郭建華，張仕祥，王建偉，李小龍，奚家勤，過(guò)偉民，王廣山，薛超群，王愛(ài)國(guó)，宋紀(jì)真*

(1 中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州 450001；2 煙草行業(yè)生態(tài)環(huán)境與煙葉質(zhì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450001；3 南平市煙草公司邵武分公司，福建邵武 354000)

烤煙中微量營(yíng)養(yǎng)元素含量與物理特性的關(guān)系探討①

郭建華1,2，張仕祥1,2，王建偉1,2，李小龍3，奚家勤1,2，過(guò)偉民1,2，王廣山1,2，薛超群1,2，王愛(ài)國(guó)1,2，宋紀(jì)真1,2*

(1 中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州 450001；2 煙草行業(yè)生態(tài)環(huán)境與煙葉質(zhì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450001；3 南平市煙草公司邵武分公司，福建邵武 354000)

通過(guò)分析我國(guó)2010—2014年C3F等級(jí)的初烤煙葉中6種中微量營(yíng)養(yǎng)元素(Mn，F(xiàn)e，Cu，Zn，Ca和Mg)含量與煙葉厚度、葉面密度、平衡含水率、拉力、填充值和含梗率6項(xiàng)物理特性指標(biāo)以及物理特性總分間相關(guān)性，得到如下主要結(jié)論：①煙葉厚度和葉面密度與Mn和Zn含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與Ca和Mg含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。②Zn和Mg對(duì)煙葉的物理特性指標(biāo)影響最大，其中Zn主要影響煙葉厚度、葉面密度、拉力等指標(biāo)；Mg主要影響煙葉厚度、葉面密度等指標(biāo)。③Ca含量越高，煙葉越厚，但填充性能越差，過(guò)高的Ca含量會(huì)降低煙葉的吸濕性能。

烤煙；中微量營(yíng)養(yǎng)元素；物理特性指標(biāo)；相關(guān)關(guān)系

煙葉的物理性狀是指煙葉的外部形態(tài)及其物理性能，包括單葉質(zhì)量、葉片厚度、葉面密度、含梗率、填充性、彈性、吸濕性等指標(biāo)。這些物理特性指標(biāo)與煙葉的類型、品種、等級(jí)、質(zhì)量、加工和貯存工藝密切相關(guān)，且直接影響卷煙制造過(guò)程、產(chǎn)品風(fēng)格、成本及其他經(jīng)濟(jì)因素，是我國(guó)煙草行業(yè)主要研究對(duì)象和煙葉質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一[1–3]。

煙株正常生長(zhǎng)需要適宜的養(yǎng)分供給，大量元素N、P、K對(duì)煙株生長(zhǎng)及煙葉品質(zhì)已有大量的報(bào)道[4–6]。Ca和Mg是煙草必需的中量營(yíng)養(yǎng)元素，Mn、Fe、Cu和Zn是煙草必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素，這些營(yíng)養(yǎng)元素在煙草體內(nèi)含量雖低，但也是煙株生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)形成所必需的，每種營(yíng)養(yǎng)元素都有自己特殊的功能，缺一不可[7]。中微量元素對(duì)煙葉化學(xué)成分[8–9]、致香物質(zhì)[10]、產(chǎn)量[11]、感官評(píng)吸[12]等方面的研究已有報(bào)道，但尚未見(jiàn)其對(duì)烤后煙葉物理特性影響的報(bào)道。為此，本文以2010—2014年的我國(guó)C3F等級(jí)烤煙煙葉中Ca、Mg、Mn、Fe、Cu和Zn含量和煙葉的物理特性指標(biāo)為切入點(diǎn)，考察其與煙葉物理特性指標(biāo)的關(guān)系，旨在服務(wù)于通過(guò)肥料運(yùn)籌調(diào)控烤后煙葉的物理特性指標(biāo)和提高煙葉的物理品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選用2010—2014年全國(guó)主要煙草種植省份的烤煙C3F等級(jí)煙葉樣品，其中2010年95個(gè)，2011年134個(gè)，2012年155個(gè)，2013年133個(gè)，2014年165個(gè)，共計(jì)682個(gè)。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與測(cè)定方法

烤煙中Mn、Fe、Cu、Zn、Ca和Mg 6種元素含量采用微波消解–原子吸收火焰分光光度法，具體詳見(jiàn)文獻(xiàn)[13]。

煙葉的物理特性指標(biāo)包括煙葉厚度、填充值、拉力、葉面密度、平衡含水率、含梗率6項(xiàng)指標(biāo)。其中，填充值采用YC/T 152-2001方法測(cè)定[14]，煙葉厚度、拉力、葉面密度、含梗率和平衡含水率按照文獻(xiàn)[15]所述方法進(jìn)行測(cè)定。物理特性檢測(cè)儀主要包括CHYC2型測(cè)厚儀(濟(jì)南蘭光)、YDZ430型智能填充值測(cè)定儀(鄭州嘉德機(jī)電科技有限公司)、多功能拉力機(jī)(Ametek)、恒溫恒濕箱(Binder)。

1.3 物理特性總分賦值方法

采用《中國(guó)煙草種植區(qū)劃》項(xiàng)目建立的煙葉物理特性評(píng)價(jià)體系對(duì)煙葉物理特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[16]，將葉面密度、平衡含水率、拉力和含梗率的檢測(cè)結(jié)果分別賦值，權(quán)重分別為0.14、0.16、0.35和0.35，采用指數(shù)和法計(jì)算煙葉物理特性綜合評(píng)價(jià)的總分，分值越高代表煙葉綜合物理特性越好。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

采用Microsoft Office Excel 2013和IMB Statistics SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析，相關(guān)性分析采用SPSS 20.0軟件的雙變量Pearson系數(shù)。

2 結(jié)果與討論

對(duì)Mn、Fe、Cu、Zn、Ca和Mg 6種元素含量與煙葉厚度、填充值、拉力、葉面密度、平衡含水率、含梗率6項(xiàng)物理特性指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分別以逐年樣本和總體樣本進(jìn)行相關(guān)性分析，分析元素含量與煙葉物理特性指標(biāo)間的相關(guān)性。

2.1 煙葉Mn含量與物理特性指標(biāo)相關(guān)性

煙葉中 Mn含量與煙葉物理特性指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果詳見(jiàn)表1。由表1可知，Mn含量與煙葉厚度、葉面密度、拉力和物理特性總分負(fù)相關(guān)，與平衡含水率、填充值和含梗率正相關(guān)。其中，2012年、2013年和2014年的樣品均顯示Mn含量與煙葉厚度呈現(xiàn)顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；2011年和2012年，Mn含量與煙葉葉面密度呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；2012年，Mn含量與填充值呈顯著正相關(guān)關(guān)系；2011年，Mn含量與含梗率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。從5年整體數(shù)據(jù)看來(lái)，煙葉Mn含量與煙葉厚度、葉面密度、物理特性總分存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與含梗率呈顯著正相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明Mn含量越高，葉片越薄，單位面積葉片的質(zhì)量越輕，含梗率越高，物理特性整體質(zhì)量越差。研究表明Mn使煙葉厚度減薄主要是由于海綿組織層細(xì)胞的減少引起[17]。

表1 煙葉Mn含量與物理特性指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 1 The correlation coefficients between Mn content and physical characteristic indexes of tobacco leaves

2.2 煙葉Fe含量與物理特性指標(biāo)相關(guān)性

煙葉中Fe元素含量和煙葉物理特性指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果詳見(jiàn)表2。由表2可知，煙葉中Fe元素含量與煙葉厚度、葉面密度、平衡含水率和物理特性總分正相關(guān)，與拉力、填充值和含梗率負(fù)相關(guān)。其中，2012年和2013年，F(xiàn)e元素含量與煙葉厚度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；2014年，F(xiàn)e元素含量與葉面密度呈顯著正相關(guān)關(guān)系。從5年整體數(shù)據(jù)看來(lái)，煙葉Fe元素含量與煙葉厚度和葉面密度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與填充值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明煙葉中Fe元素含量越高，煙葉越厚，結(jié)構(gòu)愈加緊密，填充性能卻由此變差。研究表明，缺Fe會(huì)使煙葉失綠，降低葉綠體中核酸的含量，積累硝酸鹽、氨基酸和酰胺，并減少蛋白質(zhì)含量[18–19]。

表2 煙葉Fe含量與物理特性指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 2 The correlation coefficients between Fe content and physical characteristic indexes of tobacco leaves

2.3 煙葉Cu含量與物理特性指標(biāo)相關(guān)性

煙葉Cu元素含量和物理特性指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果詳見(jiàn)表3。由表3可知，煙葉中Cu含量與煙葉厚度、葉面密度、拉力和物理特性總分正相關(guān)，與平衡含水率、填充值和含梗率負(fù)相關(guān)。年份間，煙葉中Cu含量與煙葉厚度、葉面密度、平衡含水率、拉力和填充值均無(wú)相關(guān)性。從5年整體數(shù)據(jù)看來(lái)，煙葉Cu含量與煙葉厚度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與含梗率呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與拉力和物理特性總分呈顯著正相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明煙葉中Cu含量越高，煙葉葉片越厚，煙葉伸展能力好，煙葉中煙梗所占比例越小，煙葉利用性能好。已有研究表明一定程度上提高煙葉中 Cu含量，能夠使煙葉成熟均勻，提高上等煙比例，改善香吃味，提高煙葉品質(zhì)等[20]。

表3 煙葉Cu元素含量與物理特性指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 3 The correlation coefficients between Cu content and physical characteristic indexes of tobacco leaves

2.4 煙葉Zn含量與物理特性指標(biāo)相關(guān)性

煙葉中Zn元素含量和煙葉物理特性指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果詳見(jiàn)表4。由表4可知，煙葉中Zn元素含量與煙葉厚度、葉面密度負(fù)相關(guān)，與平衡含水率、拉力、填充值、含梗率和物理特性總分正相關(guān)。從年份間數(shù)據(jù)可以看出，Zn含量與煙葉厚度和葉面密度的關(guān)系比較緊密，絕大多數(shù)年份中煙葉Zn含量與煙葉厚度和葉面密度呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；部分年份，煙葉Zn含量與平衡含水率、拉力和含梗率呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系。從5年整體數(shù)據(jù)看來(lái)，煙葉Zn含量與煙葉厚度、葉面密度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與拉力呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，與含梗率和填充值呈顯著正相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明煙葉中Zn含量越少，煙葉葉片越厚，細(xì)胞間隙越小，葉片結(jié)構(gòu)越緊密，相應(yīng)地，填充性能就越差，葉片中煙梗所占比例就越小。這可能是因?yàn)閆n在植物體內(nèi)的功能之一就是參與生長(zhǎng)素的代謝，煙株缺Zn時(shí)，煙草的生長(zhǎng)受到抑制，葉片擴(kuò)展受到抑制，從而變得小而厚[21]。除此之外，增加煙葉中的 Zn含量對(duì)提高煙葉拉力有積極的作用，有利于增強(qiáng)煙葉在工業(yè)加工過(guò)程中的耐加工性，降低造碎率。

2.5 煙葉Ca含量與物理特性指標(biāo)的相關(guān)性

煙葉中Ca元素含量和煙葉物理特性指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果詳見(jiàn)表5。由表5可知，煙葉Ca含量與煙葉厚度和葉面密度正相關(guān)，與平衡含水率、拉力等指標(biāo)負(fù)相關(guān)。其中，Ca含量與煙葉厚度、葉面密度和平衡含水率有較緊密的相關(guān)性。2012—2014年，煙葉Ca元素含量與煙葉厚度和葉面密度存在顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系；2010年、2013年和2014年，煙葉Ca元素含量與平衡含水率呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。從5年整體數(shù)據(jù)看來(lái)，Ca含量與煙葉厚度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與平衡含水率和填充值存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明煙葉中Ca含量越高，煙葉越厚，吸濕性和填充性越差。

表4 煙葉Zn元素含量與物理特性指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 4 The correlation coefficients between Zn content and physical characteristic indexes of tobacco leaves

表5 煙葉Ca元素含量與物理特性指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 5 The correlation coefficients between Ca content and physical characteristic indexes of tobacco leaves

Ca是細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的基本成分，以往研究表明含Ca高的煙葉厚、粗糙、僵硬[22]，影響煙葉品質(zhì)，本研究也在一定程度上也驗(yàn)證了這一關(guān)系。影響填充能力的因素很多，包括煙草類型、栽培措施、煙葉身份等，疏松的煙葉具有比緊密煙葉更好的填充能力[22]。由于Ca含量越高，煙葉越厚、越僵硬，其填充性能也就越差。從數(shù)據(jù)中還可以看出，Ca是影響煙葉平衡含水率的最主要營(yíng)養(yǎng)元素，Ca含量與煙葉的平衡含水率間的負(fù)相關(guān)性，不利于增強(qiáng)煙葉的保潤(rùn)性能。

2.6 煙葉Mg含量與物理特性指標(biāo)的相關(guān)性

對(duì)煙葉樣品 Mg元素含量和煙葉物理特性指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，從表6可知，煙葉Mg含量與填充值和含梗率負(fù)相關(guān)，與煙葉厚度、葉面密度等指標(biāo)正相關(guān)。其中，Mg含量與煙葉厚度和葉面密度有較為緊密的相關(guān)性，大多數(shù)年份中，煙葉Mg含量與煙葉厚度和葉面密度存在顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系。從5年整體數(shù)據(jù)看來(lái)，煙葉中Mg含量越高，煙葉越厚，葉片越緊密，吸濕性越好，含梗率越低，煙葉利用率高，物理特性整體較好。適量的Mg供應(yīng)可以促進(jìn)煙株生長(zhǎng)發(fā)育，韋翔華等[23]認(rèn)為Mg元素可以增加煙株有效葉數(shù)、葉面積以及葉片厚度；張釗[24]研究認(rèn)為缺Mg煙葉外觀色澤差，吃味差，調(diào)制后呈暗灰色無(wú)光澤或變成淺棕色，油分差，葉片薄，Mg含量與煙葉厚薄的關(guān)系與本研究一致。

表6 煙葉Mg元素含量與物理特性指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 6 The correlation coefficients between Mg content and physical characteristic indexes of tobacco leaves

3 結(jié)論

1) 初烤煙葉中的Mn，F(xiàn)e，Cu，Zn，Ca和Mg等 6種元素含量與煙葉的物理特性指標(biāo)具有不同程度相關(guān)性，以Mn、Ca、Zn和Mg與物理特性的相關(guān)性較為顯著。

2) 初烤后的煙葉葉面厚度、葉面密度、平衡含水率、拉力、填充值和含梗率等6項(xiàng)物理特性指標(biāo)中，以葉面厚度和葉面密度與元素含量的相關(guān)性最為顯著。

3) 煙葉中Fe、Ca和Mg含量越高，煙葉越厚，葉片越緊密；Mn和Zn含量對(duì)煙葉厚度和葉面密度的影響與此相反；煙葉中Mn和Zn含量增加，煙葉含梗率有所增長(zhǎng)，Cu和Mg含量增加，含梗率降低；過(guò)高的Ca含量會(huì)降低煙葉的吸濕性能。

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Correlation Between Physical Characteristic Indexes and Contents of Medium and Micro Nutrition Elements in Flue-cured Tobacco Leaves

GUO Jianhua1,2, ZHANG Shixiang1,2, WANG Jianwei1,2, LI Xiaolong3, XI Jiaqin1,2, GUO Weimin1,2, WANG Guangshan1,2, XUE Chaoqun1,2, WANG Aiguo1,2, SONG Jizhen1,2*
(1 Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC, Zhengzhou 450001, China; 2 Key Laboratory of Eco-environmental and Tobacco Leaf Quality of CNTC, Zhengzhou 450001, China; 3 Shaowu Branch of Nanping Tobacco Company, Shaowu, Fujian 354000, China)

The correlation between contents of Mn, Fe, Cu, Zn, Ca, Mg and the physical characteristic indexes of thickness, density, equilibrium moisture content, tension, filling value, stem ratio and total point of the flue-cured tobacco leaves were studied, the results showed that: 1) The thickness and density indexes of leaves have significant negative with the contents of Mn and Zn, but have positive correlations with those of Ca and Mg. 2) The effects of Zn and Mg contents on the physical properties of leaves are the most obvious, in which Zn content mainly influenced the thickness, density and tensile indexes of leaves, while Mg content influenced the thickness and density indexes of leaves. 3) High Ca content can increase leaf thickness and weaken filling value, however, over-high Ca content will reduce the moisture retention of leaves.

Flue-cured tobacco; Medium and micro nutrition elements; Physical characteristic indexes; Correlation

S572

A

10.13758/j.cnki.tr.2017.02.009

中國(guó)煙葉公司專項(xiàng)項(xiàng)目(122009AY0390)資助。

* 通訊作者(songjz701@sohu.com)

郭建華(1984—)，女，河南新鄉(xiāng)人，碩士，工程師，主要從事煙草栽培及煙草質(zhì)量評(píng)價(jià)研究。E-mail: guojh@ztri.com.cn