季學軍，張 國，王道支，劉國順

（1.安徽皖南煙葉有限責任公司，安徽 宣城 242000；2.國家煙草栽培生理生化研究基地，鄭州 450002）

特色煙葉是指在品質特征上有不同于其他煙葉特點的煙葉，這些特點能為工業(yè)所接受，并且在卷煙配方中所利用，突出表現(xiàn)在香型風格突出，香氣質好，香氣量充足等方面[1]。自上世紀60年代起，我國烤煙被劃分為濃香型、清香型、中間香型三大香型，安徽皖南煙區(qū)煙葉屬濃香型，同時具有與津巴布韋煙葉相似的焦甜香風格特征。

烤煙中香氣成分的種類、含量及其比例是構成特色煙質量的物質基礎?？緹熤邢銡馕镔|的種類很多，其前體物質可分為類胡蘿卜素和非環(huán)萜烯、類黑松烷巨環(huán)萜烯、賴百當類雙萜烯以及棕色化反應產物等。特色煙的質量形成除與品種的種性有關外，更與生態(tài)環(huán)境和農藝措施有關。煙葉的香氣前體物質大多數(shù)屬于次生代謝產物，并不是其生長繁殖所必須的，可能主要是其對非生物環(huán)境因素脅迫的應激反應的產物。煙株生長過程中，受到的非生物環(huán)境脅迫作用分別有高溫或低溫、干旱或淹水、強光、營養(yǎng)缺乏等，導致煙株體內活性氧積累。植物體內存在著酶促和非酶促兩類防御活性氧的保護系統(tǒng)，前者與煙葉香氣關系不大，而后者可能與煙葉香氣物質的合成有密切關系，煙葉合成較多的還原性物質如類胡蘿卜素、酚類、還原糖和氨基酸等，這些物質是煙葉香氣的前體物質[2-9]。因此，適度的氧化脅迫可能有利于煙葉中香氣前體物質的合成與積累，有利于特色煙質量的形成[10]。

自 2003年在皖南華陽河流域部分植煙地塊發(fā)現(xiàn)具有津巴布韋煙葉特有的焦甜香風格的煙葉后，經在該煙區(qū)主要土壤類型（沖積砂壤土、河灘砂壤土、粉砂土和水稻土）植煙，其他生態(tài)條件如光、肥、氣和溫等基本相同，能夠穩(wěn)定表現(xiàn)出焦甜香風格的主要是沖積砂壤土、河灘砂壤土和粉砂土等砂性較強的土壤，其機理值得深入研究。本試驗通過對皖南煙區(qū) 4種土壤類型植煙煙葉中活性氧的產生、清除機制進行系統(tǒng)研究，以探討活性氧代謝與特色煙形成的關系。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗在皖南沖積砂壤土、河灘砂壤土、沖積粉砂土和水稻土4種土壤上進行，供試品種為云煙87，按當?shù)靥厣珒?yōu)質煙葉生產技術規(guī)程進行生產管理。移栽前后每種土壤選取 20株煙進行葉位標記，每隔2 d調查1次，選取第18片真葉代表中部葉。自葉片長出5 mm計為葉齡第1天，分別采集15、30、45、60 d葉齡的中部葉片于冰盒內帶回實驗室，剪去葉片周圍的邊葉，剪取6～8葉脈之間的葉剪碎后混勻，進行相關生理指標測定。

1.2 測定項目和方法

煙葉中總抗氧化能力（TAOC）、超氧陰離子自由基(O-2)含量和羥自由基含量（鮮基）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶(POD)、谷胱甘肽還原酶（GR）、過氧化氫酶(CAT)、丙二醛（MDA）含量、Ve、GSH和Vc含量的測定采用南京建成生物工程研究所生產的試劑盒進行測定，方法按產品說明書。Car含量的測定采用比色法[11]。煙葉中葉綠素（a、b和總量）的測定采用比色法[11]。總酚含量的測定采用Folin-酚法[11]。

1.3 數(shù)據分析

采用SPSS統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結 果

2.1 活性氧含量

植物體內活性氧由超氧陰離子自由基(O-2)、氫氧根負離子（OH-）、羥自由基(?OH)、過氧化氫（H2O2）和單線態(tài)氧(1O2)組成[12]。由圖 1、2可以看出，不同葉齡煙葉中O-2和?OH的含量沖積砂壤土和水稻黏土變化趨勢基本相同，沙性較高的河灘地砂壤土和粉砂土變化趨勢基本相同。第 30天沖積砂壤土和水稻黏土煙葉中 O-2的含量明顯低于河灘地砂壤土和粉砂土，而15～30 d煙葉中?OH含量則明顯高于河灘地砂壤土和粉砂土。4種土壤60 d葉齡煙葉中2種活性氧的含量均大幅度降低，此可能與煙葉逐漸衰老、呼吸減弱有關。

圖1 不同土壤中部葉超氧陰離子含量的變化Fig.1 The change of O-2 content in middle leaves from 4 soils

圖2 不同土壤中部葉羥自由基含量的變化Fig.2 The change of OH content in middle leaves from 4 soils

2.2 丙二醛含量

丙二醛（MDA）含量往往作為植物受到脅迫后體內積累活性氧水平和細胞損傷的指標[13-14]。由圖3可以看出，煙葉中MDA的含量均是低葉齡時較高，后逐漸降低，可能是幼齡葉呼吸旺盛對環(huán)境敏感，而老齡葉呼吸減弱對環(huán)境不敏感。粉砂土、河灘地砂壤土和沖積砂壤土3種土壤，中部葉中MDA的含量均高于水稻黏土，含量最高的是河灘地砂壤土。3種土壤葉齡15、30、45和60 d煙葉中MDA的平均含量分別比水稻黏土高 64.4%、76.3%、175.1%和237.1%。15～45 d葉齡河灘地砂壤土煙葉中MDA含量明顯高于沖積砂壤土和粉砂土，45～60 d葉齡粉砂土煙葉中MDA含量有一個躍升。水稻黏土煙葉中O-2和?OH含量較高而MDA含量則較低，其機理有待進一步研究。

圖3 不同土壤中部葉MDA含量變化Fig.3 The MDA content in middle leaves from 4 soils

2.3 總抗氧化能力

由圖4可以看出，中部葉總抗氧化能力粉砂土、河灘地砂壤土和沖積砂壤土，顯著高于水稻黏土，其中含量最高的是粉砂土。3種土壤葉齡15、30、45和60 d煙葉中總活性氧平均含量分別比水稻黏土高497.7%、790.4%、59.2%和42.7%。

圖4 不同土壤中部葉總抗氧化能力變化Fig.4 The antioxidant capacity in middle leaves from 4 soils

2.4 抗氧化酶活性

SOD主要清除 O-2，抗壞血酸過氧化物酶(APX)、POD、GR和CAT主要清除H2O2[15]。從圖5可以看出，中部葉中CAT、POD和GR活性水稻黏土較低，而SOD活性較高，可能與其煙葉中O-2含量較高有關（圖1）。葉齡30 d時河灘地砂壤土和粉砂土煙葉中的CAT和POD活力遠高于水稻黏土和沖積砂壤土；而GR活力則是粉砂土和沖積砂壤土較高。

2.5 抗氧化物質含量

由圖5可以看出，粉砂土、河灘地砂壤土和沖積砂壤土中，45和60 d葉齡煙葉總酚、類胡蘿卜素和Vc含量的變化趨勢均是高于水稻黏土，葉齡45和 60 d總酚含量平均比水稻黏土高 17.4%和42.5%，類胡蘿卜素含量平均高 73.0%和 40.4%，Vc含量平均高162.2%和252.4%。除沖積砂壤土外，粉砂土和河灘地砂壤土煙葉中 Ve含量明顯高于水稻黏土，葉齡45 d和60 d Ve平均含量比水稻黏土高33.6%和15.7%（圖5）。4種土壤煙葉中GSH的變化趨勢相同，數(shù)值相差不大（圖6）。

2.6 葉綠素含量

中部葉葉綠素a和b含量見圖7，第45～60 d煙葉中葉綠素a和b含量水稻黏土明顯高于其他3種土壤。粉砂土煙葉中葉綠素a和b的含量幾乎呈直線下降。葉綠素容易受到活性氧的氧化損傷，所以，水稻黏土植煙煙葉受到的氧化脅迫可能較輕，而粉砂土植煙煙葉受到的氧化脅迫可能較重。

圖5 不同土壤中部葉4種抗氧化酶活性的變化Fig.5 The change of antioxidant enzyme activity in middle leaves from 4 soils

3 討 論

生物受到不良環(huán)境條件的脅迫，導致體內活性氧積累，從而引起氧化應激水平的增高，刺激體內抗氧化酶活性和其他抗氧化物質代償性增高，總抗氧化能力隨之增高，以對抗體內增強的過氧化反應，保護組織細胞免受損傷[16-17]。水稻黏土植煙不同葉齡煙葉中部葉MDA含量和TAOC均較低，而葉綠素含量較高，可能是煙葉受到的因水分或營養(yǎng)脅迫造成的氧化脅迫較輕；河灘地砂壤土和沖積砂壤土不同葉齡煙葉中MDA含量和TAOC均較高，可能是煙葉受到的因水分或營養(yǎng)脅迫造成的氧化脅迫較重；而粉砂土植煙不同葉齡煙葉中TAOC較高，葉綠素、MDA含量較低，可能是由于粉砂土植煙烤煙在生長早期即受到較強的氧化脅迫，抗氧化能力在生長早期已經達到高峰，MDA含量反而較低，且粉砂土植煙煙葉中葉綠素含量較低。因此，粉砂土植煙烤煙在生長過程中受到的氧化脅迫強于其他3種土壤。

TAOC由抗氧化酶活性和非酶抗氧化物質組成，粉砂土、河灘地砂壤土和沖積砂壤土植煙中部葉TAOC高于水稻黏土的原因主要是由于CAT活性和類胡蘿卜素、總酚及Vc含量高有關。類胡蘿卜素是對烤煙香氣質量有重要影響的潛香型萜烯類化合物，類胡蘿卜素的降解和熱裂解產物可生成近百種香氣化合物，這些化合物是構成烤煙細膩、高雅、清新的主要香氣成分[18-19]。多酚是烤煙中重要的香氣前體物，煙葉中某些酚類物質的含量與煙葉品質及其芳香吸味呈正相關。煙葉中的多酚類化合物多為蕓香苷、綠原酸、咖啡酸、莨菪亭、兒茶酚等，這些多酚類化合物揮發(fā)性低，燃吸過程中直接進入煙氣的很少，多分解為二元酚類和糠醛衍生物。多酚化合物在調制期間將發(fā)生一些重要反應，使調制產物和香氣的復雜性增加，煙氣的平衡性和協(xié)調性得到改善。在煙葉燃吸期間（600 ℃以上），蕓香苷、綠原酸、咖啡酸、莨菪亭、兒茶酚等形成的熱裂解產物，許多對煙氣香味有直接影響，可賦予煙氣清甜香和烤香。另外，多酚類物質在過氧化酶和多酚氧化酶的作用下，易氧化產生淡紅色至黑褐色的醌類物質及其聚合物，導致煙葉顏色變?yōu)殚冱S或不同程度的棕褐色。加之多酚類物質及其氧化產物還可與氨基酸、糖類和礦物質等發(fā)生酶促棕色化反應，形成許多分子量大小不等、顏色各異的復合色素，并對香氣產生積極的影響[20-22]。所以，粉砂土、河灘地砂壤土和沖擊砂壤土植煙煙葉類胡蘿卜素和總酚高于水稻黏土可能是其焦甜香感優(yōu)于水稻黏土的主要原因。

圖6 不同土壤中部葉抗氧化物質含量變化Fig.6 The change of ·antioxidant contents in middle leaves from 4 soils

圖7 不同土壤中部葉葉綠素a和b含量的變化Fig.7 The change of chlorophyll a and b in middle leaves from different soils

粉砂土植煙中后期由于土壤脫肥和干旱，煙葉中抗氧化酶活性和主要抗氧化物質含量急劇下降，細胞受損嚴重，葉綠素含量迅速降低，影響了煙葉中各種物質的合成，田間耐熟性差，對烤煙品質不利，影響焦甜香風格的形成。所以，適度氧化脅迫有利于烤煙焦甜香風格的形成。

4 結 論

本研究結果表明，在皖南4種植煙土壤類型中，水稻黏土植煙烤煙在生長過程中受到的氧化脅迫較輕，河灘地砂壤土和沖積砂壤土植煙受到的氧化脅迫較重，粉砂土植煙烤煙受到的氧化脅迫強最重；粉砂土、河灘地砂壤土和沖積砂壤土植煙中部葉類胡蘿卜素、總酚含量高于水稻黏土，可能是其焦甜香風格優(yōu)于水稻黏土的主要原因；適度氧化脅迫有利于烤煙焦甜香風格的形成。

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