李銀科，王正銀，楊光宇，袁婷，谷守寬

（1 西南大學資源環(huán)境學院，重慶北碚 400716；2 云南省煙草化學重點實驗室云南中煙工業(yè)有限責任公司技術中心，云南昆明 650106）

不同施氮水平對紅花大金元煙葉香味物質和感官評吸質量的影響

李銀科1,2，王正銀1*，楊光宇2，袁婷1，谷守寬1

（1 西南大學資源環(huán)境學院，重慶北碚 400716；2 云南省煙草化學重點實驗室云南中煙工業(yè)有限責任公司技術中心，云南昆明 650106）

【目的】氮素施用水平主導著煙葉的氮素代謝，影響煙葉中有機酸、酚類、石油醚提取物、木質素等香味物質的含量，進而影響煙葉的感官評吸質量。探索不同氮素施用量對紅花大金元 (簡稱紅大) 煙葉香味物質和感官評吸質量的影響，以期為烤煙栽培中氮素的科學施用提供理論依據?！痉椒ā?013 年在云南玉溪和大理煙區(qū)以烤煙紅大為供試材料進行田間試驗。設置施氮水平 0、45、90 和 135 kg/hm2(分別以 N0、N1、N2和 N3表示)，分析了烤煙香味物質和感官評吸質量指標?！窘Y果】煙葉中揮發(fā)酸含量隨施氮量的增加而顯著提高，大理試驗以 N3處理含量最高，達到 0.13%；煙葉中高級脂肪酸總量和多元有機酸均以 N2處理最高，玉溪分別為19.71 和 82.65 mg/g，大理分別為 20.67 和 94.12 mg/g。煙葉中多酚含量在N2水平最高，至 N3時出現下降。煙葉石油醚提取物含量隨施氮水平的提高而顯著增加，玉溪和大理試驗點 N3處理含量分別為 6.25% 和 6.05%。煙葉木質素含量以 N2處理最低，玉溪和大理試驗點含量分別為 5.19% 和 5.42%。紅大煙葉感官評吸總分均以N2處理最高，玉溪和大理試驗點的評分分別為 77.4 和 78.1?！窘Y論】氮素施用水平中等時 (90 kg/hm2)，煙葉揮發(fā)酸和石油醚提取物含量適中，高級脂肪酸和多元有機酸含量較高，酚類物質積累較多，木質素含量較低，煙葉各香味物質含量協(xié)調性較好，感官評吸時煙葉香氣質、香氣量、余味、雜氣、勁頭和評吸總分較高，煙葉品質優(yōu)良。關鍵詞： 施氮水平；紅花大金元；香味物質；感官質量

施肥是優(yōu)質煙葉生產中除采收時間外最重要的人為因素，在烤煙施肥中，氮肥運籌是煙葉質量和產量調控的關鍵技術，它直接主導著煙葉的氮素代謝和關乎煙葉品質的多種化合物的數量和比例，成為影響優(yōu)質煙葉生產的重要因素[1-2]。煙草中的揮發(fā)酸、有機酸、酚類物質、石油醚提取物和木質素等化合物，不僅本身對煙草香味有重要影響，并且其轉化及降解產物也多是致香成分[3-7]。煙葉中的香味物質受多種因素的影響，如烤煙品種[8]、植煙土壤類型[9]、煙葉成熟度和煙區(qū)[10-11]。施氮對煙葉中的香味物質和感官評吸質量有重要影響，韓錦峰等[12]研究表明，低氮水平下豆蔻酸和月桂酸隨著施氮水平的提高而增加，亞麻酸則隨施氮水平的增加含量下降；并且煙葉中的月桂酸和豆蔻酸含量與香吃味品質呈正相關，而亞麻酸、亞油酸和棕櫚酸含量與香吃味呈負相關，其含量過高不利于煙葉品質的提高。煙葉香味物質對其品質的影響是各種物質綜合作用的結果，并非由某一類物質單獨決定[13-14]。紅花大金元是云南代表性優(yōu)質烤煙品種之一，系統(tǒng)研究施氮水平對該品種烤煙煙葉中主要香味物質的影響，可為紅花大金元優(yōu)質高產栽培提供科學施肥依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于 2013 年 5 月初至 8 月底在紅大的主要種植區(qū)云南省玉溪市紅塔區(qū)春和鎮(zhèn)和大理州祥云縣禾甸鎮(zhèn)烤煙基地進行。試驗地點的氣候和土壤條件見表 1和表 2。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組設計，設 4 個氮水平處理: N0為不施氮肥；N1為低氮處理，施氮量 45 kg/hm2；N2為中等施氮處理，施氮量 90 kg/hm2；N3為高施氮處理，施氮量 135 kg/hm2。各處理 3 次重復，共計12 個小區(qū)，各小區(qū)面積 120 m2，隨機區(qū)組排列?？緹熢耘嘁?guī)格 (行距 × 株距) 為 110 cm × 60 cm。各處理 施 用 磷 肥(P2O5) 90 kg/hm2， 鉀 肥 (K2O) 225 kg/hm2。試驗用氮肥為硝酸銨 (含 N 34%)、磷肥為過磷酸鈣 (含 P2O518%)、鉀肥為硫酸鉀 (K2O 50%) 。施肥方法為全部磷肥做基肥施用，氮肥和鉀肥的 1/3做基肥，剩余的氮肥和鉀肥做追肥分別于烤煙移栽后 15 天和 30 天施用。試驗過程中煙株的有效留葉數為 18～20 片，田間管理按當地推薦的優(yōu)質煙生產技術措施實施。

表1 試驗地氣候條件Table 1 Climate in experimental site

表2 試驗地點土壤基本農化性狀Table 2 Basic agro-chemical properties of experimental soils

1.3 測定項目及方法

1.3.1煙葉香味物質的測定 煙葉適熟后采收烘烤，每小區(qū)取 C3F 和 C2F 各 2.0 kg 混合進行煙葉香味物質的分析和感官評吸。非揮發(fā)性有機酸含量按照楊虹 琦 等[15]的 方 法 進 行 測 定 ， 多 酚 類 物 質 含 量 按 照YC/T 202-2006[16]進行測定，石油醚提取物含量按照YC176-2003[17]進行測定，煙葉細胞壁成分采用張槐苓等[18]的方法測定。

1.3.2煙葉感官質量評定 煙葉感官質量評定參照《煙草及煙草制品感官評價方法》(YC/T138-1998)[19]進行，由云南煙草科學研究院專職評吸人員進行評吸。

1.4 數據處理和統(tǒng)計分析

試驗數據采用 Microsoft Office Excel 2013 和IBM Statistics SPSS 20.0 統(tǒng)計分析軟件進行分析處理，不同施氮處理間煙葉化學成分的差異顯著性采用方差分析 (ANOVA) 檢驗，均值多重比較采用LSD 法；變量間的相關關系分析采用 Pearson 相關統(tǒng)計方法進行。

2 結果與分析

2.1 不同施氮水平對紅大煙葉有機酸含量的影響

隨著GPS、北斗等衛(wèi)星定位技術精度的不斷提升和移動智能終端的大范圍推廣，大眾對于高精度位置服務的需求呈現了爆發(fā)式的增長趨勢[1-3]。配電網絡主要特點就是點多面廣、結構比較復雜，配網密如蜘蛛網，設備絕對數量多，基礎資料缺乏，站、線、變、戶關系復雜，管理難度大，運行中的協(xié)調配合要求高，新加入的員工對于電網的線路走向、設備位置不熟悉等帶來的一系列問題日益凸顯。如何將高精度的位置定位技術應用于電力設施巡檢工作，滿足電力設施的高精度定位、快速查看需求，為精細化管控巡檢過程提供可能性，是目前配電信息化建設的重要工作。

2.1.1對揮發(fā)酸含量的影響 從圖 1 可以看出，玉溪和大理兩個試驗點的煙葉揮發(fā)酸含量均隨施氮量的增加而增加，在施氮量 135 kg/hm2處理達到最高值0.12%，且 4 個氮處理間差異均達到 5% 顯著水平。氮素水平與玉溪和大理煙葉中的木質素極顯著性正相關，相關系數分別為 0.984 和 0.990。

圖1 氮素水平對煙葉揮發(fā)酸含量的影響Fig. 1 Effect of nitrogen level on volatile acid content of tobacco[注（Note）:圖中不同小寫字母表示同一地點不同處理間差異達5% 顯著水平 Different letters in the figure are significantly different among treatments in the same experimental site at 5% level.]

2.1.2對煙葉高級脂肪酸含量的影響 從表 3 可以看出，玉溪點在不同施氮水平下，高級脂肪酸含量變化趨勢不同。中等施氮量 90 kg/hm2處理顯著提高月桂酸和豆蔻酸含量，高氮水平顯著降低其含量；亞油酸、亞麻酸、硬脂酸和棕櫚酸含量隨施氮水平的提高而降低，除硬脂酸的 N1和 N2處理外，各施氮水平處理間存在顯著性差異。氮素水平與玉溪煙葉高級脂肪酸中的豆蔻酸含量呈極顯著性正相關，與亞油酸、亞麻酸、硬脂酸和棕櫚酸呈極顯著負相關，與月桂酸相關性不顯著。除棕櫚酸含量以 N2處理最低，高氮處理出現增加的趨勢外，大理煙葉高級脂肪酸隨氮素水平的變化規(guī)律與玉溪基本相似。氮素水平與大理煙葉高級脂肪酸中的豆蔻酸呈顯著性正相關，與亞油酸、亞麻酸、硬脂酸和棕櫚酸極顯著負相關，與月桂酸相關性不顯著。

2.1.3對煙葉多元有機酸含量的影響 從表 4 可以看出，兩個試驗點煙葉草酸含量隨施氮水平的提高顯著增加；丙二酸含量隨施氮水平的增加顯著降低；蘋果酸含量以 N2處理最高，N3處理出現下降；檸檬酸含量以 N2處理最低，N3處理出現上升。玉溪點上氮素水平與煙葉多元有機酸中的草酸呈極顯著性正相關，與檸檬酸呈極顯著負相關，與蘋果酸顯著性正相關，與丙二酸顯著性負相關。大理點氮素水平與煙葉多元有機酸中的草酸呈極顯著性正相關，與丙二酸呈極顯著負相關，與蘋果酸顯著性正相關，與檸檬酸顯著性負相關。

2.2 不同施氮水平對煙葉多酚含量的影響

從表 5 可以看出，玉溪煙葉中的多酚類物質綠原酸、蕓香苷、咖啡單寧類和黃酮類物質含量均以中等施氮處理 N2最高，各處理間存在顯著性差異；莨菪亭含量以 N1處理最高，N2和 N3處理間沒有顯著性差異。氮素水平與玉溪煙葉中的綠原酸和蕓香苷呈極顯著性正相關，與黃酮類物質呈顯著性相關，與莨菪亭和咖啡單寧類物質相關性不顯著。大理煙葉中多酚隨施氮水平的變化規(guī)律與玉溪相似，各物質含量以 N2處理最高，中等施氮量前隨施氮量的增加多酚含量顯著提高，過量施氮時會導致多酚含量的降低。氮素水平與大理煙葉中的綠原酸、蕓香苷和黃酮類物質呈極顯著性正相關，與莨菪亭和咖啡單寧類物質相關性不顯著。

表3 不同氮素水平煙葉高級脂肪酸含量 (mg/g)Table 3 Higher fatty acid content of tobacco under different nitrogen levels

表4 不同氮素水平煙葉多元有機酸含量 (mg/g)Table 4 Multiple organic acid content of tobacco under different nitrogen levels

表5 氮素水平對煙葉多酚含量的影響 (mg/g)Table 5 Polyphenol content of tobacco under different nitrogen levels

2.3 不同施氮水平對煙葉石油醚提取物和木質素含量的影響

從圖 2 可以看出，玉溪和大理兩個試驗點的煙葉石油醚提取物含量均隨施氮水平的提高而增加，4個處理間差異均達到 5% 顯著水平；玉溪試驗點的煙葉石油醚提取物含量在各氮素水平下均高于大理。在玉溪試驗點中，煙葉石油醚提取物含量以高氮水平 N3處理最高，4 個處理的平均值為 5.55%，標準差為 0.74%，變異系數為 13.33%。在大理試驗點，煙葉石油醚提取物含量也以 N3最高，4 個處理的平均值為 4.99%，標準差為 1.04%，變異系數為20.84%。大理試驗點的石油醚提取物含量隨施氮水平變化的變異系數高于玉溪。氮素水平與玉溪和大理煙葉中的石油醚提取物含量呈極顯著性正相關，相關系數分別為 0.947 和 0.972。

不同氮水平下，煙葉木質素含量以 N2處理最低，N3處理呈現增長趨勢，因此過量施氮會導致煙葉木質素含量的增加。兩個試驗點 4 個處理間差異均達到 5%顯著水平。兩個試驗點相同氮量處理相比，除 N3外，大理煙葉木質素含量均高于玉溪。玉溪試驗點，煙葉木質素含量平均值為 5.68%，以 N0處理最高。大理試驗點煙葉木質素含量平均為5.88%，也以 N0最高，變異系數為 7.82%。氮素水平與玉溪煙葉中的木質素含量呈顯著性負相關，相關系數為-0.613，與大理煙葉呈極顯著負相關，相關系數為-0.855。

圖2 氮素水平對煙葉石油醚提取物和木質素含量的影響Fig. 2 Effect of nitrogen level on contents of petroleum ether extracts and lignin in tobacco[注（Note）:圖中不同小寫字母表示同一地點不同處理間差異達 5% 顯著水平Different letters in the figure are significantly different among treatments in the same experimental site at 5% level.]

表 6 可知，玉溪和大理煙葉感官質量隨施氮水平的變化存在差異，但其變化規(guī)律基本一致。玉溪煙葉的香氣質、香氣量、余味、雜氣、勁頭和評吸總分均以中等施氮的 N2處理最高，不施氮的 N0處理最差，除香氣質的 N1和 N3處理外，各處理間存在顯著性差異；刺激性隨施氮水平的提高呈顯著性增加，燃燒性和灰色評分隨施氮量的增加而降低。施氮量與煙葉的香氣量、余味和刺激性間呈極顯著正相關，與燃燒性和灰色呈極顯著負相關，與雜氣、勁頭和評吸總分間呈顯著性正相關，與香氣質相關性不顯著。大理煙葉的香氣質、香氣量、余味、雜氣、勁頭和評吸總分也以中等施氮的 N2處理最高，不施氮的 N0處理感官品質較差，各處理間存在顯著性的差異；刺激性隨施氮水平的提高呈顯著性增加，燃燒性和灰色評分隨施氮量的增加而降低。施氮量與煙葉的香氣量、余味、刺激性和勁頭間呈極顯著正相關，與燃燒性和灰色呈極顯著負相關，與雜氣間呈顯著性正相關，與香氣質相關性不顯著。

表6 不同氮素水平煙葉的感官質量Table 6 Sensory taste of tobacco leaf under different nitrogen levels

3 討論

3.1 不同施氮水平對煙葉有機酸含量的影響

閆克玉等[20]對全國 6 大烤煙主產區(qū)的 170 個烤煙煙葉樣品總揮發(fā)酸含量進行分析發(fā)現，不同產區(qū)烤煙揮發(fā)酸含量差異極顯著，相同產區(qū)相同等級不同品種煙葉揮發(fā)酸含量的差異不大。紅大品種的總揮發(fā)酸含量較高，旱地種植的紅大烤煙的總揮發(fā)酸含量顯著高于水稻田，高海拔煙區(qū)紅大烤煙的總揮發(fā)酸含量顯著高于中、低海拔[21]。本研究中，紅大煙葉揮發(fā)酸含量隨施氮水平的提高顯著性增加，受土壤養(yǎng)分、海拔和光照等因素的影響，開始施用氮肥后，大理紅大煙葉揮發(fā)酸含量顯著高于玉溪。不同品種烤煙間非揮發(fā)性有機酸含量有所差異，高級脂肪酸中亞油酸、硬脂酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸、月桂酸隨著飽和碳鏈的碳原子減少含量遞減；但烤煙高級脂肪酸與土壤養(yǎng)分含量相關性不大，土壤養(yǎng)分對其影響作用小[22]。隨著施氮量的增加，成熟的香料煙煙葉葉片大而薄，有機酸含量降低，香吃味變淡，降低香料煙特征香味物質含量[23]。本研究發(fā)現中等施氮水平下，紅大煙葉中月桂酸和豆蔻酸含量較高，亞油酸、亞麻酸、硬脂酸和棕櫚酸含量較低，煙葉品質較好。煙葉中多元有機酸的含量與海拔高度密切相關[24]，大理紅大煙葉多元有機酸的含量明顯高于玉溪，這可能與海拔相關。檸檬酸的含量與煙葉質量呈負相關，蘋果酸含量的增加則有利于煙葉品質的提升[25]。紅大煙葉中草酸、蘋果酸等非揮發(fā)性有機酸含量相對較高，而檸檬酸含量相對較低，這可能也是紅大煙葉品質優(yōu)于其他品種的原因之一，但其具體的影響機制還有待進一步的研究。

3.2 不同施氮水平對煙葉多酚含量的影響

煙葉中多酚類物質的含量與煙葉等級是相一致的，高等級煙葉中綠原酸和蕓香苷的含量較高，多酚含量也高，低等級煙葉多酚含量較低。煙草中酚類化合物的合成途徑與高等植物基本上是一致的，主要由芳香族氨基酸脫氨經由肉桂酸和香豆素形成，因此其含量受供氮水平的影響，施氮能促進酚類化合物的合成[26]。由于多酚類物質中所含的苯環(huán)結構與紫外線的吸收特性密切相關，烤煙中多酚含量與光照呈正效應關系，日照時數的增加有利于多酚含量的提高[27]。本研究中，大理的日照時數顯著大于玉溪，故大理紅大煙葉中多酚含量比玉溪高。多酚中黃酮類化合物具有很強的紫外光吸收特性，可保護植物免受紫外線的傷害，由于大理處于低緯度、高海拔地區(qū)，烤煙成熟期的光照強度大，特別是日光中的中波紫外輻射光的強度高，因而有利于煙葉中黃酮類化合物的合成和積累。此外，烤煙種植區(qū)的晝夜溫差及栽培調制技術也會影響煙葉中黃酮類物質的積累[15]。煙葉中的綠原酸和蕓香苷的含量還受晝夜溫差的影響，與對照相比，受過驟寒的煙株除了根部以外，所有部位的綠原酸濃度增加了 4～5 倍，且蕓香苷、新綠原酸和莨菪靈含量也有所增加[28]。故紅大煙葉中的多酚含量除受氮素水平的影響外，還受到光照、海拔、晝夜溫差等生態(tài)因素的影響。

3.3 不同施氮水平對煙葉石油醚提取物和木質素含量的影響

研究發(fā)現，隨著施肥量的增加，煙葉的石油醚含量有所增加[29]，本研究中施氮能有效提高煙葉中石油醚提取物的含量。李向陽等[30]研究了云南省 12 個植煙州市煙葉石油醚提取物質量分數發(fā)現，其平均質量分數在 3.37%～7.34% 之間變化，本研究結果顯示，中等施氮水平下紅大煙葉石油醚提取物含量分別為 6.03% 和 5.81%，處于省內較高水平。海拔高度對紅大煙葉的石油醚提取物含量有顯著性影響，高海拔不利于煙葉中石油醚提取物的積累。在中等施氮水平前，隨著施氮水平的提高紅大煙葉中木質素含量呈顯著性降低，陳曉光等[31]對小麥莖稈的研究也有類似的結果，施氮量的增加降低了莖稈苯丙氨酸轉氨酶 (PAL)、酪氨酸解氨酶 (TAL) 和肉桂醇脫氫酶 (CAD) 活性和木質素含量，小麥抗倒伏能力下降。因此通過調整氮素的施用量可以有效地控制煙葉木質素的含量。

3.4 不同施氮水平對煙葉感官評吸質量的影響

煙葉的感官質量是由經過嚴格訓練的品煙師依靠感覺器官鑒別煙葉的香氣、余味、勁頭、刺激性等內在品質特點，并觀察煙葉的燃燒性和灰分來評價煙葉的品質。煙葉感官評吸結果是評價煙葉質量和工業(yè)可用性評價的重要依據，是煙葉綜合質量的一個重要方面，煙葉感官質量的優(yōu)劣會對卷煙產品的 質 量 造 成 直 接 影 響[32]。 研 究 表 明 ， 隨 著 施 氮 量 增加，煙葉感官評吸質量呈上升趨勢，施氮量為 90 kg/hm2時效果最優(yōu)，在此基礎上再增施氮肥，感官評吸質量下降[33]，本研究結果也表明了這一趨勢。本研究結果表明中等施氮水平下，紅大煙葉的香氣質、香氣量和余味等有利于感官評吸的因素得分較高，勁頭和刺激性適中，雜氣減少，燃燒性和灰色變化較小，煙葉品質較好，這與煙葉香味物質變化的結果較為一致。

4 結論

氮素水平對紅大煙葉中的香味物質具有重要影響，適宜施氮水平下，紅大煙葉揮發(fā)酸含量適中，高級脂肪酸和多元有機酸含量較高，酚類物質積累量高，石油醚提取物含量適中，木質素含量較低，煙葉各香味物質含量協(xié)調性好。施氮水平也影響著煙葉的感官吸評結果。適宜施氮水平下，煙葉香氣質、香氣量、余味、雜氣、勁頭和評吸總分較高，煙葉品質優(yōu)良。紅大煙葉中的香味物質還受到海拔、光照、土壤養(yǎng)分及溫差等多種因素的影響，如何剝離這些因素從而進一步精確評價氮素水平對紅大煙葉香味成分的影響力，尚需開展更多的相關研究。

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Effects of different nitrogen application rates on flavor component content and sensory quality of tobacco Honghuadajinyuan

LI Yin-ke1,2, WANG Zheng-yin1*, YANG Guang-yu2, YUAN Tin1, GU Shou-kuan1
( 1 College of Resources and Environment, Southwest University, Beibei, Chongqing 400716, China; 2 Key Laboratory of Tobacco Chemistry, R&D Center of China Tobacco Yunnan Industrial Co., Ltd., Kunming, Yunnan 400716, China )

【Objectives】Nitrogen nutrition is the leading factor in tobacco nitrogen metabolism, directly affects the contents and ratios of organic acids, phenols, petroleum ether extracts and lignin in tobacco leaves. Investigation of the aroma and sensory quality of tobacco cultivar Honghuadajinyuan (abbreviation as Hongda) under different nitrogen application rates will provide fertilization support for the cultivation of the tobacco cultivar．【Methods】Field experiments were conducted using tobacco cultivar Hongda as test material in 2013 at Yuxi County and Dali County, Yunnan Province, China. Four nitrogen levels of N 0, 45, 90 and 135 kg/hm2(i.e. N0, N1, N2, N3) were setup. The aroma components and the sensory quality were measured.【Results】Volatile acids in tobacco were found increasing accordingly with the increased nitrogen rate. Among all tested groups, all the volatile acid contents were found the highest with N3treatment in the samples from Dali, reported as 0.13%. The senior fatty acids and multiple organic acids were found highest with N2treatment, with the contents of 19.71 and 82.65 mg/g in Yuxi and 20.67 and 94.12 mg/g in Dali, respectively. The polyphenolcontents were the highest in N2treatment. The contents of petroleum ether extracts increased with the N rate, arriving at peak value of 6.25% in Yuxi and 6.05% in Dali, respectively. The lowest lignin content was in N2treatment, with the value of 5.19% in Yuxi and 5.42% in Dali, respectively. The best aroma, flavor and sensory of tobacco leaves were obtained in N2treatment in all tested groups, the estimated scores in Yuxi samples and Dali samples were 77.4 and 78.1, respectively.【Conclusions】At the nitrogen application rate of 90 kg/hm2, the contents of volatile acids and petroleum ether extracts, senior fatty acids and multiple organic acid, phenolic substance are reasonable and the lignin contents are low, so the tobacco leaves are rich of pleasure aroma, tasted comfortable and less irritated odor.

nitrogen application rate; Honghuadajinyuan; flavor component; sensory quality

2016-03-09 接受日期：2016-05-24

中國煙草總公司重大專項（2012GC01）；國家自然科學基金項目（31360081）資助。

李銀科（1984—），男，云南大理人，博士研究生，主要從事植物營養(yǎng)與品質研究。E-mail:linkli609@163.com

* 通信作者 E-mail:wang_zhengyin@163.com