撫州地區(qū)高溫逼熟煙葉化學(xué)成分與致香成分的相關(guān)性

趙東杰，趙 喆，毛亞博，趙銘欽，秦言敏，萬應(yīng)發(fā)，周國旺，張 蕊

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南鄭州450002；2.江西省煙草公司撫州市公司，江西撫州344000）

撫州地區(qū)高溫逼熟煙葉化學(xué)成分與致香成分的相關(guān)性

趙東杰1，趙 喆1，毛亞博1，趙銘欽1，秦言敏2，萬應(yīng)發(fā)2，周國旺2，張 蕊2

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南鄭州450002；2.江西省煙草公司撫州市公司，江西撫州344000）

為了解江西撫州煙區(qū)高溫逼熟煙葉質(zhì)量，提高煙葉可用性，以撫州6個產(chǎn)煙縣的36個煙葉樣品為材料，對其常規(guī)化學(xué)成分和中性致香物質(zhì)含量進(jìn)行了簡單相關(guān)分析和典型相關(guān)分析。結(jié)果表明，常規(guī)化學(xué)成分與中性致香物質(zhì)關(guān)系密切，相關(guān)性達(dá)到極顯著或顯著水平，煙葉中還原糖、煙堿和總氮對中性致香成分有重要影響。通過典型相關(guān)分析，可以將苯甲醛（-0.846 7**）、苯甲醇（0.774**）、茄酮（0.589**）、糠醇（0.761**）、氧化異佛爾酮（0.882**）、巨豆三烯酮1（-0.822**）、巨豆三烯酮3（-0.786**）、還原糖、煙堿和總氮作為撫州煙區(qū)高溫逼熟的評價指標(biāo)。

煙葉質(zhì)量；高溫逼熟；典型相關(guān)；常規(guī)化學(xué)；中性致香物質(zhì)

煙葉大田生育期溫度對烤煙品質(zhì)有著重要的影響[1-2]。江西煙葉產(chǎn)區(qū)是全國濃香型煙葉的重要產(chǎn)區(qū)，其具有良好的生態(tài)條件，大田生育期雨量充沛，氣溫高，光照強(qiáng)，日均溫達(dá)到27℃，具有生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的良好生態(tài)條件。但是這種高溫強(qiáng)光的脅迫作用在江西格外明顯[3]。以撫州地區(qū)為例，該地屬于亞熱帶濕潤性氣候[4]，自2003年以來，每年≥35℃的高溫天氣在40 d以上。程林仙等[5]研究認(rèn)為，烤煙生長期內(nèi)溫度高于30℃，特別是在35℃時，干物質(zhì)消耗大于積累，整株迅速落黃，煙葉分層落黃層次消失，煙葉品質(zhì)明顯下降。生態(tài)因素的不協(xié)調(diào)，致使撫州煙區(qū)生產(chǎn)上頻繁發(fā)生煙葉成熟期不能正常落黃，煙葉白化、棕斑嚴(yán)重，影響了煙葉的質(zhì)量和可用性。香氣物質(zhì)是反映煙葉質(zhì)量的重要品質(zhì)因素，是影響煙葉質(zhì)量最直接的化學(xué)成分[6]，煙草的品質(zhì)是由其內(nèi)在化學(xué)成分的種類和含量決定的，煙葉化學(xué)成分是決定評吸質(zhì)量和煙氣特性等質(zhì)量特性的內(nèi)在因素[7]。在水稻等農(nóng)作物上關(guān)于“高溫逼熟”現(xiàn)象進(jìn)行過大量研究[8-10]，而在煙草領(lǐng)域相關(guān)研究少有報道[11]，針對江西煙區(qū)的研究更是罕見報道。高溫逼熟嚴(yán)重制約了江西煙區(qū)煙葉的可持續(xù)發(fā)展。

本研究探討了撫州地區(qū)高溫逼熟煙葉常規(guī)化學(xué)成分以及中性致香物質(zhì)含量的相關(guān)性，旨在明確其煙葉的化學(xué)組成和香氣成分相關(guān)特點(diǎn)，為提高撫州地區(qū)煙葉質(zhì)量和可用性及改進(jìn)烤煙煙葉生產(chǎn)技術(shù)提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試品種為云煙87。

1.2 試驗方法

試驗選取撫州市6個主要植煙縣：宜黃、黎川、資溪、崇仁、樂安、廣昌，各縣選取2個取樣點(diǎn)，分別為宜黃的新豐、棠陰，黎川的德勝、潭溪，資溪的高阜、烏石，崇仁的許坊、禮陂，樂安的羅陂、湖溪，廣昌的甘竹、塘坊。采集2015年高溫逼熟煙葉的，上部桔色二等煙葉（B2F），3次重復(fù)，每個煙葉3 kg，共取煙樣36個。

1.3 測定項目及方法

常規(guī)化學(xué)成分包括總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯采用連續(xù)流動分析儀對其指標(biāo)含量進(jìn)行測定，并計算糖堿比、氮堿比、鉀氯比，檢測方法按文獻(xiàn)[12-13]進(jìn)行；中性致香成分采用水蒸氣蒸餾-二氯甲烷溶劑同時蒸餾萃取法[14]測定，最后由GC/MS鑒定結(jié)果，并由NIST02庫檢索定性（檢測項目均由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家煙草栽培生理生化研究基地測定）。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)結(jié)果采用Excel和SPSS 19.0軟件進(jìn)行簡單相關(guān)分析和典型相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 致香成分與化學(xué)成分的簡單相關(guān)分析

表1 烤煙中性致香成分與常規(guī)化學(xué)成分的簡單相關(guān)系數(shù)

從取樣煙葉中共檢測出31種中性致香成分， 根據(jù)前體物分類，共分為芳香族氨基酸降解產(chǎn)物（4種）、西柏烷類降解產(chǎn)物（2種）、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物（5種）、胡蘿卜素降解產(chǎn)物（14種）和其他種類（5種），新植二烯量級較大，單獨(dú)為一組。由表1結(jié)果得知，芳香族氨基酸降解產(chǎn)物中，苯甲醛與總氮呈顯著正相關(guān)；苯甲醇與總糖含量呈顯著負(fù)相關(guān)；苯乙醛與總糖和還原糖含量呈顯著負(fù)相關(guān)；苯乙醇與鉀含量顯著正相關(guān)。西柏烷類降解產(chǎn)物中，只有茄酮與還原糖呈顯著正相關(guān)，降茄二酮與常規(guī)化學(xué)成分無明顯相關(guān)關(guān)系。棕色化反應(yīng)產(chǎn)物中，糠醛與煙堿呈顯著負(fù)相關(guān)，與氮堿比呈顯著正相關(guān)；糠醇與還原糖呈顯著負(fù)相關(guān)；3，4-二甲基-2，5呋喃二酮與總氮和氮堿比呈顯著正相關(guān)，與煙堿呈顯著負(fù)相關(guān)；2-乙?；量┡c總糖呈顯著負(fù)相關(guān)；5-甲基糠醛與總氮和氮堿比呈極顯著正相關(guān)，與糖堿比呈顯著正相關(guān)，與煙堿呈極顯著負(fù)相關(guān)。胡蘿卜素降解產(chǎn)物中，β-環(huán)檸檬醛與總氮呈極顯著正相關(guān)，與氮堿比呈顯著正相關(guān)，與煙堿呈顯著負(fù)相關(guān)；氧化異佛爾酮與總氮和氮堿比呈極顯著正相關(guān)，與煙堿呈極顯著負(fù)相關(guān)；β-大馬酮與總糖、還原糖、總氮和鉀氯比均呈顯著負(fù)相關(guān)；香葉基丙酮與總氮、糖堿比和氮堿比呈顯著正相關(guān)，與煙堿呈顯著負(fù)相關(guān)；巨豆三烯酮的4種同分異構(gòu)體均與總氮呈顯著正相關(guān)，其中巨豆三烯酮1與總氮呈極顯著正相關(guān)；其他中性致香成分中，芳樟醇和愈創(chuàng)木酚與總氮、糖堿比和氮堿比呈極顯著正相關(guān)，與煙堿呈極顯著負(fù)相關(guān)；藏花醛與總氮呈極顯著正相關(guān)，與氮堿比呈顯著正相關(guān)，與煙堿呈顯著負(fù)相關(guān)。還有部分中性致香成分與常規(guī)化學(xué)成分的相關(guān)性不顯著。

2.2 中性致香成分與常規(guī)化學(xué)成分的典型相關(guān)分析

2.2.1 芳香族氨基酸降解產(chǎn)物與常規(guī)化學(xué)成分的典型相關(guān)分析 將試驗煙樣的苯甲醛（x1）、苯甲醇（x2）、苯乙醛（x3）及苯乙醇（x4）4項中性致香成分指標(biāo)作為第1組變量，將試驗煙樣的常規(guī)化學(xué)成分指標(biāo)的總糖（y1）、還原糖（y2）、煙堿（y3）、氯（y4）、鉀（y5）、總氮（y6）、糖堿比（y7）、氮堿比（y8）及鉀氯比（y9）9項指標(biāo)作為第2組變量，對2組變量進(jìn)行典型相關(guān)分析。由于中性致香成分與常規(guī)化學(xué)成分之間的計量單位不同，需采用標(biāo)準(zhǔn)化的典型系數(shù)相關(guān)模型mi和li，并計算原始變量與典型變量之間的相關(guān)系數(shù)ri。分析結(jié)果只取P＜0.01（后續(xù)中性致香成分與常規(guī)化學(xué)成分典型相關(guān)分析方法與此相同，將中性致香成分作為第1組變量，常規(guī)化學(xué)成分作為第2組變量。新植二烯量級較大，因此與不同香氣類型和香氣總量合并分析）。

由表2可知典型變量的回歸方程如下。

從u1與原始數(shù)據(jù)xi的相關(guān)系數(shù)可以看出，在4種芳香族氨基酸降解產(chǎn)物中，u1與苯甲醛呈極顯著負(fù)相關(guān)，與苯甲醇呈極顯著正相關(guān)；從v1與原始數(shù)據(jù)yi的相關(guān)系數(shù)中看出，v1與還原糖呈極顯著正相關(guān)，與總糖呈顯著相關(guān)，與總氮和糖堿比呈極顯著負(fù)相關(guān)，與煙堿和鉀氯比呈顯著負(fù)相關(guān)。因此，綜合2個方程u1和v1，氨基酸類降解產(chǎn)物的苯甲醛和苯甲醇與常規(guī)化學(xué)成分的總糖、還原糖、煙堿、總氮、糖堿比和氮堿比有著密切聯(lián)系。

表2 芳香族氨基酸降解產(chǎn)物與常規(guī)化學(xué)成分的典型相關(guān)分析

2.2.2 西柏烷類降解產(chǎn)物與常規(guī)化學(xué)成分的典型相關(guān)分析

表3 西柏烷類降解產(chǎn)物與常規(guī)化學(xué)成分的典型相關(guān)分析

從表3可以得出，典型變量的回歸方程如下。

由u1方程可知，在2種西柏烷類降解產(chǎn)物中，茄酮與u1呈極顯著顯著正相關(guān)；v1方程的的相關(guān)系數(shù)表明，v1與還原糖、煙堿和氮堿比呈顯著正相關(guān)，與總糖、氯呈顯著負(fù)相關(guān)。由方程u1和v1可知，茄酮與總糖、還原糖、煙堿、氯和氮堿比可作為比較西柏烷類降解產(chǎn)物和常規(guī)化學(xué)成分的顯著性指標(biāo)。

2.2.3 棕色化反應(yīng)產(chǎn)物與常規(guī)化學(xué)成分的典型相關(guān)分析 由表4可知典型變量的回歸方程如下。

從u1回歸方程可以看出，u1與棕色化反應(yīng)的糠醇呈極顯著正相關(guān)，與糠醛呈顯著負(fù)相關(guān)；v1的回歸方程可知，v1與常規(guī)化學(xué)成分中的煙堿、總氮和鉀氯比呈顯著正相關(guān)，與氮堿比呈極顯著負(fù)相關(guān)，與鉀呈顯著負(fù)相關(guān)。綜合2個方程的u1和v1可知，棕色化反應(yīng)產(chǎn)物的糠醛和糠醇與常規(guī)化學(xué)成分的煙堿、鉀、總氮氮堿比和鉀氯比相互之間有所影響。

2.2.4 胡蘿卜素降解產(chǎn)物與常規(guī)化學(xué)成分的典型相關(guān)分析 由表5可知典型變量的回歸方程如下。

從u1與原始數(shù)據(jù)xi的相關(guān)系數(shù)可以看出，u1與胡蘿卜降解產(chǎn)物中的氧化異佛爾酮呈極顯著正相關(guān)，與6-甲基-5-庚烯-2-醇、巨豆三烯酮2和巨豆三烯酮4呈顯著正相關(guān)；與巨豆三烯酮1和巨豆三烯酮3呈極顯著負(fù)相關(guān)，與β-大馬酮、β-二氫大馬酮、香葉基丙酮和3-羥基-β-二氫大馬酮呈顯著負(fù)相關(guān)；v1與總氮呈極顯著正相關(guān)，與煙堿呈極顯著負(fù)相關(guān)，與還原糖、糖堿比和氮堿比呈顯著負(fù)相關(guān)。綜合2個方程可知，6-甲基-5-庚烯-2-醇、氧化異佛爾酮、6-甲基-5-庚烯-2-醇、β-大馬酮、β-二氫大馬酮、香葉基丙酮、3-羥基-β-二氫大馬酮和巨豆三烯酮的4種同分異構(gòu)體與總糖、還原糖、煙堿、總氮、糖堿比和氮堿比具有顯著相關(guān)性。

表5 胡蘿卜素降解產(chǎn)物與常規(guī)化學(xué)成分的典型相關(guān)分析

2.2.5 其他香氣產(chǎn)物與常規(guī)化學(xué)成分的典型相關(guān)分析 由表6可知典型變量的回歸方程如下。

從第1組u1變量的相關(guān)系數(shù)可以看出，它與愈創(chuàng)木酚呈極顯著正相關(guān)，與芳樟醇呈顯著正相關(guān)，與藏花醛呈顯著負(fù)相關(guān)；第2組v1與煙堿和總氮呈顯著正相關(guān)，與氮堿比呈極顯著負(fù)相關(guān)。

表6 其他香氣產(chǎn)物與常規(guī)化學(xué)成分的典型相關(guān)分析

2.2.6 不同致香前體物、新植二烯和香氣總量與常規(guī)化學(xué)成分的典型相關(guān)分析 由表7可知，第1典型變量的回歸方程如下。

表7 不同致香前體物、新植二烯和香氣總量與常規(guī)化學(xué)成分的典型相關(guān)分析

通過典型相關(guān)方程可以看出，在u1方程中，西柏烷類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、類胡籮卜素類降解產(chǎn)物和新植二烯與u1呈顯著性正相關(guān)，香氣總量與其呈顯著性負(fù)相關(guān)；常規(guī)化學(xué)成分的煙堿和總氮與v1呈顯著正相關(guān)，而還原糖和氮堿比與v1呈顯著負(fù)相關(guān)，其他變量相關(guān)性不明顯。

3 討論

綜合中性致香成分與常規(guī)化學(xué)成分的簡單相關(guān)分析可以看出，芳香族氨基酸降解產(chǎn)物與總糖和還原糖有顯著相關(guān)性；棕色化反應(yīng)產(chǎn)物與總氮有較強(qiáng)相關(guān)性；胡蘿卜素類降解產(chǎn)物則與煙堿和總氮相關(guān)性顯著。有研究認(rèn)為，影響烤煙吃味的主要因素是煙葉燃燒時熱解出的糖類及含氮化合物的平衡問題，糖堿比是從酸堿的角度來衡量煙葉吃味品質(zhì)[15]。5-甲基糠醛與煙堿、總氮和氮堿比的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到-0.726**，0.715**，0.684**。此外，氧化異佛爾酮和巨豆三烯酮也與煙堿和總氮有極顯著關(guān)系，說明撫州地區(qū)高溫逼熟煙葉的常規(guī)化學(xué)成分的還原糖和總氮對中性致香成分中芳香族氨基酸降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物和胡蘿卜素降解產(chǎn)物有重要影響[16-18]。這與張曉兵等[19]關(guān)于總氮對于中性致香成分的研究結(jié)果一致。王能如等[20]、尹啟生等[21]研究表明，還原糖的影響未體現(xiàn)出與香氣成分的相關(guān)性，這可能與撫州煙區(qū)的煙葉特性有關(guān)。

總氮含量相對較低，還原糖含量較高，煙堿含量適中的煙葉評吸質(zhì)量較好[22-24]。由典型相關(guān)分析可知，撫州地區(qū)高溫逼熟煙葉的常規(guī)化學(xué)成分顯著性指標(biāo)是以還原糖、煙堿和總氮為主，以總糖、氮堿比為輔，這與杜詠梅等[15]的研究結(jié)果相吻合；中性致香成分的極顯著性指標(biāo)為苯甲醛、苯甲醇、茄酮、糠醇、氧化異佛爾酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮3。由此可說明，撫州地區(qū)高溫逼熟煙葉的還原糖、總氮和煙堿與中性致香成分苯甲醛、苯甲醇、茄酮、糠醇、氧化異佛爾酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮3含量有著密切聯(lián)系；西柏烷類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物和新植二烯含量與還原糖、煙堿、總氮和氮堿比關(guān)系密切，這與簡單相關(guān)分析結(jié)果有所不同，原因是由于簡單相關(guān)分析的整體性不夠,不能完全反映一些變量作為一個整體與另一些變量作為一個整體之間的內(nèi)在聯(lián)系[25]。

4 結(jié)論

江西撫州煙區(qū)高溫逼熟煙葉的中性致香成分與常規(guī)化學(xué)成分關(guān)系緊密，簡單相關(guān)分析與典型相關(guān)分析的結(jié)果基本一致，以苯甲醛、苯甲醇、茄酮、糠醇、氧化異佛爾酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮3和還原糖、煙堿、總氮為影響煙葉質(zhì)量的主要評價指標(biāo)。因此，在結(jié)合生態(tài)條件、栽培技術(shù)、品種基礎(chǔ)上，選擇煙葉質(zhì)量主要評價指標(biāo)作為切入點(diǎn)，對提高和完善江西撫州煙區(qū)煙葉質(zhì)量具有參考價值。

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Correlation Analysis between Chemical Composition and Aroma Components of High Temperature Induced Maturity Tobacco Leaves in Fuzhou Area

ZHAODongjie1，ZHAOZhe1，MAOYabo1，ZHAOMingqin1，QINYanmin2，WANYingfa2，ZHOUGuowang2，ZHANGRui2

（1.College ofTobacco，Henan AgriculturalUniversity，Zhengzhou 450002，China；2.Fuzhou City Tobacco Company ofJiangxiProvince，F(xiàn)uzhou 344000，China）

To understand the high temperature induced maturity oftobacco quality in Fuzhou tobacco of Jiangxi area in taking the usability oftobacco in 36 tobacco samples from 6 tobacco planting counties in Fuzhou as materials,the routine chemicalcomponents and neutralaroma components were simple correlation analyzed and canonicalcorrelation analyzed.The results showed thatthe relationship between the conventionalchemicalcomponents and neutralaroma compounds was closely related,and the correlation coefficientreached extremely significantorsignificantlevel.The reducing sugar,nicotine and totalnitrogen in tobacco leaves had importanteffects on neutral aroma components.By canonicalcorrelation analysis,benzaldehyde（-0.846 7**）,benzyl alcohol（0.774**）,solanes（0.589**）,furfuryl alcohol（0.761**）,isophorone oxide（0.882**）,monascalinone 1（0.822**）,monascalinone 3（-0.786**）,reducing sugar,nicotine and total nitrogen could be used as indicators ofhigh temperature induced maturity in Fuzhou area.

tobacco quality;high temperature induced maturity;canonical correlation;conventional chemistry;neutral aroma substances

S572

：A

：1002-2481（2017）09-1420-06

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.09.07

2017-04-19

烤煙“高溫逼熟”形成機(jī)制及代謝調(diào)控技術(shù)研究（201401006）

趙東杰（1991-），男，四川成都人，在讀碩士，研究方向：煙草栽培生理生化。趙銘欽為通信作者。