李湘?zhèn)?，謝新喬，楊繼周，陸俊平，宛 祥，田陽陽，田育天， 王正旭，鄧邵文，胡保文，朱云聰

(紅塔煙草(集團)有限責任公司 原料部，云南 玉溪 653100)

煙草是一種喜鉀忌氯作物，而鉀和氯又是煙草生長發(fā)育的必需營養(yǎng)元素，也是公認的品質(zhì)元素[1]．此外，二者的比值通常是衡量煙葉燃燒性及內(nèi)在質(zhì)量好壞的重要指標．鉀不僅是煙草吸收量最大的營養(yǎng)元素[2]，還是影響煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要因素[3]．鉀能改善煙葉結(jié)構(gòu)、顏色，增進香氣、吃味，降低煙氣有害成分，使烤煙香氣足、燃燒性好，以及富有彈性和韌性，因此鉀對提高煙葉可用性具有重要作用[4-5]．

氯是煙草生長中不可替代的一種微量元素，適當?shù)穆饶茉黾蛹毎驂憾岣邿煵莸目购的芰?，并減少因干旱而造成的葉片枯斑．此外，研究[6]表明，適量施氯能減少煙葉中煙堿和總氮的含量，增加總糖和還原性糖，起到改善吃味的作用．

煙草的致香物質(zhì)是形成卷煙香氣風格的基礎(chǔ)，其含量雖然很少，但其組分、比例及相互作用對烤煙香氣質(zhì)和香氣量的形成至關(guān)重要．目前，關(guān)于烤煙鉀、氯質(zhì)量分數(shù)(含量，下同)及鉀氯比與煙葉質(zhì)量關(guān)系的研究已有許多報道[7-10]，但研究大多集中于產(chǎn)值、產(chǎn)量、物理性狀、化學成分，以及感官質(zhì)量等方面，而其對煙葉致香物質(zhì)影響的報道卻較少．玉溪煙葉不僅是全國清甜香型的典型代表，還是紅塔集團高端原料生產(chǎn)基地．為此，本試驗以玉溪煙區(qū)的58份初烤煙葉樣品為材料，系統(tǒng)地分析了烤煙鉀、氯質(zhì)量分數(shù)及鉀氯比與致香物質(zhì)的關(guān)系，以期進一步篩選出在烤煙氯質(zhì)量分數(shù)的適宜范圍及適宜的鉀氯比，為生產(chǎn)出吃味醇和、口感舒適的優(yōu)質(zhì)煙葉提供參考．

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗樣品為2019年工商交接的58份初烤煙葉，產(chǎn)地均為云南省玉溪市峨山縣塔甸鎮(zhèn)，品種為NC297，是該鎮(zhèn)的主栽品種，部位均為中部葉．

1.2 試驗設(shè)計

按照玉溪市工商交接初烤煙葉測定的鉀、氯質(zhì)量分數(shù)以及鉀氯比的數(shù)據(jù)，將相近的鉀氯比初烤煙葉混合，組成一個小樣，58份初烤煙葉共組合成12個混合樣品，處理分別為JL1～JL12，每個混合樣品的質(zhì)量均為1 kg．樣品等級按照《烤煙》(GB 2635—1992)標準，由具備資質(zhì)的專業(yè)檢測機構(gòu)進行檢測，測定項目為煙葉中鉀、氯質(zhì)量分數(shù)及致香物質(zhì)．

1.3 測量方法

測量方法及檢測單位列于表1．

表1 各指標測量方法

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2010進行整理，采用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析．

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉鉀、氯質(zhì)量分數(shù)及鉀氯比描述性統(tǒng)計分析

初烤煙葉中鉀、氯質(zhì)量分數(shù)及鉀氯比的描述性統(tǒng)計分析見表2和表3．由表2可知，煙葉鉀、氯質(zhì)量分數(shù)的平均值分別為1.69%和0.26%，略低于正常范圍．由表3可以看出，鉀氯比的平均值為9.76，說明塔甸鎮(zhèn)的煙葉具有良好的燃燒性．鉀氯比的變異系數(shù)最大，高達84.00%，可能與氯質(zhì)量分數(shù)的變幅較大有關(guān)；鉀的變異系數(shù)最小，說明塔甸鎮(zhèn)各村委會煙葉中的鉀質(zhì)量分數(shù)比較穩(wěn)定．除了鉀呈負向偏態(tài)峰，其余二者都為正向偏態(tài)峰．峰度都為平闊峰，數(shù)據(jù)相對分散．

表2 烤后煙葉鉀、氯質(zhì)量分數(shù)描述性統(tǒng)計

表3 烤后煙葉鉀氯比描述性統(tǒng)計

2.2 煙葉致香物質(zhì)描述性統(tǒng)計分析

由表4可知，在測定的38種致香物質(zhì)中，葉綠素降解產(chǎn)物和生物堿各有1種，有機酸類產(chǎn)物有2種，苯丙氨酸降解產(chǎn)物、西柏烷降解產(chǎn)物各有4種，棕色化反應(yīng)產(chǎn)物有12種，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物類有14種．葉綠素降解產(chǎn)物在各類煙葉致香成分中最高，西柏烷降解產(chǎn)物次之，其后依次為類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、有機酸、苯丙氨酸降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物，致香物質(zhì)含量最低的是生物堿．在7類致香成分中，生物堿類的變異系數(shù)最大，為62.50%，可能與生物堿測定因子數(shù)量少有關(guān)；棕色化反應(yīng)產(chǎn)物的變異系數(shù)最小，為13.70%，表明其含量相對較穩(wěn)定．從偏度系數(shù)來看，類胡蘿卜素類和西柏烷類致香成分是負向偏態(tài)峰，其余5類致香成分偏度系數(shù)均大于0，且為正態(tài)偏向峰．由峰度系數(shù)可知，西柏烷類和生物堿類致香物質(zhì)為尖峭峰，其余5類均為平闊峰，前者數(shù)據(jù)相對集中，后者較為分散．此外，由表4還可看出，新植二烯平均含量最高，達404.821 μg/g，丁內(nèi)酯最低，僅為 0.087 μg/g；2-環(huán)戊烯-1,4-二酮含量在各村委會中最穩(wěn)定，變異系數(shù)僅為9.70%；面包酮含量則差異較大，變異系數(shù)高達63.10%．

表4 烤后煙葉致香成分的描述性統(tǒng)計

續(xù)表4

2.3 烤煙鉀、氯質(zhì)量分數(shù)及鉀氯比與致香物質(zhì)的相關(guān)性分析

由表5可知，烤后煙葉中鉀質(zhì)量分數(shù)除與新植二烯和有機酸呈顯著負相關(guān)外，與其他各類致香物質(zhì)均呈正相關(guān)，但未達顯著程度；烤后煙葉中氯質(zhì)量分數(shù)除與新植二烯和有機酸呈正相關(guān)外，與其他致香成分呈負相關(guān)，且僅與類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量呈顯著負相關(guān)；鉀氯比除與新植二烯和有機酸呈負相關(guān)外，與其他致香成分均呈正相關(guān)，但是相關(guān)性均未達顯著程度．

此外，7種致香成分部分之間相關(guān)性達到顯著與極顯著水平，其中：苯丙氨酸降解產(chǎn)物含量與類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量呈極顯著正相關(guān)；新植二烯含量與西柏烷降解產(chǎn)物含量呈極顯著負相關(guān)，與有機酸含量呈極顯著正相關(guān)；西柏烷降解產(chǎn)物含量與有機酸含量呈顯著負相關(guān)．

表5 烤煙鉀、氯質(zhì)量分數(shù)及鉀氯比與致香物質(zhì)大類含量相關(guān)性

由表6可知，烤后煙葉鉀質(zhì)量分數(shù)與1-戊烯-3-酮、β-大馬酮、新植二烯等3種致香物質(zhì)呈顯著負相關(guān)，與巨豆三烯酮A、巨豆三烯酮D、3-甲基-1-丁醇、苯乙醇、茄那士酮呈顯著正相關(guān)，與2,6-壬二烯醛、巨豆三烯酮B呈極顯著正相關(guān)．而與其余物質(zhì)沒有顯著相關(guān)性．在這10種物質(zhì)中，有5種屬于類胡蘿卜素類，說明鉀質(zhì)量分數(shù)對類胡蘿卜素類致香物質(zhì)影響較大．

表6 烤煙鉀、氯質(zhì)量分數(shù)及鉀氯比與致香物質(zhì)各成分含量相關(guān)性

煙葉氯質(zhì)量分數(shù)與33種致香物質(zhì)均呈負相關(guān)，其中與巨豆三烯酮A、巨豆三烯酮B、芳樟醇、香葉基丙酮、金合歡基丙酮A等5種類胡蘿卜素降解產(chǎn)物呈顯著負相關(guān)，與1-戊烯-3-酮、3-羥基-2-丁酮、苯乙醛、棕櫚酸甲酯和棕櫚酸等5種致香物質(zhì)呈正相關(guān)，說明烤煙氯質(zhì)量分數(shù)對致香物質(zhì)具有不良影響，提高氯質(zhì)量分數(shù)，在一定程度上則會降低致香物質(zhì)的含量，尤其對類胡蘿卜素類影響較大．

煙葉鉀氯比與2,3-二氫苯并呋喃、苯乙醇、芳樟醇、巨豆三烯酮A等4種致香物質(zhì)呈顯著正相關(guān)，與3-甲基-1-丁醇、巨豆三烯酮B等2種致香物質(zhì)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別高達0.858和0.735，說明提高烤后煙葉鉀氯比能增加以上6種致香物質(zhì)的含量，尤其對3-甲基-1-丁醇和巨豆三烯酮B的影響較大．

從表6還可看出：巨豆三烯酮D 、1-戊烯-3酮、2,6-壬二烯醛、新植二烯、β-大馬酮和茄那士酮等6種致香物質(zhì)的含量只與烤煙鉀質(zhì)量分數(shù)呈顯著相關(guān)；僅與氯質(zhì)量分數(shù)呈顯著相關(guān)的致香物質(zhì)有2種，分別是金合歡基丙酮A、香葉基丙酮；只與鉀氯比呈顯著相關(guān)的致香物質(zhì)僅有2,3-二氫苯并呋喃．

此外，有5種致香物質(zhì)與鉀、氯質(zhì)量分數(shù)及鉀氯比中的兩個或兩個以上指標均呈顯著相關(guān)關(guān)系，分別是3-甲基-1-丁醇、苯乙醇、芳樟醇、巨豆三烯酮A、巨豆三烯酮B．

2.4 煙葉中鉀、氯質(zhì)量分數(shù)及鉀氯比與致香物質(zhì)含量的變化趨勢

煙葉中致香物質(zhì)總量(除新植二烯外)隨煙葉中鉀、氯質(zhì)量分數(shù)及鉀氯比升高的變化趨勢如 圖1～圖3所示．由圖1可看出，隨著煙葉鉀質(zhì)量分數(shù)的升高，致香物質(zhì)總量(除新植二烯外)呈現(xiàn)出先升高，然后趨于穩(wěn)定，再降低的趨勢，說明單獨提高鉀質(zhì)量分數(shù)并不能提高致香物質(zhì)總量．從圖2可知，隨著煙葉中氯質(zhì)量分數(shù)的升高，致香物質(zhì)總量(除新植二烯外)先升高，然后趨于穩(wěn)定．當煙葉中氯質(zhì)量分數(shù)達到0.3%時，致香物質(zhì)總量(除新植二烯外)增長緩慢，逐漸趨于穩(wěn)定．由 圖3 可知，隨著煙葉中鉀氯比的升高，致香物質(zhì)總量(除新植二烯外)，呈現(xiàn)先降低后升高，然后趨于穩(wěn)定，再降低的趨勢，特別是鉀氯比在6～15的范圍內(nèi)，致香物質(zhì)總量(除新植二烯外)處于較高值，并保持穩(wěn)定，鉀氯比高于15時，則呈急劇下降趨勢．

圖1 致香物質(zhì)總量(除新植二烯外)隨鉀 質(zhì)量分數(shù)增加的變化趨勢

圖2 致香物質(zhì)總量(除新植二烯外)隨氯 質(zhì)量分數(shù)增加的變化趨勢

圖3 致香物質(zhì)總量(除新植二烯外)隨 鉀氯比增加的變化趨勢

需要說明的是，若煙葉氯質(zhì)量分數(shù)小于0.3%，則葉片干燥且粗糙，身份薄，碎片率高，成絲率低；當氯質(zhì)量分數(shù)超過0.8%，則會導(dǎo)致煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)明顯降低，影響葉片中糖類化合物的代謝，使蔗糖合成受到影響，并阻礙光合作用的進行，導(dǎo)致煙葉產(chǎn)量降低；當氯質(zhì)量分數(shù)超1.0%，會降低燃燒性，吸食時有海藻腥味[11]，從而降低香吃味．而氯質(zhì)量分數(shù)為0.3%～0.8%，且鉀質(zhì)量分數(shù)較高時，則葉片具有彈性好、油潤度佳、身份適中等物理特性，并能很好地協(xié)調(diào)煙葉化學成分．

2.5 致香物質(zhì)聚類分析及不同鉀氯比多重比較

針對致香物質(zhì)7個大類，采用離差平方和方法進行聚類，結(jié)果如圖4.根據(jù)結(jié)果和實際樣品情況，將不同處理分為3個大類： JL2和JL6處理為第1類，即低鉀中氯；JL4和JL11為第2類，即高鉀中氯；其他處理為第3類，即高鉀低氯．

圖4 煙葉致香物質(zhì)聚類分析圖

對上述3類不同鉀氯比進行多重比較，結(jié)果如下表7所示．由表7可知，在第2類中，苯丙氨酸降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物和西柏烷降解產(chǎn)物含量均達到最高值，且與第3類之間差異無統(tǒng)計學意義，但是上述第2類和第3類致香物質(zhì)含量均顯著高于第1類．不同鉀氯比中：有機酸和新植二烯含量表現(xiàn)為：w(第1類)>w(第2類)>w(第3類)，并且這2種物質(zhì)在3類間的差異均有統(tǒng)計學意義；致香物質(zhì)總量(除新植二烯外)表現(xiàn)為：w(第2類)>w(第3類)>w(第1類)，并且3類之間差異均有統(tǒng)計學意義；而棕色化反應(yīng)產(chǎn)物和生物堿在3類之間差異均無統(tǒng)計學意義．綜上，單獨提高煙葉鉀質(zhì)量分數(shù)，并不能提高煙葉致香物質(zhì)的總量，但是煙葉中氯離子在適宜范圍內(nèi)(0.3%～0.8%)，提高了煙葉中鉀質(zhì)量分數(shù)，并顯著增加苯丙氨酸降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、西柏烷降解產(chǎn)物含量，且顯著增加了致香物質(zhì)總量(除新植二烯外)，同時提高煙葉香吃味，進而提高煙葉評吸質(zhì)量．此外，適宜的鉀氯比范圍為6～15．

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 煙葉鉀、氯質(zhì)量分數(shù)狀況

云南省玉溪市峨山縣塔甸鎮(zhèn)煙葉中鉀、氯質(zhì)量分數(shù)均偏低，這與劉杰等[12]得出的玉溪煙區(qū)烤煙鉀質(zhì)量分數(shù)(均值為1.77%)偏低一致，與高云才等[13]對于NC297在玉溪煙區(qū)表現(xiàn)為低氯的判斷相符．

表7 不同鉀氯比致香物質(zhì)的多重比較

3.1.2 鉀質(zhì)量分數(shù)與新植二烯的關(guān)系

新植二烯是烤煙重要的葉綠素降解產(chǎn)物．本研究表明，烤后煙葉鉀質(zhì)量分數(shù)除與新植二烯和有機酸呈顯著負相關(guān)外，與其他各類致香物質(zhì)均呈正相關(guān)，這與高娟娟[14]的高鉀類烤煙中除葉綠素降解產(chǎn)物(新植二烯)外，其他6種致香物質(zhì)含量均高于中、低鉀類烤煙的研究結(jié)果一致，還與葉協(xié)鋒等[15]、李強等[16]研究結(jié)果大致相同．而本研究得出的鉀質(zhì)量分數(shù)與新植二烯呈顯著負相關(guān)的結(jié)果則與之相悖，原因可能是煙葉中新植二烯的含量受多種因素影響：一是品種間基因型差異．烤煙的香型和致香物質(zhì)含量受遺傳基因控制，基因型不同，香味前體物質(zhì)的種類和含量也各有不同[17]．有研究[18]表明，鮮煙葉中葉綠質(zhì)量分數(shù)NC89高于NC297，烤后煙葉中NC89的鉀質(zhì)量分數(shù)以及鉀氯比也高于NC297，因此本試驗采用的品種NC297與葉協(xié)鋒等[15]的品種NC89在新植二烯含量上存在品種間差異．二是生態(tài)環(huán)境不同．研究[17]表明，產(chǎn)地、海拔、光照強度均能影響新植二烯含量，尤其是海拔與新植二烯含量密切相關(guān)．三是栽培措施不同．施肥種類與施肥量均會影響新植二烯的含量，研究[19-20]表明，合理進行氮肥及鉀肥運籌對煙草新植二烯的含量影響很大，施鉀5.0 g/株時煙葉新植二烯含量最高．此外，還可能因為本試驗的煙株生長前期因持續(xù)干旱迫使其葉綠素含量減少[21]，降低了新植二烯的含量．

3.1.3 鉀、氯質(zhì)量分數(shù)及鉀氯比與類胡蘿卜素類致香物質(zhì)的相關(guān)性

類胡蘿卜素降解產(chǎn)物類致香物質(zhì)是重要的香氣前體物，其中含量較大的有巨豆三烯酮、金合歡基丙酮、β-大馬酮等物質(zhì)，能賦予煙氣高雅諧調(diào)、清透的清香型特征，對煙葉香氣的影響較大．

烤后煙葉鉀質(zhì)量分數(shù)與類胡蘿卜素降解產(chǎn)物類的巨豆三烯酮等多種致香物質(zhì)呈顯著正相關(guān)，但與類胡蘿卜素降解產(chǎn)物類致香物質(zhì)總量相關(guān)性并不顯著．氯質(zhì)量分數(shù)與類胡蘿卜素降解產(chǎn)物類致香物質(zhì)總量分別呈顯著負相關(guān)，這與劉琳琳[22]的研究結(jié)果一致．

3.1.4 鉀氯比與致香物質(zhì)的關(guān)系

張渝婕等[23]研究表明，鉀氯比與致香物質(zhì)總量呈極顯著負相關(guān)，而提高鉀氯比會降低香氣物質(zhì)含量．另有研究[24]表明，二者間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系．此外，相關(guān)研究[14]顯示，烤煙鉀、氯質(zhì)量分數(shù)與致香物質(zhì)具有一定聯(lián)系，高鉀、中氯類烤煙致香物質(zhì)含量較高，本研究結(jié)果與之一致．本試驗表明，提高烤后煙葉鉀氯比能有效提高2,3-二氫苯并呋喃、苯乙醇、芳樟醇、3-甲基-1-丁醇、巨豆三烯酮B等5種致香物質(zhì)的含量，但是單獨提高鉀氯比并不能增加致香物質(zhì)的總量．本試驗還發(fā)現(xiàn)，當煙葉中氯離子質(zhì)量分數(shù)處于適宜水平時，煙葉中鉀質(zhì)量分數(shù)很難超過2%，當煙葉中鉀質(zhì)量分數(shù)較高時，煙葉中氯離子質(zhì)量分數(shù)一般都低于適宜值，這可能與試驗品種NC297的特性有關(guān)．

3.1.5 新植二烯與致香物質(zhì)總量的關(guān)系

新植二烯在煙草燃燒時可直接進入煙氣，具有減輕刺激、柔和煙氣的作用．新植二烯還是一種煙草增香劑，起到捕集煙氣氣溶膠中揮發(fā)性香味物質(zhì)的載體作用，具有攜帶煙葉中揮發(fā)性香氣物質(zhì)進入煙氣的能力．此外，烤煙香吃味品質(zhì)是其各種內(nèi)在化學成分平衡協(xié)調(diào)的結(jié)果，不僅與致香物質(zhì)的絕對含量有關(guān)，還與各種香氣成分之間的相互作用有關(guān)．本試驗中，烤后煙新植二烯含量占致香物質(zhì)總量的70%以上，而單獨提高烤后煙中的鉀質(zhì)量分數(shù)并不能提高新植二烯的含量．

3.2 結(jié)論

煙葉鉀、氯質(zhì)量分數(shù)及鉀氯比對致香物質(zhì)含量有一定程度的影響，烤后煙葉鉀質(zhì)量分數(shù)對致香物質(zhì)含量影響較大．通過上述研究得出以下結(jié)論：

1)煙葉鉀質(zhì)量分數(shù)與1-戊烯-3-酮、β-大馬酮、新植二烯含量呈顯著負相關(guān)；2)煙葉氯質(zhì)量分數(shù)與金合歡基丙酮A、芳樟醇、香葉基丙酮、巨豆三烯酮A、巨豆三烯酮B等5種類胡蘿卜素降解產(chǎn)物呈顯著負相關(guān)，對類胡蘿卜素類致香物質(zhì)的形成有抑制作用；3)煙葉鉀氯比與2，3-二氫苯并呋喃、苯乙醇、芳樟醇、巨豆三烯酮A呈顯著正相關(guān)，與3-甲基-1-丁醇、巨豆三烯酮B呈極顯著正相關(guān)，對類胡蘿卜素類致香物質(zhì)的形成具有促進作用；4)煙葉中氯離子在適宜范圍內(nèi)(0.3%～0.8%)，提高了烤煙鉀質(zhì)量分數(shù)，增加了致香物質(zhì)的總量(除新植二烯外)，尤其對苯丙氨酸降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、西柏烷降解產(chǎn)物等致香物質(zhì)含量的增加較為明顯．此外，適宜鉀氯比范圍為6～15．