王国平，王海波，李艳丽，罗成刚，曹建敏，张 玉，冯全福，常爱霞*

（1.中国农业科学院烟草研究所，烟草遗传改良与生物技术重点开放实验室，青岛 266101；2.河南省烟草公司三门峡市公司，河南 三门峡 472000；3.山东中烟工业有限责任公司济南雪茄烟制造中心，济南 250104）



烤烟基因型间多元有机酸含量差异性分析

王国平1，王海波2，李艳丽3，罗成刚1，曹建敏1，张 玉1，冯全福1，常爱霞1*

（1.中国农业科学院烟草研究所，烟草遗传改良与生物技术重点开放实验室，青岛 266101；2.河南省烟草公司三门峡市公司，河南 三门峡 472000；3.山东中烟工业有限责任公司济南雪茄烟制造中心，济南 250104）

摘 要：为了解烟草不同基因型在不同生态条件下多元有机酸含量差异性，以52个不同基因型烤烟种质在山东和四川两个不同生态区试验得到的原烟样品，利用气相色谱进行了多元有机酸含量检测。检测结果分析表明，苹果酸、草酸和柠檬酸是烤烟各基因型的主要多元有机酸，其中苹果酸含量占多元有机酸总量的 75%左右；两产区多元有机酸总量均高于平均值的基因型种质有17份，多为国外引进品种，两产区多元有机酸总量均低于平均值的基因型种质有18份，多为国内育成品种，这35个品种多元有机酸含量遗传相对稳定；四川产区整体上多元有机酸绝对含量较低、相对含量较高，特别是丙二酸、柠檬酸等绝对含量在所有基因型中普遍较低，丁二酸、草酸、苹果酸等相对含量普遍较高，山东产区则与之相反；基因型和生态条件对烤烟多元有机酸含量均有明显影响，相对而言基因型的作用较大。

关键词：烤烟；多元有机酸；基因型；产区

有机酸是烟草的重要组成部分，不仅在烟草生长过程中对生理代谢起着重要作用，而且对烟叶和卷烟制品的品质有重要影响［1-2］。因此，了解基因型与环境对有机酸的影响对于育种以及卷烟工业原料利用具有重要指导意义。烟草有机酸通常分为挥发性酸、半挥发性酸和非挥发性酸。挥发性酸主要是C12以下的低级脂肪酸和部分芳香酸，在卷烟吸食过程中对感官的吃味和香气有良好的作用，如小分子挥发性有机酸是香料烟的特征香气成分［3］。半挥发性酸主要指C12以上的高级脂肪酸。非挥发性酸主要指非挥发的二元酸、三元酸等多元酸。研究表明，非挥发性多元有机酸能调节质子化和游离态烟碱的比例，可减轻烟草吸食中的刺激性进而影响劲头和吃味，在烟气中起平衡作用。如苹果酸、柠檬酸、草酸等是卷烟加料的常用成分［4-5］，因此，烟叶中多元有机酸的分析研究对评定烟叶品质及指导叶组配方具有重要意义。以往曾有人对不同地区、不同类型、不同等级、不同部位、不同栽培和不同陈化条件的烟叶以及卷烟产品中多元酸含量的差异进行了研究，也有人对少数基因型烟叶多元酸的差异进行过比较［6-12］，但尚未见烤烟多基因型间和不同产地生态条件下进行多元酸的差异性比较。本研究选用52个烤烟基因型分别在山东、四川不同生态区种植获取的烟叶样品进行了多元有机酸含量检测和分析比较，进一步了解了不同烤烟基因型在不同产区的多元有机酸含量差异和特点，可为烟草品质育种和卷烟工业叶组配方利用提供参考。

1　材料与方法

1.1 供试材料

根据常爱霞等［13］对烤烟品种系谱遗传分析结果，筛选获得不同亲缘系谱分支中的52份烤烟基因型种质作为试验材料。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验于 2012年在山东诸城和四川西昌两个产地进行。供试材料采用小区试验，小区面积150 m2，行株距为1.2 m×0.5 m。田间栽培管理措施按照当地优质烟叶生产技术进行。盛花期打顶，单株留叶18～20片。烤后原烟留取C3F或相当等级的烟叶样品1 kg，用于多元有机酸含量测定。

1.2.2 测定方法 样品处理：样品经研磨后，称取1 g粉末置于100 mL锥形瓶中，加入25 mL 10% H2SO4-CH3OH溶液，加入500 μL内标溶液，摇匀后低速震荡过夜，进行甲酯化反应后，滤纸过滤到盛50 mL蒸馏水的250 mL分液漏斗中，摇匀，用二氯甲烷萃取，每次 15 mL，萃取液用无水硫酸钠干燥，合并3次萃取液，并用10 mL二氯甲烷冲洗无水硫酸钠，0.45 μm尼龙滤膜过滤后，待测。

气相色谱条件：6890气相色谱仪（带FID检测器，美国安捷伦公司）；进样口温度：260 ℃；色谱柱：HP-FFAP 50.0 m×320 μm×0.50 μm；检测器温度：270 ℃；载气（N2）流量：1.8 mL/min；助燃气流量：空气，400 mL/min，氢气，30 mL/min；尾吹气（N2）：30 mL/min；分流比：10∶1；柱箱温度：80～150 ℃（10 ℃/min）～220 ℃（8 ℃/min，保持15 min）；检测器：火焰离子化检测器；进样量：1 μL。

2　结果

2.1 不同基因型与不同产地有机酸总体含量表现

分析两产地不同基因型烤烟多元有机酸含量状况如表1。从绝对含量看，山东产地样品多元有机酸各成分含量的平均值均高于四川产地，两产地间平均值差异最大的为柠檬酸。从相对含量看，山东产地除丙二酸、柠檬酸高于四川产地外，其他3种多元酸低于四川产地。综合两个产地样品含量结果，烤烟中主要多元有机酸是苹果酸、草酸和柠檬酸，含量最高的均为苹果酸，占多元酸总含量的75%左右；山东产地不同基因型间草酸和柠檬酸含量平均值基本相当，分别占多元酸总含量的10%左右；四川产地柠檬酸含量平均值仅占山东产地的 52.3%；两产地丙二酸相对含量平均值差异不大，占多元有机酸总量的 3.8%左右。

2.2 不同基因型间有机酸含量的差异

由不同基因型在不同产地多元有机酸含量测定结果（表2）可见，在山东产地的52份不同基因型烤烟中，有27份烤烟的多元有机酸总量超过平均值101.19 mg/g，含量较高的前10位烤烟种质依次是Hicks.BL、86-3002、NC95、82-3041、豫烟3号、K346、By4、G80、大白筋599和K326；多元有机酸各项指标均超过平均值的烤烟有8份，分别为Hicks.BL、86-3002、NC95、82-3041、G80、K326、G28和RG8（具体数据未列出）。

表1　两产区不同基因型烤烟多元有机酸含量总体状况Table 1 Overall condition of multiple organic acid contents of different flue-cured tobacco varieties from two areas

在四川产地的52份不同基因型烤烟中，有25份的多元有机酸总量超过平均值 81.64 mg/g，有机酸含量较高的前10位烤烟依次是G28、09-53、NC567、潘圆黄、台烟9号、K346、9201、NC89、NC95、云烟87；多元有机酸各项指标均超过平均值的烤烟有8份，分别为G28、潘圆黄、K346、大白筋599、Hicks.BL、RG8、Coker176、豫烟3号。

从两产地对比分析，两个产地多元有机酸总含量均高于平均值的烤烟有 17份，分别为Hicks.BL、NC95、豫烟3号、K346、大白筋599、G28、RG8、By 4、中烟100、Coker139、Va116、NC567、9201、龙江925、NC55、云烟87、TI245，其中国外引进的基因型种质居多；在两个产地多元有机酸含量相对较低的烤烟有18份，分别为中烟14、CV87、单育2号、中烟98、龙江911、抗88、中烟103、中烟90、Special 401、V2、中烟15、革新三号、云烟85、中烟102、翠碧一号、红花大金元、RG13、RG17，其中国内育成的基因型种质居多。以上35份种质多元有机酸含量在不同产地表现相对一致，多元有机酸含量的遗传稳定性相对较好。其余17份烤烟种质在不同产地多元有机酸含量变异相对较大，说明这些烤烟种质可能对生态条件的反应较敏感。

2.3 不同产地间相同基因型有机酸含量的差异

表2　不同基因型烤烟在两产地多元有机酸含量 mg/gTable 2 Multiple organic acid contents of different fluecured tobacco varieties from two areas mg/g

从同一基因型烤烟在两产地多元有机酸各项指标绝对含量差值（表3）可见，52份种质中，草酸含量四川产地高于和低于山东产地的分别有26份种质；丙二酸含量除BY4在四川高于山东外，其余51份种质在四川产地均低于山东产地；丁二酸含量四川产地高于和低于山东产地的分别有15和37份种质；苹果酸含量四川产地高于和低于山东产地的分别有14和38份种质；柠檬酸含量除CV87、龙江911、潘园黄3个品种在四川高于山东外，其余49份种质在四川产地均低于山东产地；多元酸总含量四川产地高于和低于山东产地的分别有12和40份种质。这说明生态条件对多元酸含量具有较大影响，整体上四川产地多元有机酸绝对含量相对较低，特别是丙二酸、柠檬酸，这可能是四川产区烟叶的主要特点，山东反之。

表3　同一基因型烤烟在两产地多元有机酸绝对含量差值（四川-山东） mg/gTable 3 Difference of multiple organic acid absolute contents of the same flue-cured tobacco varieties from two areas （Sichuan-Shandong） mg/g

从同一基因型烤烟在两产地多元有机酸各项指标相对含量差值（表4）可见，52份种质中，草酸相对含量四川产地高于和低于山东产地的分别有37和15份种质；丙二酸相对含量四川产地高于和低于山东产地的分别有21和31份种质；丁二酸相对含量四川产地高于和低于山东产地的分别有41和11份种质；苹果酸相对含量四川产地高于和低于山东产地的分别有37和15份种质；柠檬酸相对含量除大白筋599、龙江925这2个品种在四川高于山东外，其余50份种质在四川产地均低于山东产地。这说明整体上四川产地多元有机酸相对含量较高，特别是草酸、丁二酸、苹果酸。山东反之。但柠檬酸四川的相对含量却低于山东。

2.4 产地和基因型对多元有机酸含量的综合影响

从同一基因型烤烟在两产地多元有机酸绝对含量差值来看（表 3），草酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、柠檬酸，总多元酸绝对含量最大差值分别是5.48、1.95、0.31、81.1、17.02、100.21 mg/g；从同一产地不同基因型多元有机酸的绝对含量差值看（表1），在山东草酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、柠檬酸，总多元酸绝对含量最大差值分别是10.27、2.16、0.2、89.2、18.4、111.06 mg/g；在四川草酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、柠檬酸，总多元酸绝对含量最大差值分别是12.01、1.82、0.48、85.1、14.21、88.01 mg/g。总体上看，产地和基因型均对多元有机酸绝对含量有较大影响，从山东产地可以看出，基因型对烟叶多元酸绝对含量的影响更大。从同一基因型烤烟在两产地多元有机酸相对含量差值来看（表4），草酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、柠檬酸相对含量最大差值分别是22.57、3.7、0.38、15.72、15.1个百分点。从同一产地不同基因型多元有机酸的相对含量差值看（表1），在山东草酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、柠檬酸相对含量最大差值分别是16.87、4.65、0.19、21.41、15.21个百分点；在四川草酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、柠檬酸相对含量最大差值分别是28.13、3.93、0.43、29.83、10.71个百分点。总体上看，产地和基因型均对多元有机酸相对含量有较大影响，基因型对烟草多元有机酸相对含量的影响程度相对更大。

表4　同一基因型烤烟在两产地多元有机酸相对含量差值（四川-山东） %Table 4 Difference of multiple organic acid relative contents of the same flue-cured tobacco varieties from two areas（Sichuan-Shandong） %

3　讨论

有机酸是烟叶品质评价的重要指标，对卷烟吸食品质具有重要影响。烟叶中多元有机酸占烟叶总干重的10%左右，占烟叶总有机酸含量的70%左右，其中含量最多的是苹果酸、草酸、柠檬酸等多元有机酸［14］。本研究结果与上述一致，而且两个产地苹果酸含量占到总多元有机酸含量的75%。以往施丰成等［15］曾在河南、四川、重庆、云南4个产区对K326、云烟85、红大3个品种烟叶多元有机酸含量进行研究，结果表明同一产区品种间多元酸含量差异不明显，主要原因可能是3个品种亲缘关系太近造成的，这也进一步说明了遗传基础（即基因型）对有机酸含量具有重要影响。王树会等［16］在云南对8个烤烟品种有机酸比较研究中，其中有6个品种也是本研究供试材料，在本研究四川产区检测结果中，这6个品种多元酸含量排序，与王树会等的研究结果基本一致。可见，基因型对烤烟多元酸含量有较大影响。通过品种选择或遗传改良手段可有效调控烟叶多元有机酸的含量。

不同生态地区的气候条件差异对烟草成分含量具有重要影响，施丰成等［13］研究表明，不同产区间苹果酸、柠檬酸差异显著，含量的变化趋势为：河南＞重庆＞云南和四川。杨虹琦等［15］研究表明，低纬度产区烤烟中的苹果酸、柠檬酸和总有机酸含量显著低于中纬度产区和高纬度产区。由于山东产区与河南同属于黄淮烟区，而且山东产区纬度高于四川产区，本研究中的结果与以往研究基本一致。此外，本研究中，清香型风格典型品种翠碧一号和红花大金元在四川产区多元有机酸含量较低。根据长期经验认识，四川、云南属于偏清香型风格烟叶产区，而河南、山东属于偏浓香型风格烟叶产区。因此，苹果酸、柠檬酸等多元有机酸含量较低可能是清香型风格特色烟叶的特点之一，而多元有机酸含量较高可能是浓香型风格特色烟叶的特点之一。本研究结果将为卷烟工业对不同产区或风格的原料选择及配方利用提供参考依据。

4　结论

苹果酸、草酸和柠檬酸是烤烟中主要的多元有机酸，其中苹果酸占主要部分，决定着多元有机酸总体含量的高低。基因型和生态条件对烤烟多元有机酸含量均有影响，相对而言基因型的影响更大。整体上四川产区烟叶有机酸绝对含量较低、相对含量较高，而山东反之。整体上国外引进品种多元有机酸含量比国内育成品种多，其中Hicks.BL、NC95、G28、K346、RG8、大白筋599等品种可作为高多元有机酸含量种质提供育种利用。

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Comparison of Multiple Organic Acid Contents in Different Flue-cured Tobacco Genotypes

WANG Guoping1，WANG Haibo2，LI Yanli3，LUO Chenggang1，CAO Jianmin1，ZHANG Yu1，FENG Quanfu1，CHANG Aixia1*
（1. Key Laboratory for Tobacco Genetic Improvement and Biotechnology，Tobacco Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences，Qingdao 266101，China；2. Sanmenxia Branch of Henan Tobacco Corporation，Sanmenxia，Henan 472000，China；3. Shandong Industrial Co.，Ltd. Jinan Cigar Manufacturing Center，Jinan 250104，China）

Abstract:To investigate the difference of multiple organic acid contents in tobacco of different genotypes under two ecological conditions，the multiple organic acid contents in flue-cured tobacco of 52 genotypes from Zhucheng in Shandong and Xichang in Sichuan were determined by gas chromatography. The results showed that malic acid，oxalic acid and citric acid were the major multiple organic acids，especially malic acid which accounted for about 75% of the total amount of multiple organic acids. There were 17 fluecured tobacco varieties whose multiple organic acid contents were higher than the average，most of which were foreign varieties. Most of the 18 flue-cured tobacco varieties with multiple organic acid content lower than the average were internal varieties. The multiple organic acid contents of 35 flue-cured tobacco varieties had good genetic stability. Overall，the absolute contents of multiple organic acids from Sichuan were low and relative contents were high. In particular，the absolute contents of malonic acid，citric acid were low and the relative contents of oxalic acid，malic acid，succinic acid were high for all the tested varieties. Shandong was the opposite of Sichuan. Both genotype and ecological condition significantly affected the multiple organic acid contents in flue-cured tobacco，but the effect of genotype was relatively higher.

Keywords:flue-cured tobacco；multiple organic acid；genotype；growing area

中图分类号：S572.01

文章编号：1007-5119（2016）01-0045-06

DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2016.01.008

基金项目：中国烟草总公司科技重点项目“彰显皖南‘焦甜香’、凉山‘清甜香’风格特色的烤烟新品种选育”（110201302003）；农业部公益性行业（农业）科研专项“烟草增香减害关键技术研究与示范”（201203091）

作者简介：王国平：男，在读硕士，研究方向：分子育种。E-mail：738969794@qq.com。*通信作者，E-mail：changaixia75@126.com

收稿日期：2015-09-22 修回日期：2016-01-25