不同钾素水平对烟草香气物质的影响

1、    不同钾素水平对烟草香气物质的影响    孙新 赵方贵 李树全 刘新摘要：通过盆栽试验探讨不同钾素水平对烟草香气物质种类和相对含量的影响。采用石油醚提取物的测定和顶空-固相微萃取与气相色谱-质谱联用技术，研究不同钾水平下烟草香气物质的变化规律。结果表明，低钾水平下（2.5 g/株），石油醚提取物的含量较低，而钾水平为5.0 g/株时，石油醚提取物的含量最高。匹配度在90%以上的组分共检测出49种，主要由烷烃、烯烃、醛、酚、酸、酯、酮和呋喃等化合物组成。气相色谱-质谱联用检测的结果显示，一定程度上提高钾的施加量可增加香气成分中醛类物质的相对含量，但过

2、高的钾素水平（10.0 g/株）反而不利于酮类物质的积累。关键词：烟草;钾素水平;石油醚提取物;香气物质成分：s572         ：a：0439-8114（2018）21-0083-04doi：10.14088/ki.issn0439-8114.2018.21.020           开放科学（资源服务）标识码（osid）：effects of potassium on aroma compounds in tobaccosun xin1，zhao fang-gui1，li

3、shu-quan2，liu xin1（1.college of life science，key lab of plant biotechnology in universities of shandong province，qingdao agricultural university，qingdao 266109，shandong，china;2.shandong weifang tobacco co.，ltd.，weifang 261061，shandong，china）abstract： pot experiments were carried out to study the eff

4、ects of potassium levels on the contents of aroma components in tobacco leaves. the aroma components in tobacco under different potassium levels were analyzed by headspace solid phase micro-extraction combined with gas chromatography-mass spectrometry，and the contents of petroleum ether extraction w

5、ere also determined. compared with the potassium level of 5.0 g per plant，the content of petroleum ether extract was higher than that at the level of 2.5 g per plant. 49 components with matching degree of more than 90% were detected，mainly composed of alkanes，alkenes，aldehydes，phenol，acids，ester，ket

6、ones，furans. there was an increase in the relative content of aldehydes in the aroma components induced by higher potassium levels，while the accumulation of ketones decreased at 10.0 g per plant.key words： tobacco;potassium levels;petroleum ether extract;aroma components烟叶香气不足是当前影响烟叶商品品质的重要制约因素1。香气物

7、质的含量和组分除受本身遗传因素影响外，还受土壤环境中营养元素的影响。在所有营养元素中，烟草对钾素的吸收明显高于其他任何元素2，钾对烤烟品质的作用是多方面的，不仅影响到植株的生长发育，而且对烟草的次生代谢3，特别是香气物质的合成和积累有重要影响4。本研究所采用的顶空-固相微萃取技术是一种样品用量少，灵敏度高，受干扰小的方法，已在烟草香气物质的测定中得到应用5，6。为此，本研究主要关注钾肥对烟叶香气品质的影响，通过检测烟叶香气物质的含量和种类的变化，深入阐明钾肥与烟草香气物质代谢的关系，从而指导通过合理平衡施肥来提高烟草香气品质。1  材料与方法1.1  材料与试验设计供试烤烟

8、品种为k326。苗期结束后移栽，进行盆栽试验，直至成熟期收获。每盆装风干褐土15 kg，每盆1株烟苗。试验设3个不同钾肥处理水平分别为2.5、5.0和10.0 g/株k2so4（以k2o计）。氮肥为（nh4）2so4，每株均为2.5 g（以纯n计），磷肥为  ca（h2po4）2，每株2.5 g（以p2o5計）。试验全程定期浇水，不再额外施肥。采样时将每株不同叶位新鲜烟草叶片采下，编号装入牛皮纸袋后置于烘箱，65 烘干，粉碎备用。1.2  方法1.2.1  石油醚提取物的测定  石油醚提取物测定采用yc/t 176-2003的方法。每个处理重复4次。1.

9、2.2  gc/ms法测定烟草叶片中香气物质成分相对含量  本研究所涉及的香气物质成分首先采用顶空-固相微萃取技术进行萃取，取5 g样品置于顶空瓶中，压紧瓶盖。于90 下平衡15 min后，用固相75 m car/pdms/dvb萃取纤维头（美国supelco公司）萃取30 min。然后利用agilent 7980a/5975c气相色谱仪/质谱联用仪进行有机成分测定分析。色谱柱为hp-innowaxs毛细管柱子（30 m×0.25 mm×0.25 m）;載气为he，流速1 ml/min，不分流;进样温度250 ;升温程序为起始温度40 ，保持5 min，

10、以6 /min升至250 ，保持5 min。质谱条件：ei电离源，能量70 ev;离子源温度230 ，四极杆温度150 ，接口温度为250 ，扫描范围30400 m/z。采集到的质谱图经nist mass spectral database 2008谱库检索，鉴定样品中的挥发性成分。相对含量以各成分的峰面积占总峰面积的百分比表示。每个处理重复3次。1.3  数据统计采用spss statistics 17.0进行单因素多重方差分析。2  结果与分析2.1  不同钾素水平对烟草中石油醚提取物的影响烟草的石油醚提取物是反映香气品质的重要指标，石油醚提取物含量高的烟叶，

11、其整体品质也较高7。从表1可以看出，在氮素为2.5 g/株的水平下，石油醚提取物的含量3个处理间差异显著，钾的施用量为5.0 g/株时，石油醚提取物为7.34%，比在钾供应量为2.5 g/株时显著提高。但钾的施用量为10.0 g/株时，其石油醚提取物反而下降为5.48%。2.2  不同钾素水平对烟草中香气物质成分的影响通过气相色谱-质谱联用技术测定出匹配度在90%以上的组分主要由烷烃、烯烃、醛、酚、酸、酯、酮、呋喃等49种化合物组成，以中性香气成分为主。不同钾素对香气物质的组成有不同程度的影响。酸性香气成分只有在钾水平为2.5 g/株时被检出，包括n-十六酸、肉豆蔻酸和安息香酸3种成

12、分，总计占比为0.32%（表2）。从表3可以看出，钾水平为10.0 g/株时，烷烃的相对含量较另外两个处理有较大提高，合计相对含量为8.51%。从表4的检测结果可以看出，钾水平为2.5 g/株和5.0 g/株时，酯类物质相对含量相差不大，约为0.7%，而钾水平为10.0 g/株时未检出。与此相似，在酮类物质方面，也是钾水平为2.5 g/株和5.0 g/株时，这两个水平的相对含量较高，为12%14%，而钾水平为10.0 g/株时较低，为6.12%。可见，过高的钾素水平反而不利于酮类物质的合成和积累（表5）。试验的数据还显示，3，5-辛二烯-2-酮的相对含量在所有处理中都明显高于其他酮类，是烟草香

13、味物质组分中的重要成分，其中钾水平为5.0 g/株时含量较高。烯烃的相对含量在5.0 g/株时较另外两个处理低，为0.84%（表6）。钾水平高的两个处理中醛类物质的相对含量都在21%以上，5.0 g/株时最高，为24.5%，而2.5 g/株时含量最低，为12.72%（表7）。表8中显示的是苯的衍生物以及杂环类化合物，其中3-（1-甲基-2-吡咯烷基）吡啶的含量在钾施加水平为2.5 g/株时较高，为2.98%。呋喃类物质在钾施加水平为2.5 g/株时含量最高，为2.06%。萘类组份只在低钾水平（2.5 g/株）时被检出。1-乙烯基-3-乙基苯和硝基苯只在10 g/株时被检出，合计为0.42%。而

14、萘和苯类化合物在钾施加水平为5.0 g/株时均未检出。2，4-双（1，1-二甲乙基）苯酚只在钾施加水平为10.0 g/株时被检出，占比为0.05%。3  小结与讨论石油醚提取物含量的变化可以从香气物质总量的角度反映在一定氮素和磷素水平下不同钾素水平对烟草香气物质总量的影响。石油醚提取物主要包含挥发性油、树脂以及高分子的油脂、类脂和萜烯类化合物类物质。石油醚提取物含量高，则烟叶油分较多，香气物质充足8。烟草香气品质受土壤肥力的影响9。本研究的结果表明，在中等施氮（5.0 g/株）和施磷（5.0 g/株）水平下，钾水平为5.0 g/株时有利于香气物质在烟叶中的积累，缺乏或过多施用钾素均会

15、导致烟草叶片中香气物质合成的降低。试验结果显示，在氮素和磷肥占比不变的情况下，提高钾素的施用比例可以大幅度提高醛类物质的含量，钾施加水平为5.0 g/株时约为2.5 g/株时的2倍。表明醛类物质的积累受钾的影响较大。烟草中香气物质种类繁多，某种组分的增加在整体上对香气质量产生影响还需做进一步评估。虽然在石油醚提取物方面高钾水平下比低钾水平下高，但就个别化合物而言并非总是如此，4-2，2，6-三甲基-7-氧杂二环4.1.0庚-1-基-3-丁烯-2-酮、2，4，4-三甲基-3-（3-氧代-1-丁烯基）-2-环己烯-1-酮、茄酮等烟草中重要的香气成分属于腺毛分泌物10，在低肥力条件下的相对含量反而比

16、高肥力条件下要高。这既可能是烟草次生代谢对低肥力环境条件的一种响应，也可能与低肥力条件下，叶片较小，腺毛密度较大有关11。由此推测，钾施加水平的变化还可能通叶面积或腺毛密度的方式对香气组分产生间接影响。综合石油醚提取物的含量和各组分的检测结果，可以看出，钾水平为5.0 g/株时不仅石油醚提取量在3个处理中最高，而且检出的香气组分之和也是最高的，重要的酮类物质保持较高水平，特别是烯醛类物质显著高于钾施加水平为2.5 g/株和10.0 g/株时的处理。因此，并非钾素的施用量高就一定促进所有香气物质的产生，事实上钾对不同组分影响的程度是有差异的。本研究所涉及的香气组分仅仅是影响烟草香气品质中的一小部

17、分，对于全面、合理解释香气品质与钾素作用之间的关系还有一定的局限性。事实上，还有很多含量较低、匹配度不高的组分并未列出，但这些组分可能會对烟草质量品质有重要影响。参考文献：1 刘彩云，刘洪祥，常志隆，等.烟草香气品质研究进展j.中国烟草科学，2010，31（6）：75-78.2 刘文祥，颜合洪，周  益，等.烟草钾素营养与提高烤烟烟叶含钾量的研究进展j.作物研究，2007，21（5）：736-740.3 王  霞，杨铁钊，殷全玉，等.影响烟草香味的主要次生代谢途径及其研究进展j.中国烟草科学，2008，29（1）：47-50.4 孙  力，李银科，章 

18、新，等.钾素水平对烟叶化学成分和感官评吸质量的影响j.安徽农业科学，2010，38（24）：13210-13214.5 向章敏，蔡  凯，张  婕，等.基于顶空固相微萃取-全二维气相飞行时间质谱快速检测烟草挥发性及半挥发性生物碱j.分析试验室，2014，33（11）：1249-1254.6 刘百战，张  映，孙  磊，等.卷烟烟丝香气成分的固相微萃取气相色谱质谱法分析j.分析测试学报，2000，19（4）：28-31.7 赵铭钦，刘金霞，刘国顺.增施不同的有机质对烤烟多酚和石油醚提取物含量的影响j.云南农业大学学报，2008，23（4）：536-539.8 肖艳