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        氣候因子對烤煙香氣物質(zhì)含量的影響

        2018-01-15 10:39:38苗春雨許自成黃凱劉山王勇師利艷
        現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2017年23期
        關(guān)鍵詞:氣候因子相關(guān)性烤煙

        苗春雨++許自成++黃凱++劉山++王勇++師利艷

        摘要 本文選擇我國典型的中間香型烤煙種植區(qū)貴州中部山區(qū)和武陵山區(qū)作為試驗(yàn)地點(diǎn),通過設(shè)置不同的移栽期,研究不同移栽期氣候條件變化對烤煙香氣物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明,降水主要影響的是質(zhì)體色素降解產(chǎn)物,旺長期降水量對質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的積累有利,而成熟期降水則不利于質(zhì)體色素降解產(chǎn)物中大部分香氣物質(zhì)的積累;不同生育期相對濕度與香氣物質(zhì)基本無顯著相關(guān)關(guān)系;旺長期日照時(shí)數(shù)對β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮1都有一定的促進(jìn)作用,成熟期日照時(shí)數(shù)與β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯含量有顯著正相關(guān)關(guān)系。

        關(guān)鍵詞 烤煙;氣候因子;香氣物質(zhì);相關(guān)性

        中圖分類號 S572 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739(2017)23-0143-05

        煙葉作為卷煙工業(yè)的基礎(chǔ),其質(zhì)量優(yōu)劣對于卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量具有決定性影響。優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)作為一項(xiàng)嚴(yán)密的系統(tǒng)工程,不僅是天、地、人的巧妙結(jié)合,更是人主觀利用自然資源的體現(xiàn)。因此,要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的煙葉需要充分考慮烤煙生長所需的生態(tài)條件,趨利避害[1]。在種植過程中煙草對環(huán)境條件的反應(yīng)非常敏感,生態(tài)條件變化對煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量有很大影響,尤其對煙葉質(zhì)量有明顯的影響[2]。煙葉的香氣物質(zhì)是煙草香氣評價(jià)的重要化學(xué)組分,是評定煙葉及卷煙質(zhì)量的重要指標(biāo)[3-4]。

        我國烤煙種植區(qū)域廣泛、種植面積大,烤煙產(chǎn)區(qū)東西海拔落差大,且南北氣候跨度大,生態(tài)環(huán)境及光溫條件差異較大,在不同的生態(tài)區(qū),其烤煙香氣成分的組成、比例和含量不盡相同[5-7]。因此,研究不同生態(tài)區(qū)煙葉中香氣成分,對煙葉品質(zhì)及等級劃分具有重要的意義。質(zhì)體色素的合成與降解、煙草品種、生態(tài)條件、醇化方法等因素密切相關(guān)[8-9],質(zhì)體色素嚴(yán)重影響著煙葉的外觀質(zhì)量和香氣風(fēng)格。Weeks[10]研究表明,烤煙成熟過程中質(zhì)體色素降解產(chǎn)物在烤煙香氣物質(zhì)中的占比較大。劉鵬飛等[11]認(rèn)為西柏烷類降解物主要是茄酮,是煙葉中重要的香氣物質(zhì),降解后可生成降茄二酮、茄醇呋喃等。董高峰等[12]認(rèn)為煙葉醇化后的香氣與棕色反應(yīng)物化具有很大的關(guān)系。苯丙氨酸類降解物是烤煙中很重要的香味成分,能夠顯著增加煙氣的果香和順感[13-14]。前人研究多為單個(gè)生態(tài)區(qū)的香氣物質(zhì)或生態(tài)因素對香氣物質(zhì)的影響,本試驗(yàn)通過對不同產(chǎn)區(qū)氣候因子和香氣物質(zhì)的分析,從而確定不同產(chǎn)區(qū)煙葉香氣物質(zhì)含量,為不同產(chǎn)區(qū)煙葉品質(zhì)及煙葉等級劃分提供一定的理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 烤煙典型特色風(fēng)格產(chǎn)區(qū)概況

        1.1.1 貴州中部山區(qū)。貴州中部山區(qū)位于云貴高原東部,自然生態(tài)條件優(yōu)越,是我國最主要的烤煙生產(chǎn)基地之一。該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候區(qū),年平均降水量1 100~1 300 mm,日照時(shí)數(shù)1 200~1 600 h,平均氣溫10~20 ℃。貴州中部山區(qū)各地區(qū)均適宜烤煙種植,代表性產(chǎn)區(qū)有貴定、余慶、凱里、開陽、西秀、遵義等。

        1.1.2 武陵山區(qū)。武陵山烤煙產(chǎn)區(qū)地處我國地形階梯中第一階梯向第二階梯的過渡帶,是云貴高原向東部的延伸,平均海拔1 000 m左右,氣候?qū)賮啛釒蚺瘻貛н^渡類型。武陵山區(qū)包括湖北西部、湖南西部、重慶、貴州北部4個(gè)省市交界地區(qū)的縣市,年平均氣溫13~16 ℃,降水量1 100~1 600 mm。該區(qū)代表性烤煙產(chǎn)區(qū)有咸豐、德江、利川、武陵、道真等。

        1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

        本試驗(yàn)選擇貴州產(chǎn)區(qū)的遵義市、凱里縣、開陽縣、貴定縣和武陵產(chǎn)區(qū)的德江縣、道真縣共6個(gè)典型產(chǎn)區(qū)縣(市)為研究對象(表1),6個(gè)產(chǎn)區(qū)各選取5個(gè)點(diǎn),共30個(gè)點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)試驗(yàn)面積2 001 m2,采用同一栽培方法,盡最大可能保持栽培措施一致,以減少大田操作帶來的影響,6個(gè)地區(qū)的地貌類型主要是山地,土壤類型主要為黃壤,肥力中等或中上等,前茬作物均為玉米,具體條件見表2。

        1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,每個(gè)試驗(yàn)地點(diǎn)根據(jù)不同移栽期設(shè)4個(gè)處理,分別為T1:比當(dāng)?shù)卣R圃云谔崆?0 d;T2:按照當(dāng)?shù)卣R圃云谝圃?;T3:比當(dāng)?shù)卣R圃云谕七t10 d;T4:比當(dāng)?shù)卣R圃云谕七t20 d。3次重復(fù),小區(qū)面積為4行×15 m,株行距為50 cm×120 cm。煙田管理及煙葉采收烘烤技術(shù)均按照當(dāng)?shù)亍秲?yōu)質(zhì)烤煙綜合標(biāo)準(zhǔn)體系》進(jìn)行,并且各小區(qū)的栽培管理措施嚴(yán)格按照隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)的要求進(jìn)行。各試驗(yàn)地點(diǎn)具體移栽時(shí)期見表3。

        1.4 氣象數(shù)據(jù)采集

        空間插值氣象數(shù)據(jù)是基于氣象站點(diǎn)的旬平均值數(shù)據(jù),采用ANUSPLIN軟件插值得到逐旬空間柵格數(shù)據(jù)。使用ANUSPLIN軟件進(jìn)行氣候數(shù)據(jù)插值的應(yīng)用較多,但一般局限于較小區(qū)域(流域、地區(qū))或較大時(shí)間尺度(旬、月、年)的氣象要素插值??臻g插值采用了優(yōu)化薄板平滑樣條函數(shù),引入了取樣點(diǎn)的經(jīng)緯度等地理坐標(biāo),并將高程作為協(xié)變量引入插值過程中,較傳統(tǒng)插值方法具有更高的精度和靈活性??臻g插值氣象數(shù)據(jù)由中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所提供,主要用于獲取2012—2013年所有取樣地點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)。

        1.5 數(shù)據(jù)調(diào)查和指標(biāo)檢測

        供試品種為K326。每個(gè)小區(qū)取烤后煙葉3 kg中桔三(C3F)樣品進(jìn)行煙葉香氣物質(zhì)檢測分析。

        1.6 香氣物質(zhì)的提取與測定

        稱取煙末樣品0.200 0 g(過60目篩)于20 mL螺口試管,加5 mL正己烷,成分為叔丁基甲醚(1∶1)提取溶劑和200 μL α-紫羅蘭酮內(nèi)標(biāo)溶液(11.2 μg α-紫羅蘭酮/1 mL正己烷),于渦旋振蕩1 min,靜置過夜后再次渦旋振蕩,3 000 r/min離心5 min后取上清液1.0~1.5 mL至色譜樣品瓶待測,香氣物質(zhì)檢測分析方法由上海煙草集團(tuán)技術(shù)中心提供。全部香氣物質(zhì)的測定分析工作均在上海煙草集團(tuán)技術(shù)中心完成。采用高效液相色譜/氣相色譜/質(zhì)譜在線聯(lián)用儀分析煙葉香氣成分;方法采用CAI的測量方法。endprint

        1.7 數(shù)據(jù)處理

        采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件SAS 9.2和Excel 2007進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)和相關(guān)性分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期氣候條件的變化

        2.1.1 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期降雨量的變化。從圖1可以看出,烤煙伸根期的降水量大體上都是隨著時(shí)間的推移而逐漸增多,故推遲烤煙移栽期時(shí)間過久會導(dǎo)致伸根期內(nèi)降水增多,對煙葉根系發(fā)育不利。遵義產(chǎn)區(qū)在烤煙旺長期隨著移栽期的推遲降雨量呈明顯的下降趨勢,這對移栽較晚的煙葉生長很不利;其他各個(gè)產(chǎn)區(qū)的旺長期降雨量呈平穩(wěn)趨勢,降水比較充足,對煙葉生長起到了很好的促進(jìn)作用。成熟期道真產(chǎn)區(qū)的降雨量隨著移栽期的推遲而減少;其他地區(qū)沒有明顯的變化,但是降雨量都比較少,容易發(fā)生干旱,這對煙葉后期的烘烤不利。

        2.1.2 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期相對濕度的變化。從圖2可以看出,德江、凱里、貴定各個(gè)時(shí)期的空氣濕度隨著移栽期的提前或推遲變化比較平穩(wěn),且這3個(gè)產(chǎn)區(qū)烤煙旺長期空氣相對濕度明顯高于伸根期和成熟期。道真和遵義烤煙旺長期的相對濕度隨著移栽期的推遲而逐漸下降,伸根期的相對濕度隨著移栽期的延后而逐漸升高。

        2.1.3 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期日照時(shí)數(shù)的變化。從圖3可以看出,各產(chǎn)區(qū)烤煙不同生育期日照時(shí)數(shù)差別較大,且隨著移栽期的變化日照時(shí)數(shù)波動較大。伸根期日照時(shí)數(shù)以貴定高,平均日照時(shí)數(shù)達(dá)7 h以上;以遵義和道真較低,且隨著移栽期的推遲日照時(shí)數(shù)明顯減少,這對煙葉前期光合作用不利,嚴(yán)重影響煙葉后期的生長發(fā)育。旺長期日照時(shí)數(shù)以遵義和道真較高,德江、開陽和凱里較低,平均日照時(shí)數(shù)不足4 h。成熟期道真產(chǎn)區(qū)隨著移栽期的延遲光照顯著下降,其他產(chǎn)區(qū)光照都很充足且隨著移栽期的提前和延遲無明顯變化。各產(chǎn)區(qū)在生育前期日照時(shí)數(shù)差異較大,生育后期差異較小。

        2.1.4 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期氣溫的變化。從圖4可以看出,不同煙區(qū)烤煙各個(gè)生育期的溫度逐漸升高,但伸根期溫度隨著移栽期的推遲變化不大,可能受海拔較高因素的影響較大,且5月降雨過多導(dǎo)致氣溫未隨著移栽期的推遲而升高,故氣溫前期變化不明顯,旺長期各個(gè)產(chǎn)區(qū)平均氣溫均隨著移栽期的推遲逐漸上升,到了成熟期,各產(chǎn)區(qū)的平均氣溫隨著移栽期的推遲有下降趨勢。道真移栽期為5月5日、5月15日、5月25日和遵義移栽期為5月8日、5月18日、5月28日的成熟期平均氣溫低于旺長期的平均氣溫。遵義和貴定這2個(gè)移栽期較晚的處理旺長期、成熟期溫度差異較小。

        2.1.5 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期氣溫日較差的變化。從圖5可以看出,德江、凱里、開陽、貴定烤煙伸根期的氣溫日較差明顯高于旺長期和成熟期,氣溫日較差最大值可達(dá)11 ℃。各產(chǎn)區(qū)旺長期的氣溫日較差都是較小的,基本穩(wěn)定在7~8 ℃之間,不利于有效積溫的累積。隨著移栽期的推遲,道真、遵義2個(gè)產(chǎn)區(qū)伸根期的氣溫日較差有明顯的下降趨勢。

        2.2 不同產(chǎn)區(qū)香氣物質(zhì)含量的結(jié)果與分析

        從表4可以看出,6個(gè)產(chǎn)區(qū)烤煙的β-大馬酮含量差異性不顯著,貴定產(chǎn)區(qū)含量最高,開陽產(chǎn)區(qū)含量最低。貴定產(chǎn)區(qū)烤煙的β-二氫大馬酮含量最高,德江產(chǎn)區(qū)含量最低,兩者相比差異性顯著。道真產(chǎn)區(qū)烤煙的香葉基丙酮含量最高,其與德江產(chǎn)區(qū)、貴定產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著,德江產(chǎn)區(qū)烤煙的香葉基丙酮含量最低,僅為0.047 3 μg/g。開陽產(chǎn)區(qū)、道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的二氫獼猴桃內(nèi)酯含量與德江產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著,與其他產(chǎn)區(qū)相比差異性不顯著;開陽產(chǎn)區(qū)煙葉中的二氫獼猴桃內(nèi)酯含量最高,德江產(chǎn)區(qū)煙葉中的二氫獼猴桃內(nèi)酯含量最低。不同產(chǎn)區(qū)煙葉中的4種巨豆三烯酮含量均為貴定產(chǎn)區(qū)最高,道真產(chǎn)區(qū)次之,其后分別為遵義產(chǎn)區(qū)、凱里產(chǎn)區(qū)、德江產(chǎn)區(qū),開陽產(chǎn)區(qū)最低。道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的3-羥基大馬酮含量高于其他產(chǎn)區(qū),與遵義、開陽、德江產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著,其中德江產(chǎn)區(qū)最低。道真產(chǎn)區(qū)、貴定產(chǎn)區(qū)煙葉中的3-氧代-α-紫羅蘭醇含量與德江、凱里、開陽產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著,其含量高于其他產(chǎn)區(qū),道真產(chǎn)區(qū)與貴定產(chǎn)區(qū)相比差異性不顯著,兩者的3-氧代-α-紫羅蘭醇含量接近,德江產(chǎn)區(qū)煙葉中3-氧代-α-紫羅蘭醇含量最低。道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的新植二烯含量最高,與德江、凱里、開陽產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著,開陽產(chǎn)區(qū)最低。道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的法尼基丙酮含量最高,與德江、凱里、開陽產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著,其中德江產(chǎn)區(qū)煙葉中的法尼基丙酮含量最低。

        不同生態(tài)區(qū)的西柏烷類降解產(chǎn)物含量有較大的差異性。遵義產(chǎn)區(qū)、道真產(chǎn)區(qū)煙葉的茄酮含量與德江產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著,與其余產(chǎn)區(qū)相比差異性不顯著,但其含量高于其他產(chǎn)區(qū)。道真產(chǎn)區(qū)的降茄二酮含量較其他產(chǎn)區(qū)高,其含量與德江、遵義、開陽、貴定4個(gè)產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著,與凱里產(chǎn)區(qū)相比差異性不顯著。道真產(chǎn)區(qū)煙葉的西柏烷類降解產(chǎn)物含量最高,德江產(chǎn)區(qū)煙葉最低,表明道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的香氣物質(zhì)含量較高,煙葉品質(zhì)較高。

        2.3 氣候因子與香氣物質(zhì)含量的相關(guān)分析

        從表5可以看出,伸根期降水量與香氣物質(zhì)含量無顯著相關(guān)關(guān)系;旺長期降水與β-大馬酮、巨豆三烯酮1、3-羥基大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇含量均有顯著正相關(guān)關(guān)系,成熟期降水與香葉基丙酮、巨豆三烯酮1存在極顯著正相關(guān)關(guān)系,與β-大馬酮、3-羥基大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、法尼基丙酮有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。降水主要影響的是質(zhì)體色素降解產(chǎn)物,這說明旺長期降水量對質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的積累有利,而成熟期降水則不利于質(zhì)體色素降解產(chǎn)物中大部分香氣物質(zhì)的積累。

        不同生育期相對濕度與香氣物質(zhì)基本無顯著相關(guān)關(guān)系,這說明在貴州中部山區(qū)和武陵山區(qū),相對空氣濕度對促進(jìn)香氣物質(zhì)生成的作用較小。主要是由于6個(gè)產(chǎn)區(qū)均受亞熱帶季風(fēng)氣候影響,相對濕度均較大,差異不顯著。

        旺長期日照時(shí)數(shù)對β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮1均有一定的促進(jìn)作用。成熟期日照時(shí)數(shù)與β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯含量有顯著正相關(guān)關(guān)系。

        各生育期的平均氣溫與β-大馬酮均成顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與法尼基丙酮均成極顯著正相關(guān)關(guān)系。endprint

        各生育期的氣溫日較差均對β-大馬酮、β-二氫大馬酮有促進(jìn)作用;與香葉基丙酮均呈顯著負(fù)效應(yīng);旺長期氣溫日較差與法尼基丙酮成極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

        3 討論

        試驗(yàn)研究表明,道真、遵義、貴定產(chǎn)區(qū)煙葉的質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量顯著高于其他產(chǎn)區(qū),而凱里、德江、開陽產(chǎn)區(qū)的質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量較低,說明了道真、遵義、貴定產(chǎn)區(qū)的煙葉在美拉德反應(yīng)后能夠產(chǎn)生較多的香氣物質(zhì),有助于煙葉香氣的提升。這與趙銘欽等[15]的研究一致;與詹 軍等[16]的研究不一致,這可能與年份不同降水量、溫度等生態(tài)條件迥異相關(guān)。

        西柏烷類通過調(diào)制、發(fā)酵降解產(chǎn)生香氣成分,西柏烷類主要降解及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物茄酮有較好的香氣,能顯著改善煙草的香吃味[17]。本研究發(fā)現(xiàn),不同產(chǎn)區(qū)煙葉的西柏烷類降解產(chǎn)物含量存在較大的差異性,道真、遵義產(chǎn)區(qū)煙葉的西柏烷類降解產(chǎn)物含量高于其他產(chǎn)區(qū),德江產(chǎn)區(qū)煙葉的西柏烷類降解產(chǎn)物含量最低,表明了道真、遵義產(chǎn)區(qū)煙葉中的降解產(chǎn)物含有較多的香氣物質(zhì),顯著改善了煙葉的香吃味。這與楊虹琦等[18]研究一致。

        李玲燕等[19]認(rèn)為相對濕度對香氣物質(zhì)的含量影響不大,這與本研究結(jié)果一致;葉協(xié)鋒等[20]和于建軍等[21]對煙葉巨豆三烯酮含量與氣候因子的研究認(rèn)為,巨豆三烯酮含量與積溫有關(guān),而本研究認(rèn)為巨豆三烯酮含量主要與旺長期和成熟期的降水量和日照時(shí)數(shù)有關(guān);旺長期降水與β-大馬酮、巨豆三烯酮1、3-羥基大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇含量均有顯著正相關(guān)關(guān)系,成熟期降水量對煙葉中β-大馬酮、3-羥基大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、法尼基丙酮有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。張永安等[22]研究認(rèn)為茄酮和降茄二酮在高海拔、高溫度條件下更容易合成和積累,這與本研究不一致,本研究認(rèn)為氣候因子對茄酮和降茄二酮的影響較小,可能由于不同生態(tài)區(qū)海拔等生態(tài)因素導(dǎo)致的結(jié)果差異。

        4 結(jié)論

        降水主要影響質(zhì)體色素降解產(chǎn)物,烤煙旺長期降水量對質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的積累有利,而成熟期降水則不利于質(zhì)體色素降解產(chǎn)物中大部分香氣物質(zhì)的積累。不同生育期相對濕度與香氣物質(zhì)基本無顯著相關(guān)關(guān)系。旺長期日照時(shí)數(shù)對β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮1都有一定的促進(jìn)作用;成熟期日照時(shí)數(shù)與β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯含量有顯著正相關(guān)關(guān)系。氣候因子對β-大馬酮、香葉基丙酮、巨豆三烯酮1、3-羥基大馬酮、法尼基丙酮有較顯著的影響,對茄酮和降茄二酮的影響較小。

        5 參考文獻(xiàn)

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