—1998《烟草及烟草制品 感官评价方法》的标准打分，打分采用9分制。评定指标为香气质、香气量、刺激性、余味、杂气、浓度。

1.5 数据分析

采用Excel 2010进行数据处理和图表制作、SPSS 27.0进行统计分析和方差分析，利用Duncans新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 施用鱼蛋白对烤烟中性香味物质含量的影响

2.1.1 各处理对烤后烟苯丙氨酸降解产物的影响

苯丙氨酸类降解产物主要是一些易挥发的小分子化合物，这些物质可赋予烟叶果香和清香^［16］。由表1可知，与对照相比，各鱼蛋白处理的苯丙氨酸类降解产物总量显著增加10.11%～41.84%，具体排序为 T2gt;T1gt;T3gt;T5gt;T4gt;CK。T2处理总含量最高，为26.51 μg/g，其中占比最大的苯甲醇含量显著高于其他处理。T1处理苯乙醛含量最高，T2处理苯乙醇含量最高，T5处理苯甲醛含量最高。

2.1.2 各处理对烤后烟美拉德反应产物的影响

美拉德反应是氨基酸和还原糖之间的非酶棕色化反应，其形成的香气物质可赋予烟草坚果香、甜香、奶油香和可可香等香味^［17］。由表2可知，与CK相比，各鱼蛋白处理的美拉德反应产物总量增加11.08%～34.06%，各处理排序为 T2gt;T3gt;T1gt;T5gt;T4gt;CK，除T4处理外，其余处理均显著高于CK。T2处理总含量最高，为27.83 μg/g，其中糠醛含量占比最高。5-甲基糠醛含量表现为各鱼蛋白处理显著高于CK，但各处理间差异不明显。CK处理糠醇含量最高。T5处理2-乙酰基呋喃含量最高。

2.1.3 各处理对烤后烟类胡萝卜素降解产物的影响

类胡萝卜素降解产物中所包含的香气物质种类最多，这些物质使烟叶具有花香和烟草香底蕴^［18］，对烟叶的香气质量有重要影响。由表3可知，与CK相比，各鱼蛋白处理的类胡萝卜素降解产物总量显著增加15.71%～39.33%，各处理排序为 T2gt;T1gt;T3gt;T4gt;T5gt;CK，且处理间差异基本达显著水平。T2处理巨豆三烯酮3、香叶基丙酮、二氢猕猴桃内酯、β-大马酮（占比最大）、3-羟基-β-二氢大马酮、螺岩兰草酮和法尼基丙酮含量最高，T1处理芳樟醇、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮4、6-甲基-5-庚烯-2-醇和6-甲基-5-庚烯-2-酮含量最高，T3处理β-环柠檬醛和β-二氢大马酮含量最高。

2.1.4 各处理对烤后烟叶绿素和类西柏烷类降解产物的影响

新植二烯是叶绿素的主要降解产物，

其在中性香味成分中含量最大，有一种弱的、令人愉快的气味，可增加烟叶的吃味和香气^［19］。茄酮是类西柏烷类的主要降解产物，带有清新的胡萝卜气味，能使卷烟香吃味变得丰满醇和^［20］。由表4可知，与对照相比，各鱼蛋白处理的新植二烯、茄酮含量分别增加17.31%～45.30%和4.62%～32.40%，各处理排序均为T2gt;T1gt;T3gt;T4gt;T5gt;CK，都以T2处理最高，新植二烯和茄酮含量分别为 1 165.89、57.01 μg/g，显著高于其他处理。

2.1.5 各处理对烤后烟中性香气物质总量的影响

由图1可知，各鱼蛋白处理的烤烟中性香气物质总量显著高于CK处理16.16%～43.95%，排序为 T2gt;T1gt;T3gt;T4gt;T5gt;CK，且各处理间差异多达显著水平；随着鱼蛋白施用量的升高，烤烟香气物质总量呈现先升高后降低的趋势，在T2处理时达到最高值（1 379.53 μg/g），显著高于其他处理。除去新植二烯外中性香味物质总量表现出类似规律。说明鱼蛋白可以提升烤烟各类中性香味物质的含量，促进烟叶香气品质的形成，以T2处理香气品质最好。

2.2 施用鱼蛋白对烤烟多酚化合物含量的影响

多酚化合物不但本身具有令人愉快的香气，而且在燃吸时由于干馏、氧化、裂解，可产生各种芳香气味成分^［21］。烤烟中含量最多的3种酚类化合物依次是绿原酸、芸香苷和莨菪亭。由图2至图4可知，随着鱼蛋白施用量的升高，3种酚类化合物的含量表现为先升高后降低的趋势，T2处理绿原酸、芸香苷和莨菪亭含量均为最高值，并且显著高于其他处理，分别达到13.04、11.39、0.26 mg/g。说明鱼蛋白可促进烤烟多酚物质的积累，以T2处理提升效果最大，最有利于烟叶香气品质的提高。

2.3 施用鱼蛋白对烤烟非挥发性有机酸含量的影响

烤烟非挥发性有机酸（草酸、苹果酸和柠檬酸等）可以调节烟气pH值，中和植物碱，减轻刺激性，改善余味，间接影响烟叶的吸食品质^［22］。十四酸、十六酸和十八酸等饱和高级脂肪酸可以给烟气增加蜡味、脂肪味，使吸味平和，但油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸过多会增加烟气刺激性，产生涩味^［23］。由表5可知，随着鱼蛋白施用浓度的升高，非挥发性有机酸总量呈现先升高后降低的趋势，具体表现为T2gt;T3gt;T4gt;T1gt;T5gt;CK，且处理间差异显著。其中，草酸、苹果酸和十六酸含量以T2处理最高，显著高于其他处理； T2和T3处理柠檬酸含量显著高于其他处理；T4处理十四酸含量显著高于其他处理；各鱼蛋白处理亚油酸含量显著低于CK，以T2处理最低；T4处理油酸含量低于其他处理。以上说明，鱼蛋白可以提升烤烟草酸、苹果酸和柠檬酸等有机酸含量，并对油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸含量有降低效果，有利于中和烟气，减轻涩味。

2.4 施用鱼蛋白对烤烟游离氨基酸含量的影响

2.4.1 各处理对烤烟游离氨基酸含量的影响

表6为不同处理烤后烟游离氨基酸含量，共检测了21种氨基酸，其中，脯氨酸含量最高。各处理游离氨基酸总量排序依次为T1＞T2＞T3＞T5＞T4＞CK，且试验组均显著高于对照，说明施用鱼蛋白可在一定程度上提高烤烟游离氨基酸总量。各处理间甘氨酸、丙氨酸和缬氨酸含量各处理间差异不显著。T1处理的天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、半胱氨酸、异亮氨酸、酪氨酸、赖氨酸、组氨酸、色氨酸、 精氨酸和脯氨酸含量显著高于其他处理。T2处理的蛋氨酸、苯丙氨酸和4-氨基丁酸含量显著高于其他处理。T1和T2处理的亮氨酸含量显著高于其他处理。

2.4.2 鱼蛋白稀释倍数与烤后烟游离氨基酸含量的相关性分析

由表7可知，鱼蛋白稀释倍数与天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、半胱氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、赖氨酸、组氨酸、色氨酸、精氨酸和脯氨酸含量呈极显著负相关关系，而与其余氨基酸含量无相关性，说明施用鱼蛋白可显著影响这些氨基酸的合成与吸收，从而影响烟株内的氮代谢。

2.5 施用鱼蛋白对烤烟感官质量的影响

由表8可知，与CK相比，施用鱼蛋白对烤后烟叶感官质量有一定的提升作用，随着鱼蛋白施用量的增加，烤后烟叶香气质、香气量、刺激性、余味、杂气、浓度得分均呈现先升高后下降的趋势。香气质、余味和浓度得分以T2处理最高。香气量和杂气得分以T2和T3处理并列最高。刺激性得分以T3处理最高。T1处理烟叶刺激性较大，得分远低于其他处理。

3 讨论与结论

烟叶的品质和风格特征与烤烟本身的香味物质密不可分^［24］。众多研究表明，施用氨基酸肥或单施一种氨基酸均有利于烤烟香味物质含量和感官品质的提高。李洪臣等对不同烤烟品种喷施不同种类的外源氨基酸后，美拉德反应程度提高^［25］。宫长荣等在烤烟打顶后喷施氨基酸肥，发现其对5大类香味物质含量有不同程度的提高作用^［26］。段俊雅等喷施聚天冬氨酸后，烟叶氮代谢平衡，烤后烟叶的中性香味成分含量和吸食品质提高^［27］。本试验结果显示，与CK相比，各鱼蛋白处理显著增加了烤后烟中性香味物质总量，各香气类别中，苯丙氨酸类降解产物、美拉德反应产物、类胡萝卜素降解产物、茄酮和新植二烯含量均有不同程度提高，这与上述学者的研究结果相似。可能原因如下：（1）鱼蛋白中的各种氨基酸被烟株吸收后，可为美拉德反应提供大量的氨基酸原料，有利于美拉德反应的发生。（2）某些氨基酸（苯丙氨酸）被吸收后，经落黄成熟和调制后，本身可分解为苯甲醇、苯乙醇、苯乙醛和苯甲醛等小分子香气物质。（3）鱼蛋白中除了含有大量氨基酸外，还有镁、铁等中微量元素，这些物质可作为质体色素合成的直接原料或催化剂，促进叶绿素和类胡萝卜素等香气前体物质的合成与积累。（4）研究表明，氨基酸等有机肥可增大烟叶腺毛密度和叶面分泌物含量，而茄酮是仅有腺毛头才分泌的西柏三烯二醇的主要降解产物^［28］，因此，本试验中茄酮含量增加。

多酚化合物对烤烟的颜色、香气和吃味有着重要影响^［29］。多酚化合物含量与烟叶等级相一致，高等级烟叶多酚含量高，低等级烟叶多酚含量低^［30］。本试验中，各鱼蛋白处理的绿原酸、芸香苷和莨菪亭含量均高于CK，这与刘晓迪等的研究结果^［31］一致。可能是因为鱼蛋白中的某些氨基酸提高了苯丙氨酸解氨酶（催化多酚化合物合成的关键酶）的活性，从而导致绿原酸、芸香苷、莨菪亭等多酚化合物含量升高^［26］。烟草中有机酸的含量可衡量烤烟的烟气的醇和性，对烤烟的吸食品质有重要作用^［32］。在本试验中，适宜的鱼蛋白浓度可以显著提升烤烟草酸、苹果酸和柠檬酸等有机酸含量，并在一定程度对油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸有降低效果，这与韩锦峰等有机氮肥试验的研究结果^［33-34］一致。草酸、苹果酸和柠檬酸含量增加，可能和鱼蛋白中氨基酸通过三羧酸循环、糖酵解和其他代谢途径的转化有关。而油酸和亚油酸含量降低，可能和鱼蛋白增强植物抗性，从而减少不饱和脂肪酸的合成有关，但其机理还需进一步研究。

大量研究结果表明，高等植物可以直接从土壤中吸收氨基酸等小分子物质来供给自身生长发育^［35］。氨基酸本身虽不是香气物质，但会间接影响烟叶的吸食品质，适宜的氨基酸含量可以提高烟叶的香气量和丰满度^［36］。在本试验中，各处理游离氨基酸总量为T1＞T2＞T3＞T5＞T4＞CK，且试验组均显著高于对照。相关性分析表明，鱼蛋白稀释倍数与多种氨基酸含量呈极显著负相关关系，说明施用鱼蛋白可显著影响这些氨基酸的合成、转化与吸收，从而影响烟叶的品质。

最后，由感官评吸可知，随着鱼蛋白施用量的增加，烤后烟各感官指标基本呈现先升高后下降的趋势，以T2处理表现最优，但也发现高浓度的鱼蛋白稀释液（100倍液）烟叶感官品质较差，表现为刺激性较大，可能是因为烟叶氮含量高导致的^［37］。因此，在施用鱼蛋白时要控制其用量，避免因烤烟氮素水平过高，导致烟叶吸食品质下降。

综上所述，对烤烟灌根施用不同浓度的鱼蛋白稀释液后，烟叶5大类香味物质和3种多酚化合物含量均有不同程度提高，烤烟非挥发性有机酸中，草酸、苹果酸和柠檬酸等有机酸含量增加，油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸含量在一定范围内降低，烤后烟游离氨基酸含量升高，且鱼蛋白稀释倍数与16种氨基酸含量呈极显著负相关关系，烤后烟叶感官质量改善。在这些处理中，以300倍液鱼蛋白处理烤烟效果最佳。

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