光照對(duì)烤煙葉片理化性狀和葉片品質(zhì)的影響

光照對(duì)烤煙葉片理化性狀和葉片品質(zhì)的影響

光是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素。這項(xiàng)研究在谷物、蔬菜、茶葉、幼苗等植物上取得了許多成果。生態(tài)條件決定煙葉質(zhì)量特色,而光照是主要的生態(tài)因子之一。煙草是喜光作物,和煦而充足的光照對(duì)煙葉的生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)形成十分有利,而光照變化因緯度、海拔、地域性、年度間和季節(jié)而異,煙田光照條件可以明顯影響煙草植株的生長(zhǎng)環(huán)境、光合作用、營(yíng)養(yǎng)吸收和生理生化代謝,進(jìn)而影響煙葉的產(chǎn)量、內(nèi)在化學(xué)成分和風(fēng)格特色的形成。時(shí)向東等研究了不同光質(zhì)對(duì)煙草生長(zhǎng)發(fā)育、光合特性的影響,楊興有等研究了光照強(qiáng)度對(duì)煙苗生長(zhǎng)發(fā)育和煙草品質(zhì)的影響,有關(guān)氣候因素對(duì)煙葉品質(zhì)影響也有一些研究。但關(guān)于光照減弱對(duì)烤煙葉片結(jié)構(gòu)、理化指標(biāo)、色素降解物和香氣物質(zhì)含量的系統(tǒng)研究報(bào)道并不多見(jiàn)。本文對(duì)中高海拔煙區(qū)不同光照條件下烤煙葉片結(jié)構(gòu)、烤后煙葉物理特性、常規(guī)化學(xué)成分、色素和中性致香成分含量的差異進(jìn)行分析,以期為煙葉生產(chǎn)中制定適宜的栽培技術(shù)方案、合理開(kāi)展煙草種植區(qū)劃、研究特色優(yōu)質(zhì)煙葉形成的生態(tài)機(jī)理提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1施氮量、白色棉、推動(dòng)生長(zhǎng)試驗(yàn)于2005年在四川省涼山州西昌市涼山煙草科研所基地進(jìn)行(102.2909°E,27.7968°N,1540m)。盆栽試驗(yàn),供試品種為云煙85,5月13日移栽。盆栽土壤為紅黃壤,前作為綠肥。土壤熏蒸消毒后過(guò)篩晾干,陶盆每盆裝土20kg,施氮量4g(專(zhuān)用復(fù)合肥40g,N∶P2O5∶K2O為1∶1∶2.5),腐熟菜籽餅肥和草炭各15g。每處理15盆,盆栽行株距120cm×50cm,按優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)規(guī)范管理。用白色棉紗布于頂部和四周在移栽后遮光,每處理空間長(zhǎng)5m、寬3m、高3m。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理,自然光照(不遮光)為對(duì)照(處理1),處理2、3、4、5分別遮1、2、3、4層白色棉紗布,用CI310光合儀在不同生育期選擇典型日中午觀(guān)測(cè)光照強(qiáng)度,計(jì)算相對(duì)光強(qiáng)平均值,表明處理2、3、4、5的有效光合輻射分別為自然光照條件下(中午平均為1725.5μmol·m-2·s-1)的60%(1030.3μmol·m-2·s-1)、40%(630.2μmol·m-2·s-1)、20%(351.3μmol·m-2·s-1)和10%(164.6μmol·m-2·s-1)。1.2前處理與定性分析分別在煙株移栽后30d、45d、60d在每個(gè)處理中選擇3株,從下往上確定第5、10、16片葉,在每個(gè)葉片中部主脈兩側(cè)剪取邊長(zhǎng)1cm的正方形鮮葉片,用FAA液固定,做石蠟切片,觀(guān)測(cè)、計(jì)算葉片上下表皮、柵欄組織和海綿組織的厚度和密度。各處理煙葉成熟后采收,用普通烤房烘烤,取B2F(上部橘色二級(jí))、C2L(中部檸檬色二級(jí))、X2L(下部檸檬色二級(jí))等級(jí)的煙葉各1kg,測(cè)定葉片長(zhǎng)度、寬度、單葉重、含梗率、厚度、葉質(zhì)重、平衡含水率等物理特性;煙葉用烘箱60℃烘干,粉碎后用近紅外分析儀(LUMINAR5030)測(cè)定總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯等常規(guī)化學(xué)成分的含量;采用反相高效液相色譜法測(cè)定類(lèi)胡蘿卜素含量。采用氣-質(zhì)聯(lián)用儀法及定性定量法(即“水蒸氣蒸餾-二氯甲烷溶劑萃取”法)分析中性致香成分。具體做法為:在500mL圓底燒瓶中加入10.000g煙葉粉碎樣品,1.0g檸檬酸、500μL內(nèi)標(biāo)(0.37g·L-1硝基苯),再加入350mL蒸餾水,充分搖勻。安裝蒸餾萃取裝置,從冷凝管上方加入40mL二氯甲烷于250mL圓底燒瓶中,打開(kāi)電熱套,待樣品開(kāi)始沸騰時(shí)蒸餾萃取,萃取裝置中出現(xiàn)分層時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。2.5h后在250mL燒瓶中加入10g無(wú)水硫酸鈉搖勻至溶液澄清,收集有機(jī)相,放置過(guò)夜。將有機(jī)相轉(zhuǎn)移至雞心瓶,再用二氯甲烷清洗雞心瓶。水浴濃縮有機(jī)相至1mL左右,轉(zhuǎn)入色譜瓶中。用GC/MS鑒定結(jié)果和NIST庫(kù)檢索定性,采用美國(guó)HP5890Ⅱ-5972氣質(zhì)連用儀對(duì)樣品進(jìn)行定性分析。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Excel和SPSS12.0統(tǒng)計(jì)軟件。2結(jié)果與分析2.1光照對(duì)葉片組織厚度的影響由表1可見(jiàn),隨著遮陰程度增加、光照條件減弱,葉片厚度受到較大影響?？傮w上看,各處理中、上部葉片隨光照減弱顯著變薄(P<0.05),下部葉片也呈相同趨勢(shì)但差異不顯著。觀(guān)測(cè)各處理葉片組織不同部分厚度可見(jiàn),光照減弱后上部葉片的海綿組織厚度明顯變薄,各處理間差異顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01),中部葉片的海綿組織厚度也明顯變薄,各處理間差異顯著(P<0.05),而下部葉片間變薄的差異不顯著。各部位葉片的上表皮厚度、柵欄組織厚度和下表皮厚度也均表現(xiàn)出隨光照減弱變薄的趨勢(shì)但各處理間差異并不顯著。由于葉片厚度發(fā)生變化,導(dǎo)致各處理細(xì)胞密度隨光照減弱略有增加。2.2覆蓋材料對(duì)覆蓋液平衡含水率的影響煙葉的物理特性是影響卷煙加工的重要因素。由表2可以看出,上部煙葉長(zhǎng)度和寬度隨光照強(qiáng)度降低均呈增加趨勢(shì),各處理間差異顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01);中部和下部葉片的長(zhǎng)度、寬度則無(wú)顯著變化規(guī)律。上部煙葉單葉重隨著光照強(qiáng)度減弱而增加,其中處理1至處理3增加顯著(P<0.05);中部葉單葉重以處理2最大,處理2至處理5隨光照減弱而遞減且各處理間差異顯著(P<0.05);下部葉單葉重處理2至處理5隨光強(qiáng)減弱而降低且差異顯著(P<0.05)。各部位烤后煙葉含梗率均隨光照強(qiáng)度減弱而增大,差異顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)。煙葉平衡含水率處理間變化規(guī)律不明顯。上部和中部葉片厚度,處理2略高于對(duì)照但差異不顯著,處理2至處理5隨光照強(qiáng)度減弱而葉片厚度遞減且處理間差異顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01);下部葉葉片厚度處理1至處理5隨光照強(qiáng)度減弱而遞減且部分處理間差異達(dá)顯著水平或極顯著水平。各部位烤后煙葉的葉質(zhì)重隨光照強(qiáng)度減弱而減小且部分處理間差異也達(dá)顯著(P<0.05)或極顯著水平(P<0.01)。2.3光照對(duì)上、中部葉總糖含量的影響煙葉化學(xué)成分是影響煙葉內(nèi)在質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ),煙葉中總糖、還原糖、總氮、總堿、氯、鉀等化學(xué)成分因?yàn)閷?duì)煙葉質(zhì)量有重要影響而成為煙草常規(guī)檢測(cè)指標(biāo),一般稱(chēng)作“煙葉常規(guī)化學(xué)成分”。從表3可以看出,上部和中部葉總糖含量隨光照強(qiáng)度減弱處理2至處理5逐漸降低,上部和中部葉還原糖含量處理1至處理5遞減且差異顯著(P<0.05)。下部葉總糖和還原糖含量處理1至處理5隨光照強(qiáng)度減弱而減小,但前4個(gè)處理間差異不顯著,處理5和前4個(gè)處理差異達(dá)極顯著(P<0.01)。各部位烤后煙葉總氮和煙堿含量總體上均呈隨著光照強(qiáng)度的減弱而增大的趨勢(shì),且處理間差異顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)。各部位葉片鉀和氯含量均為隨著光照強(qiáng)度減弱而增大,部分處理間差異顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)。從處理1至處理3可看出,光照減弱達(dá)到40%時(shí)對(duì)煙葉尤其對(duì)上、中部煙葉主要化學(xué)成分含量的影響顯著。而生產(chǎn)實(shí)際中光照減弱一般不會(huì)達(dá)到處理4和處理5的程度,因此生產(chǎn)上光照條件對(duì)煙葉化學(xué)成分含量和化學(xué)品質(zhì)風(fēng)格特點(diǎn)的影響是顯著的,但影響程度不突出。2.4香香成分分析類(lèi)胡蘿卜素是煙草中最重要的4萜類(lèi)化合物,主要包括胡蘿卜素、葉黃素,是煙葉的一類(lèi)風(fēng)味和香氣成分前體物質(zhì),可降解生成一大類(lèi)芳香化合物,包括不少關(guān)鍵致香成分,對(duì)卷煙吸食品質(zhì)有重要影響。從圖1可以看出,烤后煙葉中的葉黃素、β-胡蘿卜素和類(lèi)胡蘿卜素總量均隨著光照減弱而增加,處理間差異均達(dá)極顯著水平(P<0.01),可見(jiàn)光照處理對(duì)煙葉中的類(lèi)胡蘿卜素含量有很大影響。2.5煙草營(yíng)養(yǎng)成分中性致香成分是煙葉內(nèi)在品質(zhì)的根本內(nèi)容之一,煙葉的香氣質(zhì)量與其中性致香成分的含量密切相關(guān)。其中,葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯是中性揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量最高的化合物,類(lèi)胡蘿卜素降解產(chǎn)物是煙葉重要致香成分,煙草中芳香族氨基酸降解產(chǎn)物中的苯甲醛、苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇等也是煙草中含量較豐富的香味成分,棕色化反應(yīng)是致香物質(zhì)形成的重要途徑,調(diào)制過(guò)程中可使烤煙產(chǎn)生特有的濃郁香氣。從表4可以看出,光照減弱對(duì)苯丙氨酸類(lèi)物質(zhì)影響不明顯。棕色化產(chǎn)物類(lèi)物質(zhì)總量則隨光強(qiáng)減弱明顯增加,其中糠醛、5-甲基-2-糠醛增強(qiáng)趨勢(shì)明顯。類(lèi)胡蘿卜素降解類(lèi)物質(zhì)總量隨光強(qiáng)減弱明顯增加,其中β-大馬酮增加趨勢(shì)最明顯。茄酮、芳樟醇、法尼基丙酮、吲哚、2,4-戊二烯醛、新植二烯含量隨光強(qiáng)減弱而呈增加趨勢(shì),而2-異丙基-5-酮基己醛含量處理間差異不明顯。4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量處理2含量最高,其它處理間差異不大?？傮w來(lái)看,隨著光照減弱,煙葉大部中性香氣物質(zhì)成分含量有增加趨勢(shì),因此,新植二烯含量和不含新植二烯的香氣物質(zhì)總量均隨光強(qiáng)減弱而明顯增加。3光照對(duì)煙香元素的影響光照條件減弱后煙草葉片厚度減小、細(xì)胞密度略增大,煙葉中下部葉長(zhǎng)度、寬度增加,單葉重降低,葉質(zhì)重降低,含梗率顯著增大。說(shuō)明低光強(qiáng)環(huán)境下生長(zhǎng)的煙株葉片發(fā)育受影響,內(nèi)含物相對(duì)減少,烤后煙葉的厚度、葉質(zhì)重和單葉重減小,含梗率增加。蔡昆爭(zhēng)等研究表明,遮陰處理對(duì)作物的植物學(xué)性狀、物質(zhì)積累、葉片結(jié)構(gòu)等有較大影響,左天覺(jué)研究表明,烤煙單位面積葉重的變化率與光照強(qiáng)度成正相關(guān),光照強(qiáng)度影響煙葉的化學(xué)成分和外觀(guān)性狀。隨光照減弱,煙葉總糖、還原糖含量降低,總氮、煙堿、鉀和氯的含量增加,與劉玉蘭等對(duì)葡萄的研究結(jié)論和王崢嶸等對(duì)云南烤煙的研究結(jié)論一致。陳偉等研究表明不同光質(zhì)對(duì)煙葉類(lèi)胡蘿卜素含量有明顯影響,吳能表等研究表明遮陰條件下次生代謝物質(zhì)含量增加,張文錦等研究表明茶葉遮陰后香氣物質(zhì)含量增加。隨著光照強(qiáng)度減弱,煙葉類(lèi)胡蘿卜素含量、大部分中性致香物質(zhì)含量和中性致香物質(zhì)總量明顯增加。色素和致香物質(zhì)多為煙草葉片次生代謝產(chǎn)物,而光照對(duì)植物次生代謝有重要調(diào)控作用。黃中艷等研究表明,云南煙區(qū)大田生長(zhǎng)中后期(尤其成熟期)日照偏少、雨量偏多,可引起某些主要化學(xué)成分含量比例失衡,降低多數(shù)致香物質(zhì)成分含量,而有利于少數(shù)致香物質(zhì)成分積累,從而導(dǎo)致煙葉評(píng)吸質(zhì)量下降,尤其影響煙葉香氣質(zhì)和香氣量評(píng)分?？梢?jiàn)光照減弱會(huì)影響煙葉致香物質(zhì)含量,進(jìn)而對(duì)煙葉的評(píng)吸質(zhì)量和風(fēng)格特色產(chǎn)生較大影響。本試驗(yàn)系統(tǒng)研究了光照減弱對(duì)煙葉組織結(jié)構(gòu)、物理特性、常規(guī)化學(xué)成分、類(lèi)胡蘿卜素和中性致香物質(zhì)含量的影響,但氣溫對(duì)烤煙生長(zhǎng)和品質(zhì)影響的重