李银科，王正银，杨光宇，袁婷，谷守宽

（1 西南大学资源环境学院，重庆北碚 400716；2 云南省烟草化学重点实验室云南中烟工业有限责任公司技术中心，云南昆明 650106）

不同施氮水平对红花大金元烟叶香味物质和感官评吸质量的影响

李银科1,2，王正银1*，杨光宇2，袁婷1，谷守宽1

（1 西南大学资源环境学院，重庆北碚 400716；2 云南省烟草化学重点实验室云南中烟工业有限责任公司技术中心，云南昆明 650106）

【目的】氮素施用水平主导着烟叶的氮素代谢，影响烟叶中有机酸、酚类、石油醚提取物、木质素等香味物质的含量，进而影响烟叶的感官评吸质量。探索不同氮素施用量对红花大金元 (简称红大) 烟叶香味物质和感官评吸质量的影响，以期为烤烟栽培中氮素的科学施用提供理论依据。【方法】2013 年在云南玉溪和大理烟区以烤烟红大为供试材料进行田间试验。设置施氮水平 0、45、90 和 135 kg/hm2(分别以 N0、N1、N2和 N3表示)，分析了烤烟香味物质和感官评吸质量指标。【结果】烟叶中挥发酸含量随施氮量的增加而显著提高，大理试验以 N3处理含量最高，达到 0.13%；烟叶中高级脂肪酸总量和多元有机酸均以 N2处理最高，玉溪分别为19.71 和 82.65 mg/g，大理分别为 20.67 和 94.12 mg/g。烟叶中多酚含量在N2水平最高，至 N3时出现下降。烟叶石油醚提取物含量随施氮水平的提高而显著增加，玉溪和大理试验点 N3处理含量分别为 6.25% 和 6.05%。烟叶木质素含量以 N2处理最低，玉溪和大理试验点含量分别为 5.19% 和 5.42%。红大烟叶感官评吸总分均以N2处理最高，玉溪和大理试验点的评分分别为 77.4 和 78.1。【结论】氮素施用水平中等时 (90 kg/hm2)，烟叶挥发酸和石油醚提取物含量适中，高级脂肪酸和多元有机酸含量较高，酚类物质积累较多，木质素含量较低，烟叶各香味物质含量协调性较好，感官评吸时烟叶香气质、香气量、余味、杂气、劲头和评吸总分较高，烟叶品质优良。关键词： 施氮水平；红花大金元；香味物质；感官质量

施肥是优质烟叶生产中除采收时间外最重要的人为因素，在烤烟施肥中，氮肥运筹是烟叶质量和产量调控的关键技术，它直接主导着烟叶的氮素代谢和关乎烟叶品质的多种化合物的数量和比例，成为影响优质烟叶生产的重要因素[1-2]。烟草中的挥发酸、有机酸、酚类物质、石油醚提取物和木质素等化合物，不仅本身对烟草香味有重要影响，并且其转化及降解产物也多是致香成分[3-7]。烟叶中的香味物质受多种因素的影响，如烤烟品种[8]、植烟土壤类型[9]、烟叶成熟度和烟区[10-11]。施氮对烟叶中的香味物质和感官评吸质量有重要影响，韩锦峰等[12]研究表明，低氮水平下豆蔻酸和月桂酸随着施氮水平的提高而增加，亚麻酸则随施氮水平的增加含量下降；并且烟叶中的月桂酸和豆蔻酸含量与香吃味品质呈正相关，而亚麻酸、亚油酸和棕榈酸含量与香吃味呈负相关，其含量过高不利于烟叶品质的提高。烟叶香味物质对其品质的影响是各种物质综合作用的结果，并非由某一类物质单独决定[13-14]。红花大金元是云南代表性优质烤烟品种之一，系统研究施氮水平对该品种烤烟烟叶中主要香味物质的影响，可为红花大金元优质高产栽培提供科学施肥依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于 2013 年 5 月初至 8 月底在红大的主要种植区云南省玉溪市红塔区春和镇和大理州祥云县禾甸镇烤烟基地进行。试验地点的气候和土壤条件见表 1和表 2。

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，设 4 个氮水平处理: N0为不施氮肥；N1为低氮处理，施氮量 45 kg/hm2；N2为中等施氮处理，施氮量 90 kg/hm2；N3为高施氮处理，施氮量 135 kg/hm2。各处理 3 次重复，共计12 个小区，各小区面积 120 m2，随机区组排列。烤烟栽培规格 (行距 × 株距) 为 110 cm × 60 cm。各处理 施 用 磷 肥(P2O5) 90 kg/hm2， 钾 肥 (K2O) 225 kg/hm2。试验用氮肥为硝酸铵 (含 N 34%)、磷肥为过磷酸钙 (含 P2O518%)、钾肥为硫酸钾 (K2O 50%) 。施肥方法为全部磷肥做基肥施用，氮肥和钾肥的 1/3做基肥，剩余的氮肥和钾肥做追肥分别于烤烟移栽后 15 天和 30 天施用。试验过程中烟株的有效留叶数为 18～20 片，田间管理按当地推荐的优质烟生产技术措施实施。

表1 试验地气候条件Table 1 Climate in experimental site

表2 试验地点土壤基本农化性状Table 2 Basic agro-chemical properties of experimental soils

1.3 测定项目及方法

1.3.1烟叶香味物质的测定 烟叶适熟后采收烘烤，每小区取 C3F 和 C2F 各 2.0 kg 混合进行烟叶香味物质的分析和感官评吸。非挥发性有机酸含量按照杨虹 琦 等[15]的 方 法 进 行 测 定 ， 多 酚 类 物 质 含 量 按 照YC/T 202-2006[16]进行测定，石油醚提取物含量按照YC176-2003[17]进行测定，烟叶细胞壁成分采用张槐苓等[18]的方法测定。

1.3.2烟叶感官质量评定 烟叶感官质量评定参照《烟草及烟草制品感官评价方法》(YC/T138-1998)[19]进行，由云南烟草科学研究院专职评吸人员进行评吸。

1.4 数据处理和统计分析

试验数据采用 Microsoft Office Excel 2013 和IBM Statistics SPSS 20.0 统计分析软件进行分析处理，不同施氮处理间烟叶化学成分的差异显著性采用方差分析 (ANOVA) 检验，均值多重比较采用LSD 法；变量间的相关关系分析采用 Pearson 相关统计方法进行。

2 结果与分析

2.1 不同施氮水平对红大烟叶有机酸含量的影响

随着GPS、北斗等卫星定位技术精度的不断提升和移动智能终端的大范围推广，大众对于高精度位置服务的需求呈现了爆发式的增长趋势[1-3]。配电网络主要特点就是点多面广、结构比较复杂，配网密如蜘蛛网，设备绝对数量多，基础资料缺乏，站、线、变、户关系复杂，管理难度大，运行中的协调配合要求高，新加入的员工对于电网的线路走向、设备位置不熟悉等带来的一系列问题日益凸显。如何将高精度的位置定位技术应用于电力设施巡检工作，满足电力设施的高精度定位、快速查看需求，为精细化管控巡检过程提供可能性，是目前配电信息化建设的重要工作。

2.1.1对挥发酸含量的影响 从图 1 可以看出，玉溪和大理两个试验点的烟叶挥发酸含量均随施氮量的增加而增加，在施氮量 135 kg/hm2处理达到最高值0.12%，且 4 个氮处理间差异均达到 5% 显著水平。氮素水平与玉溪和大理烟叶中的木质素极显著性正相关，相关系数分别为 0.984 和 0.990。

图1 氮素水平对烟叶挥发酸含量的影响Fig. 1 Effect of nitrogen level on volatile acid content of tobacco[注（Note）:图中不同小写字母表示同一地点不同处理间差异达5% 显著水平 Different letters in the figure are significantly different among treatments in the same experimental site at 5% level.]

2.1.2对烟叶高级脂肪酸含量的影响 从表 3 可以看出，玉溪点在不同施氮水平下，高级脂肪酸含量变化趋势不同。中等施氮量 90 kg/hm2处理显著提高月桂酸和豆蔻酸含量，高氮水平显著降低其含量；亚油酸、亚麻酸、硬脂酸和棕榈酸含量随施氮水平的提高而降低，除硬脂酸的 N1和 N2处理外，各施氮水平处理间存在显著性差异。氮素水平与玉溪烟叶高级脂肪酸中的豆蔻酸含量呈极显著性正相关，与亚油酸、亚麻酸、硬脂酸和棕榈酸呈极显著负相关，与月桂酸相关性不显著。除棕榈酸含量以 N2处理最低，高氮处理出现增加的趋势外，大理烟叶高级脂肪酸随氮素水平的变化规律与玉溪基本相似。氮素水平与大理烟叶高级脂肪酸中的豆蔻酸呈显著性正相关，与亚油酸、亚麻酸、硬脂酸和棕榈酸极显著负相关，与月桂酸相关性不显著。

2.1.3对烟叶多元有机酸含量的影响 从表 4 可以看出，两个试验点烟叶草酸含量随施氮水平的提高显著增加；丙二酸含量随施氮水平的增加显著降低；苹果酸含量以 N2处理最高，N3处理出现下降；柠檬酸含量以 N2处理最低，N3处理出现上升。玉溪点上氮素水平与烟叶多元有机酸中的草酸呈极显著性正相关，与柠檬酸呈极显著负相关，与苹果酸显著性正相关，与丙二酸显著性负相关。大理点氮素水平与烟叶多元有机酸中的草酸呈极显著性正相关，与丙二酸呈极显著负相关，与苹果酸显著性正相关，与柠檬酸显著性负相关。

2.2 不同施氮水平对烟叶多酚含量的影响

从表 5 可以看出，玉溪烟叶中的多酚类物质绿原酸、芸香苷、咖啡单宁类和黄酮类物质含量均以中等施氮处理 N2最高，各处理间存在显著性差异；莨菪亭含量以 N1处理最高，N2和 N3处理间没有显著性差异。氮素水平与玉溪烟叶中的绿原酸和芸香苷呈极显著性正相关，与黄酮类物质呈显著性相关，与莨菪亭和咖啡单宁类物质相关性不显著。大理烟叶中多酚随施氮水平的变化规律与玉溪相似，各物质含量以 N2处理最高，中等施氮量前随施氮量的增加多酚含量显著提高，过量施氮时会导致多酚含量的降低。氮素水平与大理烟叶中的绿原酸、芸香苷和黄酮类物质呈极显著性正相关，与莨菪亭和咖啡单宁类物质相关性不显著。

表3 不同氮素水平烟叶高级脂肪酸含量 (mg/g)Table 3 Higher fatty acid content of tobacco under different nitrogen levels

表4 不同氮素水平烟叶多元有机酸含量 (mg/g)Table 4 Multiple organic acid content of tobacco under different nitrogen levels

表5 氮素水平对烟叶多酚含量的影响 (mg/g)Table 5 Polyphenol content of tobacco under different nitrogen levels

2.3 不同施氮水平对烟叶石油醚提取物和木质素含量的影响

从图 2 可以看出，玉溪和大理两个试验点的烟叶石油醚提取物含量均随施氮水平的提高而增加，4个处理间差异均达到 5% 显著水平；玉溪试验点的烟叶石油醚提取物含量在各氮素水平下均高于大理。在玉溪试验点中，烟叶石油醚提取物含量以高氮水平 N3处理最高，4 个处理的平均值为 5.55%，标准差为 0.74%，变异系数为 13.33%。在大理试验点，烟叶石油醚提取物含量也以 N3最高，4 个处理的平均值为 4.99%，标准差为 1.04%，变异系数为20.84%。大理试验点的石油醚提取物含量随施氮水平变化的变异系数高于玉溪。氮素水平与玉溪和大理烟叶中的石油醚提取物含量呈极显著性正相关，相关系数分别为 0.947 和 0.972。

不同氮水平下，烟叶木质素含量以 N2处理最低，N3处理呈现增长趋势，因此过量施氮会导致烟叶木质素含量的增加。两个试验点 4 个处理间差异均达到 5%显著水平。两个试验点相同氮量处理相比，除 N3外，大理烟叶木质素含量均高于玉溪。玉溪试验点，烟叶木质素含量平均值为 5.68%，以 N0处理最高。大理试验点烟叶木质素含量平均为5.88%，也以 N0最高，变异系数为 7.82%。氮素水平与玉溪烟叶中的木质素含量呈显著性负相关，相关系数为-0.613，与大理烟叶呈极显著负相关，相关系数为-0.855。

图2 氮素水平对烟叶石油醚提取物和木质素含量的影响Fig. 2 Effect of nitrogen level on contents of petroleum ether extracts and lignin in tobacco[注（Note）:图中不同小写字母表示同一地点不同处理间差异达 5% 显著水平Different letters in the figure are significantly different among treatments in the same experimental site at 5% level.]

表 6 可知，玉溪和大理烟叶感官质量随施氮水平的变化存在差异，但其变化规律基本一致。玉溪烟叶的香气质、香气量、余味、杂气、劲头和评吸总分均以中等施氮的 N2处理最高，不施氮的 N0处理最差，除香气质的 N1和 N3处理外，各处理间存在显著性差异；刺激性随施氮水平的提高呈显著性增加，燃烧性和灰色评分随施氮量的增加而降低。施氮量与烟叶的香气量、余味和刺激性间呈极显著正相关，与燃烧性和灰色呈极显著负相关，与杂气、劲头和评吸总分间呈显著性正相关，与香气质相关性不显著。大理烟叶的香气质、香气量、余味、杂气、劲头和评吸总分也以中等施氮的 N2处理最高，不施氮的 N0处理感官品质较差，各处理间存在显著性的差异；刺激性随施氮水平的提高呈显著性增加，燃烧性和灰色评分随施氮量的增加而降低。施氮量与烟叶的香气量、余味、刺激性和劲头间呈极显著正相关，与燃烧性和灰色呈极显著负相关，与杂气间呈显著性正相关，与香气质相关性不显著。

表6 不同氮素水平烟叶的感官质量Table 6 Sensory taste of tobacco leaf under different nitrogen levels

3 讨论

3.1 不同施氮水平对烟叶有机酸含量的影响

闫克玉等[20]对全国 6 大烤烟主产区的 170 个烤烟烟叶样品总挥发酸含量进行分析发现，不同产区烤烟挥发酸含量差异极显著，相同产区相同等级不同品种烟叶挥发酸含量的差异不大。红大品种的总挥发酸含量较高，旱地种植的红大烤烟的总挥发酸含量显著高于水稻田，高海拔烟区红大烤烟的总挥发酸含量显著高于中、低海拔[21]。本研究中，红大烟叶挥发酸含量随施氮水平的提高显著性增加，受土壤养分、海拔和光照等因素的影响，开始施用氮肥后，大理红大烟叶挥发酸含量显著高于玉溪。不同品种烤烟间非挥发性有机酸含量有所差异，高级脂肪酸中亚油酸、硬脂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸随着饱和碳链的碳原子减少含量递减；但烤烟高级脂肪酸与土壤养分含量相关性不大，土壤养分对其影响作用小[22]。随着施氮量的增加，成熟的香料烟烟叶叶片大而薄，有机酸含量降低，香吃味变淡，降低香料烟特征香味物质含量[23]。本研究发现中等施氮水平下，红大烟叶中月桂酸和豆蔻酸含量较高，亚油酸、亚麻酸、硬脂酸和棕榈酸含量较低，烟叶品质较好。烟叶中多元有机酸的含量与海拔高度密切相关[24]，大理红大烟叶多元有机酸的含量明显高于玉溪，这可能与海拔相关。柠檬酸的含量与烟叶质量呈负相关，苹果酸含量的增加则有利于烟叶品质的提升[25]。红大烟叶中草酸、苹果酸等非挥发性有机酸含量相对较高，而柠檬酸含量相对较低，这可能也是红大烟叶品质优于其他品种的原因之一，但其具体的影响机制还有待进一步的研究。

3.2 不同施氮水平对烟叶多酚含量的影响

烟叶中多酚类物质的含量与烟叶等级是相一致的，高等级烟叶中绿原酸和芸香苷的含量较高，多酚含量也高，低等级烟叶多酚含量较低。烟草中酚类化合物的合成途径与高等植物基本上是一致的，主要由芳香族氨基酸脱氨经由肉桂酸和香豆素形成，因此其含量受供氮水平的影响，施氮能促进酚类化合物的合成[26]。由于多酚类物质中所含的苯环结构与紫外线的吸收特性密切相关，烤烟中多酚含量与光照呈正效应关系，日照时数的增加有利于多酚含量的提高[27]。本研究中，大理的日照时数显著大于玉溪，故大理红大烟叶中多酚含量比玉溪高。多酚中黄酮类化合物具有很强的紫外光吸收特性，可保护植物免受紫外线的伤害，由于大理处于低纬度、高海拔地区，烤烟成熟期的光照强度大，特别是日光中的中波紫外辐射光的强度高，因而有利于烟叶中黄酮类化合物的合成和积累。此外，烤烟种植区的昼夜温差及栽培调制技术也会影响烟叶中黄酮类物质的积累[15]。烟叶中的绿原酸和芸香苷的含量还受昼夜温差的影响，与对照相比，受过骤寒的烟株除了根部以外，所有部位的绿原酸浓度增加了 4～5 倍，且芸香苷、新绿原酸和莨菪灵含量也有所增加[28]。故红大烟叶中的多酚含量除受氮素水平的影响外，还受到光照、海拔、昼夜温差等生态因素的影响。

3.3 不同施氮水平对烟叶石油醚提取物和木质素含量的影响

研究发现，随着施肥量的增加，烟叶的石油醚含量有所增加[29]，本研究中施氮能有效提高烟叶中石油醚提取物的含量。李向阳等[30]研究了云南省 12 个植烟州市烟叶石油醚提取物质量分数发现，其平均质量分数在 3.37%～7.34% 之间变化，本研究结果显示，中等施氮水平下红大烟叶石油醚提取物含量分别为 6.03% 和 5.81%，处于省内较高水平。海拔高度对红大烟叶的石油醚提取物含量有显著性影响，高海拔不利于烟叶中石油醚提取物的积累。在中等施氮水平前，随着施氮水平的提高红大烟叶中木质素含量呈显著性降低，陈晓光等[31]对小麦茎秆的研究也有类似的结果，施氮量的增加降低了茎秆苯丙氨酸转氨酶 (PAL)、酪氨酸解氨酶 (TAL) 和肉桂醇脱氢酶 (CAD) 活性和木质素含量，小麦抗倒伏能力下降。因此通过调整氮素的施用量可以有效地控制烟叶木质素的含量。

3.4 不同施氮水平对烟叶感官评吸质量的影响

烟叶的感官质量是由经过严格训练的品烟师依靠感觉器官鉴别烟叶的香气、余味、劲头、刺激性等内在品质特点，并观察烟叶的燃烧性和灰分来评价烟叶的品质。烟叶感官评吸结果是评价烟叶质量和工业可用性评价的重要依据，是烟叶综合质量的一个重要方面，烟叶感官质量的优劣会对卷烟产品的 质 量 造 成 直 接 影 响[32]。 研 究 表 明 ， 随 着 施 氮 量 增加，烟叶感官评吸质量呈上升趋势，施氮量为 90 kg/hm2时效果最优，在此基础上再增施氮肥，感官评吸质量下降[33]，本研究结果也表明了这一趋势。本研究结果表明中等施氮水平下，红大烟叶的香气质、香气量和余味等有利于感官评吸的因素得分较高，劲头和刺激性适中，杂气减少，燃烧性和灰色变化较小，烟叶品质较好，这与烟叶香味物质变化的结果较为一致。

4 结论

氮素水平对红大烟叶中的香味物质具有重要影响，适宜施氮水平下，红大烟叶挥发酸含量适中，高级脂肪酸和多元有机酸含量较高，酚类物质积累量高，石油醚提取物含量适中，木质素含量较低，烟叶各香味物质含量协调性好。施氮水平也影响着烟叶的感官吸评结果。适宜施氮水平下，烟叶香气质、香气量、余味、杂气、劲头和评吸总分较高，烟叶品质优良。红大烟叶中的香味物质还受到海拔、光照、土壤养分及温差等多种因素的影响，如何剥离这些因素从而进一步精确评价氮素水平对红大烟叶香味成分的影响力，尚需开展更多的相关研究。

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Effects of different nitrogen application rates on flavor component content and sensory quality of tobacco Honghuadajinyuan

LI Yin-ke1,2, WANG Zheng-yin1*, YANG Guang-yu2, YUAN Tin1, GU Shou-kuan1
( 1 College of Resources and Environment, Southwest University, Beibei, Chongqing 400716, China; 2 Key Laboratory of Tobacco Chemistry, R&D Center of China Tobacco Yunnan Industrial Co., Ltd., Kunming, Yunnan 400716, China )

【Objectives】Nitrogen nutrition is the leading factor in tobacco nitrogen metabolism, directly affects the contents and ratios of organic acids, phenols, petroleum ether extracts and lignin in tobacco leaves. Investigation of the aroma and sensory quality of tobacco cultivar Honghuadajinyuan (abbreviation as Hongda) under different nitrogen application rates will provide fertilization support for the cultivation of the tobacco cultivar．【Methods】Field experiments were conducted using tobacco cultivar Hongda as test material in 2013 at Yuxi County and Dali County, Yunnan Province, China. Four nitrogen levels of N 0, 45, 90 and 135 kg/hm2(i.e. N0, N1, N2, N3) were setup. The aroma components and the sensory quality were measured.【Results】Volatile acids in tobacco were found increasing accordingly with the increased nitrogen rate. Among all tested groups, all the volatile acid contents were found the highest with N3treatment in the samples from Dali, reported as 0.13%. The senior fatty acids and multiple organic acids were found highest with N2treatment, with the contents of 19.71 and 82.65 mg/g in Yuxi and 20.67 and 94.12 mg/g in Dali, respectively. The polyphenolcontents were the highest in N2treatment. The contents of petroleum ether extracts increased with the N rate, arriving at peak value of 6.25% in Yuxi and 6.05% in Dali, respectively. The lowest lignin content was in N2treatment, with the value of 5.19% in Yuxi and 5.42% in Dali, respectively. The best aroma, flavor and sensory of tobacco leaves were obtained in N2treatment in all tested groups, the estimated scores in Yuxi samples and Dali samples were 77.4 and 78.1, respectively.【Conclusions】At the nitrogen application rate of 90 kg/hm2, the contents of volatile acids and petroleum ether extracts, senior fatty acids and multiple organic acid, phenolic substance are reasonable and the lignin contents are low, so the tobacco leaves are rich of pleasure aroma, tasted comfortable and less irritated odor.

nitrogen application rate; Honghuadajinyuan; flavor component; sensory quality

2016-03-09 接受日期：2016-05-24

中国烟草总公司重大专项（2012GC01）；国家自然科学基金项目（31360081）资助。

李银科（1984—），男，云南大理人，博士研究生，主要从事植物营养与品质研究。E-mail:linkli609@163.com

* 通信作者 E-mail:wang_zhengyin@163.com