增施农家肥对不同区域烟叶香气品质的影响

摘要  ［目的］研究增施农家肥处理对不同地区及不同叶位烟叶挥发性物质、总酚、总黄酮以及类胡萝卜素含量的影响，寻求一种能有效提高烟草香气品质、提升卷烟质量的烟草种植优化技术，为不同产区进行适宜的管理模式选择与烟叶品质评价提供了基础理论支撑。［方法］以“云烟87”为材料，在湖北利川和宣恩种植基地对烟叶进行施肥处理（增施农家肥7 500 kg/hm2，饼肥450 kg/hm2），分析施肥处理对不同叶位烟叶总酚、总黄酮、类胡萝卜素及挥发性物质含量的影响。［结果］利用HS-SPME-GC-MS技术共检测到25种关键芳香成分，1，4-二十碳烯烃类挥发物为烟叶中占比最高的物质，达54.39%～83.38%，茄尼酮次之，此外，在利川地区，施肥处理显著提高烟叶中苯甲醛、β-紫罗兰酮、3-羟基-β-二氢大马酮与二氢猕猴桃内酯4种关键挥发性物质含量占比，但在宣恩地区，施肥处理的烟叶中挥发性物质含量低于常规栽培模式。此外，在利川示范区，施肥处理的上部烟叶中类胡萝卜素含量比常规模式提高23%，中部烟叶中总黄酮含量提高了50%，总酚含量也显著提高。［结论］施肥处理可对不同地区及叶位挥发性物质、总酚、总黄酮及类胡萝卜素含量产生影响，但不同地区模式不同，这为不同产区进行适宜的管理模式选择、提高烟草香气品质、提升卷烟质量提供一定的理论和技术依据。

关键词  烟草；施肥；挥发性物质；活性物质

中图分类号  S572  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）13-0121-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.13.030

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Adding Farmyard Manure on Aroma Quality of Tobacco Leaves of Different Production Regions

XIANG Yu1，HUANG  Yan-jiang1，ZHOU  Cheng2 et al

（1.China Tobacco Hubei Industrial Co.，Ltd.，Enshi，Hubei 445000;2.Hubei Aromatic Tobacco Co.，Ltd.，Enshi，Hubei  445000）

Abstract  ［Objective］ To seek an optimized planted technology that can improve aroma and nutrition quality of the cigarette，effects of adding farmyard manure on volatiles content，total phenol，total flavonoids and carotenoids of tobacco leaves from different parts and regions were studied.The study provided basic theoretical support for appropriate management and quality evaluation of tobacco leaves in different producing areas.［Method］ ‘Yunyan 87’ was used as material to fertilize tobacco leaves in Lichuan and Xuanen planting bases of Hubei Province （7 500 kg/hm2 of farm fertilizer and 450 kg/hm2 of cake fertilizer）.The effects of adding farmyard manure on content of total phenols，total flavonoids，carotenoids and volatile substances in different parts of tobacco leaves were analyzed and evaluated.［Result］A total of 25 key aromatic components were detected by HS-SPME-GC-MS technique.1，4-Eicosadiene was the most important substance in tobacco leaves，accounting for 54.39%-83.38%，followed by 6，8-Nonadien-2-one，8-methyl-5-（1-methylethyl）-，（E）-.The content of four key volatile substances （benzaldehyde，β-ionone，3-Hydroxy-β-damascone and Dihydroactinidioide） were significantly increased by fertilization treatment，but the content of volatile substances in tobacco leaves treated with fertilization were lower than those in conventional cultivation mode in Xuanen area.In addition，in Lichuan demonstration area，the carotenoid content treated with fertilizer increased by 23% compared with the conventional mode in the upper tobacco leaves，the total flavonoid content in the middle tobacco leaf increased by 50%，and the total phenol content was also significantly increased.［Conclusion］ Adding farmyard manure treatment can affect the content of volatile substances，total phenols，total flavonoids and carotenoids in different regions and leaves，but the change pattern is different in different regions，which provides theoretical and technical basis for selecting appropriate management mode in different producing areas，improving tobacco aroma quality and cigarette quality.

Key words  Tobacco;Fertilization;Volatile substances;Active substance

作者简介

向羽 （1986—），男，湖北恩施人，农艺师，硕士，从事烟叶原料评价及质量控制研究。*通信作者，助理研究员，博士，从事农产品加工与贮藏研究。

收稿日期  2023-08-29；修回日期  2023-09-28

烟草是我国重要的经济作物，是我国出口最多的农产品之一，在我国税收来源中占据重要地位。研究表明，我国2018年烤烟种植面积达89.87万hm2，主要种植于云南、河南、贵州和山东等地［1-2］。目前，我国大力发展中式卷烟，其品质不仅与烟叶中烟碱、糖、钾等成分有关，更重要的是与烟草的香味物质有关，因此，寻求一种有效的种植技术提高烟叶品质，从而生产高香气的优质烟叶对提高烟叶利用率及提升卷烟质量具有重要意义。目前，烟叶中已有2 549种香气物质被鉴定［3］，其中根据致香功能基团可划分为酸类、醇类、醛类、酮类、酯类、酚类等，按前体物可分为类胡萝卜素类降解产物、类西柏烷类、苯丙氨酸类、棕色化产物、新植二烯等［4-5］。施肥作为提高作物产量的手段之一，已在我国烟草种植田广泛施用，并被证明可以提高烟叶的产量和香气含量［6］。孙新等［7］研究表明，一定程度上提高钾素的施用量可以提高烟草中醛类物质的相对含量，Yan等［5］研究表明，提高烟叶种植土壤的碳含量可有效提高烟叶中的β-紫罗兰酮、芳樟醇等香气物质的含量。黄泰松等［8］对烟草进行施钼处理，结果表明，施钼能够提高中上部烟叶中性和酸性香气成分总量，其中酸性香气成分总量增幅较大。然而，有关增施农家肥对不同叶位及地区烟叶香气品质的影响尚不明确。因此，笔者以“云烟87”为材料，以湖北利川和湖北宣恩为示范区，研究施肥处理对不同叶位及地区烤烟总酚、总黄酮以及类胡萝卜素含量的影响，并对其烟叶香气品质进行评价，旨在提供一种能有效提高烟草品质的烟草种植优化技术，为提高烟草香气品质、提升卷烟质量提供一定的理论和技术依据。

1  材料与方法

1.1  试验材料

以“云烟87”为供试材料，种植于湖北宣恩和湖北利川试验基地。

1.2  试验方法  示范区样品增施农家肥（发酵牛粪）7 500 kg/hm2，菜籽饼肥450 kg/hm2，非示范区样品采用常规栽培技术，以上烟草均按照当地优质烟叶生产技术规范统一管理，在生长相同时间取上部及中部烟叶，每次取10株烟草，每次3个重复，置于相同条件下进行烘烤后，对不同叶位以及不同地区烟叶进行品质评价。

1.3  测定项目与方法

1.3.1  总酚含量。

总酚含量采用福林酚法测定［9］。称取1 g组织样品，用5 mL 80%的甲醇均质，12 000 r/min 4 ℃离心20 min，上清液即为总酚粗提液。总酚反应体系包含0.5 mL上清液，1 mL福林酚试剂和3.5 mL 1 mol/L的碳酸钠溶液，混合液在30 ℃水浴中保温1 h，在760 nm处测定吸光值，以没食子酸为标准物质建立标准曲线计算含量，结果以干质量计，表示为mg/kg。

1.3.2  总黄酮含量。

称取1 g组织样品，加入4 mL 60%的乙醇，4 ℃、12 000 r/min离心20 min，收集上清液分析总黄酮含量。总黄酮含量的测定参照陈莹等［10］的方法略作修改。总黄酮反应体系包括2 mL上清液、1 mL乙醇、1 mL 3%AlCl3和2 mL乙酸钠缓冲液（pH 5.5），在510 nm处测定吸光值，以芦丁为标准物质建立标准曲线计算含量，结果以干质量计，表示为mg/g。

1.3.3  类胡萝卜素含量。

类胡萝卜素含量根据植物类胡萝卜素含量试剂盒说明书测定，结果以干质量计，表示为mg/kg。

1.3.4  挥发性物质含量。

烟草挥发性物质含量参照刘哲等［11］的方法，采用SPME-GC-MS测定。称取烟草组织样品20.5 g，加入3 mL 200 mmol/L乙二胺四乙酸-二钠（EDTA-Na2）和3 mL 20% CaCl2溶液，以2-辛醇（0.004 mg/mL）作为内标，置于固相微萃取装置中以 70 ℃、250 r/min 条件下萃取 20 min 后，解吸时间 2 min，进行 GC/MS 分析。色谱条件：载气，He，流量为l mL/min。柱箱升温程序：60 ℃保持2 min，4 ℃/min升至260 ℃保持10 min，分流比5∶1。分离柱为DB-WAX 毛细管柱（30 m × 0.25 mm × 0.25 μm ），离子化方式为电子轰击电离，电子能量70 eV，四级杆温度为150 ℃，传输线温度为250 ℃。挥发性化合物的定性通过与NIST质谱库（NIST-08）对比确定，根据内标物的峰面积计算挥发性化合物的相对含量，结果表示为μg/kg。

1.4  数据分析

数据采用Excel整理绘表并采用Origin 2018软件作图，采用SPSS 20.0对数据进行统计分析，采用SPSS 20.0对数据进行统计分析，采用独立样本T检验进行显著性分析，*表示不同栽培模式具有显著差异，*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001，ND，no detected，未检测出。试验结果均表示为平均值±标准偏差。

2  结果与分析

2.1  不同地区施肥与常规栽培香气物质积累差异

利用HS-SPME-GC-MS技术对不同地区及叶位的挥发性物质进行检测，共发现25种关键芳香成分，包括4种醛类、9种酮类、4种醇类、2种酯类与6种烃类（表1）。烟草中不同地区不同叶位的芳香物质中最主要的成分为1，4-二十碳烯，不同管理方式的占比在54.39%～83.38%，在相同管理方式下，不同地区1，4-二十碳烯出现相反变化规律。利川地区施肥管理模式下不同叶位中1，4-二十碳烯的占比小于常规栽培模式，但在宣恩地区，施肥模式中1，4-二十碳烯的含量高于常规模式。此外，利川地区施肥管理模式下，上部烟叶中的1，4-二十碳烯的含量高于中部烟叶，常规管理中上部烟叶中1，4-二十碳烯的积累量则低于中部烟叶，但在宣恩地区施肥管理模式上部烟叶中的该物质积累规律与利川地区相反，但在常规模式下的积累量无显著差异。酮类物质因为具有较低的阈值，对烟叶的芳香气味贡献巨大，不同烟叶中酮类物质含量占比达0.06%～17.80%，其利川地区中施肥模式占比含量最高的酮类物质是茄尼酮，其在中部烟叶占比高达17.8%，但常规模式下茄尼酮含量占比只有7.8%，显著低于施肥处理。宣恩地区不同部位烟叶香气中含量第二高的为茄尼酮，占比在8.67%～15.50%，其中常规栽培模式下不同叶位中β-紫罗兰酮含量占比也达0.35%～0.80%。由此可知，不同产区不同管理模式对不同部位烟叶芳香成分的积累占比具有显著影响。这可能与当地的生态环境差异有关，因此，这为针对不同产区进行适宜的管理模式选择与烟叶品质评价提供了基础理论支撑。