四川五個(gè)煙區(qū)烤煙揮發(fā)性香氣成分比較分析

王俊　劉雷　陶德欣

摘要：研究四川5個(gè)煙區(qū)烤煙揮發(fā)性香氣成分特點(diǎn)，利用GC-MS對各煙區(qū)烤煙揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行分類分析并進(jìn)行聚類，結(jié)果表明各地香氣成分存在差異，煙區(qū)被分為三大類：Ⅰ類包括涼山和攀枝花，該類特點(diǎn)是新植二烯和類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物相對含量較低，類西柏烷類降解產(chǎn)物和美拉德反應(yīng)產(chǎn)物相對含量較高：Ⅱ類包括瀘州和宜賓，該類特點(diǎn)是新植二烯和類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物相對含量較高，類西柏烷類降解產(chǎn)物和美拉德反應(yīng)產(chǎn)物相對含量較低；Ⅲ類包括廣元，該類特點(diǎn)是新植二烯相對含量較低，其余成分相對含量較高。不同生態(tài)環(huán)境下烤煙香氣風(fēng)格可能跟煙葉中質(zhì)體色素降解產(chǎn)物與其他香氣成分的相對含量有關(guān)，通過構(gòu)建合理的煙葉揮發(fā)性香氣成分評價(jià)指標(biāo)體系，有助于進(jìn)行煙草種植科學(xué)區(qū)劃。

關(guān)鍵詞：烤煙：香氣成分；比較分析；種植區(qū)劃；四川煙區(qū)

香氣成分是煙葉內(nèi)在品質(zhì)的主要內(nèi)容之一，其含量和比例同煙葉的香氣質(zhì)量密切相關(guān)。遺傳因素影響香氣成分的性質(zhì)和種類，環(huán)境因素則主要影響香氣成分的含量和比例。四川種植煙草歷史悠久，屬于西南煙草種植區(qū)，以山地為主，地形多變，氣候多樣，土壤類型豐富，為煙草優(yōu)良品質(zhì)的形成奠定了良好基礎(chǔ)。目前已形成涼山、攀枝花、瀘州、宜賓和廣元5個(gè)穩(wěn)定且具有較大生產(chǎn)規(guī)模的烤煙產(chǎn)區(qū)，是全國具發(fā)展前景的產(chǎn)地。對四川5個(gè)煙區(qū)烤煙揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行分析，認(rèn)識(shí)其香氣成分含量和組成比例的狀況，以期明確四川省煙葉香氣物質(zhì)特征，為不同香型煙葉生產(chǎn)的種植區(qū)劃、卷煙工業(yè)配方和煙葉品質(zhì)評價(jià)提供參考。

1.材料與方法

1.1材料和儀器

材料：2009年四川5個(gè)煙區(qū)共94個(gè)云煙85中部初烤煙樣，其中，涼山41個(gè)，攀枝花22個(gè)，廣元10個(gè)，宜賓11個(gè)，瀘州10個(gè)。各參試地區(qū)按當(dāng)?shù)刈罴言耘喾椒ㄟM(jìn)行規(guī)范化栽培及管理，充分成熟采收，并按當(dāng)?shù)刈钸m烘烤工藝烘烤。

試劑：二氯甲烷（色譜純，成都科龍化工公司），無水硫酸鈉（AR，成都科龍化工公司）：

儀器：GC-MS-QP2010 Plus（日本SHIMADZU公司）；同時(shí)蒸餾萃取儀（SDE）；ALC-210.3電子天平（感量0.001 g，德國Santorius公司）；有機(jī)相濾膜（孔徑0.45um）；2 mL一次性注射器。

1.2方法

1.2.1處理與分析

1）樣品前處理。將煙葉40℃下干燥2h，去梗粉碎，過0.3 mm孔徑篩備用。稱取10.000 g煙末，以二氯甲烷進(jìn)行同時(shí)蒸餾萃取。SDE裝置以200℃油浴加熱，沸騰計(jì)時(shí)2.5 h，收集有機(jī)相，水浴溫度40℃蒸發(fā)二氯甲烷，再以二氯甲烷稀釋至5 mL，加入適量無水硫酸鈉除水，0.45um濾膜過濾至1 mL進(jìn)樣瓶進(jìn)行GC-MS分析。

2）GC-MS條件。色譜柱DB-5ms（30 m×0.25 mmi.d.×0.25um d.f.）；進(jìn)樣口溫度250℃；載氣He，0.8 mL/min；進(jìn)樣量3uL，分流比15：1；升溫程序50℃維持2 min，以6℃/min速度升溫至140℃維持2 min，以4℃/min速度升溫至200℃維持10 min，以2℃/min速度升溫至240℃維持5 min：接口溫度250℃：電離方式EI：離子源溫度200℃：電離能量70 eV：掃描范圍40～450 amu。

3）GC-MS分析。采用島津GC-MS工作站，以NIST05/NIST05s譜庫定性，峰面積歸一化法定量。數(shù)據(jù)采用DPS7.05、SPSS17.0統(tǒng)計(jì)分析。

1.2.2香氣成分分類

香氣物質(zhì)分類包括按化學(xué)功能團(tuán)、按香氣前體物和按兩者混合方法：本研究按香氣前體物分類。

2.結(jié)果與分析

2.1新植二烯的比較

新植二烯是烤煙揮發(fā)性香氣物質(zhì)中含量最大的組分，在調(diào)制、醇化過程中由葉綠素和葉綠醇轉(zhuǎn)化而成，并進(jìn)一步分解轉(zhuǎn)化形成具有清香氣味的植物呋喃等低分子物質(zhì)，增強(qiáng)煙葉香吃味。表1為5個(gè)地區(qū)煙葉樣品的新植二烯相對含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)涼山、攀枝花和廣元分別為72.408%、73.958%和69.857%，都顯著低于瀘州的78.195%和宜賓的78.145%。新植二烯含量，涼山和攀枝花接近，瀘州和宜賓接近，與其地理位置靠近、生態(tài)環(huán)境相似有關(guān)。表中各地新植二烯含量變異系數(shù)較小為2.45%～8.32%，有利于形成各煙區(qū)穩(wěn)定的香氣風(fēng)格。

2.2類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的比較

類胡蘿卜素降解產(chǎn)物是煙葉中關(guān)鍵的香氣成分，是影響煙葉的香氣質(zhì)和香氣量的重要組分。從表2看出，共檢出類胡蘿卜素降解產(chǎn)物13種，該類總含量攀枝花為3.010%顯著低于其他各地，瀘州為4.569%顯著高于其他各地，而涼山、廣元和宜賓分別為3.780%、3.631%和3.767%，三者之間無顯著差異。類胡蘿卜素降解產(chǎn)物中重要香氣成分B-大馬酮、香葉基丙酮、巨豆三烯酮異構(gòu)體在煙區(qū)間差異明顯。這些差異可能與各地土壤理化性質(zhì)、降水、海拔等生態(tài)因子相關(guān)。

2.3類西柏烷類降解產(chǎn)物

類西柏烷類化合物及其降解產(chǎn)物是構(gòu)成煙草香氣重要組分，主要包括西柏三烯二醇、茄酮及其衍生物等。茄酮由西柏三烯降解，一定條件下也可由西柏三烯二醇降解，可以明顯改善煙草的香吃味，其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物如茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮也是重要的香氣成分。西柏三烯二醇具有熱不穩(wěn)定性，其熱解產(chǎn)物西柏烷羥醚、降酮類和降醛類具有香味。

從表3看出，共檢出類西柏烷類降解產(chǎn)物2種，該類總量攀枝花為5.462%顯著高于瀘州和宜賓，瀘州為2.516%，顯著低于涼山、攀枝花和廣元。這些差異可能與各地降水、光照和紫外強(qiáng)度相關(guān)。

2.4苯丙氨酸降解產(chǎn)物

苯丙氨酸降解產(chǎn)物有苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛和苯乙醇等。苯甲醛散發(fā)杏仁味、櫻桃香和甜香，苯甲醇略帶淡花香，苯乙醛具有皂花香和焦香味，苯乙醇則有玫瑰花香。從表4看出，共檢出苯丙氨酸降解產(chǎn)物4種，該類總量宜賓為0.129%，顯著低于涼山、攀枝花和廣元，而瀘州與各地?zé)o顯著差異。

2.5美拉德反應(yīng)產(chǎn)物

美拉德反應(yīng)即氨基化合物和羰基化合物間的非酶棕色化反應(yīng)，與煙草的香味有一定關(guān)系。調(diào)制過程中，該反應(yīng)形成阿馬杜里化合物，可產(chǎn)生烤煙特有的濃郁香氣，起到掩蓋雜氣，增強(qiáng)香味和提高煙氣質(zhì)量的作用。從表5看出，共檢出美拉德反應(yīng)產(chǎn)物6種，該類總量攀枝花和廣元分別為0.129%和0.117%，顯著高于瀘州和宜賓的0.076%和0.070%：涼山為0.100%，顯著低于攀枝花，但與其他各地?zé)o顯著差異。

2.6揮發(fā)性香氣成分系統(tǒng)聚類分析

對表1至表5中5類香氣成分?jǐn)?shù)據(jù)采用卡方距離和離差平方和法進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果見圖1。當(dāng)取分類系數(shù)約1.0時(shí)，5個(gè)煙區(qū)被分為三大類，Ⅰ類包括涼山和攀枝花2個(gè)煙區(qū)，該類特點(diǎn)是新植二烯和類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物相對含量較低，類西柏烷類降解產(chǎn)物、苯丙氨酸降解產(chǎn)物和美拉德反應(yīng)產(chǎn)物相對含量較高；Ⅱ類包括宜賓和瀘州兩個(gè)煙區(qū)，該類特點(diǎn)是新植二烯和類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物相對含量較高，類西柏烷類降解產(chǎn)物、苯丙氨酸降解產(chǎn)物和美拉德反應(yīng)產(chǎn)物相對含量較低；Ⅲ類包括廣元一個(gè)煙區(qū)，該類特點(diǎn)是新植二烯相對含量較低，類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物、類西柏烷類降解產(chǎn)物、苯丙氨酸降解產(chǎn)物和美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量較高。該分類同沈劍波有關(guān)清香型和濃香型煙葉揮發(fā)性香氣成分研究結(jié)果一致。

2.7煙葉評吸質(zhì)量定量評價(jià)

對各地樣品煙葉評吸質(zhì)量定量評價(jià)結(jié)果（表6）采用卡方距離和離差平方和法進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果見圖2。當(dāng)取分類系數(shù)約為0.3時(shí)，5個(gè)煙區(qū)被分為三大類，Ⅰ類包括屬于清香型的涼山和攀枝花，評吸質(zhì)量得分相對較高；Ⅱ類包括屬于中間香型的瀘州和宜賓；Ⅲ類只包括中間香型的廣元，評吸質(zhì)量得分相對較低。

3.小結(jié)與討論

不同生態(tài)環(huán)境下烤煙香氣風(fēng)格可能跟煙葉中質(zhì)體色素降解產(chǎn)物與其他香氣成分的相對含量有關(guān)。涼山和攀枝花2個(gè)清香型煙區(qū)煙葉揮發(fā)性香氣成分中新植二烯相對含量較低，而瀘州和宜賓2個(gè)中間香型煙區(qū)煙葉揮發(fā)性香氣成分中新植二烯相對含量較高。這與研究發(fā)現(xiàn)具有清香風(fēng)格的煙葉新植二烯占總香氣物質(zhì)的比例明顯高于濃香型和中間香型的結(jié)論不符。有研究表明新植二烯可以增強(qiáng)、增濃煙香味而非本身具有清香味，其與香型的關(guān)系有待進(jìn)一步研究。

本研究基于揮發(fā)性香氣成分相對含量的特點(diǎn)，可以將四川5個(gè)煙區(qū)劃分為3個(gè)區(qū)域，涼山和攀枝花、瀘州和宜賓、廣元。該區(qū)域劃分同5個(gè)煙區(qū)地理空間屬性一致，即涼山和攀枝花同屬于西南部地區(qū)，瀘州和宜賓同屬于東南部地區(qū)，廣元屬于東北部：同5個(gè)煙區(qū)煙葉香氣風(fēng)格對應(yīng)，即涼山和攀枝花同屬于清香型，香氣質(zhì)量佳：瀘州和宜賓同屬于中間香型，香氣質(zhì)量中等；廣元屬于中間香型，香氣質(zhì)量一般；同二級(jí)煙草種植區(qū)劃結(jié)果一致，即涼山和攀枝花同屬于川西南山地烤煙區(qū)；瀘州和宜賓同屬于滇東北黔西北川南高原山地烤煙區(qū)；廣元屬于川北盆緣低山丘陵晾曬煙烤煙區(qū)。

中國已經(jīng)進(jìn)行過3次全國范圍的煙草種植區(qū)劃研究，歷次煙草種植區(qū)劃的研究技術(shù)和手段不斷更新，評價(jià)指標(biāo)體系不斷完善，但是所有的評價(jià)指標(biāo)體系中都未考察煙葉的揮發(fā)性香氣成分這一重要指標(biāo)。本研究認(rèn)為，通過構(gòu)建合理的煙葉揮發(fā)性香氣成分指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)根據(jù)煙草香氣風(fēng)格進(jìn)行煙草種植區(qū)劃，可能是一種簡單、有效的技術(shù)，將為生產(chǎn)、開發(fā)特色煙葉和發(fā)展中式卷煙提供良好理論基礎(chǔ)。