張曉龍，潘義宏，周芳芳，方志鵬，李曉婷，劉云芳，鄭仕方，唐小雨

(1.云南五佳生物科技有限公司，云南 昆明650106；2.云南省煙草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655000)

香氣物質(zhì)是反映煙葉質(zhì)量的重要因素，有關(guān)煙葉致香物質(zhì)成分的研究一直是煙草質(zhì)量評價的重要內(nèi)容[1-2]。研究表明，生態(tài)環(huán)境是烤煙香型、香氣質(zhì)和香氣量形成的最大影響因素，同一產(chǎn)地，不同海拔或不同煙區(qū)致香物質(zhì)成分也存在顯著差異[3-5]。因此，通過充分考慮挖掘產(chǎn)區(qū)生態(tài)條件，優(yōu)化煙葉生產(chǎn)布局，能夠?qū)崿F(xiàn)趨利避害[6]。云南是中國主要的優(yōu)質(zhì)清香型烤煙產(chǎn)區(qū)，其地處低緯度高原地帶，境內(nèi)氣候的區(qū)域差異及垂直變化十分明顯，造成不同產(chǎn)區(qū)煙葉致香物質(zhì)含量不同，使不同產(chǎn)地?zé)熑~質(zhì)量特點和風(fēng)格特征呈多樣性變化[7]。

地理信息系統(tǒng)(GIS)以空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，對空間數(shù)據(jù)按地理位置進行模擬分析，利用空間分析技術(shù)可以合理地揭示重要指標(biāo)空間分布規(guī)律[8]。胡容溶等[9]、張一揚等[10]、李衛(wèi)等[11]利用該方法研究了烤煙糖含量、總植物堿及鉀含量的空間變異特性，能夠較好地反映特定區(qū)域烤煙品質(zhì)空間分布規(guī)律，但目前尚未見烤煙致香物質(zhì)含量空間分布規(guī)律的相關(guān)研究。鑒于此，本研究以云南11個(州)市為對象，1 002個烤煙中部葉為樣本，分析云南烤煙致香物質(zhì)空間分布規(guī)律，為云南烤煙致香物質(zhì)含量時空變化特征及云南烤煙質(zhì)量評價提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)采集

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域為云南省烤煙種植區(qū)，東經(jīng)97°31′至106°11′，北緯21°8′至29°15′。云南烤煙種植主要分布在昆明市、玉溪市、曲靖市、紅河州、楚雄州、昭通市、大理州、文山州、保山市、普洱市、麗江市、臨滄市12個市(州)，適宜種植面積467萬多hm2。云南烤煙以“色澤金黃，油潤豐滿，香氣濃郁，勁頭適中，吃味醇和，余味舒適”的質(zhì)量風(fēng)格特點，在國內(nèi)外享有盛譽。

1.2 數(shù)據(jù)采集與分布

采樣點分布在云南省主要烤煙種植區(qū)域，涵蓋云南省11個市(州)，36個縣(市)，共計263個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，見圖1。2013—2018年連續(xù)在263個鄉(xiāng)鎮(zhèn)取1 002個C3F初烤煙葉樣品，用手持式GPS記錄取樣點的經(jīng)緯度，相同經(jīng)緯度樣品數(shù)據(jù)取平均值。

圖1 烤煙取樣分布圖Fig.1 Sampling distribution of flue-cured tobacco

1.3 烤煙致香物質(zhì)含量測定方法及分析

1.3.1 致香物質(zhì)測定及分類方法 致香物質(zhì)的樣品處理與 GC/MS分析條件參考文獻[12]中的方法，其中用萘作為內(nèi)標(biāo)化合物。中性致香物質(zhì)分類參考文獻[13]中的方法。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理及分析 采用Excel 2010，SPSS 21.0和Arcgis 10.2軟件完成數(shù)據(jù)特征值分析、插值分析、空間特異性分析和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 云南省烤煙致香物質(zhì)含量統(tǒng)計量分析和正態(tài)分布檢驗

由表1可知，云南省烤煙質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量范圍為228.662～693.712 μg·g-1，苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量范圍為6.566～21.453 μg·g-1，類西柏烷類降解產(chǎn)物含量范圍為9.149～52.464 μg·g-1，棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量范圍為2.562～9.555 μg·g-1，致香物質(zhì)總量范圍為241.135～748.750 μg·g-1。統(tǒng)計分析可知，質(zhì)體色素降解產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、類西柏烷類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物和致香物質(zhì)總量K-S檢驗P值均大于0.05，服從正態(tài)分布，滿足統(tǒng)計學(xué)分析要求。

表1 2013—2018年云南烤煙致香物質(zhì)含量特征值 Table 1 Aroma component content eigenvalue of Yunnan tobacco in 2013—2018 μg·g-1

2.2 云南不同海拔烤煙致香物質(zhì)含量變化趨勢

云南地處低緯度高原區(qū)，自南向北海拔高差懸殊，生態(tài)環(huán)境多樣，立體氣候明顯，1 200～2 100 m海拔范圍是烤煙主要栽種區(qū)域[14]。本研究取樣海拔跨度為850～2 658 m，其中低于1 200 m取樣比例為6.2%，1 200～2 300 m取樣比例為93.02%，共241個海拔梯度，大于2 300 m海拔烤煙樣品比例0.78%。因此，本研究以1 200～2 300 m采集的C3F煙葉樣品為研究對象，分析海拔對烤煙致香物質(zhì)積累的影響。

按照200 m的海拔梯度設(shè)計為5個海拔區(qū)間(表2)，對5個海拔梯度煙葉樣品進行方差分析。結(jié)果表明，除質(zhì)體色素降解產(chǎn)物和致香物質(zhì)總量外，其他致香物質(zhì)含量在5個海拔梯度無顯著性差異。Ⅱ區(qū)海拔烤煙質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量和致香物質(zhì)總量顯著高于Ⅰ區(qū)、Ⅴ區(qū)，與其他海拔梯度無顯著性差異，Ⅲ區(qū)海拔烤煙質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量和致香物質(zhì)總量顯著高于Ⅴ區(qū)?？梢?，1 401～1 600 m范圍內(nèi)烤煙質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量和致香物質(zhì)總量最高，優(yōu)于其他海拔，且隨海拔增加，質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量呈下降趨勢。

表2 海拔對云南烤煙致香物質(zhì)含量差異性的影響 Table 2 Effects of difference analysis of tobacco aroma component in different latitude

2.3 云南省不同產(chǎn)區(qū)烤煙致香物質(zhì)全局趨勢分析

圖2為研究區(qū)煙葉致香物質(zhì)含量趨勢分析示意圖。圖中x軸表示正東方向，y軸表示正北方向，z軸表示各樣點測定值的大小。圖中左后投影面上的綠色線表示東西向的全局性趨勢效應(yīng)變化，右后投影面上的藍色線表示南北向全局性的趨勢效應(yīng)變化。

注：x軸表示正東方向；y軸表示正北方向；z軸表示各樣點測定值的大小。Note:x axis shows the east; y axis shows the north; z axis shows estimated value of samples.

從圖2可以看出，云南烤煙質(zhì)體色素降解產(chǎn)物、致香物質(zhì)總量在東西向、南北向變化趨勢一致，西-東方向上呈逐漸增加趨勢，南-北方向上呈逐漸下降趨勢，即質(zhì)體色素降解產(chǎn)物和致香物質(zhì)總量由西向東，由北向南呈增加趨勢。類西柏烷類降解產(chǎn)物和苯丙氨酸類降解產(chǎn)物由西向東變化趨勢一致，由西向中部逐漸升高而后向東部降低，類西柏烷類降解產(chǎn)物南北向呈增加趨勢，苯丙氨酸類降解產(chǎn)物南北向呈降低趨勢。棕色化反應(yīng)產(chǎn)物由西向東小幅下降，由南向中部呈升高趨勢，繼而向北呈下降趨勢。

綜上所述，質(zhì)體色素降解產(chǎn)物和致香物質(zhì)總量由西向東、由北向南呈增加趨勢；類西柏烷類降解產(chǎn)物在東西向先升后降，南北向呈增加趨勢；苯丙氨酸類降解產(chǎn)物東西向先升后降，南北向呈降低趨勢；棕色化反應(yīng)產(chǎn)物南北向呈先升后降，由西向東呈下降趨勢。

2.4 云南烤煙致香物質(zhì)含量空間分布特征

采用Kriging插值方法，考慮各向異性和趨勢參數(shù)，制成云南省烤煙致香物質(zhì)含量空間分布圖(圖3)。

圖3 云南烤煙致香物質(zhì)含量空間分布(Kriging插值法)Fig.3 Spatial distribution of aroma component contents of flue-cured tobacco leaves in Yunnan Province

云南烤煙不同種類致香物質(zhì)含量空間分布特點不同，4類致香物質(zhì)和致香物質(zhì)總量具有較高的空間異質(zhì)性。由圖3可知，苯丙氨酸類物質(zhì)含量在大理市東南部是低值范圍，滇南是高值范圍；類西柏烷類降解產(chǎn)物含量空間分布異質(zhì)型強，低值范圍分布在滇中和滇北，高值范圍分布在滇中；質(zhì)體色素降解產(chǎn)物在大理市北部和楚雄北部是低值范圍，高值范圍在滇西南少部分地區(qū)、滇東北、 滇東和滇東南；棕色化反應(yīng)產(chǎn)物空間異質(zhì)型強，滇東南和楚雄北含量較低，滇南含量高；致香物質(zhì)總量在滇西南、滇東北、滇東和滇東南方向較高，滇北較低。

綜合來看，滇西北各類致香物質(zhì)及致香物質(zhì)總量低于其他區(qū)域，滇西南、滇東北、滇東和滇東南質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量和致香物質(zhì)總量均較高，苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、類西柏烷類降解產(chǎn)物和棕色化反應(yīng)產(chǎn)物在滇中、滇南含量較高。

3 結(jié)論與討論

云南煙葉屬于清甜香突出，清香明顯的Ⅰ類香型，但各產(chǎn)地烤煙致香物質(zhì)、化學(xué)成分、代謝產(chǎn)物含量等存在區(qū)域差異[11]。本研究以烤煙致香物質(zhì)為指標(biāo)，對其空間分布變化規(guī)律進行研究，發(fā)現(xiàn)云南省烤煙致香物質(zhì)含量在空間上分布差異較大。從海拔分布來看，海拔對類西柏烷類、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物無顯著影響，但對質(zhì)體色素降解產(chǎn)物和致香物質(zhì)總量有顯著影響，以1 400～1 600 m海拔梯度烤煙質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量較高，顯著高于1 200～1 400 m和2 001～2 300 m海拔梯度。可見，云南煙區(qū)隨著海拔升高質(zhì)體色素降解產(chǎn)物和致香物質(zhì)總量呈增加趨勢，海拔持續(xù)升高，2類物質(zhì)又呈下降趨勢，且海拔僅對質(zhì)體色素和致香物質(zhì)總量有影響，推斷海拔是影響烤煙致香物質(zhì)積累的因素之一，但不會對所有致香成分有影響。這與常壽榮等[15]研究結(jié)果較為相似。韓錦峰等[4]認為，在一定海拔范圍內(nèi)，致香物質(zhì)含量隨海拔增高而增加。張永安等[16]對不同海拔新植二烯含量分析發(fā)現(xiàn)，在海拔800 m以下，隨海拔升高而增加，在800～1 800 m，新植二烯含量隨海拔增加無明顯增加趨勢，在1 800 m以上，新植二烯含量又隨海拔升高急劇增加。江厚龍等[17]研究結(jié)果與此相似，但與本研究結(jié)果不盡相同。究其原因可能是研究方式、研究樣本等存在較大差異。本研究從云南241個海拔取樣1 002個樣品，劃分5個海拔梯度，根據(jù)降解產(chǎn)物特性，合并為4大類致香物質(zhì)，采用統(tǒng)計學(xué)方法，去除取樣、人工等誤差，具有統(tǒng)計學(xué)意義，而以往研究多采用單數(shù)據(jù)定量描述，未采用統(tǒng)計學(xué)方法進行驗證，且本研究以云南高原區(qū)域為研究對象，烤煙致香物質(zhì)分布規(guī)律可能與低海拔地區(qū)有所不同，需后期進行分析研究。就云南而言，相對較低海拔1 400～1 600 m可能更有利于質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的積累。

從全局趨勢分析來看，致香物質(zhì)總量與質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量趨勢相同，均為由西向東、由北向南呈遞增趨勢；類西柏烷類降解產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物在東西向先升后降趨勢，即中間略高于兩邊；類西柏烷類降解產(chǎn)物由南向北呈遞增趨勢、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物由北向南呈增加趨勢；棕色化反應(yīng)產(chǎn)物南北向呈先增后降趨勢，由東向西呈增加趨勢。對致香物質(zhì)空間分布圖分析可知，滇西北各類致香物質(zhì)及致香物質(zhì)總量低于其他區(qū)域，苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、類西柏烷類降解產(chǎn)物和棕色化反應(yīng)產(chǎn)物在滇中、滇南含量較高，質(zhì)體色素降解產(chǎn)物和致香物質(zhì)總量在滇西南、滇東北、滇東和滇東南較高。致香成分一直是煙草的研究重點，相關(guān)研究報道較多，主要是探討品種[18]、產(chǎn)地[19]、栽培措施[20]、儲存醇化時間及條件[21-22]對致香成分的影響，并與津巴布韋煙葉進行了差異性分析[23]，有關(guān)致香物質(zhì)空間分布規(guī)律研究較少。本研究從中微觀尺度探討其成因，明確云南烤煙致香物質(zhì)空間動態(tài)變化特點，為能夠深入研究空間差異特征，經(jīng)緯度及海拔等與烤煙關(guān)系有待進一步開展研究，進而為指導(dǎo)云南烤煙生產(chǎn)布局和優(yōu)質(zhì)煙葉挖掘提供理論依據(jù)。