豫中濃香型烤煙香氣質量與中性致香成分關系分析

李俊麗，葉協鋒，趙 莉，張 騰，李佳穎，王偉寧，于建軍

（河南農業大學煙草學院，河南鄭州450002）

香氣是評價煙葉內在質量的核心內容和重要指標之一[1]。煙葉致香物質含量與其香氣質量密切相關，通過分析煙葉致香物質含量可對煙葉質量進行比較客觀、準確的評價[2-3]。于建軍等[4-6]研究表明，對中國鄂西南、河南、湖南、津巴布韋、巴西不同產地烤煙煙葉中評吸結果影響較大的為胡蘿卜素降解產物和棕色化反應產物，類西柏烷類降解產物影響較??；四川攀西烤煙煙葉中的6類25種中性致香成分對香氣量、香氣質和評吸總分的直接影響各不相同。龐天河等[7]研究攀西烤煙煙葉中性致香成分與香氣質和香氣量的定量關系發現，對香氣量、香氣質直接正面影響最大的是胡蘿卜素降解產物和棕色化反應產物，苯丙氨酸降解產物對香氣質量的影響較小。肖協忠等[8]采用數據挖掘方法中的Wrappe特征提取法得到顯著影響烤煙香氣質量的關鍵指標。不同基因型、施肥條件、產區以及不同烘烤工藝條件下，烤煙中性致香物質和評吸質量是不一致的[9-12]。但有關分析豫中濃香型烤煙中性致香成分與香氣質量的定性定量關系的研究，目前報道較少。

本試驗對烤煙香氣質、香氣量與中性致香成分的關系進行了研究，以探究中性致香成分與香氣質量的關系，確定影響香氣質、香氣量的物質基礎，為濃香型特色優質煙葉開發中的栽培措施、品種選育提供一定的理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料

2010年，在河南省平頂山的魯山、郟縣、汝州、寶豐、葉縣選取煙葉成熟采收烘烤后具有代表性的21個C3F煙葉樣品。用半葉法將煙葉沿主脈分為2半，一半煙葉粉碎過0.149 mm篩，混勻后取粉碎樣品進行中性致香物質的測定分析；另一半進行單料煙卷制，進行評吸鑒定并打分。

1.2 中性致香成分的測定方法

葉片粉末狀樣品→水蒸氣蒸餾→二氯甲烷萃?。?0 g煙葉＋1 g檸檬酸＋350 mL蒸餾水＋0.5 mL內標物芳樟醇，分別加入500 mL圓底燒瓶中，再加60 mL二氯甲烷于另一250 mL圓底燒瓶中，60℃水浴加熱，同時用蒸餾萃取儀蒸餾萃?。鸁o水硫酸鈉干燥有機相→60℃水浴濃縮至1 mL左右，即得煙葉的精油。經前處理制備得到的分析樣品，由GC/MS鑒定結果和NIST庫檢索定性。非揮發性有機酸和高級脂肪酸測定采用GC/MC法。

1.3 評吸方法

各等級單料煙支切絲寬度0.8 mm，并在溫度22℃、相對濕度為60%的恒溫恒濕箱中平衡水分48 h；然后卷制成煙支，長度為70 mm，煙支圓周24.5 mm（煙支質量約1 g），成卷煙后在規定的條件下調節（24 h），按單料煙評吸基本要求，以標準YC/T138.1998煙草及煙草制品感官評價方法為基礎，由專職評吸人員進行評吸。

1.4 分析方法

將香氣質、香氣量得分和中性致香成分數據兩兩作為具有平行關系的變數（表1），利用統計軟件DPS，數據標準化后，進行逐步回歸分析，建立多元線性回歸方程，同時對偏相關系數進行顯著性測驗（*為5%顯著水平，**為1%顯著水平），并進行偏相關和通徑分析。

表1 中性致香成分編號

2 結果與分析

2.1 中性致香成分含量及香氣質量分析

按照致香物與前體物的關系，將中性致香物質分為幾類：苯丙氨酸類降解產物包括苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇；棕色化反應產物包括糠醛、糠醇、乙?；秽?、5-甲基-2-糠醛、2-乙?；量┑?；類西柏烷類主要為茄酮；類胡蘿卜素類包括β-大馬酮、假紫羅蘭酮、3個巨豆三烯酮異構體、二氫獼猴桃內酯、香葉基丙酮；降葉綠素類主要為新植二烯。由表2可知，在中性揮發性成分中，新植二烯含量最為豐富，其變幅為277.82～1 473.36 μg/g，平均值達到 820.19 μg/g，變異系數為0.38，但新植二烯香氣閾值較高，本身只具有微弱香氣，在調制和陳化過程中，可進一步降解轉化為其他低分子成分[13]。類胡蘿卜素降解產物也較豐富，在所測樣品中的變異范圍為86.68～163.21 μg/g，其中以巨豆三烯酮 2，β- 大馬酮、假紫羅蘭酮含量較高。巨豆三烯酮是四萜化合物類的降解產物，對煙葉的香味有重要貢獻[14]，對卷煙的增香提質、去除雜氣等方面有明顯作用，而且不會對人體產生副作用[15]。類西柏烷類物質是煙葉腺毛分泌物的主要成分，其降解產生的揮發性香氣成分茄酮含量總體上明顯低于類胡蘿卜素降解產物，其變異幅度為26.03～133.14 μg/g。糖和氨基酸進行美拉德反應產生的香氣成分低于類西柏烷類降解產物。以苯丙氨酸類降解產物含量最低。香氣質、香氣量的變異系數均較小，分別為0.08和0.06，說明香氣質、香氣量的變化幅度較小，平均值分別為6.11，6.29 μg/g，其變異幅度分別為5.00～7.00，5.50～7.00。

表2 中性致香成分含量及香氣質量

2.2 中性致香成分與香氣質量的逐步回歸數學模型

從包含全部回歸變量的回歸方程中，逐次剔除最不顯著的回歸變量，每次剔除1個，直至余下的回歸變量都顯著時引入回歸方程。根據測定的試驗指標，分別以中性致香成分為自變量（X1～X18），以烤煙評吸指標中的香氣質（Y1）、香氣量（Y2）為因變量，經多元線性進行逐步回歸分析，得到回歸方程模型。通過回歸方程可以得出，影響香氣質的中性致香物質是苯甲醛、苯甲醇、苯乙醇、糠醛、乙?；量?、茄酮、假紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內酯、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、新植二烯；影響香氣量的中性致香物質是苯甲醇、苯乙醇、糠醛、糠醇、乙?；量?、茄酮、β-大馬酮、假紫羅蘭酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、新植二烯。其中，影響香氣質、香氣量的中性致香物質是苯甲醇、苯乙醇、糠醛、乙?；量?、茄酮、假紫羅蘭酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、新植二烯。

Y1＝6.628 924＋0.048 578X1－0.329 081X2＋0.403 983X4＋0.093 267X5－0.797 333X9－0.005 335X10－0.009 706X12＋0.208 453X14＋0.646 595X15－0.634 078X16＋1.657 084X17＋0.000 120X18；

Y2＝9.041 440－0.076 749X2＋0.228 846X4＋0.029 200X5－0.296 534X6－0.397 983X9－0.014 622X10－0.030 835X11－0.072 877X12＋0.224 786X15＋0.157 067X16－0.904 684X17＋0.001 331X18。

由表3可知，對回歸方程模型進行顯著性測驗得出，回歸數學模型的各項系數均達到極顯著水平。分析結果表明，香氣質量與主要中性致香成分間存在著極顯著的線性關系，對其進一步作相關和通徑分析。

表3 回歸方程的系數及P檢驗

2.3 中性致香成分與香氣質量的偏相關分析

前人研究表明，中性致香成分與評吸結果存在著一定的相關性，用相關系數表明評吸結果與中性致香成分間的相關程度，其中對香氣質、香氣量直接正面影響較大的是胡蘿卜素降解產物和棕色化反應產物，而對香氣質、香氣量直接負面影響較大的則不完全相同[4-7]。這可能是因為烤煙在不同基因型、施肥條件、產區以及不同烘烤工藝條件下所產生的物質積累不同。

2.3.1 中性致香成分與香氣質的偏相關分析由表4可知，在測定的18種中性致香成分中，影響香氣質的成分有12種，除新植二烯與香氣質的偏相關系數達到顯著水平外，其他11個中性致香成分與香氣質的偏相關系數均達到極顯著水平。在12種中性致香成分中正相關和負相關的成分分別為7種和5種，無關或不顯著的有6種物質。香氣質與苯甲醛、苯乙醇、糠醛、二氫獼猴桃內酯、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮3、新植二烯呈正相關；與苯甲醇、2-乙?；量?、茄酮、假紫羅蘭酮、巨豆三烯酮2呈負相關。無關或不顯著的物質為苯乙醛、糠醇、乙?；秽?、5-甲基-2-糠醛、β-大馬酮、香葉基丙酮。

2.3.2 中性致香成分與香氣量的偏相關分析由表4可知，在測定的18種中性致香成分中，影響香氣量的成分有12種，偏相關系數均達到了極顯著水平，其中，正相關和負相關的成分分別為5種和7種，無關或不顯著的有6種物質。香氣量與苯乙醇、糠醛、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、新植二烯呈正相關，與苯甲醇、糠醇、2-乙?；量?、茄酮、β-大馬酮、假紫羅蘭酮、巨豆三烯酮3呈負相關。與香氣量無關或不顯著的物質為苯甲醛、苯乙醛、乙?；秽?、5-甲基-2-糠醛、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內酯。

表4 中性致香成分與香氣質量的系數及P檢驗

2.4 中性致香成分與香氣質量的通徑分析

為弄清化學成分對香氣質的直接效應，進行了通徑分析。通徑系數表示中性致香成分與評吸質量的因果關系及其對評吸質量的貢獻大小。

2.4.1 中性致香成分與香氣質的通徑分析 從表4可以看出，對香氣質正面效應的中性致香成分大小依次是巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮1、苯乙醇、糠醛、二氫獼猴桃內酯、新植二烯、苯甲醛；對香氣質負面效應的中性致香成分大小依次是巨豆三烯酮2、苯甲醇、2-乙?；量?、茄酮、假紫羅蘭酮。這與偏相關的分析結果相一致。

2.4.2 中性致香成分與香氣量的通徑分析 從表4可以看出，對香氣量正面效應的中性致香成分大小依次是巨豆三烯酮2、新植二烯、苯乙醇、巨豆三烯酮1、糠醛；對香氣量負面效應的中性致香成分大小依次是巨豆三烯酮3、茄酮、假紫羅蘭酮、糠醇、2-乙?；量?、苯甲醇、β-大馬酮。這與偏相關的分析結果相一致。

3 結論與討論

試驗表明，豫中濃香型烤煙中性致香物質中新植二烯含量最豐富，茄酮含量總體上明顯低于類胡蘿卜素降解產物，美拉德反應產生的香氣成分低于類西柏烷類降解產物，苯丙氨酸類降解產物含量最低；香氣質、香氣量較好，且變異系數均較小。試驗數據經逐步回歸分析建立了2個回歸方程，經顯著性測驗均達到極顯著水平，說明所建立模型具有較高的精度，可以為預測和估計香氣質和香氣量指標提供一定的理論參考依據。用同樣的分析方法可得到刺激性、雜氣、余味、燃燒性、灰色等其他評吸質量指標的預測方程。

通過偏相關分析和通徑分析結果發現，巨豆三烯酮3對香氣質的直接正面影響作用最大，而巨豆三烯酮2對香氣質的直接負面影響作用最大；巨豆三烯酮2對香氣量的直接正面影響作用最大，而巨豆三烯酮3對香氣量的直接負面影響作用最大。這與文獻[6]的結論不一致，可能與煙葉的香型有一定的關系。對香氣質、香氣量起直接正面影響作用的有巨豆三烯酮1、苯乙醇、糠醛以及新植二烯；對香氣質、香氣量起直接負面影響作用的有假紫羅蘭酮、苯甲醇、2-乙?；量┮约扒淹?。由上可知，對香氣質、香氣量直接正面影響較大的是類胡蘿卜素降解產物，這與文獻[4-7]的研究結果一致，對香氣質、香氣量直接正面影響較大的還有苯丙氨酸類降解產物以及新植二烯；對香氣質、香氣量直接負面影響較大的成分主要是類胡蘿卜素類降解產物假紫羅蘭酮和類西柏烷類的茄酮，一些苯丙氨酸類降解產物也有一定的負面影響，這與文獻[4-7]的研究結果并不完全相符。不同研究結果間的差異可能是因品種、煙葉成熟度、栽培措施及分析方法等眾多因素影響造成的。

因此，在烤煙烘烤調制過程中適當增加類胡蘿卜素降解產物和苯丙氨酸類降解產物以及新植二烯的中性致香成分對香氣質量是有益的。要深入研究中性致香物質中各降解產物對香氣質量的影響，還要考慮像巨豆三烯酮2一樣的降解產物對香氣質和香氣量的影響是不一致的，需要在各種降解產物上尋求一個平衡點，從而使香氣質、香氣量達到最大水平的提升。

[1]Weeks WW.Chemistry of tobacco constituents influencing flavor and aroma[J].Rec AdvTob Sei，1985（11）：175-200.

[2]左天覺.煙草的生產、生理與生物化學[M].上海：上海遠東出版社，1993：199-208．

[3]劉國順，王彥亭，王耀富，等.煙草栽培學[M].北京：中國農業出版社，2003：141-165．

[4]于建軍，龐天河，章新軍，等.鄂西南烤煙吸食質量與致香物質的關系[J].華中農業大學學報，2006，25（4）：355-358.

[5]于建軍，龐天河，任曉紅，等.烤煙中性致香物質與評吸結果關系研究[J].河南農業大學學報，2008，40（4）：346-349.

[6]于建軍.攀西烤煙評吸結果與中性致香成分的關系[J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2006，34（11）：77-82.

[7]龐天河，陳紅麗，劉艷芳，等.攀西烤煙香氣質量與中性致香成分的關系研究[J].西南農業學報，2008，21（2）：35-39.

[8]肖協忠，王放，賀英，等.烤煙致香成分與香氣質量的相關性分析[J].中國煙草科學，2008，29（6）：1-6，11.

[9]邱坤，王可.不同基因類型烤煙內在品質與香氣質和香氣量灰色關聯度分析[J].中國農學通報，2010，26（22）：146-148.

[10]武雪萍，鐘秀明.不同種類餅肥與化肥配施對煙葉香氣質量的影響[J].中國農業科學，2006，39（6）：1196-1201.

[11]周冀衡.不同烤煙產區煙葉中主要揮發性香氣物質的研究[J].湖南農業大學學報：自然科學版，2004，30（1）：20-24.

[12]詹軍，李偉，霍開玲.密集烘烤中穩溫時間對烤煙上部葉香氣質量的影響[J].南方農業學報，2011，42（10）：1193-1198.

[13]史宏志，劉國順.煙草香味學[M].北京：中國農業出版社，1998：45-50.

[14]崔紅，宋志紅.類萜代謝工程研究進展及在煙草品種改良中的應用前景[J].中國煙草學報,2003，9（2）：35-38.

[15]Wang J L.Synthesis and Character of Megastigmatrienon[J].Spectroscopyand Spectral Analysis，2005，25（3）：467-469.