不同變黃條件對烤煙上部葉中性致香成分和感官質(zhì)量的影響

張真美+趙銘欽+王一丁+梅雅楠+高凈凈+李燕+趙東杰+王鵬澤

摘 要：采用熱風(fēng)循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)烤房對煙葉進(jìn)行烘烤，設(shè)置不同變黃時間和定色時間，研究烘烤過程中不同變黃條件對中性致香成分含量和感官質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：烘烤過程中，在對照基礎(chǔ)上只延長變黃時間24 h，各類中性致香成分含量都有明顯增加，其中茄酮含量增加近2.20倍；只延長定色時間24 h不利于香氣成分的降解和積累；延長變黃和定色時間各24 h，主要促進(jìn)葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯的積累，增加百分比為33.24%，但是抑制了某些致香成分的降解和積累。說明烘烤過程中，只延長變黃時間24 h，能促進(jìn)各類中性致香成分含量的積累及感官質(zhì)量的提高。并建立第一主成分和第二主成分各致香物質(zhì)對香氣總量的回歸模型，分別為y=x+0.05347（R2=0.9197）和y=x+0.1475（R2=0.6984），經(jīng)驗證，該模型可行。

關(guān)鍵詞：烤煙；變黃條件；中性致香成分；感官質(zhì)量；PCA和PLS

中圖分類號：S572.01文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2016）12-0057-07

Abstract Using heated air circulation standard curing barn to bake tobacco leaves， the effects of different yellowing conditions during the baking process on contents of neutral aroma components and smoking quality of upper leaves were studied by setting different yellowing time and leaf drying time. The results showed that during the baking process， only extending the yellowing time for 24 hours on the basis of control， the contents of every kind of neutral aroma components increased obviously and the content of solanone increased by nearly 2.20 times. It was unfavorable for the degradation and accumulation of aroma components when only prolonging leaf drying stage time for 24 hours. It mainly promoted the accumulation of the chlorophyll degradation product neophytadiene with the increasing percentage of 33.24%， but inhibited the degradation and accumulation of some aroma components when simultaneously prolonging yellowing time and leaf drying time for 24 hours. In conclusion， only extending the yellowing time for 24 hours could promote the accumulation of every kind of neutral aroma components and improve the quality of tobacco leaves. The regression models were established of the neutral aroma constituents in the first and second principal components to the total aroma contents， which were y=x+0.05347（R2=0.9197） and y=x+0.1475（R2=0.6984）respectively. And they were verified to be feasible.

Keywords Flue-cured tobacco； Yellowing conditions； Neutral aroma constituents； Smoking quality； PCA and PLS

致香物質(zhì)成分對煙葉的品質(zhì)有著至關(guān)重要的作用，其組成和含量會直接影響煙葉的感官質(zhì)量[1]。致香物質(zhì)按照其提取方法的不同，可以分為酸性致香物質(zhì)、中性致香物質(zhì)和堿性致香物質(zhì)3大類，其他的分類方法還有很多[2]。致香物質(zhì)的形成與很多因素有關(guān)，大量研究表明不同的生態(tài)環(huán)境、品種和栽培措施均會影響煙葉致香物質(zhì)的種類、含量和最終香氣物質(zhì)的協(xié)調(diào)性[3-11]。中性致香物質(zhì)種類繁多，對感官香味貢獻(xiàn)率最大，它們的前體物與轉(zhuǎn)化物種類繁多，其含量變化對煙草香味有很大影響[12-14]。烘烤是煙葉致香物質(zhì)形成的關(guān)鍵技術(shù)，對煙葉的內(nèi)在品質(zhì)影響重大[15，16]。煙葉成熟度、裝煙密度、裝煙方式、施肥方式、溫濕度等因素對煙葉中性致香成分含量、化學(xué)成分及感官質(zhì)量都有不同程度的影響： 散葉和插簽裝煙方式、低溫中濕、適熟、施氮量適度增加等可以增加烤后煙葉的中性致香成分含量、協(xié)調(diào)化學(xué)成分及提高感官質(zhì)量[17-21]。不同變黃條件對煙葉主要化學(xué)成分影響的研究較多[8，22，23]，但是有關(guān)不同變黃條件對中性致香成分及感官質(zhì)量影響的研究較少，本研究從這個角度設(shè)置不同的變黃條件，探究最有利于中性致香成分降解和積累的條件，以及對感官質(zhì)量的影響，旨在找到當(dāng)下最優(yōu)的烘烤時間，提高上部葉質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗樣品來自2014年臨潁濃香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)項目28個試驗點的上部煙葉，等級為X2F，栽培品種為中煙100；以適熟的上部葉為材料，在大田中選擇生長良好的煙葉，采收掛牌編竿，采用熱風(fēng)循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)烤房對煙葉進(jìn)行烘烤。烘烤之前的鮮煙葉不做任何處理，按當(dāng)?shù)刂矡熣９芾砟Ｊ竭M(jìn)行管理。

1.2 試驗設(shè)計

按照煙葉變黃條件設(shè)置4個處理，重復(fù)3次，使用炕房為熱風(fēng)循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)炕房。

CK：采用現(xiàn)行的三段式烘烤方法[24]。T1：變黃期在CK的基礎(chǔ)上延長24 h，定色期和干筋期不變。T2：定色期在CK的基礎(chǔ)上延長24 h，變黃期和干筋期不變。T3：在CK的基礎(chǔ)上，變黃期和定色期各延長24 h。

1.3 測定項目與方法

化學(xué)成分測定方法參考文獻(xiàn)[10，11]進(jìn)行測定。中性致香成分采用水蒸氣蒸餾-二氯甲烷溶劑萃取法[12]進(jìn)行提取，所得樣品有機相以 GC/MS 鑒定結(jié)果和 NIST 庫檢索定性，各組分相對含量以其峰面積所占總峰面積的百分比表示。

感官評吸由吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心卷煙評吸委員會進(jìn)行。采用單料煙 9 分制評吸方式，即各個評吸指標(biāo)均按各自的質(zhì)量檔次進(jìn)行賦值計分，最后再計算評吸總得分。

1.4 烤煙中性致香成分的組成

中性致香物質(zhì)按照不同的標(biāo)準(zhǔn)有多種分類方法，為了便于統(tǒng)計分析，本研究按照香味前體物分類[27]。將中性致香成分分為5大類：類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、芳香族氨基酸裂解產(chǎn)物、西柏烷類降解產(chǎn)物、新植二烯。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel、 SPSS 20.0和 Simca-p 12.0（Umetrics，Ume，Sweden）計量學(xué)統(tǒng)計分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。根據(jù)描述性統(tǒng)計和主成分分析，確定烤煙香氣物質(zhì)和各個試驗處理水平間的相互影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同變黃時間對烤煙中性致香成分含量的影響

2.1.1 類胡蘿卜素降解產(chǎn)物分析 由表1可見，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量在4個處理間存在顯著差異，處理T1顯著高于對照和其他處理，比對照含量增加15.89%。處理T1的芳樟醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯含量低于對照，但芳樟醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯含量均高于其他兩個處理；氧化異佛爾酮、6-甲基-5-庚烯-2-醇、β-大馬酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、螺巖蘭草酮、法尼基丙酮含量相對較高，幾乎均高于其他處理；其中β-大馬酮與其他兩個處理間存在顯著差異，與對照差異不顯著，且β-大馬酮在類胡蘿卜素降解產(chǎn)物中所占比重較大。β-二氫大馬酮含量在處理間存在顯著差異，但含量并不是很高，以處理T3的含量最高，處理T1的含量稍低于處理T3。

2.1.2 棕色化反應(yīng)產(chǎn)物分析 由表1可見，對照和處理T1的棕色化反應(yīng)產(chǎn)物總量不存在顯著差異，二者顯著高于處理T2與處理T3。2-乙?；秽?-乙酰基吡咯在延長變黃時間或延長定色時間時，降解明顯減少，甚至終止降解?？啡┖刻幚鞹1最高，與對照和其他處理間存在顯著差異，而且是棕色化降解產(chǎn)物中的主要成分?？反己?-甲基糠醛延長變黃時間、定色時間或兩者都延長，含量都會下降，而3，4-二甲基-2，5呋喃二酮在延長變黃時間時含量則會相對增加。

2.1.3 芳香族氨基酸裂解產(chǎn)物分析 由表1可見，各處理間和對照組的芳香族氨基酸裂解產(chǎn)物總量存在顯著差異。苯乙醛是芳香族氨基酸裂解產(chǎn)物的主要成分，含量明顯高于苯甲醛、苯甲醇和苯乙醇，且對照和各處理間差異顯著。處理T1～T3與對照相比，苯乙醛含量分別增加113.25%、70.38%、53.87%。處理T1的苯甲醛、苯甲醇和苯乙醇含量都相對較高，且苯乙醇含量在對照和處理間也存在顯著差異。

2.1.4 西柏烷類降解產(chǎn)物和新植二烯分析 西柏烷類降解產(chǎn)物主要是茄酮，其含量在各處理和對照間存在顯著差異（表1）。茄酮含量與多種因素有關(guān)，具體原因還需進(jìn)一步探討，但本試驗可以得出，在正常烘烤條件下，只延長變黃時間24 h，明顯有助于茄酮含量的降解積累，達(dá)到了84.989 μg/g，是對照含量的2.20倍。

新植二烯是葉綠素在成熟和調(diào)制過程中降解形成葉醇，再由葉醇進(jìn)一步脫水而形成的。由表1可知，新植二烯含量在各處理與對照間存在顯著差異，但含量并不是很高。原因有待進(jìn)一步研究。

2.1.5 致香成分總量分析 顯著性分析（表1）表明，3個處理和對照香氣總量差異顯著。處理T3香氣含量最高，但是缺失幾種香氣成分；處理T1的各類香氣成分含量都比較高（除葉綠素降解產(chǎn)物外）。

2.2 不同變黃時間對烤煙化學(xué)成分含量的影響

不同變黃時間對烤煙化學(xué)成分含量影響的分析結(jié)果（表2）表明，對照及不同處理間烤煙化學(xué)成分含量差異顯著，但處理間規(guī)律變化不明顯。綜合化學(xué)成分含量及相應(yīng)比值，CK處理化學(xué)成分較協(xié)調(diào)，其他處理與優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)要求差距較大。

2.3 不同變黃時間對烤煙感官質(zhì)量的影響

由表3可知，只延長變黃時間24 h的處理（T1）整體評吸指標(biāo)得分較高，具體表現(xiàn)為香氣質(zhì)和香氣量較其他處理得分高，與中性致香成分的含量相一致。濃度、雜氣、勁頭、刺激性、余味、燃燒性方面各處理間沒有明顯差距。

2.4 不同變黃條件致香物質(zhì)主成分分析（PCA）和偏最小二乘（PLS）分析

2.4.1 不同變黃條件煙葉中性致香成分和香氣總量相關(guān)性分析 各類型中性致香成分與香氣總量的PCA主成分分析（圖1A）顯示，前兩個主成分2-乙?；秽拖闳~基丙酮（PCs）解釋了X變量的83.8%和香氣總量Y變量的97.6%，對模型的預(yù)測解釋率為83.0%。

從載荷（圖1B）中可以看出，各香氣特征物質(zhì)都集中在載荷圖右側(cè)，具有相似的變化趨勢。距離中心較遠(yuǎn)的點是造成不同變黃條件下樣品成分變化的主要貢獻(xiàn)者，如圖中黃色框標(biāo)注的標(biāo)記代表著引起各處理香氣物質(zhì)總量間差異的標(biāo)志性化合物。同理，粉色框內(nèi)的代表著和香氣總量呈顯著負(fù)相關(guān)性差異的標(biāo)記。

圖2反映了各變黃處理與香氣物質(zhì)類型相關(guān)聯(lián)性，在不同變黃處理間，T3和CK、T1相似性較大。圖中T1處于最右邊，T3稍偏右，CK和T2靠近左側(cè)，而香氣總量Y處于第一象限最右邊，可知越往右側(cè)，香氣總量越豐富，質(zhì)量越好。T2處理香氣特性距離香氣總量Y相對離散，香氣成分較差。

CK與香葉基丙酮相關(guān)聯(lián)性較大；T1處理與氧化異佛爾酮、β-大馬酮、巨豆三烯酮3、3，4-二甲基-2，5呋喃二酮和苯甲醇相關(guān)聯(lián)性較大；T2處理與2-乙?；秽嚓P(guān)聯(lián)性較大；T3處理與苯甲醛相關(guān)聯(lián)性較大。香氣總量Y附近集中了幾種香氣物質(zhì)類型，它們是對香氣總量有較大影響的變量指標(biāo)。相對集中的各香氣物質(zhì)類型指標(biāo)很可能是同一種或同一類物質(zhì)影響其香氣特性的形成。

模型的VIP值（圖3）顯示， 3-羥基-β-二氫大馬酮、新植二烯、β-二氫大馬酮、苯乙醛、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮4、巨豆三烯酮1、氧化異佛爾酮、苯甲醇、3，4-二甲基-2，5呋喃二酮、巨豆三烯酮3、愈創(chuàng)木酚、β-大馬酮、藏花醛、6-甲基-5-庚烯-2-醇、2-乙?；秽?-乙?；量?、法尼基丙酮、糠醛和香葉基丙酮的VIP值大于0.8，是對不同變黃處理的烤后煙葉香氣總量貢獻(xiàn)較大的特征物質(zhì)。對模型各香氣指標(biāo)進(jìn)行Jack-Knifed驗證，香氣總量在第一主成分中與β-環(huán)檸檬醛、香葉基丙酮、螺巖蘭草酮和2-乙?；秽曙@著負(fù)相關(guān)性，與其他幾種特征物質(zhì)呈顯著正相關(guān)性。

2.4.2 不同變黃條件煙葉中性致香成分和香氣總量模型驗證 對PLS模型進(jìn)行驗證（圖4），第一主成分和第二主成分各致香物質(zhì)對香氣總量的回歸模型分別為：y=x+0.05347（R2=0.9197）和y=x+0.1475（R2=0.6984）。兩個回歸模型回歸系數(shù)分別是0.9197和0.6984，均大于0.5，符合模型驗證要求。因此，此數(shù)學(xué)模型的建立是可行的。

3 結(jié)論

有研究表明，煙葉香氣物質(zhì)的形成主要是在變黃階段，定色階段會因快速升溫而遺失。在低溫條件下延長變黃時間，提高變黃程度，使煙葉充分變黃后再緩慢升溫定色，有利于提高烤后煙葉香氣物質(zhì)的含量[28]。本研究結(jié)果也表明：延長變黃時間24 h、延長定色時間24 h或者變黃時間和定色時間各延長24 h，中性致香成分的含量均高于對照。說明在變黃階段，延長變黃時間和定色時間可使煙葉內(nèi)含物質(zhì)進(jìn)行充分的生理生化變化，葉綠素和類胡蘿卜素在葉綠素酶和催化類胡蘿卜素降解酶的作用下，充分降解，增加了類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物、類西柏烷類降解產(chǎn)物、芳香族氨基酸裂解產(chǎn)物和新植二烯等致香物質(zhì)的含量，使得感官質(zhì)量也有一定改善，說明其香氣物質(zhì)對感官質(zhì)量有一定正相關(guān)影響[29]。

經(jīng)主成分分析表明，不同變黃條件處理對煙葉中香氣物質(zhì)含量有很大影響，T3處理中性致香物質(zhì)總量最高，其中對煙葉香氣有重要貢獻(xiàn)的有3-羥基-β-二氫大馬酮、新植二烯、β-二氫大馬酮、苯乙醛、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮4等20種香氣物質(zhì)。香氣總量在第一主成分中與β-環(huán)檸檬醛、香葉基丙酮、螺巖蘭草酮和2-乙?；秽曙@著負(fù)相關(guān)性，與其他幾種特征物質(zhì)呈顯著正相關(guān)性。經(jīng)過各致香物質(zhì)數(shù)據(jù)加權(quán)中心化處理，得到各類物質(zhì)的載荷分布圖，其中CK處理與香葉基丙酮相關(guān)聯(lián)性較大；T1處理與氧化異佛爾酮、β-大馬酮、巨豆三烯酮3、3，4-二甲基-2，5呋喃二酮和苯甲醇相關(guān)聯(lián)性較大；T2處理與2-乙?；秽嚓P(guān)聯(lián)性較大；T3處理與苯甲醛物質(zhì)的相關(guān)聯(lián)性較大。第一主成分和第二主成分各致香物質(zhì)對香氣總量的回歸模型分別為：y=x+0.05347（R2=0.9197）和y=x+0.1475（R2=0.6984）。

4 討論

烤煙香氣物質(zhì)大部分在烘烤的變黃和定色期形成，因此變黃和定色期溫度條件對煙葉的香吃味具有決定性影響。變黃期形成的小分子香氣前體物質(zhì)在定色階段縮合形成致香物質(zhì)。因此，改善變黃和定色期的調(diào)制工藝以增加香氣物質(zhì)顯得尤為重要。

變黃時間的適當(dāng)延長創(chuàng)造了煙葉代謝更為適宜的溫濕度環(huán)境，使煙葉適度失水和凋萎，煙葉的氧化和還原平衡狀態(tài)失衡較慢，有利于各類酶活性的提高。淀粉酶、蛋白酶活性增強使煙葉內(nèi)的碳氮化合物充分降解，形成大量糖與氨基酸，有利于美拉德反應(yīng)產(chǎn)物類香氣物質(zhì)的形成；葉綠素酶和催化類胡蘿卜素降解的酶活性的提高，使煙葉內(nèi)葉綠素和胡蘿卜素降解徹底，增加類胡蘿卜素類、類西柏烷類和新植二烯等香氣物質(zhì)含量；苯丙氨酸裂解酶活性的提高催化苯丙氨酸產(chǎn)生苯甲醇、苯甲酸、苯乙醇、苯乙醛等香味物質(zhì)。同時，在低溫和適宜濕度條件下，煙葉變黃速度較慢，變黃時間較長，煙葉的失水速率較慢，煙葉內(nèi)具有適宜的水分，促進(jìn)了煙葉前體物質(zhì)的轉(zhuǎn)化分解和煙葉致香成分的形成，有利于提高煙葉的香氣品質(zhì)。

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