作者 通讯作者
基因组学与应用生物学, 2011 年, 第 30 卷, 第 47 篇 doi: 10.5376/gab.cn.2011.30.0047
收稿日期: 2011年09月10日 接受日期: 2011年10月25日 发表日期: 2011年11月11日
引用格式(中文):
于海芹等, 2011, 云南烤烟主产区烟叶化学成分含量特点分, 基因组学与应用生物学(online) Vol.30 No.47 pp.1305-1310 (doi: 10.5376/ gab.cn.2011.30.0047)
引用格式(英文):
Yu et al., 2011, The analysis of chemical ingredients of flue-cured tobacco leaf in different main production areas in yunnan, Jiyinzuxue Yu Yingyong Shengwuxue (Genomics and Applied Biology), Vol.30 No.47 pp.1305-1310 (doi: 10.5376/ gab.cn.2011.30.0047)
本研究以2005年和2006年在云南保山、红河、昆明、曲靖和玉溪5个烤烟主产区统一管理种植的K326、PVH19、YH05、云烟203、云烟87、云烟97 6个品种的B2F、C3F、X2F 3个等级烟叶共180个样品为材料,测定了其主要化学成分,并进行方差分析。从烟叶主要化学成分含量上看,云南省烤烟主产区不同部位烟叶的烟碱含量适宜,钾含量较为适宜,而总糖、还原糖、两糖差和糖碱比普遍偏高,挥发酸、挥发碱和石油醚提取物偏低;从差异程度上看,地区间差异程度大于品种间差异。本研究明确了云南烤烟不同产区、不同品种、不同等级烟叶的化学成分含量特点及差异程度,为烤烟育种和卷烟调制提供了理论依据。
云南地处中国西南边陲,大部分地区属于亚热带高原季风气候,气候温和、雨量充沛、光照充足,土壤多为红壤和黄壤,是我国烟草种植面积最大、产量最多的省份,年收购量占全国的1/3以上(云南省烟草科学研究所, 2007b)。云南具有种植烟草得天独厚的自然条件,生产出的烤烟色泽橘黄、香气浓郁、吸味醇和、清香型特点突出,是中式卷烟的主体原料。优良的品质是以烟叶化学成分含量特点为基础的,随着烟草化学和现代检测技术的快速发展,烟叶化学成分在烟叶质量评价中占有重要地位,在卷烟配方中也越来越重视烟叶原料的化学成分指标及其协调平衡程度。本文以2005年和2006年在云南保山、红河、昆明、曲靖和玉溪五个主产烟区统一管理种植的K326、PVH19、YH05、云烟203、云烟87、云烟97 共6个品种的B2F、C3F、X2F三个等级烟叶样品为材料,对其主要化学成分含量进行测定并进行统计分析,以明确云南烤烟不同产区、部位、品种的化学成分含量特点及差异程度,以期为烤烟育种和卷烟调制提供理论依据。
1结果与分析
1.1云南烤烟主产区烟叶化学成分含量比较
1.1.1总糖、还原糖含量及两糖差
烤烟水溶性总糖含量在18%~22%、还原糖含量在16%~20%,两糖差在3%~5%范围内,烟叶品质好,叶片柔软,有弹性,色泽鲜亮(云南省烟草科学研究所, 2007b)。对比180份样品总糖、还原糖含量和两糖差,结果表明(表1)仅红河B2F级烟叶的还原糖含量在适宜范围内,其含量为19.06%,其它样品的总糖、还原糖和两糖差数据均高于最适含量。
1.1.2烟碱
烟碱是影响烟草品质最重要的化学成分,它决定烟气的劲头(云南省烟草科学研究所, 2007a)。红河、玉溪的B2F级烟叶样品烟碱含量分别为3.69%、3.55%,按优质烤烟烟碱含量为1.5%~3.5%,以2.5%左右为宜的标准(邵慧芳等, 2007)判断,这两个烟叶样品的烟碱含量稍高,而其它样品均在最适范围内(表1)。
1.1.3 糖碱比
糖碱比是烟叶中的水溶性总糖含量与烟碱含量的比值,即糖碱比=水溶性总糖/烟碱,是目前评价烟叶内在化学成分协调性的重要指标之一。烟叶糖碱比通常被烟草加工企业用作对烟气强度和柔和性评价的基础。在一定范围内,烤烟的糖碱比与香气、吃味及评吸总分呈显著的正相关关系(王允白等, 1998)。邵慧芳等(2007)认为,烤烟的糖碱比值保持在6~10的范围内较好。从表1看,仅红河、曲靖和玉溪的B2F级烟叶的糖碱比在适宜范围内,分别为7.67、9.83和9.52,而其它样品的糖碱比数值均高于适宜含量。
1.1.4 钾
钾对烟叶燃烧性影响较大,烟叶钾含量较高,可提高烟叶的持火力,提高烟支燃烧效率,降低烟气中的焦油和一氧化碳含量,提高卷烟燃吸的安全性(云南省烟草科学研究所, 2007a)。按优质烤烟钾含量>2%的标准(邵慧芳等, 2007),昆明的B2F级样品,保山、昆明的C3F级样品,保山、红河、昆明和玉溪的X2F样品,在适宜含量范围内,分别为2.01%、2.00%、2.06%、2.69%、2.06%、2.66%和2.30%,其它样品均低于适宜含量(表1)。
1.1.5 挥发酸
挥发酸是指C10以下的低级脂肪酸和部分芳香酸,主要影响烟叶的吃味和香气,香味好的烟叶含有较多挥发酸(云南省烟草科学研究所, 2007a)。按优质烤烟挥发酸含量>0.3%的标准(邵慧芳等,2007),所有试验样品挥发酸含量均明显低于最适含量(表1)。
1.1.6 挥发碱
总挥发碱是指烟草在燃吸时可以挥发的碱类物质,这些物质使烟气有较强的碱性,如含量过高,会使烟气产生刺激性(云南省烟草科学研究所, 2007)。红河、昆明、曲靖和玉溪的B2F级样品,昆明的C3F级样品,挥发碱含量分别为0.40%、0.35%、0.35%、0.36%和0.31%,按照优质烤烟挥发碱含量为0.3%~0.6%的标准(邵慧芳等, 2007),这些样品的挥发碱含量均在最适含量范围内,其它样品均低于最适含量(见表1)。
1.1.7 石油醚提取物
石油醚提取物是指烟叶中不溶于水而溶于醚类的物质,如脂肪、挥发油、树脂、树胶、蜡质等,它是形成烟叶芳香气味的重要因素,与烟叶的质量和可用性呈正相关(云南省烟草科学研究所, 2007a)。按优质烤烟石油醚提取物含量6%-8%的标准(邵慧芳等, 2007),仅红河C3F级样品的石油醚提取物含量在标准范围内,为6.28%,其它所有试验样品石油醚提取物含量均低于最适含量(表1)。
综上所述,从云南省烤烟主产区烟叶主要化学成分含量上看,不同部位烟叶的烟碱和钾含量较为适宜,而总糖、还原糖、两糖差和糖碱比普遍偏高,挥发酸、挥发碱和石油醚提取物偏低;从部位上看,因上部烟叶较其它部位的糖碱比和挥发碱多在适宜范围内,故上部烟叶的糖碱比和挥发碱较其它部位适宜,同样,下部烟叶较其它部位的钾含量多在适宜范围内,故下部烟叶的钾含量较其它部位适宜。
1.2 云南烤烟主产区烟叶主要化学成分含量差异分析
1.2.1云南烤烟主产区烟叶不同品种主要化学成分含量差异分析
利用方差分析和多重比较法对云南烤烟主产区不同品种中部烟叶的主要化学成分含量进行分析,结果如表2,云烟203、云烟87和云烟97相互间主要化学成分含量差异不显著,包括总糖、两糖差、烟碱、糖碱比、挥发酸、挥发碱和石油醚提取物等,与PVH19、YH05差异较大,这可能与三者间有较近的亲缘关系有关;从品种在各地区间主要化学成分的标准差看,总体上,云烟97的标准差相对最小,云烟87次之,YH05、K326和PVH19中等,而云烟203的标准差相对最大。
1.2.2云南烤烟主产区烟叶不同地区间主要化学成分含量差异分析
利用方差分析和多重比较法对云南烤烟主产区中部烟叶在不同地区的主要化学成分含量进行比较分析,结果如下(表3):昆明地区的总糖、烟碱、糖碱比、挥发碱和石油醚提取物的含量与玉溪地区无显著差异,曲靖与红河、玉溪的化学成分含量较为接近,这可能与曲靖各植烟地块的海拔、气候、土壤等环境条件介于红河和玉溪间有关;从地区间主要化学成分的标准差看,总体上,昆明的标准差相对最高,保山和玉溪中等,红河和曲靖的标准差相对最低。
综上所述,利用方差分析和多重比较法对云南烤烟主产区中部烟叶的主要化学成分含量进行比较分析发现,不同地点间的差异大于品种间差异;不同品种间,云烟97在各地区间表现较稳定,云烟203较易受环境条件影响;不同地区间,各品种在曲靖和红河的表现较稳定,在昆明的表现变化较大。
2讨论
烟叶化学成分与外观质量、感官质量密切相关(中国烟叶生产购销公司, 2004; 胡建军等, 2001; 高家合等, 2004),生态环境、品种和栽培措施对化学成分影响巨大(肖协忠, 1997),而主要化学成分的含量决定着烟叶的外观质量和感官品质。邵惠芳等(2007)研究发现,云南6个主产烟区烟叶的水溶性总糖、还原糖含量明显偏高,总氮、烟碱和氯离子含量适宜,蛋白质、挥发酸、挥发碱、钾离子含量和石油醚提取物总量偏低。本研究也表明,云南烤烟主产烟区的总糖、还原糖和两糖差均偏高,这可能与云南的气候条件有关,昼夜温差较大,紫外线强等,均有利于糖分的累积。云南烤烟主产烟区的烟碱含量均较适宜,故云南烟叶在评吸中劲头多适中(李银科等, 2009)。糖碱比是烟叶中的水溶性总糖含量与烟碱含量的比值,即糖碱比=水溶性总糖/烟碱,是目前评价烟叶内在化学成分协调性的重要指标之一。烟叶糖碱比通常被烟草加工企业用作对烟气强度和柔和性评价的基础。在一定范围内,烤烟的糖碱比与香气、吃味及评吸总分呈显著的正相关关系(王允白等, 1998)。云南烤烟主产烟区的糖含量高,而烟碱含量较为适宜,故糖碱比均偏高。云南烤烟主产区的钾含量较为适宜,评吸中燃烧充分,灰色灰白(李银科等, 2009)。从试验结果看,云南烤烟主产区的挥发酸、挥发碱和石油醚提取物含量均偏低,因此,云南烟叶被公认为清香型风格。在以后的育种研究中可以适当选育石油醚提取物、挥发酸和挥发碱含量较高的品系,以增强成分含量协调性,提高香气质和香气量。
通过方差分析和多重比较发现,无论从部位、品种还是地区看,各烟叶样品的烟碱含量适宜,钾含量较为适宜,总糖、还原糖含量及两糖差、糖碱比普遍偏高,而钾、挥发酸、挥发碱和石油醚提取物含量普遍偏低,这与邵慧芳等(2007)的研究结果相同。从差异程度上看,地区间的差异大于品种间差异,因此,国外部分烟叶生产国在收购烟叶时,主要按地点和部位收购,而不分品种,这与邓小华等(2007)的研究结果相同。造成这种现象原因可能是这些品种的亲缘关系较近引起的,还有待于做进一步的研究。
本研究明确了云南烤烟不同产区、部位、品种的化学成分含量特点及差异程度,为卷烟调制提供理论依据。同时,为烤烟育种提出了新的研究课题,希望通过进一步研究为工业用烟叶提供更加丰富多样的原料。
3 材料与方法
3.1材料
2005年和2006年在云南保山、红河、昆明、曲靖和玉溪5个烤烟主产区统一管理种植K326、PVH19、YH05、云烟203、云烟87、云烟97共6个品种,统一按照优质烟种植标准(云南省烟草科学研究所, 2007b)进行种植、管理,共采集180个样品,包括B2F、C3F、X2F,每个样品2.5 kg。6个烤烟品种的种子由云南省烟草育种研究(南方)中心提供。
3.2烟叶主要化学成分含量测定
对收集的180个烟叶样品,进行总糖、还原糖、烟碱、钾、石油醚提取物、挥发酸和挥发碱含量测定。总糖和还原糖含量的测定采用连续流动法(YC/T 159-2002);烟碱含量测定采用连续流动法(YC/T160-2002);钾含量的测定采用火焰光度法(YC/T 173-2003);石油醚提取物、挥发酸和挥发碱的含量按照王瑞新(2003)的方法进行测定。
3.3烟叶主要化学成分含量分析
对测定数据采用DPS V10.15统计软件包进行方差分析、多重比较(Duncan法)。
作者贡献
于海芹负责田间试验、数据分析和文章整理工作;焦芳婵负责田间试验和样品整理相关工作;肖炳光负责数据分析工作;李永平负责试验设计,项目总体安排;卢秀萍把握项目总体研究方向。
致谢
感谢云南省烟草公司科技项目(06A01)和国家烟草专卖局科技项目(110200601002)对本研究的支持!在试验设计研究和文章书写过程中得到众多烟草同仁的大力支持和热情帮助,在此一并表示衷心感谢!同时感谢两位匿名的同行评审人的审稿意见和评审建议!
参考文献
China Tobacco Production Purchase and Sale of Corporation, ed., 2004, Flue cured tobacco grading standard of training materials, China Standard Press, Beijing, China, pp.23-24 (中国烟叶生产购销公司, 编著, 2004, 烤烟分级国家标准培训教材, 中国标准出版社, 中国, 北京, pp. 23-24)
Deng X.H., Zhou J.H., Li X.Z., Wang Y., Yang H.Q., Chen X.L., Jie X., and Zhang Y.Y., 2007, Correlation and characteristics of chemical components of flue-cured tobacco in Hunan, Hunan Nongye Daxue Xuebao (Ziran Kexueban) (China Journal of Hunan Agricultural University (Natural Science)), 33(1): 24-27 (邓小华, 周冀衡, 李晓忠, 王勇, 杨虹琦, 陈新联, 揭晓, 张一扬, 2007, 湖南烤烟化学成分特征及其相关性, 湖南农业大学学报(自然科学版), 33(1):24-27)
Gao J.H., Qin X.Y., Tan Z.X., and Li M.Y., 2004, Influence of main chemical components on smoking quality of flue-cured tobacco, Shandi Nongye Shengwu Xuebao (Journal of Mountain Agriculture and Biology), 23(6):497-501 (高家合, 秦西云, 谭仲夏, 李梅云, 2004, 烟叶主要化学成分对评吸质量的影响山地农业生物学报, 23(6):497-501)
Hu J.J., Ma M., Li Y.G., and Yu C.Y., 2001, Grey incidence analysis on the correlation between main chemical components and sensory quality of flue-cured tobacco, Yancao Keji (Tobacco Science & Technology), (1): 3-7 (胡建军, 马明, 李耀光, 俞长育, 2001, 烟叶主要化学指标与其感官质量的灰色关联分析, 烟草科技, (1): 3-7)
Li Y.K., Fu B., Huang Y., Yang G.Y., and Li Z., 2009, Chemical composition and sensory taste of different tobacco leaf varieties as affected by different nitrogen supplies, Xinan Shifan Daxue Xuebao (Ziran Kexueban), (Journal of Southwest China Normal University (Natural Science Edition)), 34(2): 49-53 (李银科, 付斌, 黄云, 杨光宇, 李忠, 2009, 氮素水平对不同品种烟叶化学成分和感官评吸质量的影响, 西南师范大学学报(自然科学版), 34(2): 49-53)
Shao H.F., Guo B., Ren X.H., Liu Y.L., and Wang K.B., 2007, Comparative analysis on chemical components in flue-cured tobacco leaf from the main tobacco growing areas of Yunnan Province, Anhui Nongye Kexue (Journal of Anhui Agricultural Science), 35(7): 1957-1959 (邵慧芳, 郭波, 任晓红, 刘余里, 王克宾, 2007, 云南烤烟主产烟区烟叶化学成分比较分析, 安徽农业科学, 35(7): 1957-1959)
Wang R.X., ed., 2003, Tobacco chemistry, China Agriculture Press, Beijing, China, pp.13-14 (王瑞新, 编著, 2003, 烟草化学, 中国农业出版社, 中国, 北京, pp.13-14)
Wang Y.B., Wang B.H., Guo C.F., Wang F.L., and Zhou J., 1998, Study on the main chemical components related to smoking quality in flue-cured tobacco, Zhongguo Nongye Kexue (Scientia Agricultura Sinica), 31(1): 89-91 (王允白, 王宝华, 郭承芳, 王凤龙, 周健, 1998, 影响烤烟评吸质量的主要化学成分研究, 中国农业科学, 31(1): 89-91)
Xiao X.Z., ed., 1997, Tobacco chemistry, China Agriculture Technology Press, Beijing, China, pp.30-31 (肖协忠, 编著, 1997, 烟草化学, 中国农业科技出版社, 中国, 北京, pp.30-31)
Yunnan Tobacco Research Institute, ed., 2007, The analysis of chemical ingredients of tobacco leaf in Yunnan, Science Press, Beijing, China, pp.198-199 (云南省烟草科学研究所, 编著, 2007a, 云南烟叶主要化学成分分析, 科学出版社, 中国, 北京, pp.198-199
Yunnan Tobacco Research Institute, ed., 2007, Yunnan tobacco cultivation, Science Press, Beijing, China, pp.120-128 (云南省烟草科学研究所, 编著, 2007b, 云南烟草栽培学, 科学出版社, 中国, 北京, pp.120-128)