检索
E-mail
RSS
高级检索 图表检索

当期目录 我要投稿 过刊浏览
高级检索 图表检索

作物杂志,2025, 第5期: 184–194 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.05.025

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

带茎采烤对上部烟叶品质及代谢物的影响

李琳霖1(), 张震2, 何钢2, 高仁吉2, 梁增发2, 谢晋2, 黄浩2, 曾繁东2, 金保锋2, 蔡一霞3, 姜俊红4, 王维1()   

  1. 1 华南农业大学农学院， 510642， 广东广州
    2 广东中烟工业有限责任公司， 510610， 广东广州
    3 华南农业大学资源环境学院， 510642， 广东广州
    4 华南农业大学水利与土木工程学院， 510642， 广东广州
  • 收稿日期:2023-11-04 修回日期:2024-03-03 出版日期:2025-10-15 发布日期:2025-10-21
  • 通讯作者: 王维，主要从事烟草栽培及生理、品质调控研究，E-mail：wangwei@scau.edu.cn
  • 作者简介:李琳霖，主要从事烟草优化调控理论研究，E-mail：1540038727@qq.com
  • 基金资助:
    广东中烟工业有限责任公司科技项目(2021440000340011)

Effects of Stalk-Cutting and Curing on the Quality and Metabolites of Upper Tobacco Leaves

Li Linlin1(), Zhang Zhen2, He Gang2, Gao Renji2, Liang Zengfa2, Xie Jin2, Huang Hao2, Zeng Fandong2, Jin Baofeng2, Cai Yixia3, Jiang Junhong4, Wang Wei1()   

  1. 1 College of Agriculture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, Guangdong, China
    2 China Tobacco Guangdong Industrial Co., Ltd., Guangzhou 510610, Guangdong, China
    3 College of Resources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, Guangdong, China
    4 College of Water Conservancy and Civil Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, Guangdong, China
  • Received:2023-11-04 Revised:2024-03-03 Online:2025-10-15 Published:2025-10-21

RichHTML

0

PDF (PC)

8

摘要：

为探究常规采烤和带茎采烤烟叶品质及代谢物方面的差异，以烤后B2F等级烟叶为研究对象，进行常规化学成分和代谢物测定，及外观质量和感官质量评价。结果表明，带茎采烤烟叶的还原糖、烟碱、淀粉、钾及总氮含量均低于常规采烤。感官质量上带茎采烤的烟叶香气质更优，量更足，余味更舒适。通过多元统计分析方法共筛选得到86种差异代谢物，其中多数的酯类、醛类、醇类和酮类含量在带茎采烤处理的烟叶中显著升高，这些物质也是烤烟中香气物质的重要组成成分。通过和弦图发现苯甲醛、糠醛和5-甲基-2-呋喃甲醇等具有香味的挥发性代谢物含量与香气质、余味等指标得分呈极显著正相关，这也是带茎采烤处理烤烟感官质量得以提升的重要原因。通过代谢通路富集分析发现，碳水化合物代谢是2种采烤方式处理烟叶差异最显著的代谢途径。通过重构代谢通路发现，带茎采烤烟叶的丙酮酸、乙醛、乙酸、乙醇和2,3-丁二酮等参与碳水化合物代谢的差异代谢物含量均显著高于常规采烤处理的烟叶，说明带茎采烤处理可提升烟叶在调制过程中的碳水化合物代谢强度。带茎采烤能有效提升烟叶感官质量，提高碳水化合物代谢强度，增加具有香味的挥发性代谢物含量，最终提高上部烟叶的品质。

关键词: 烤烟, 带茎采烤, 上部叶, 代谢组学, 品质

Abstract:

To explore the differences in quality and metabolites between conventional curing and stalk-cutting and curing of tobacco leaves. The conventional chemical components and metabolites, as well as appearance quality and sensory quality were determined using B2F-grade tobacco leaves after curing. The results showed that the contents of reducing sugars, nicotine, starch, potassium, and total nitrogen in tobacco leaves of stalk- cutting and curing were all lower than those in conventional curing. In terms of sensory quality, tobacco leaves of stalk-cutting and curing had a better aroma quality, more abundant aroma, and more comfortable aftertaste. Through multivariate statistical analysis, 86 different metabolites were screened out. Among them, the contents of most esters, aldehydes, alcohols, and ketones were significantly higher in tobacco leaves of stalk-cutting and curing, which were also important components of aroma substances in flue-cured tobacco. A chord diagram revealed that the contents of aromatic volatile metabolites such as benzaldehyde, furfural, and 5-methyl-2- furfuryl alcohol were positively correlated with the scores of aroma quality and aftertaste, indicating that the increase in these aromatic volatile metabolites was an important reason for the improvement of sensory quality in stalk-cutting and curing tobacco. Metabolic pathway enrichment analysis showed that carbohydrate metabolism was the most differentially regulated pathway in response to the two different harvesting and curing methods. Reconstruction of the metabolic pathway revealed that the content of different metabolites involved in carbohydrate metabolism, such as pyruvic acid, acetaldehyde, acetic acid, ethanol, and 2,3-butanedione, were significantly higher in stalk-cutting and curing tobacco leaves compared to conventionally cured leaves, suggesting that stalk-cutting and curing can enhance the intensity of carbohydrate metabolism during the conditioning process of tobacco leaves. Stalk-cutting and curing can effectively enhance the sensory quality of tobacco leaves, increase the intensity of carbohydrate metabolism, and increase the content of aromatic volatile metabolites, ultimately improving the quality of the upper tobacco leaves.

Key words: Flue-cured tobacco, Stalk-cutting and curing, Upper leaf, Metabolomics, Quality

表1

烤烟外观质量评价指标及评分标准

颜色
Color		 得分
Score		 成熟度
Maturity		 得分
Score		 色度
Chromaticity		 得分
Score		 油分
Oil content		 得分
Score		 叶片结构
Leaf structure		 得分
Score		 身份
Thickness		 得分
Score
橘黄 7~10 成熟 7~10 浓 8~10 多 8~10 疏松 8~10 中等 7~10
柠檬黄 6~9 完熟 6~9 强 6~8 有 5~8 尚疏松 5~8 稍薄 4~7
红棕 3~7 尚熟 4~7 中 4~6 稍有 3~5 稍密 3~5 稍厚 4~7
微带青 3~6 欠熟 0~4 弱 2~4 少 0~3 紧密 0~3 薄 0~4
青黄 1~4 假熟 3~5 淡 0~2 － － － － 厚 0~4
杂色 0~3 － － － － － － － － － －

表2

感官质量赋值方法

指标
Index		 分值Score 权重
Weight
7.6~9.0 6.1~7.5 4.6~6.0 3.1~4.5 ≤3.0
香气质Aroma quality 好、较好 中偏上 中等 中偏下 较差、差 0.25
香气量Aroma quantity 足、较足 尚足 有 较少 少 0.25
杂气Offensive odor 轻 较轻 有 较重 重 0.17
刺激性Irritation 小 较小 有 较大 大 0.13
余味Aftertaste 舒适 较舒适 尚舒适 欠舒适 滞舌 0.20

表3

采烤方式对烤烟上部叶化学成分的影响

处理
Treatment		 总糖
Total sugar (%)		 还原糖
Reducing sugar (%)		 烟碱
Alkaloid (%)		 淀粉
Starch (%)		 钾
Potassium (%)		 总氮
Total nitrogen (%)		 糖碱比
Sugar/Nicotine		 氮碱比
Nitrogen/Nicotine
CG 29.68±0.29 21.87±0.06 3.05±0.02 4.63±0.23 1.90±0.02 2.68±0.01 7.17±0.06 0.88±0.01
DJ 30.82±0.27 20.86±0.07 2.89±0.02 4.01±0.10 1.73±0.02 2.57±0.01 7.23±0.05 0.89±0.01
F值F-value 0.37 0.61** 2.74** 1.28* 0.12** 3.19** 0.12 2.17

表4

采烤方式对烤烟上部叶外观质量的影响

处理
Treatment		 颜色
Color		 成熟度
Maturity		 叶片结构
Leaf structure		 身份
Thickness		 油分
Oil content		 色度
Chromaticity		 总分
Aggregate score
CG 8.00±0.14 8.03±0.15 5.72±0.26 6.36±0.11 6.06±0.25 6.33±0.24 71.85±1.49
DJ 7.81±0.17 8.42±0.10 6.50±0.13 6.56±0.09 6.86±0.16 6.86±0.13 74.25±1.25
P值P-value 0.42 0.23 0.05 0.06 0.10 0.26 0.22

表5

采烤方式对烤烟上部叶感官质量的影响

处理
Treatment		 香气质
Aroma quality		 香气量
Aroma quantity		 杂气
Offensive odor		 刺激性
Irritation		 余味
Aftertaste		 总分
Aggregate score
CG 5.80±0.12 5.90±0.10 6.00±0.00 6.00±0.00 5.90±0.10 65.55±0.76
DJ 6.50±0.00 6.30±0.12 6.10±0.10 6.00±0.00 6.30±0.12 69.45±0.27
P值P-value 0.01** 0.04* 0.32 0.32 0.04* 0.01**

图1

样本代谢物总PCA得分图

图2

样本代谢物OPLS-DA得分图

图3

OPLS-DA模型验证图

图4

差异代谢物火山图

图5

差异代谢物聚类热图

表6

不同采烤方式显著差异代谢物中差异倍数前40的代谢物

类型Type 代谢物名称
Metabolite name		 代谢物分类
Metabolite classification		 差异倍数
FC		 烟气特征
Smoke characteristic
上调化合物
Up-regulated compounds		 糠醛 醛类 4.01 甜味、面包香
正己醛 醛类 3.10 青草香
吡啶酮 氮杂环类 2.96 －
5-甲基-2-呋喃甲醇 醇类 2.79 甜味、焦甜香
苯甲醛 醛类 2.58 樱桃香
正丁醇 醇类 2.56 －
棕榈酸甲酯 酯类 2.43 甜味
苯乙酸乙酯 酯类 2.34 甜味、蜜香、玫瑰花香
2-辛酮 酮类 2.32 花香、草香
3-戊醇 醇类 2.28 －
苯甲醇 醇类 2.25 弱花香
庚酸乙酯 酯类 2.23 果香
2(5H)-呋喃酮 酮类 2.19 －
壬酸乙酯 酯类 2.01 玫瑰香、酒香
丙酮酸 酸类 1.99 －
甲酸乙酯 酯类 1.98 果香
正壬酸 酸类 1.95 茴香香味
正戊醇 醇类 1.94 －
棕榈酸乙酯 酯类 1.92 甜味
乙醛 醛类 1.89 －
下调化合物
Down-regulated compounds		 苯乙烯 烃类 0.54 －
植酮 酮类 0.53 －
沙丁胺醇 醇类 0.52 －
对二甲苯 烃类 0.52 －
乙酸乙酯 酯类 0.52 水果香
4-甲氧基茴香硫醚 氮杂环类 0.51 －
二烯烟碱 氮杂环类 0.51 －
辛酸 酸类 0.51 蜡香
萘 烃类 0.48 －
麦斯明 氮杂环类 0.47 －
丙戊酸 酸类 0.47 －
3-羟基-2-丁酮 酮类 0.45 －
2-乙基-4-甲基戊醇 醇类 0.42 －
1-环丙基甲基-4-甲氧基-苯 烃类 0.41 －
己酸 酸类 0.39 蜡香
3-辛醇 醇类 0.37 －
2,4-二甲基-6-苯基吡啶 氮杂环类 0.29 －
N-甲基丁二酰胺 氮杂环类 0.28 －
3-乙基苯酚 酚类 0.26 －
庚酸 酸类 0.26 油脂香

图6

差异倍数前40的代谢物与感官质量的和弦图

图7

差异代谢物的KEGG功能注释

图8

差异代谢物富集图

图9

部分碳水化合物代谢途径

[1] 贾中林, 郑庆霞, 戴华鑫, 等. 烤烟上部叶成熟过程中代谢组的差异分析. 烟草科技, 2023, 56(1):1-10.
[2] 杨秀军, 刘峰峰, 黄建, 等. 带茎采收上部烟叶烘烤过程中呼吸强度和能量代谢研究. 中国烟草科学, 2022, 43(5):68-73.
[3] 王晓宾. 带茎烘烤对烤烟上部叶生理生化指标和品质的影响. 北京: 中国农业科学院, 2008.
[4] 孙光伟, 陈振国, 覃光炯, 等. 顶叶处理方式和采收时间对上部烟叶内在质量的影响. 山东农业大学学报(自然科学版), 2019, 50(4):700-705.
[5] 谢已书, 武圣江, 潘登华, 等. 不同采烤方式对烤烟上部6叶烘烤质量及可用性的影响. 贵州农业科学, 2012, 40(11):77-81.
[6] 徐秀红, 王爱华, 王传义, 等. 烘烤期间带茎采收的烤烟顶部叶某些生理生化特性变化. 烟草科技, 2006(9):51-54.
[7] 蒋博文, 马留军, 陈小翔, 等. 上部烟叶带茎烘烤过程中呼吸强度及水分、色素含量的变化. 河南农业科学, 2018, 47(1):145-149.
[8] Karl-Heinz O, Nelly A, Bijay S, et al. Metabonomics classifies pathways affected by bioactive compounds. Artificial neural network classification of NMR spectra of plant extracts. Phytochemistry, 2003, 62(6):971-985.
pmid: 12590124
[9] Hong J, Yang L T, Zhang D B, et al. Plant Metabolomics:an indispensable system biology tool for plant science. International Journal of Molecular Sciences, 2016, 17(6):767.
[10] Judge A, Dodd M S. Metabolism. Essays in Biochemistry, 2020, 64(4):607-647.
doi: 10.1042/EBC20190041 pmid: 32830223
[11] Brunetti C, George R M, Tattini M, et al. Metabolomics in plant environmental physiology. Journal of Experimental Botany, 2013, 64(13):4011-4020.
doi: 10.1093/jxb/ert244 pmid: 23922358
[12] Liu Y Z, Liu Q, Xiong J J, et al. Difference of a citrus late-ripening mutant (Citrus sinensis) from its parental line in sugar and acid metabolism at the fruit ripening stage. Science in China Series C:Life Sciences, 2007, 50(4):511-517.
[13] 党昕, 刘军, 姚凌云, 等. GC-MS结合GC-O、电子鼻评价不同预处理方式对沙枣风味的影响. 食品科学, 2023, 44(6):327-335.
[14] 朱明明, 伍锦鸣, 赵谋明, 等. 以云烟87为主的烟末乙醇抽提物风味成分的气相色谱-质谱法分离鉴定. 食品工业科技, 2012, 33(5):314-317.
[15] 刘新. 植物生理学实验. 北京: 高等教育出版社, 2017.
[16] 韩富根. 烟草化学. 北京: 中国农业出版社, 2010.
[17] 国家技术监督总局. 烤烟:GB 2635-1992. 北京: 中国标准出版社, 1992.
[18] 魏春阳, 李锋, 张仕祥, 等. 基于特征向量的烤烟外观质量分类评价. 烟草科技, 2010(12):61-65.
[19] 王彦亭. 中国烟草种植区划. 北京: 科学出版社, 2010.
[20] 国家烟草专卖局. 烟草及烟草制品感官评价方法:YC/T 138- 1998. 北京: 中国标准出版社, 1998.
[21] 褚旭, 王珂清, 魏建荣, 等. 基于综合赋权法的烤烟烟叶质量评价. 烟草科技, 2019, 52(10):28-36.
[22] Dai W D, Xie D C, et al. Characterization of white tea metabolome: comparison against green and black tea by a nontargeted metabolomics approach. Food Research International, 2017, 96(2):40-45.
[23] 阿基业, 何骏, 孙润彬. 代谢组学数据处理——主成分分析十个要点问题. 药学学报, 2018, 53(6):929-937.
[24] 赵燕妮, 张坤, 许牡丹, 等. 基于GC-MS代谢组学技术的不同品种猕猴桃果实化学成分差异性研究. 陕西科技大学学报, 2022, 40(1):45-50.
[25] 黄浩, 周冀衡, 王卫民, 等. 带茎烘烤对宁乡烟区烤烟上部叶产量和质量的影响. 南方农业学报, 2014, 45(8):1457-1460.
[26] 王晓宾, 孙福山, 徐秀红, 等. 上部烟叶带茎烘烤中主要化学成分变化. 中国烟草科学, 2008, 29(6):12-16.
[27] 仙立国, 黄一兰, 王松峰, 等. 烤烟品种翠碧一号上部叶适宜采收方式研究. 中国烟草科学, 2020, 41(4):90-94.
[28] 刘光辉, 刘京, 姚雪梅, 等. 采烤方式对上部烟叶产质量及采烤成本的影响. 作物研究, 2016, 30(3):303-305.
[29] 滕永忠, 胡从光, 徐建平, 等. 带茎烘烤的烤烟上部叶的水分散失. 烟草科技, 2007(2):53-57.
[30] 谢剑平. 烟草与烟气化学成分. 北京: 化学工业出版社, 2011.
[31] 史宏志. 烟草香味学. 北京: 中国农业出版社, 2011.
[32] 魏硕, 罗定棋, 顾勇, 等. 烤烟上部叶带茎烘烤水分状态及形态变化分析. 南方农业学报, 2017, 48(9):1659-1664.
[33] Yun Z, Gao H J, et al. Integrated transcriptomic, proteomic, and metabolomics analysis reveals peel ripening of harvested banana under natural condition. Biomolecules, 2019, 9(5):167.
[34] Zhang L, Zhang X T, et al. Metabolic profiling of tobacco leaves at different growth stages or different stalk positions by gas chromatography-mass spectrometry. Industrial Crops and Products, 2018, 116:46-55.
[1] 滕文, 叶凡, 周舟, 王屿乐, 刘立军. 小麦和油菜秸秆还田处理对盐胁迫下水稻产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2025, (5): 11–18
[2] 马强, 李延坤, 王桂娥, 文婷婷, 张天雨, 田纪春, 王延训. 山东省审定彩色小麦品种农艺性状和品质分析及改良方向研究[J]. 作物杂志, 2025, (5): 113–119
[3] 刘弟, 宋来贵, 田临卿, 李志刚, 马俊美, 李作森, 年夫照, 焦健, 邓小鹏. 烟后套作玉米对作物生产和土壤养分的影响[J]. 作物杂志, 2025, (5): 239–246
[4] 曾嘉楠, 叶晓青, 蔡民爵, 周诚, 何澎, 陈壮壮, 陈雨峰, 曹良军, 陈建军, 王媛媛. 外源物质对高温胁迫下烤烟上部叶光合及抗氧化能力的影响[J]. 作物杂志, 2025, (5): 247–259
[5] 贾艳丽, 张洪发, 刘桂霞, 黄素芳, 屈新月, 岳明强, 韩佳婷, 徐玉鹏, 刘青松. 生物硫调理剂对盐碱地苜蓿产量、品质及土壤理化性质的影响[J]. 作物杂志, 2025, (5): 86–92
[6] 邓洲, 龚晨旭, 何宇轩, 曾勇军, 黄山. 石灰与猪粪配施对双季优质稻稻米品质的影响[J]. 作物杂志, 2025, (4): 181–187
[7] 周琦, 张靖, 王振龙, 施志国, 邓超超, 常浩, 柳洋, 周彦芳. 绿肥还田和减量施氮对甘肃河西灌区土壤质量及燕麦产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2025, (4): 188–196
[8] 严定伟, 杨建新, 郭杰, 梁一凡, 罗菲, 付光明, 李军正, 常剑波, 张玉林, 姬小明. 不同保水剂对植烟土壤细菌群落结构及烤烟产量和质量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (4): 197–205
[9] 吴凤婕, 侯楠, 齐翔鲲, 杨克军, 付健, 王玉凤. 不同施氮量对半干旱区糯玉米主要营养品质及产量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (4): 267–275
[10] 高树广, 徐东阳, 胡敏杰, 王瑞霞, 张春花, 徐博涵, 李伟峰, 张留平. 芝麻种质资源品质性状的初步鉴定与评价[J]. 作物杂志, 2025, (4): 58–64
[11] 杜冰, 杨馥熔, 王成, 郭浩杰, 张富厚, 孟超敏. 66份谷子品种籽粒钙含量、品质与农艺性状的分析[J]. 作物杂志, 2025, (4): 87–94
[12] 王佳童, 马映辰, 冯燕飞, 路佳慧, 郭振清, 李学利, 李云, 韩玉翠, 林小虎. 减量追氮对冀东地区春小麦磷、钾肥利用及品质的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 141–148
[13] 杨天旭, 李谨成, 黄瑞寅, 邓文君, 王军, 王维, 蔡一霞. 施氮量与基追比对烤烟烟碱合成及关键酶活性的调控效应[J]. 作物杂志, 2025, (3): 156–164
[14] 朱金籴, 朱学刚, 杜文青, 邱拓宇, 赵新彬. 化肥减量配施有机肥对设施番茄光合特性、品质和产量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 185–189
[15] 兰秀, 李恒锐, 何洪良, 马仙花, 黄小娟, 李天元, 韦海球, 江清梅, 阮丽霞, 杨海霞, 刘炳继, 汤丹峰. 甘蔗/凉粉草间作对作物产量、品质及经济效益的影响[J]. 作物杂志, 2025, (3): 202–209
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!