基于致香成分的重慶主要煙草種植區(qū)溯源特征研究

劉建利，陳 濤，朱曉偉，王 茜，楊式華，袁天軍，侯 英

(1 中國煙草總公司 重慶市公司，重慶 400023；2 重慶煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，重慶 400023；3 云南同創(chuàng)檢測技術(shù)股份有限公司，云南 昆明 650106)

基于致香成分的重慶主要煙草種植區(qū)溯源特征研究

劉建利1，陳 濤1，朱曉偉1，王 茜2，楊式華3，袁天軍3，侯 英3

(1 中國煙草總公司 重慶市公司，重慶 400023；2 重慶煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，重慶 400023；3 云南同創(chuàng)檢測技術(shù)股份有限公司，云南 昆明 650106)

【目的】 以烤煙中多項致香成分含量為原始數(shù)據(jù)，采用多元統(tǒng)計分析方法對重慶煙葉產(chǎn)地溯源的可行性進行研究，篩選出判別烤煙產(chǎn)地溯源的有效指標(biāo)?！痉椒ā?利用GC-MS法，檢測采自重慶主要煙草種植區(qū)(武陵山區(qū)、渝中渝西地區(qū)、三峽庫區(qū)和渝東北秦巴山區(qū))4個品種(云煙87、云煙97、K326和貴煙四號)147份烤煙樣品中70項致香成分的含量，對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析、主成分分析(PCA)、偏最小二乘-判別分析(PLS-DA)、變量重要性因子(VIP)和逐步回歸判別分析，逐步篩選出可用于判別煙葉產(chǎn)地溯源的有效指標(biāo)，建立判別模型，并對模型判別正確率進行檢驗。【結(jié)果】 來源于重慶不同地區(qū)煙葉樣品的致香成分含量具有一定的差異。通過方差分析、PCA、PLS-DA、VIP法和逐步回歸判別分析，從70項致香成分中篩選出苯乙醇、3-甲基-2-丁烯醛、2-吡啶甲醛、4-吡啶甲醛、糠酸、3-羥基-2-丁酮、面包酮、1-(3-吡啶基)-乙酮、胡薄荷酮、β-紫羅蘭酮和亞麻酸甲酯11項，用于有效判別烤煙產(chǎn)地溯源的指標(biāo)，用11項指標(biāo)所建立的判別模型對烤煙樣品回代檢驗判別正確率為92.5%，交叉檢驗判別正確率為90.5%。【結(jié)論】 將致香成分含量與多元統(tǒng)計分析方法結(jié)合可用于烤煙產(chǎn)地溯源。

烤煙；致香成分；重慶；溯源特征；GC-MS

煙草是一種對環(huán)境極為敏感的經(jīng)濟作物，煙葉香氣的表現(xiàn)型由遺傳因素和環(huán)境因素共同決定，在不同的環(huán)境條件下，不同烤煙品種或相同品種致香成分的組成、含量和比例不盡相同[1-5]。研究表明，生態(tài)條件對初烤煙葉的致香成分影響較大，是烤煙香氣風(fēng)格特征形成的主導(dǎo)因素，其中氣候和土壤等生態(tài)環(huán)境條件對煙草田間長勢、煙葉產(chǎn)值、產(chǎn)量、致香成分含量以及評吸質(zhì)量的影響大于品種因素[6-12]，致使不同生態(tài)產(chǎn)區(qū)之間煙葉香氣和香味具有豐富的多樣性[1]，這為致香成分對產(chǎn)地溯源性研究提供了基礎(chǔ)依據(jù)。煙葉致香成分含量和組成比例主要受環(huán)境因素的影響，不同環(huán)境因子條件下種植煙葉的致香物質(zhì)組分具有一定差異，利用致香成分分析判別煙葉產(chǎn)地已有部分報道[13-14]，但利用致香成分對煙葉產(chǎn)地溯源的研究尚未見報道。本研究從重慶煙葉主產(chǎn)區(qū)采集樣品，分析重慶不同地區(qū)來源煙葉樣品中致香物質(zhì)的分布特征，探討致香成分多元統(tǒng)計分析技術(shù)對重慶煙葉產(chǎn)地溯源的可行性，篩選出可用于判別煙葉產(chǎn)地溯源的有效指標(biāo)，為重慶煙葉產(chǎn)地鑒別、風(fēng)格特色區(qū)劃奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

基于黎莉莉等[15]的重慶市農(nóng)業(yè)功能區(qū)劃研究結(jié)論，從重慶主要產(chǎn)煙區(qū)采集2012年初烤煙葉樣品147份(其中每個產(chǎn)區(qū)均含B2F、C3F、X2F 3個等級，每個等級各49份)，每個地區(qū)取樣品種主要為云煙87、云煙97、K326和貴煙四號，采樣地點和份數(shù)見表1。

表1 重慶主要煙草種植區(qū)煙葉采樣地點和份數(shù)Table 1 Sampling sites and number of tobacco samples from main tobacco planting areas in Chongqing

1.2 方 法

1.2.1 樣品的采集 選取農(nóng)戶于采收期初烤的代表性煙葉樣品2.0 kg，編號，作為1個樣品。從樣品中取200.0 g 煙葉粉碎，充分混勻后取100.0 g煙末(過0.25 μm篩)，封裝，作為分析樣本備用。

1.2.2 樣品預(yù)處理 準(zhǔn)確稱取備用樣25.0 g，每個樣本平行3份，置于恒溫恒濕箱(溫度22 ℃、相對濕度60%)平衡24 h，之后采用同時蒸餾萃取法對樣品進行處理，萃取劑為二氯甲烷，將盛有煙末的一端加入350 mL蒸餾水置于電熱套上加熱，另一端加入30 mL二氯甲烷置于水浴鍋中加熱，水浴鍋溫度為60 ℃，同時蒸餾萃取2 h。萃取完成后，采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(壓力為560 mPa、轉(zhuǎn)速為65 r/min)將萃取液濃縮至1.0 mL，裝入樣品瓶中待測。

1.2.3 致香成分含量測定 致香成分含量的測定采用GC-MS法，使用氣質(zhì)聯(lián)用分析儀(Agilent GC6890N/MS5975Ⅰ)對 1.2.2 節(jié)的萃取濃縮液進行分析，以萘為內(nèi)標(biāo)物，所得圖譜經(jīng)計算機譜庫(NIST05,Wiley275)檢索，按照文獻[16]的方法計算各物質(zhì)的含量。檢測指標(biāo)：醇類10項，醛類14項，酮類22項，酸類3項，酯類7項，酚類6項，雜環(huán)類7項，新植二烯1項，共70項指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SIMCA-P+11.5軟件(瑞典，UMETRICS)對數(shù)據(jù)進行自標(biāo)度化(UV)處理后[17-19]，進行主成分分析(PCA)和偏最小二乘-判別分析(PLS-DA)，并利用變量重要性因子(Variable importance in the projection，VIP)對指標(biāo)進行篩選分析[20]。其計算公式如下:

(1)

(2)

(3)

式(1)中：VIPj表示第j個自變量xj的重要性因子，P表示自變量的個數(shù)，m為提取的有效成分個數(shù)，Whj為軸Wh的第j個分量；式(2)中：Rd(Y;th)表示主成分th對因變量Y的解釋能力，r(Y;th)是因變量Y和主成分th的相關(guān)系數(shù)；式(3)中：Rd(Y;t1,t2,…,tm)表示m個成分t1，t2，…，tm對Y的累計解釋能力。

VIP值反映的是所有自變量X(致香成分指標(biāo))對于因變量Y(分類)的解釋能力，VIP值越大，X對Y的解釋能力越強，VIP值>1的變量具有較大的相關(guān)性，對于Y的解釋具有重要貢獻。統(tǒng)計分析使用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0，逐步分析采用Fisher逐步判別[21],進入模型的F=3.84,移出模型的F=2。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙中致香成分含量的差異分析

對重慶不同產(chǎn)區(qū)烤煙中70種致香成分含量進行多重比較，結(jié)果表明，除2,4-庚二烯醛B、1-(2-呋喃基)-乙酮、金合歡基丙酮B和新植二烯4項指標(biāo)在不同產(chǎn)區(qū)間無顯著性差異外，其余指標(biāo)在不同產(chǎn)區(qū)間均具有顯著性差異。由表2可知，在不同產(chǎn)區(qū)煙葉的 66項具有顯著性差異的致香成分中，武陵山區(qū)樣品中糠醛和吡啶含量在4個產(chǎn)區(qū)中最高，4-吡啶甲醛、1H-吡咯-2-甲醛、2,6-壬二烯醛、糠酸和寸拜醇含量最低；渝中渝西地區(qū)樣品中芳樟醇、3-氧代-α-紫羅蘭醇、植醇、苯酚、2-甲基苯酚、4-甲基苯酚、2-甲氧基-苯酚、苯并[b]噻酚、2-吡啶甲醛、苯甲醛、4-吡啶甲醛、1H-吡咯-2-甲醛、壬醛、2,6-壬二烯醛、藏花醛、十四醛、1-(3-吡啶基)-乙酮、氧化異佛爾酮、胡薄荷酮、β-大馬酮、β-二氫大馬酮、香葉基丙酮、β-紫羅蘭酮、巨豆三烯酮A、B、C、D、2,3,6-三甲基-1,4-萘二酮、金合歡基丙酮A、吲哚、3-(1-甲基乙基)(1H)吡唑[3,4-b]吡嗪、2,3′-聯(lián)吡啶、蒽、二氫獼猴桃內(nèi)酯、肉豆蔻酸甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯、棕櫚酸甲酯和亞麻酸甲酯含量均顯著高于其他產(chǎn)區(qū)；三峽庫區(qū)樣品中棕櫚酸含量顯著高于其他產(chǎn)區(qū)，而2-甲氧基-4-乙烯基苯酚含量顯著低于其他產(chǎn)區(qū)；渝東北秦巴山區(qū)樣品中3-甲基-1-丁醇和3-甲基-2-丁烯醛含量顯著高于其他產(chǎn)區(qū)，而2-環(huán)戊烯-1,4-二酮、苯甲醛和金合歡基丙酮A含量最低。

由表2還可知，一些致香成分的標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，說明這些化學(xué)成分含量在相同產(chǎn)區(qū)不同生產(chǎn)點內(nèi)差異也較大。在同一產(chǎn)區(qū)內(nèi)不同生產(chǎn)點中，對66項致香成分含量差異性分析結(jié)果表明，西柏三烯二醇、棕櫚酸、茄酮和亞麻酸甲酯含量在武陵山區(qū)不同生產(chǎn)點內(nèi)有明顯差異；寸拜醇、西柏三烯二醇、棕櫚酸、茄酮、巨豆三烯酮B、巨豆三烯酮D、金合歡基丙酮A、亞麻酸甲酯含量在渝中渝西地區(qū)不同生產(chǎn)點內(nèi)差異明顯；村拜醇、西柏三烯二醇、棕櫚酸、茄酮、亞麻酸甲酯含量在三峽庫區(qū)不同生產(chǎn)點內(nèi)有明顯差異；西柏三烯二醇、茄酮、亞麻酸甲酯、村拜醇、棕櫚酸、苯甲醇、β-大馬酮、巨豆三烯酮D和巨豆三烯酮B在渝東北秦巴山區(qū)不同生產(chǎn)點內(nèi)有明顯差異。此結(jié)果說明，重慶不同產(chǎn)區(qū)有效致香成分溯源指標(biāo)與樣品的地域來源、溯源范圍密切相關(guān)，主要受環(huán)境因素的影響，這為化學(xué)成分指標(biāo)對產(chǎn)地溯源性研究奠定了基礎(chǔ)。

表2 重慶主要煙草種植區(qū)烤煙中的致香成分含量 Table 2 Aroma components in flue-cured tobacco samples from main tobacco planting areas in Chongqing μg/g

續(xù)表2 Continued table 2

注：表格中的數(shù)值用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，同行數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母表示同一指標(biāo)在不同產(chǎn)區(qū)間有顯著性差異(P<0.05)。

Note:Data in this table are “means±SD”.Different letters in each row mean significant difference between different regions (P<0.05).

2.2 烤煙中致香成分含量的主成分分析及特征指標(biāo)篩選

對重慶不同產(chǎn)區(qū)烤煙中具有顯著性差異的66項致香成分指標(biāo)采用SIMCA-P+11.5軟件進行PCA和PLS-DA分析，結(jié)果見圖1-A和表3。由表3可知，對66項煙葉致香成分原始數(shù)據(jù)進行PCA和PLS-DA分析，前15個主成分累計方差貢獻率為80.73%(提取>1%的主成分?jǐn)?shù))；采用66項煙葉致香成分含量對重慶煙葉進行分類分析，其中前3個主成分累計方差貢獻率為54.07%，主成分提取率較低；武陵山區(qū)和渝東北秦巴山區(qū)的煙葉樣品分類效果不盡理想(圖1-A)。上述結(jié)果表明采用66項指標(biāo)對重慶煙葉產(chǎn)地溯源性分析有效性較差。為進一步優(yōu)化所檢測的致香成分指標(biāo)，采用VIP法，從上述66項指標(biāo)中篩選出VIP值>1的指標(biāo)作進一步分析，結(jié)果見表4。由表4可知，在篩選出的VIP值>1的33項指標(biāo)中，糠酸對不同產(chǎn)區(qū)的分類貢獻較大，丁內(nèi)酯對不同產(chǎn)區(qū)的分類貢獻較小，其VIP值分別為1.366和1.003。采用PCA和PLS-DA法對篩選出的33項指標(biāo)進行分析，結(jié)果見圖1-B和表3。由表3可知，前10個主成分累計方差貢獻率為81.18%(提取>1%的主成分?jǐn)?shù))。用33項致香成分對重慶不同產(chǎn)煙區(qū)進行分類分析，其中前3個主成分累計方差貢獻率可達58.71%，主成分提取率有所提高；武陵山區(qū)和渝東北秦巴山區(qū)的煙葉樣品分類效果有所提升(圖1-B)。上述結(jié)果表明，采用33項指標(biāo)對重慶不同產(chǎn)煙區(qū)產(chǎn)地溯源性分析的有效性較66項指標(biāo)有所提高。

圖1 重慶主要煙草種植區(qū)烤煙不同致香成分指標(biāo)的主成分得分A.66項指標(biāo)主成分得分圖；B.VIP法篩選出的33項指標(biāo)主成分得分圖；t[1]、t[2]、t[3]分別代表第1、第2、第3主成分得分Fig.1 Principal component scores of different aroma components in tobacco from main tobacco planting areas in ChongqingA is the PCA score of 66 parameters;B is the PCA score of 33 parameters selected by VIP；The axis of t[1],t[2] and t[3] mean the first,second and third principal component scores

表3 重慶主要煙草種植區(qū)烤煙不同致香成分指標(biāo)的主成分分析方差貢獻率Table 3 Cumulative contribution of variance of principal components of different aroma components in tobacco from main tobacco planting areas in Chongqing %

表4 篩選出的重慶主要煙草種植區(qū)VIP值>1煙葉致香成分 Table 4 Aroma components of VIP value greater than 1 had been selected in tobacco from main tobacco planting areas in Chongqing

續(xù)表4 Continued table 4

2.3 烤煙中致香成分含量的判別分析

從重慶不同產(chǎn)區(qū)烤煙樣品各致香成分指標(biāo)的方差分析、主成分分析和偏最小二乘-判別分析結(jié)果可以看出，利用致香成分含量對烤煙產(chǎn)地進行判別分析是可行的。為進一步探索各致香成分指標(biāo)對烤煙產(chǎn)地判別分析的可行性，采用SPSS 19.0軟件對篩選的33項致香成分進行分析，進一步篩選出對烤煙產(chǎn)地判別有效的變量，剔除不必要的干擾變量，建立判別模型。結(jié)果顯示，苯乙醇(X1)、3-甲基-2-丁烯醛(X2)、2-吡啶甲醛(X3)、4-吡啶甲醛(X4)、糠酸(X5)、3-羥基-2-丁酮(X6)、面包酮(X7)、1-(3-吡啶基)-乙酮(X8)、胡薄荷酮(X9)、β-紫羅蘭酮(X10)和亞麻酸甲酯(X11)11項指標(biāo)先后被引入到判別模型中，建立的判別模型如下。

武陵山區(qū)：Y1=-29.819-2.336X1+70.984X2-114.158X3+92.523X4-60.974X5-32.644X6+152.141X7-73.381X8+182.325X9+39.336X10+0.949X11;

(4)

渝中渝西地區(qū)：Y2=-98.604-11.958X1-18.118X2-122.566X3+103X4-106.025X5-223.956X6+167.626X7+193.682X8+393.971X9+86.166X10+2.092X11;

(5)

三峽庫區(qū)：Y3=-40.128-6.034X1-18.662X2-5.349X3+123.859X4+23.99X5-117.427X6+107.066X7-97.195X8+185.19X9+61.683X10+0.855X11;

(6)

渝東北秦巴山區(qū)：Y4=-39.323-5.808X1+75.71X2-155.533X3+136.816X4-15.095X5-53.253X6+172.639X7-134.504X8+228.732X9+46.029X10+0.845X11。

(7)

利用以上判別模型對樣品進行歸類分析，并結(jié)合“留一法”[22]對樣品進行回代檢驗和交叉檢驗分析，結(jié)果顯示，回代檢驗判別正確率為92.5%，交叉檢驗判別正確率為90.5%(表5)。

表5 重慶不同烤煙種植區(qū)煙葉致香成分的判別分析結(jié)果Table 5 Discriminant analysis of flue-cured tobacco samples from different regions in Chongqing

由表3可知，采用上述11項致香成分對不同產(chǎn)區(qū)煙葉進行判別分析，前5個主成分累計貢獻率為83.91%，說明主成分提取較為完全。由圖2可知，重慶主要煙草種植區(qū)的烤煙樣品位于不同的空間，表明采用最終篩選出的11項致香成分指標(biāo)對烤煙產(chǎn)地的判別分析效果較好，是適用于烤煙產(chǎn)地溯源的一種有效方法。

3 討論與結(jié)論

香氣物質(zhì)是影響煙葉質(zhì)量和可用性的重要因素，煙葉品質(zhì)的優(yōu)劣，很大程度上取決于煙葉中的致香成分[23]。遺傳和環(huán)境因素是決定煙葉品質(zhì)優(yōu)劣的主要因素，遺傳因素影響香氣物質(zhì)的性質(zhì)和種類，環(huán)境因素則影響香氣物質(zhì)的含量和組分比例[24]。本研究通過對重慶主要煙草種植區(qū)(渝中渝西地區(qū)、三峽庫區(qū)、渝東北秦巴山區(qū)和武陵山區(qū))12個產(chǎn)地的4個品種(云煙87、云煙97、K326和貴煙四號)煙葉樣品致香成分含量進行分析，結(jié)果顯示，從不同產(chǎn)地、不同品種和不同等級煙葉樣品中均檢測出70項致香成分，其中除2,4-庚二烯醛B、1-(2-呋喃基)-乙酮、金合歡基丙酮B和新植二烯4項指標(biāo)在不同產(chǎn)區(qū)間無顯著性差異外，其余66項指標(biāo)均具有顯著性差異。本研究發(fā)現(xiàn)，重慶主要煙草種植區(qū)的煙葉樣品中致香成分種類基本相同，但含量和比例卻不盡相同，這與汪耀富等[4]和劉培玉等[8]的研究結(jié)果一致。

圖2 重慶主要煙草種植區(qū)烤煙不同致香成分指標(biāo)判別函數(shù)的得分t[1]、t[2]、t[3]分別代表第1、第2、第3主成分得分Fig.2 Score of discrimination function of different aroma components in tobacco from main tobacco planting areas in Chongqing The axis of t[1]，t[2] and t[3] mean the first,second and third principal component scores

本研究采用多重分析方法對重慶主要煙草種植區(qū)具有顯著性差異的66種致香成分含量進行分析發(fā)現(xiàn)，在武陵山區(qū)樣品中糠醛和吡啶含量最高；渝中渝西地區(qū)中芳樟醇、3-氧代-α-紫羅蘭醇、植醇、β-大馬酮、香葉基丙酮、β-紫羅蘭酮、巨豆三烯酮A、B、C、D、金合歡基丙酮A、吲哚、二氫獼猴桃內(nèi)酯、肉豆蔻酸甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯、棕櫚酸甲酯和亞麻酸甲酯等含量顯著高于其他產(chǎn)區(qū)；三峽庫區(qū)中苯甲醛和棕櫚酸含量顯著高于其他產(chǎn)區(qū)；渝東北秦巴山區(qū)中3-甲基-1-丁醇和3-甲基-2-丁烯醛含量最高?？芍煌緹煼N植區(qū)煙葉中致香成分含量具有顯著性差異，這對采用致香成分物質(zhì)判別不同烤煙產(chǎn)地?zé)熑~風(fēng)格特征提供了依據(jù)，同時也為后續(xù)采用PLS-DA和逐步判別分析證實其產(chǎn)地的可行性奠定了基礎(chǔ)。

本研究利用VIP法對66種具有顯著性差異的致香成分含量進行分類分析，優(yōu)化出33種指標(biāo)，之后并進一步采用逐步判別又從中篩選出苯乙醇、3-甲基-2-丁烯醛、2-吡啶甲醛、4-吡啶甲醛、糠酸、3-羥基-2-丁酮、面包酮、1-(3-吡啶基)-乙酮、胡薄荷酮、β-紫羅蘭酮和亞麻酸甲酯11項指標(biāo)。采用上述11項指標(biāo)對重慶不同產(chǎn)地?zé)煵葸M行判別，并對樣本分布進行回代檢驗和交叉檢驗，正確率分別為 92.5% 和90.5%，表明采用致香成分對烤煙產(chǎn)地的判別效果較好。

煙葉風(fēng)格特色是煙葉質(zhì)量中的核心部分，具有確定性、穩(wěn)定性和可用性特征，受遺傳因素、生態(tài)環(huán)境和栽培技術(shù)等多種因素的影響[25-27]。大量研究表明，生態(tài)條件對煙葉致香物質(zhì)含量有顯著影響，是烤煙香氣風(fēng)格形成的主導(dǎo)因素，對煙葉吃香味具有明顯的、不可代替的地域特征[11,28-31]。對致香成分物質(zhì)的研究為煙葉風(fēng)格特色的科學(xué)表述奠定了基礎(chǔ)，對煙葉風(fēng)格特色的定位具有重要作用[32-34]。然而，不同地區(qū)煙葉致香物質(zhì)組成基本相同，但其含量差異明顯，這是形成不同產(chǎn)地?zé)熑~獨特風(fēng)格的重要因素[4,8]。因此，本研究構(gòu)建了采用致香成分溯源產(chǎn)地的分類模型，可準(zhǔn)確、快速地鑒別和評價不同產(chǎn)地的煙葉，為煙葉產(chǎn)地溯源提供了一種新的方法，該方法為不同產(chǎn)區(qū)煙葉風(fēng)格特色形成的物質(zhì)基礎(chǔ)研究提供了理論依據(jù)。

[1] 石宏志,劉國順,楊惠娟,等.煙草香味學(xué) [M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2011.

Shi H Z,Liu G S,Yang H J,et al.Tobacco aroma [J].Beijing:China Agriculture Press,2011.(in Chinese)

[2] 周冀衡,楊虹琦,林桂華,等.不同烤煙產(chǎn)區(qū)煙葉中主要揮發(fā)性香氣物質(zhì)的研究 [J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2004,30(1):20-30.

Zhou J H,Yang H Q,Lin G H,et al.Studies on the main volatile aroma components in tobacco from different flue-cured tobacco production regions [J].Journal of Hunan Agricultural University:Natural Sciences,2004,30(1):20-30.(in Chinese)

[3] 程昌新,盧秀萍,許自成,等.基因型和生態(tài)因素對煙草香氣物質(zhì)含量的影響 [J].中國農(nóng)學(xué)通報,2005,21(11):137-139.

Cheng C X,Lu X P,Xu Z C,et al.Effects of genotype and ecological factors on content of aroma components of tobacco [J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2005,21(11):137-139.(in Chinese)

[4] 汪耀富,高華軍,劉國順,等.不同基因型烤煙葉片致香物質(zhì)含量的對比分析 [J].中國農(nóng)學(xué)通報,2005,21(5):117-120.

Wang Y F,Gao H J,Liu G S,et al.Study on contents of aroma constituents of different genotypes in flue-cured tobacco leaves [J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2005,21(5):117-120.(in Chinese)

[5] Vontimitta V,Danehower D A,Steede T,et al.Analysis of aNicotianatabacumL.genomic region controlling two leaf surface chemistry traits [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2010,58(1):294-300.

[6] Severson R F,Arrendale R F,Chortyk O T,et al.Quantitation of the major cuticular components from green leaf of different tobacco types [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,1984,32(3):566-570.

[7] 梁洪波,劉昌寶,許家來,等.山東不同土壤類型對煙葉品質(zhì)的影響 [J].中國煙草科學(xué),2006(2):41-43.

Liang H B,Liu C B,Xu J L,et al.The effects of different soil types in Shandong Province on tobacco leaf quality [J].Chinese Tobacco Science,2006(2):41-43.(in Chinese)

[8] 劉培玉,王新發(fā),王 健,等.不同生態(tài)地區(qū)烤煙主要致香物質(zhì)含量的變化 [J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報,2010,22(2):239-243.

Liu P Y,Wang X F,Wang J,et al.Changes of aroma constituents of different flue-cured tobacco genotypes in different ecoregions [J].Acta Agriculture Zhejiangensis,2010,22(2):239-243.(in Chinese)

[9] 趙曉丹,石宏志,錢 華,等.不同類型煙草常規(guī)化學(xué)成分與中性致香物質(zhì)含量分析 [J].華北農(nóng)學(xué)報,2012,27(3):234-238.

Zhao X D,Shi H Z,Qian H,et al.Comparison of composition and contents of chemical component and neutral aroma components in different types of tobacco [J].Acta Agricuturae Boreali-Sinica,2012,27(3):234-238.(in Chinese)

[10] 曹建敏,劉帥帥,邱 軍,等.烤煙重要致香物質(zhì)與評吸質(zhì)量的相關(guān)性研究 [J].中國煙草科學(xué),2012,33(6):75-78.

Cao J M,Liu S S,Qiu J,et al.Relationship among important aroma constituents and smoking quality of flue-cured tobacco [J].Chinese Tobacco Science,2012,33(6):75-78.(in Chinese)

[11] 程 恒,羅華元,杜文杰,等.云南不同生態(tài)因子對烤煙品種K326致香成分的影響 [J].中國煙草科學(xué),2013,34(3):70-73.

Cheng H,Luo H Y,Du W J,et al.Effects of different ecological factors on aroma component contents in flue-cured tobacco K326 in Yunnan [J].Chinese Tobacco Science,2013,34(3):70-73.(in Chinese)

[12] Zhang L,Wang X Y,Gao J Z,et al.Metabolic profiling of Chinese tobacco leaf of different geographical origins by GC-MS [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2013,61(11):2597-2605.

[13] 周淑平,肖 強,陳葉君,等.不同生態(tài)地區(qū)初烤煙中重要致香物質(zhì)的分析 [J].中國煙草學(xué)報,2004,10(1):9-16.

Zhou S P,Xiao Q,Chen Y J,et al.Analysis of important aroma components in flue-cured tobacco leaves from different ecological regions [J].Acta Tabacaria Sinica,2004,10(1):9-16.(in Chinese)

[14] 逄 濤,鄧建華,孔光輝,等.云南省新煙區(qū)煙葉與津巴布韋煙葉致香成分比較分析 [J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報,2011,24(1):66-70.

Pang T,Deng J H,Kong G H,et al.Comparison of flavor related compounds between Yunnan new tobacco growing areas and Zinbabweflue-cured tobacco [J].Southwest China Journal of Agricultural Sciences,2011,24(1):66-70.(in Chinese)

[15] 黎莉莉,袁昌定,馮 洋,等.重慶市農(nóng)業(yè)功能區(qū)劃研究 [J].中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃,2009,30(4):43-47.

Li L L,Yuan C D,Feng Y,et al.Studies on agricultural function regional planning of Chongqing municipality [J].Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning,2009,30(4):43-47.(in Chinese)

[16] 王 玉,王保興,武 怡,等.卷煙揮發(fā)性成分的聚類分析 [J].煙草科技,2007(2):48-52.

Wang Y,Wang B X,Wu Y,et al.Cluster analysis of volatile components in cigarette [J].Tobacco Science & Technology,2007(2):48-52.(in Chinese)

[17] 許 祿,邵學(xué)廣.化學(xué)計量學(xué)方法 [M].2版.北京：科學(xué)出版社,2004.

Xu L,Shao X G.Methods of chemometries [M].2nd ed.Beijing:Science Press,2004.(in Chinese)

[18] Eriksson L,Johansson E,Kettaneh-Wold N,et al.Multi-and megavariate data analysis [M].Sweden：Umetrics AB,2006.

[19] 王小娟,劉妍如,肖炳坤,等.不同標(biāo)度化方法對川楝子毒性的代謝組學(xué)研究的影響 [J].現(xiàn)代儀器,2011,17(2):28-30,38.

Wang X J,Liu Y R,Xiao B K,et al.Effects of different scale methods to the study of toxicity metabonomics of toosendanin [J].Modern Instruments,2011,17(2):28-30,38.(in Chinese)

[20] 楊金明,范文義,李明澤,等.長白山林區(qū)森林生物量變化定量驅(qū)動分析 [J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2011,22(1):47-52.

Yang J M,Fan W Y,Li M Z,et al.Quantitative driving analysis of forest biomass changes in Changbai Mountain forest region [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2011,22(1):47-52.(in Chinese)

[21] 陳希鎮(zhèn),曹慧珍.判別分析和SPSS的使用 [J].科學(xué)技術(shù)與工程,2008,8(13):3567-3571,3574.

Chen X Z,Cao H Z.Discriminant analysis and application of SPSS [J].Science Technology and Engineering,2008,8(13):3567-3571,3574.(in Chinese)

[22] Cawley G C,Talbot N L C.Efficient leave-one-out cross-validation of kernel fisher discriminant classifiers [J].Pattern Recognition,2003,36(11):2585-2592.

[23] 周 坤,周清明,胡曉蘭,等.烤煙香氣物質(zhì)研究進展 [J].中國煙草科學(xué),2008,29(2):56-61.

Zhou K,Zhou Q M,Hu X L,et al.Advance in aroma substances in flue-cured tobacco [J].Chinese Tobacco Science,2008,29(2):56-61.(in Chinese)

[24] 張 強,董高峰,和智君,等.云南主產(chǎn)煙區(qū)烤煙中性致香物質(zhì)含量的差異分析 [J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,24(7):80-84.

Zhang Q,Dong G F,He Z J,et al.Analysis of difference in neutral aroma components of flue-cured tobacco in main tobacco-growing areas in Yunnan Province [J].Acta Agricultuae Jiangxi,2012,24(7):80-84.(in Chinese)

[25] 趙銘欽,陳秋會,陳紅華.中外烤煙煙葉中揮發(fā)性香氣物質(zhì)的對比分析 [J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2007,26(6):875-879.

Zhao M Q,Chen Q H,Chen H H.Analysis on the volatile neutral flavor components of flue-cured tobacco from domestic and abroad [J].Journal of Huazhong Agricultural University,2007,26(6):875-879.(in Chinese)

[26] 張永安,鄭湖南,周冀衡,等.不同產(chǎn)區(qū)烤煙香氣特征與化學(xué)成分的差異 [J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2007,33(5):568-571.

Zhang Y A,Zheng H N,Zhou J H,et al.The aroma characters and difference analysis of main conventional chemical compositions in different flue-cured tobacco production regions [J].Journal of Hunan Agricultural University:Natural Sciences,2007,33(5):568-571.(in Chinese)

[27] 唐遠駒.煙葉風(fēng)格特色的定位 [J].中國煙草科學(xué),2008,29(3):1-5.

Tang Y J.Orientation of style and characteristics of tobacco leaves [J].Chinese Tobacco Science,2008,29(3):1-5.(in Chinese)

[28] 邵 麗,晉 艷,楊宇虹,等.生態(tài)條件對不同烤煙品種煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響 [J].煙草科技,2002(10):40-45.

Shao L,Jin Y,Yang Y H,et al.Influences of ecological conditions on the yield and quality of different flue-cured cultivars [J].Tobacco Sicence & Technology,2002(10):40-45.(in Chinese)

[29] 郝永生,胡保文,楊德海,等.不同生態(tài)地區(qū)初烤有機煙葉品質(zhì)比較分析 [J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,52(24):6072-6075.

Hao Y S,Hu B W,Yang D H,et al.Comparative analysis of quality of organic flue-cured tobacco in different ecological regions [J].Hubei Agricultural Sciences,2013,52(24):6072-6075.(in Chinese)

[30] 楊天沛,鐘 蕾,付繼剛,等.黔東南煙區(qū)煙葉致香物質(zhì)的定量分析 [J].中國煙草科學(xué),2013,34(1):22-28.

Yang T P,Zhong L,Fu J G,et al.Analysis on aroma component contents of tobacco leaves in Qiandongnan tobacco-growing region [J].Chinese Tobacco Science,2013,34(1):22-28.(in Chinese)

[31] 周海燕,蘇 菲,孫軍偉,等.生態(tài)環(huán)境對白肋煙上部葉的品質(zhì)和中性香氣成分的影響 [J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2013,21(7):844-852.

Zhou H Y,Su F,Sun J W,et al.Effect of ecological environment on upper stalk leaves quality and neutral aroma components of burley tobacco [J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2013,21(7):844-852.(in Chinese)

[32] 邵 巖,宋春滿,鄧建華,等.云南與津巴布韋烤煙致香物質(zhì)的相似性分析 [J].中國煙草學(xué)報,2007,13(4):19-21.

Shao Y,Song C M,Deng J H,et al.Similarity analysis of aromatic compounds between flue-cured tobacco leaves from Yunnan and Zimbabwei [J].Acta Tabacaria Sinica,2007,13(4):19-21.(in Chinese)

[33] 邵 巖,方敦煌,鄧建華,等.云南與津巴布韋烤煙致香物質(zhì)含量差異研究 [J].中國農(nóng)學(xué)通報,2007,23(8):70-74.

Shao Y,Fang D H,Deng J H,et al.The difference in the aroma of flue-cured tobacco between Yunnan and Zimbabwei [J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2007,23(8):70-74.(in Chinese)

[34] 薛超群,王建偉,奚家勤,等.烤煙煙葉理化指標(biāo)與濃香型風(fēng)格程度的關(guān)系 [J].煙草科技,2012(1):52-56.

Xue C Q,Wang J W,Xi J Q,et al.Relationship between physical-chemical indexes and full flaver style degree of flue-cured tobacco leaves [J].Tobacco Science & Technology,2012(1):52-56.(in Chinese)

Aroma components based traceability characteristics of main tobacco planting areas in Chongqing

LIU Jian-li1,CHEN Tao1,ZHU Xiao-wei1,WANG Qian2, YANG Shi-hua3,YUAN Tian-jun3,HOU Ying3

(1ChongqingCorporation,ChinaNationalTobaccoCorporation,Chongqing400023,China；2ChongqingTobaccoQualitySupervision&InspectionStation,Chongqing400023,China；3YunnanCOMTESTORCo.Ltd.,Kunming，Yunnan650106,China)

【Objective】 The contents of multiple aroma components in tobacco were used as original data to study the feasibility of understanding traceability of Chongqing tobacco origin by multivariate statistical analysis method and screen out valid indicators for discriminating tobacco origins.【Method】 Gas chromatography-mass spectrum (GC-MS) apparatus was applied to detect contents of 70 aroma components in 147 flue-cured tobacco samples of 4 varieties (Yunnan tobacco 87,Yunnan tobacco 97,K326 and Guizhou tobacco No.4) from main tobacco planting areas in Chongqing (Wuling Mountain Area of Southeast,Middle and West of Chongqing Region,Three Gorges Reservior Region,Qinling-Daba Region of Northeast).Then,the data were analyzed by different methods including variance analysis,principal component analysis (PCA),partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA) and stepwise regression discriminant analysis to select valid indicators for discriminating tobacco origin.A discrimination model was built and its accuracy was verified.【Result】 The contents of aroma components in tobacco samples from different areas of Chongqing were different.Eleven indicators including phenethyl alcohol,3-methyl-2-butenal,2-pyridylaldehyde,4-pyridylaldehyde,furoic acid,3-hydroxide-2-butanone,2-methyl-tetrahydrofuran-3-ketone,1-(3-pyridine)-ketol,pulegone,β-ionone and methyl linolenate were screened from 70 aroma components as indicators for effective discriminating tobacco origins by variance analysis,PLS-DA combined with variance importance in the project (VIP),and stepwise regression discriminant analysis.The return test discrimination accuracy and cross check distinguishing accuracy of established discrimination model using these indicators were 92.5% and 90.5%,respectively.【Conclusion】 The contents of aroma components in combination with multivariate statistical analysis method could be used to discriminate tobacco origins.

tobacco;aroma components;Chongqing;traceability characteristics;GC-MS

2014-01-27

中國煙草總公司重慶市公司科技項目(NY20120802070020)

劉建利(1969-)，男，河北欒城人，研究員，博士，主要從事現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)、煙葉種植研究。 E-mail：liujl@tobacco.gov.cn

侯 英(1973-)，女，云南蒙自人，高級工程師，碩士，主要從事煙草及煙氣成分的分析研究。 E-mail：houying@reascend.com

時間:2015-06-30 13:47

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.08.002

S572；TS41

A

1671-9387(2015)08-0093-10

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150630.1347.002.html