李亞培，曹景林，蔡長(zhǎng)春，吳成林，程君奇，張俊杰

（湖北省煙草科學(xué)研究院，武漢 430030）

烤煙化學(xué)成分是煙葉外觀質(zhì)量和物理特性的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是吸食品質(zhì)的基礎(chǔ)，直接影響卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量。不同產(chǎn)區(qū)因栽培技術(shù)、生態(tài)環(huán)境、年度氣候差異，導(dǎo)致煙葉化學(xué)成分年度間發(fā)生一定變化［1-3］。評(píng)判煙葉的化學(xué)成分及其協(xié)調(diào)性的化學(xué)成分主要有總氮、煙堿、總糖、還原糖、淀粉、總鉀、總氯等，并以此計(jì)算出糖堿比、兩糖比、兩糖差、鉀氯比、氮堿比等［4］。致香物質(zhì)分為苯丙氨酸類、棕色化產(chǎn)物類、類西柏烷類、類胡蘿卜素類及其他等5 類，大多由香氣前體物降解轉(zhuǎn)化形成，對(duì)卷煙制品特有風(fēng)格起重要作用［5］。優(yōu)質(zhì)烤煙品種化學(xué)成分協(xié)調(diào)性良好，或某種致香物質(zhì)或多種致香物質(zhì)含量突出，因特有的香氣風(fēng)格受到卷煙工業(yè)的青睞。云煙87 是主栽品種，是卷煙工業(yè)長(zhǎng)期依賴的主要原料，但長(zhǎng)期種植單一品種易受土壤酸化、病害加重等的影響。培育化學(xué)成分協(xié)調(diào)、香氣物質(zhì)均衡的優(yōu)質(zhì)烤煙品種，是煙草育種的目標(biāo)。從化學(xué)成分、致香物質(zhì)兩個(gè)方面分析烤煙新品種鄂烤030 的品質(zhì)特點(diǎn)，為培育優(yōu)質(zhì)烤煙新品種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 煙草品種

供試煙草品種為烤煙新品種鄂烤030，以煙區(qū)主栽品種云煙87 作為對(duì)照。

1.2 煙葉種植

2013—2018 年在湖北省宣恩縣椒園鄉(xiāng)、利川市涼霧鄉(xiāng)、?？悼h馬良鎮(zhèn)、興山縣黃糧鎮(zhèn)、竹山官渡鎮(zhèn)各固定1 個(gè)試驗(yàn)地塊，按照湖北省優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范整地、施肥、起壟、育苗、移栽、田間管理、采收和烘烤。

1.3 樣品采集

每年烘烤分級(jí)后，由專職評(píng)級(jí)人員按照GB 2635—92《烤煙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》在每個(gè)固定試驗(yàn)點(diǎn)采集C3F 等級(jí)煙葉樣品，每份樣品0.5 kg，用于檢測(cè)。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 煙葉化學(xué)成分檢測(cè) 總糖、還原糖和煙堿含量的檢測(cè)按照文獻(xiàn)［6］；總氮含量的檢測(cè)按照文獻(xiàn)［7］；鉀含量的檢測(cè)按照文獻(xiàn)［8］。

1.4.2 香氣物質(zhì)組成分析 用同時(shí)蒸餾萃取方法提取煙草中性香氣物質(zhì)，用氣相色譜-質(zhì)譜法定性和定量分析。精確稱取10.0 g 煙草樣品于1 000 mL 平底燒瓶?jī)?nèi)，加入350 mL 去離子水和內(nèi)標(biāo)硝基苯，電爐加熱。另取100 mL 燒瓶?jī)?nèi)裝40 mL 二氯甲烷，60 ℃水浴加熱。連接好同時(shí)蒸餾萃取裝置，蒸餾萃取2 h。向二氯甲烷萃取液中加入10 g 無(wú)水硫酸鈉，干燥過(guò)夜，減壓濃縮至1 mL，進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）檢測(cè)，用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）譜庫(kù)對(duì)分離到的物質(zhì)進(jìn)行定性分析。

氣相色譜儀為安捷倫HP5890 型氣相色譜儀，檢測(cè)條件為，色譜柱ULTRA2（50 m×0.2 mm，0.33 μm），檢測(cè)器MS，載氣He，流速0.7 mL∕min，進(jìn)樣口溫度290 ℃，檢測(cè)器溫度230 ℃。程序升溫，80 ℃（保持1 min），以2 ℃∕min 升至280℃（保持30 min）；分流比1∶10；進(jìn)樣量2 μL。

質(zhì)譜儀為VG-70SE 高分辨有機(jī)質(zhì)譜儀，檢測(cè)條件為，傳輸線溫度230 ℃，離子源溫度230 ℃，電離能70 eV，質(zhì)量數(shù)范圍30～350 amu，載氣He。

2 結(jié)果與分析

2.1 總植物堿含量

煙葉總植物堿含量變化見(jiàn)圖1。鄂烤030 只有在2016 年的平均總植物堿含量與云煙87 相當(dāng)；在2018 年，該品種的平均總植物堿含量略低于云煙87；其他年份，該品種的平均總植物堿含量均低于云煙87。鄂烤030 的平均總植物堿含量在不同年份有波動(dòng)，但總體低于云煙87。由此推測(cè)，鄂烤030 的總植物堿合成積累基因?qū)υ撈贩N總植物堿合成的貢獻(xiàn)率大于外界環(huán)境的影響。

圖1 煙葉總植物堿情況

2.2 總氮含量

煙葉總氮含量見(jiàn)圖2。鄂烤030 總氮含量2013年 與 云 煙87 相 當(dāng)；2015、2018 年 略 高 于 云 煙87；2014、2016、2017 年略低于云煙87。總體來(lái)看，鄂烤030 和云煙87 總氮含量差異大不。植物中的總氮來(lái)源主要是外部攝入的氮肥，推測(cè)鄂烤030 的氮肥利用效率與云煙87 相當(dāng)。

圖2 煙葉總氮情況

2.3 還原糖、總糖含量

煙葉還原糖含量變化見(jiàn)圖3。鄂烤030 和云煙87 還原糖含量變化趨勢(shì)一致，各年份鄂烤030 均高于云煙87?？偺呛孔兓闆r見(jiàn)圖4。2013、2014、2017 年，鄂烤030 總糖含量高于云煙87；2015、2016、2018 年，鄂烤030 與云煙87 相當(dāng)，鄂烤030 略高。作物主要通過(guò)光合作用合成并積累糖類，分析還原糖、總糖含量，可見(jiàn)鄂烤030 的光合作用合成糖類物質(zhì)的效率優(yōu)于云煙87，不同年份間有波動(dòng)，但變化不大。推測(cè)鄂烤030 光合效率較高且穩(wěn)定。

圖3 煙葉還原糖情況

圖4 煙葉總糖情況

2.4 鉀含量

煙葉鉀含量變化見(jiàn)圖5。2013、2014、2018 年鄂烤030 鉀含量高于云煙87，2016 年與云煙87 相當(dāng)，2015、2017 年略低于云煙87。鄂烤030 在不同年份的鉀含量變化較大，鉀含量整體與云煙87 相當(dāng)。煙草的鉀來(lái)源于鉀肥，推斷鄂烤030 和云煙87 對(duì)鉀肥的利用率相當(dāng)。

圖5 煙葉鉀情況

2.5 香氣物質(zhì)含量

香氣物質(zhì)是煙葉品質(zhì)的重要因素。煙葉的香氣質(zhì)、香氣量和香型風(fēng)格由香氣物質(zhì)的成分、含量、比例及其相互作用決定［9-17］。煙草香氣物質(zhì)主要為苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、棕色化產(chǎn)物類降解產(chǎn)物、類西柏烷類降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物、葉綠素降解產(chǎn)物。煙草的品種和種植環(huán)境影響香味物質(zhì)的含量。測(cè)定2015 年煙葉樣品的中性香味物質(zhì)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 煙葉香氣物質(zhì)含量 （單位：μg∕g）

2.5.1 苯丙氨酸類降解產(chǎn)物 鄂烤030 的芳樟醇、苯甲醛、甲氧基苯酚、2-甲基對(duì)苯二酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量高于云煙87；苯甲醇、苯乙醇、苯乙醛含量略低于云煙87。苯丙氨酸類降解產(chǎn)物的總量略高于云煙87。

2.5.2 棕色化產(chǎn)物類降解產(chǎn)物 鄂烤030 的5-甲基糠醇、己醛、糠醛、2-乙?；秽柯愿哂谠茻?7，糠醇、5-甲基糠醛、2-乙?；量?、西柏三烯二醇含量略低于云煙87。棕色化產(chǎn)物類降解產(chǎn)物的總量略低于云煙87。

2.5.3 類西柏烷類降解產(chǎn)物 類西柏烷類降解產(chǎn)物主要是茄酮。鄂烤030 的茄酮含量略低于云煙87。

2.5.4 類胡蘿卜素降解產(chǎn)物 鄂烤030 的α-紫羅蘭酮、β-二氫大馬酮、3-羥基-β-二氫大馬酮、4-（2，6，6-三甲基-1，3-環(huán)己二烯-1-基）-2-丁酮、2，3-戊二酮、巨豆三烯酮A、巨豆三烯酮B、巨豆三烯酮C、巨豆三烯酮D、香葉基丙酮、植酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、異戊酸香葉酯含量略低于云煙87，β-大馬酮、3-羥基-2-丁酮、2-環(huán)戊烯-1，3-二酮、甲基庚烯酮、面包酮、氧代異氟爾酮、螺巖蘭草酮、金合歡基丙酮含量略高于云煙87，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的總量略低于云煙87。

2.5.5 葉綠素降解產(chǎn)物 葉綠素降解產(chǎn)物主要是新植二烯。鄂烤030 的新植二烯含量略低于云煙87。

2.6 總體評(píng)價(jià)

總植物堿、總氮、還原糖、總糖、鉀等是煙草化學(xué)成分的重要指標(biāo)［9］?？緹熆傊参飰A含量偏高不利于卷煙工業(yè)的配方利用，總氮含量偏高會(huì)影響卷煙制品燃燒后的煙灰顏色和成團(tuán)性，還原糖、總糖含量低會(huì)影響卷煙制品的吃味，鉀是卷煙制品的助燃劑。優(yōu)質(zhì)烤煙品種存在相同的特征，在正常范圍內(nèi)，總植物堿、總氮含量略低，糖、鉀含量略高，不僅提高卷煙工業(yè)的可用性，還能滿足卷煙制品對(duì)吃味、燃燒性等指標(biāo)的要求。鄂烤030 在化學(xué)成分指標(biāo)的協(xié)調(diào)性方面，具備優(yōu)質(zhì)烤煙的特征。

從煙葉香氣成分總含量來(lái)看，鄂烤030 的總香氣成分含量略低于云煙87。這說(shuō)明作為煙葉生產(chǎn)主栽品種的云煙87 不僅具有優(yōu)良的適應(yīng)性，還具有香氣物質(zhì)方面的優(yōu)勢(shì)，這是長(zhǎng)期以來(lái)卷煙工業(yè)把云煙87 作為主要配方原料的原因。因此，培育出香氣物質(zhì)等品質(zhì)相當(dāng)于或優(yōu)于云煙87 的新品種，改善優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)品種結(jié)構(gòu)，避免品種單一的局限性是育種工作的重點(diǎn)。

3 小結(jié)與討論

優(yōu)良的烤煙品種能兼顧品質(zhì)和品質(zhì)穩(wěn)定性，取得穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)效益。曹景林等［3］研究了烤煙品種K326 煙葉常規(guī)化學(xué)成分的變化，發(fā)現(xiàn)煙葉化學(xué)成分受環(huán)境影響較小。煙葉化學(xué)成分對(duì)煙草品種品質(zhì)的影響體現(xiàn)在卷煙制品的吃味方面，吃味和中性香氣物質(zhì)是評(píng)價(jià)煙草品質(zhì)的重要指標(biāo)。王瑞新［6］認(rèn)為，煙草水溶性糖和還原糖含量高，則吃味醇和，香氣優(yōu)雅；總氮和煙含量高，則刺激性增強(qiáng)，苦辣味加重。杜詠梅等［10］認(rèn)為，還原糖、煙堿為制約烤煙吃味品質(zhì)的主要化學(xué)成分，適當(dāng)降低煙堿含量和提高還原糖相對(duì)于總糖的含量，能有效提高烤煙吃味品質(zhì)。周正紅［12］研究表明，總糖和還原糖差值大對(duì)烤煙評(píng)吸品質(zhì)不利，還原糖、鉀含量適當(dāng)高，總氮、煙堿、氯含量適當(dāng)?shù)蛯?duì)評(píng)吸有利［11］。煙草中香氣物質(zhì)化學(xué)成分主要是醛、酮、醇、酯等碳化合物，按類別分為苯丙氨酸類、棕色化產(chǎn)物類、類西柏烷類、類胡蘿卜素類及其他5 類［5］，可能影響卷煙制品的風(fēng)格、香型。冉霞等［13］認(rèn)為，煙葉中揮發(fā)性香味成分的種類、含量及組成比例是卷煙產(chǎn)品風(fēng)格的主要影響因子，其中的棕色化產(chǎn)物大多具有特殊香味；類胡蘿卜素類香味物質(zhì)閾值相對(duì)較低、刺激性較小、香氣質(zhì)較好、對(duì)煙葉香氣貢獻(xiàn)率大，是影響煙葉香氣質(zhì)和香氣量的重要組分。還有相關(guān)研究認(rèn)為，多酚類物質(zhì)可賦予煙氣清甜香和烤香［14］；新植二烯是煙草中性揮發(fā)物中含量較高的成分［15］，其含量與煙草香型、風(fēng)格有直接的聯(lián)系［16］?；瘜W(xué)成分影響吃味，香味物質(zhì)影響煙草制品的風(fēng)格。

從化學(xué)成分和中性香氣物質(zhì)分析了鄂烤030 的品質(zhì)。鄂烤030 的化學(xué)成分整體上比較穩(wěn)定，和云煙87 相比，呈現(xiàn)出兩糖略高，總植物堿、總氮含量略低，鉀含量與云煙87 基本相當(dāng)。在中性香氣物質(zhì)方面，鄂烤030 的苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量略高于云煙87，棕色化產(chǎn)物類降解產(chǎn)物、類西柏烷類降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物及葉綠素類降解產(chǎn)物含量與云煙87 接近。鄂烤030 的內(nèi)在品質(zhì)較好，與生產(chǎn)上主栽品種云煙87 相比，在中性香氣物質(zhì)方面稍顯欠佳。培育出化學(xué)成分協(xié)調(diào)好、中性香氣物質(zhì)含量高的新品種，成為育種工作者長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。