豫中濃香型烤煙香氣質(zhì)量與中性致香成分關(guān)系分析

李俊麗，葉協(xié)鋒，趙 莉，張 騰，李佳穎，王偉寧，于建軍

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南鄭州450002）

香氣是評價煙葉內(nèi)在質(zhì)量的核心內(nèi)容和重要指標(biāo)之一[1]。煙葉致香物質(zhì)含量與其香氣質(zhì)量密切相關(guān)，通過分析煙葉致香物質(zhì)含量可對煙葉質(zhì)量進(jìn)行比較客觀、準(zhǔn)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(chǎn)地烤煙煙葉中評吸結(jié)果影響較大的為胡蘿卜素降解產(chǎn)物和棕色化反應(yīng)產(chǎn)物，類西柏烷類降解產(chǎn)物影響較?。凰拇ㄅ饰骺緹煙熑~中的6類25種中性致香成分對香氣量、香氣質(zhì)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(zhì)和香氣量的定量關(guān)系發(fā)現(xiàn)，對香氣量、香氣質(zhì)直接正面影響最大的是胡蘿卜素降解產(chǎn)物和棕色化反應(yīng)產(chǎn)物，苯丙氨酸降解產(chǎn)物對香氣質(zhì)量的影響較小。肖協(xié)忠等[8]采用數(shù)據(jù)挖掘方法中的Wrappe特征提取法得到顯著影響烤煙香氣質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。不同基因型、施肥條件、產(chǎn)區(qū)以及不同烘烤工藝條件下，烤煙中性致香物質(zhì)和評吸質(zhì)量是不一致的[9-12]。但有關(guān)分析豫中濃香型烤煙中性致香成分與香氣質(zhì)量的定性定量關(guān)系的研究，目前報道較少。

本試驗對烤煙香氣質(zhì)、香氣量與中性致香成分的關(guān)系進(jìn)行了研究，以探究中性致香成分與香氣質(zhì)量的關(guān)系，確定影響香氣質(zhì)、香氣量的物質(zhì)基礎(chǔ)，為濃香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)中的栽培措施、品種選育提供一定的理論依據(jù)。

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(jìn)行中性致香物質(zhì)的測定分析；另一半進(jìn)行單料煙卷制，進(jìn)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(nèi)標(biāo)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取）→無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(jīng)前處理制備得到的分析樣品，由GC/MS鑒定結(jié)果和NIST庫檢索定性。非揮發(fā)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(zhì)量約1 g），成卷煙后在規(guī)定的條件下調(diào)節(jié)（24 h），按單料煙評吸基本要求，以標(biāo)準(zhǔn)YC/T138.1998煙草及煙草制品感官評價方法為基礎(chǔ)，由專職評吸人員進(jìn)行評吸。

1.4 分析方法

將香氣質(zhì)、香氣量得分和中性致香成分?jǐn)?shù)據(jù)兩兩作為具有平行關(guān)系的變數(shù)（表1），利用統(tǒng)計軟件DPS，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后，進(jìn)行逐步回歸分析，建立多元線性回歸方程，同時對偏相關(guān)系數(shù)進(jìn)行顯著性測驗（*為5%顯著水平，**為1%顯著水平），并進(jìn)行偏相關(guān)和通徑分析。

表1 中性致香成分編號

2 結(jié)果與分析

2.1 中性致香成分含量及香氣質(zhì)量分析

按照致香物與前體物的關(guān)系，將中性致香物質(zhì)分為幾類：苯丙氨酸類降解產(chǎn)物包括苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇；棕色化反應(yīng)產(chǎn)物包括糠醛、糠醇、乙?；秽?、5-甲基-2-糠醛、2-乙?；量┑龋活愇靼赝轭愔饕獮榍淹?；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(gòu)體、二氫獼猴桃內(nèi)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(fā)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(dá)到 820.19 μg/g，變異系數(shù)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(diào)制和陳化過程中，可進(jìn)一步降解轉(zhuǎn)化為其他低分子成分[13]。類胡蘿卜素降解產(chǎn)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(chǎn)物，對煙葉的香味有重要貢獻(xiàn)[14]，對卷煙的增香提質(zhì)、去除雜氣等方面有明顯作用，而且不會對人體產(chǎn)生副作用[15]。類西柏烷類物質(zhì)是煙葉腺毛分泌物的主要成分，其降解產(chǎn)生的揮發(fā)性香氣成分茄酮含量總體上明顯低于類胡蘿卜素降解產(chǎn)物，其變異幅度為26.03～133.14 μg/g。糖和氨基酸進(jìn)行美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的香氣成分低于類西柏烷類降解產(chǎn)物。以苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量最低。香氣質(zhì)、香氣量的變異系數(shù)均較小，分別為0.08和0.06，說明香氣質(zhì)、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(zhì)量

2.2 中性致香成分與香氣質(zhì)量的逐步回歸數(shù)學(xué)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(jù)測定的試驗指標(biāo)，分別以中性致香成分為自變量（X1～X18），以烤煙評吸指標(biāo)中的香氣質(zhì)（Y1）、香氣量（Y2）為因變量，經(jīng)多元線性進(jìn)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(zhì)的中性致香物質(zhì)是苯甲醛、苯甲醇、苯乙醇、糠醛、乙?；量⑶淹?、假紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)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(zhì)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(zhì)、香氣量的中性致香物質(zhì)是苯甲醇、苯乙醇、糠醛、乙酰基吡咯、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(jìn)行顯著性測驗得出，回歸數(shù)學(xué)模型的各項系數(shù)均達(dá)到極顯著水平。分析結(jié)果表明，香氣質(zhì)量與主要中性致香成分間存在著極顯著的線性關(guān)系，對其進(jìn)一步作相關(guān)和通徑分析。

表3 回歸方程的系數(shù)及P檢驗

2.3 中性致香成分與香氣質(zhì)量的偏相關(guān)分析

前人研究表明，中性致香成分與評吸結(jié)果存在著一定的相關(guān)性，用相關(guān)系數(shù)表明評吸結(jié)果與中性致香成分間的相關(guān)程度，其中對香氣質(zhì)、香氣量直接正面影響較大的是胡蘿卜素降解產(chǎn)物和棕色化反應(yīng)產(chǎn)物，而對香氣質(zhì)、香氣量直接負(fù)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(chǎn)區(qū)以及不同烘烤工藝條件下所產(chǎn)生的物質(zhì)積累不同。

2.3.1 中性致香成分與香氣質(zhì)的偏相關(guān)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(zhì)的成分有12種，除新植二烯與香氣質(zhì)的偏相關(guān)系數(shù)達(dá)到顯著水平外，其他11個中性致香成分與香氣質(zhì)的偏相關(guān)系數(shù)均達(dá)到極顯著水平。在12種中性致香成分中正相關(guān)和負(fù)相關(guān)的成分分別為7種和5種，無關(guān)或不顯著的有6種物質(zhì)。香氣質(zhì)與苯甲醛、苯乙醇、糠醛、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮3、新植二烯呈正相關(guān)；與苯甲醇、2-乙?；量?、茄酮、假紫羅蘭酮、巨豆三烯酮2呈負(fù)相關(guān)。無關(guān)或不顯著的物質(zhì)為苯乙醛、糠醇、乙?；秽?-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(guān)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(guān)系數(shù)均達(dá)到了極顯著水平，其中，正相關(guān)和負(fù)相關(guān)的成分分別為5種和7種，無關(guān)或不顯著的有6種物質(zhì)。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(guān)，與苯甲醇、糠醇、2-乙?；量⑶淹?、β-大馬酮、假紫羅蘭酮、巨豆三烯酮3呈負(fù)相關(guān)。與香氣量無關(guān)或不顯著的物質(zhì)為苯甲醛、苯乙醛、乙酰基呋喃、5-甲基-2-糠醛、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯。

表4 中性致香成分與香氣質(zhì)量的系數(shù)及P檢驗

2.4 中性致香成分與香氣質(zhì)量的通徑分析

為弄清化學(xué)成分對香氣質(zhì)的直接效應(yīng)，進(jìn)行了通徑分析。通徑系數(shù)表示中性致香成分與評吸質(zhì)量的因果關(guān)系及其對評吸質(zhì)量的貢獻(xiàn)大小。

2.4.1 中性致香成分與香氣質(zhì)的通徑分析 從表4可以看出，對香氣質(zhì)正面效應(yīng)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(nèi)酯、新植二烯、苯甲醛；對香氣質(zhì)負(fù)面效應(yīng)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(guān)的分析結(jié)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(yīng)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(fù)面效應(yīng)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⒈郊状?、β-大馬酮。這與偏相關(guān)的分析結(jié)果相一致。

3 結(jié)論與討論

試驗表明，豫中濃香型烤煙中性致香物質(zhì)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(chǎn)物，美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的香氣成分低于類西柏烷類降解產(chǎn)物，苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量最低；香氣質(zhì)、香氣量較好，且變異系數(shù)均較小。試驗數(shù)據(jù)經(jīng)逐步回歸分析建立了2個回歸方程，經(jīng)顯著性測驗均達(dá)到極顯著水平，說明所建立模型具有較高的精度，可以為預(yù)測和估計香氣質(zhì)和香氣量指標(biāo)提供一定的理論參考依據(jù)。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(zhì)量指標(biāo)的預(yù)測方程。

通過偏相關(guān)分析和通徑分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，巨豆三烯酮3對香氣質(zhì)的直接正面影響作用最大，而巨豆三烯酮2對香氣質(zhì)的直接負(fù)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(fù)面影響作用最大。這與文獻(xiàn)[6]的結(jié)論不一致，可能與煙葉的香型有一定的關(guān)系。對香氣質(zhì)、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(zhì)、香氣量起直接負(fù)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(zhì)、香氣量直接正面影響較大的是類胡蘿卜素降解產(chǎn)物，這與文獻(xiàn)[4-7]的研究結(jié)果一致，對香氣質(zhì)、香氣量直接正面影響較大的還有苯丙氨酸類降解產(chǎn)物以及新植二烯；對香氣質(zhì)、香氣量直接負(fù)面影響較大的成分主要是類胡蘿卜素類降解產(chǎn)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(chǎn)物也有一定的負(fù)面影響，這與文獻(xiàn)[4-7]的研究結(jié)果并不完全相符。不同研究結(jié)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(diào)制過程中適當(dāng)增加類胡蘿卜素降解產(chǎn)物和苯丙氨酸類降解產(chǎn)物以及新植二烯的中性致香成分對香氣質(zhì)量是有益的。要深入研究中性致香物質(zhì)中各降解產(chǎn)物對香氣質(zhì)量的影響，還要考慮像巨豆三烯酮2一樣的降解產(chǎn)物對香氣質(zhì)和香氣量的影響是不一致的，需要在各種降解產(chǎn)物上尋求一個平衡點，從而使香氣質(zhì)、香氣量達(dá)到最大水平的提升。

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