福建烟区烤烟主要化学成分特征分析

2021-01-18张志灵房权祥林祖斌林海滨陈庆文林隆陈星峰

农学学报 2021年7期

张志灵房权祥林祖斌林海滨陈庆文林隆陈星峰

摘要：分析福建煙区烤烟主要化学成分特征，为烟叶生产技术方案制定、生产布局优化和卷烟工业企业烟叶原料采购提供参考。测定福建3个烟叶产区2013—2019年度3个主栽烤烟品种烟叶样品的总糖、还原糖、总氮、总植物碱、淀粉、钾、氯的含量，计算氮碱比、糖碱比、钾氯比、两糖差等衍生值，分析比较主要化学成分年度变化规律、品种、部位及产区差异情况。实验结果显示，福建烟区烟叶总糖（32.9%）、还原糖（23.1%）、钾（3.37%）、淀粉（7.09%）含量较高，氯离子（0.20%）含量相对较低。年度间变化特征为，总氮和糖含量的变异系数均小于20%，氯含量变异系数71.5%。品种间变化特征为，‘K326’的总糖和还原含量最低，‘云烟87’的还原糖含量最高，‘CB-1’的烟碱显著低于‘K326’和‘云烟87’；3个品种氯含量差距最为显著，钾和淀粉含量无差异。部位间变化特征为，除氯含量外各指标差异显著。产区间变化特征为，龙岩烟区烟叶表现最高还原糖含量和最低淀粉含量，南平烟区烟叶呈现最高的氯含量和最低的钾含量，3个产区总糖、烟碱含量、氮碱比和糖碱比无显著差异。综上，福建烟叶呈现高糖钾淀粉、适氮碱、低氯的特点，总氮和糖的含量年度间稳定性较好，氯含量波动较大；品种间、产区间烟叶主要化学成分存在一定差异，部位间烟叶主要化学成分差异显著。

关键词：福建烟区；烤烟；化学成分；特征；比较分析

中图分类号：S131.3文献标志码：A论文编号：cjas2020-0012

Characteristics of Main Chemical Components of Flue-cured Tobacco Leaves in Fujian Tobacco-growing Area

Zhang Zhiling， Fang Quanxiang， Lin Zubin， Lin Haibin， Chen Qingwen， Lin Long， Chen Xingfeng

（Fujian Tobacco Quality Supervision & Test Station， Fuzhou 350111， Fujian， China）

Abstract： The paper analyzed the characteristics of main chemical components of flue-cured tobacco leaves in Fujian tobacco-growing area， so as to provide references for production technology plan design， distribution optimization， and raw material purchase by cigarette corporations. The contents of total sugar， reducing sugar， total nitrogen， nicotine， starch， potassium， chlorine in tobacco leaf samples collected from 3 main tobaccogrowing areas in Fujian from 2013 to 2019 were determined， the derivative values of the nitrogen/alkali ratio， sugar/alkali ratio， potassium/chlorine ratio， the difference of total sugar and reducing sugar were calculated， and finally a comparative analysis on annual change rules， cultivars， parts and regional characteristics of main chemical components of flue-cured tobacco leaves was conducted. The results showed that the contents of total sugar （32.9%）， reducing sugar （23.1%）， potassium （3.37%）， starch （7.09%） were relatively high， while the content of chloride （0.20%） was relatively low. On annual changing characteristics， the variation coefficients of total nitrogen and sugar were less than 20%， and the variation coefficient of chlorine was 71.5%. There were significant differences in chlorine in tobacco leaves， but there was no significant difference in potassium and starch among different cultivars.‘K326’had least total sugar and reducing sugar，‘Yunyan 87’had the highest reducing sugar content.‘CB-1’had significantly less nicotine than both‘K326’and‘Yunyan 87’. On producing area characteristics， tobacco leaves from Longyan showed the highest reducing sugar and the least starch contents， and tobacco leaves from Nanping showed the highest chlorine and the least potassium contents. There was no significant difference in total sugar， nicotine， nitrogen/alkali ratio and sugar/alkali ratio among the three producing areas. In summary， flue-cured tobacco leaves in Fujian showed relatively high contents of total sugar， reducing sugar， potassium， starch， appropriate contents of total nitrogen and nicotine， and relatively low content of chloride. The content of total nitrogen and sugar in the flue-cured tobacco leaves showed great stability and the content of chlorine had more volatility； main chemical components in tobacco leaves were quite different among the cultivars and producing areas， and significant differences were observed in different parts of tobacco leaves.

Keywords： Fujian Tobacco- growing Area； Flue- cured Tobacco； Chemical Components； Characteristic； Comparative Analysis

0引言

烟叶化学成分是烟叶风格和烟叶品质的内在决定性因素，各化学成分的含量及比例常作为烟叶质量评价的重要指标[1]。不同品种、生态条件等因素会对烟叶化学成分的含量及比例产生重大影响。福建省是国内重要的清香型烟叶产区，客观评价福建烟区烟叶化学成分对烟叶原料生产和工业配方设计具有重要意义[2-4]。近年来，国内研究人员重点围绕福建烟区生产技术对烟叶质量和化学成分的影响[5-7]以及化学成分与烟叶质量的相关性[8-10]进行了大量研究，针对福建烟区的烟叶化学成分综合评价的研究较少。烟叶的总糖、还原糖、总氮、总植物碱、淀粉、钾、氯是烤烟的主要化学成分，它们的含量及衍生指标（氮碱比、糖碱比、钾氯比、两糖差）经常用于烟叶质量的评价。本研究对2013—2019年度福建3个烟区的3个主栽烤烟品种初烤烟叶化学成分含量进行测定和统计，利用单因素Duncan’s方差分析福建烟区烤烟主要化学成分特征，统计福建烟区烤烟主要化学成分含量特点和年度变化情况，比较不同烟叶品种、不同部位、不同烟叶产区的化学成分差异性，探讨福建烟叶化学成分特征及差异的产生原因，旨在为福建烟叶生产技术方案制定、生产布局优化和卷烟工业企业烟叶原料采购提供参考。

1材料与方法

1.1取样方法

根据福建烤烟种植情况，选取南平、三明和龙岩3个烟区主栽品种‘翠碧1号’（‘CB-1’）、‘K326’、‘云烟87’等典型种植地进行采样，每个采样点随机抽取农户初分好的X2F、C3F、B2F烟叶大样各1份，2013—2019年共抽取82个采样点246份样品（表1），按照烤烟国家标准（GB 2635—92）对大样进行等级确认后，随机抽取各等级样品3 kg。

1.2分析检测

烟叶的总糖、还原糖、总氮、总植物碱、淀粉、钾、氯等采用流动分析法，按照烟草行业标准YC/T 159—2002、YC/T 161—2002、YC/T 468-2013、YC/T 216—2013、YC/T 217—2007、YC/T 162—2011等进行测定，氮碱比、糖碱比、钾氯比、两糖差为推算值。实验于2013年7月—2019年9月在福建省烟草质量监督检测站化学分析检验室进行。

1.3统计分析方法

数据处理采用Excel 2010和SPSS 17.0软件进行统计描述和单因素Duncan’s方差分析；以不同小写字母表示在0.05水平存在显著性差异。

2结果与分析

2.1总体情况

一般认为优质烤烟化学成分的适宜值范围为总糖20%～26%，還原糖18%～22%，总氮1.5%～3.0%，总植物碱1.5%～3.5%，氯含量0.3%～0.8%，钾含量在2%以上，淀粉≤5%；糖碱比8～12，氮碱比≤1，钾氯比>4；两糖差≤5%[11-13]。表2表明福建烟叶呈现出“高糖钾淀粉、适氮碱、低氯”的特点，全省烟叶烟碱含量、总氮含量、钾氯比适宜；氮碱比、糖碱比基本适宜；总糖、还原糖、两糖差、钾含量、淀粉含量偏高；氯含量偏低。各年度间，总糖含量在31.2%～35.6%之间波动；除2018年外，还原糖含量年度间无显著差异；烟碱含量2016年显著较低，其他年度差异不显著；总氮含量2015年最高，2016—2019年无明显差异；氯含量年度间波动较明显，含量0.12%～0.29%；钾含量基本稳定在3%以上；淀粉含量2014年达到最高后逐渐下降；氮碱比2016年显著高于其他年份，达到1.06，其他年份均小于1；糖碱比2016年度因烟碱含量较低而显著高于其他年份，其余年份均在适宜范围内；钾氯比均显著大于4，年度间随钾和氯含量变化而波动；两糖差2014年度最低，仍达到8.7。从变异系数看，各年度化学成分含量中总氮波动最小，为11.7%；其次为总糖和还原糖，分别为14.9%和16.5%；氯含量的波动最大，达到71.5%。

2.2不同品种的烟叶化学成分差异

由表3可知，‘CB-1’、‘K326’和‘云烟87’均呈现高钾含量、高淀粉含量的特征，且品种间不存在显著性差异。总糖含量各品种表现为‘CB-1’显著高于‘K326’；还原糖含量表现为‘云烟87’显著高于‘CB-1’和‘K326’，而‘CB-1’和‘K326’品种间未达到显著性差异；烟碱含量‘云烟87’>‘K326’>‘CB-1’，‘CB-1’烟碱含量显著低于‘云烟87’；总氮含量3个品种略有差异，‘K326’和‘云烟87’略高于‘CB-1’；氯含量3个品种存在显著差异，‘K326’>‘云烟87’>‘CB-1’。

2.3不同部位烤烟化学成分对比

由表4可知，不同部位的烟叶总糖和还原糖含量呈现中部（C3F）>下部（X2F）>上部（B2F），X2F与C3F等级间差异不显著；总氮、烟碱和淀粉含量从高到低为B2F、C3F、X2F，烟碱和淀粉在各部位间表现显著差异，X2F与C3F等级的总氮含量无差异；钾含量、糖碱比、氮碱比从大到小依次为X2F、C3F、B2F且3个部位存在显著性差异；两糖差表现为X2F>C3F>B2F；氯含量C3F最低，且在各等级间差异没有统计学意义。

2.4不同产区烟叶化学成分对比

由表5可见，近7年福建烟区各产区间总糖、烟碱含量和氮碱比、糖碱比总体上无显著差异；龙岩产区烟叶还原糖含量极显著高于三明和南平产区；总氮含量龙岩>三明>南平；南平产区的氯含量显著高于龙岩和三明产区；钾含量和钾氯比则是龙岩和三明2个产区显著高于南平产区，龙岩和三明的钾含量和钾氯比不存在显著差异；龙岩产区的淀粉含量和两糖差显著低于三明和南平。

3结论

研究分析了福建3个主要烟叶产区2013—2019年度不同品种烟叶常规化学成分指标特征，结果表明福建烟叶质量总体上较好，与国内主流烟叶相比，福建烟叶表现出糖含量、淀粉含量、钾含量比较高，氯含量较低等特点；总氮和糖的含量年度间稳定性较好，氯含量年度间波动较大；仍可进一步优化生产技术，提高福建产区烟叶化学成分综合协调性和质量稳定性。不同品种间，‘K326’的总糖和还原糖含量最低，‘云烟87’的还原糖含量显著高于‘CB-1’和‘K326’，‘CB-1’的烟碱显著低于‘K326’和‘云烟87’；3个品种的氯含量差距最为显著，钾和淀粉含量无差异。不同部位间，除氯含量外，其余各指标部位间差异达到显著水平，各部位主要化学成分含量符合烤烟烟叶典型分布规律。不同产区间，龙岩烟区烟叶还原糖含量显著高于三明和南平，淀粉含量却显著低于南平和三明；南平烟区比其他2个地区表现出更高的氯含量和更低的钾含量；3个产区总糖、烟碱含量和氮碱比、糖碱比无显著差异。

4讨论

不同的栽培措施、不同的自然环境条件均会对烟叶中化学成分的含量产生重大的影响。通过比较不同年份的烟叶常规化学成分含量及比例，发现福建主要产区烟叶质量总体较好，呈现出“高糖钾淀粉、适氮碱、低氯”特点，这与蒋佳磊[2]、窦玉青[14]等的研究成果较为类似。福建烟叶糖含量偏高可能与东部沿海大气湿度大、产区昼夜温差大和施肥措施等有关[15]；氯含量偏低主要与福建产区土壤含氯较低（约20 mg/kg）以及降雨量大有关[16]。福建烟叶淀粉含量偏高，与王红刚[17]、董维杰[18]的实验结果基本吻合，可能与福建烟叶品种和清香型特色有关[19]，通过降低淀粉含量提高烟叶使用价值时要因地制宜，讲究整体协调性。福建烟区总氮和糖含量年度间稳定性较好，这与前人研究结果一致，氯含量变化较大可能与气候变化有关[20]。

不同品种的烤烟糖含量有差异，‘云烟87’的总糖和还原糖含量均极显著的高于‘K326’，这与吴兴富[21]报道的云南烟区烤烟糖含量特点相似，但和蒋佳磊[2]的报道有所不同，可能与取样点的不同生态环境有关。钾含量‘云烟87’>‘K326’>‘CB-1’，3个品种间没有统计学上的差异，这与徐茜等[22]对南平烟区不同品种钾含量的研究结果一致。‘云烟87’的烟碱最高，‘CB-1’的糖碱比最大，这与前人的研究基本一致[23-24]。氯含量在不同品种之间存在差异，同时烤烟品种有一定的地区喜好性，往往一些品种仅在特定的烟区种植，因此烤烟氯含量状况不能完全归因于品种[25]。福建产区不同品种烟叶化学成分含量整体情况与张国建[26]在2009—2010年的研究结果略有异同，可能与取样情况和烟叶化学成分年度间的波动有关，这方面还需深入探讨研究。

不同部位间的烟叶化学成分含量及比例差异较大，这与蒋佳磊[2]、李晓婷[27]等的研究结果较为一致。胡溶容等[15]认为水溶性总糖含量、还原糖含量和糖碱比值的空间分布是结构性因素（自然因素）和随机因素（人为因素）共同作用的结果。陈伟等[28]研究表明，烟碱含量与土壤养分相关明显，但不同部位烟叶烟碱含量与土壤养分指标的关联不明显。莫静静等[29]研究表明，不同时期打顶会对烤烟不同部位的化学成分分布产生一定的影响。因而，各化学成分部位间分布规律可能受烟草自身代谢以及栽培技术等影响，受品种和地域的影响较小。

不同产区间烟叶总糖含量无差异，与张国建[26]的报道相同，与云南烟区烤烟有所不同[21]；烟碱含量和氮碱比、糖碱比总体上无显著差异。说明福建3个产区生态环境和生产管理对烟叶糖、烟碱的含量影响不显著。龙岩产区烟叶还原糖含量比三明和南平高，这与李明[20]的研究结果类似，淀粉含量龙岩产区显著低于南平和三明产区，可能与龙岩产区温度较高[30]及‘云烟87’种植量比较大有关。氯含量分析情況与2009—2010年的研究结果[26]一致，南平烟区比龙岩和三明烟区表现出更高的氯含量和更低的钾含量、总氮含量，这可能与栽培中施用氯肥有关[31]。

烟叶质量及风格特征的物质基础是烟叶的化学成分含量。笔者分析了福建烟区烤烟主要化学成分特征，提出了福建烟叶具有高糖钾淀粉、适氮碱、低氯特点，为特色烟叶种植优化和卷烟生产原料采购提供了有价值的结论和依据。福建烟叶淀粉含量偏高与清香型风格的关系还需进一步研究论证；氯含量偏低且波动性较大是否由气候造成还有待后续研究。综上，福建烟叶质量总体上较好，烟叶化学成分综合协调性和质量稳定性仍可进一步优化提高。

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