我國(guó)烤煙游離氨基酸含量區(qū)域分布研究

袁帥　董洪旭　徐磊　劉偉　劉帥東　宋紀(jì)真

摘要 采集我國(guó)77個(gè)產(chǎn)煙縣的中部煙葉樣品，進(jìn)行游離氨基酸含量的測(cè)定，分析不同區(qū)域尺度下烤煙游離氨基酸的含量與組成，旨在明確我國(guó)烤煙游離氨基酸含量的區(qū)域分布特征，為煙葉游離氨基酸含量狀況的客觀評(píng)價(jià)和不同區(qū)域的合理調(diào)控提供依據(jù)。我國(guó)烤煙中部煙葉游離氨基酸總量為5.43～24.08 mg/g，其中脯氨酸、天門冬酰胺、丙氨酸和β-丙氨酸含量較高。黃淮種植區(qū)游離氨基酸總量顯著高于北方、東南、長(zhǎng)江中上游種植區(qū)，西南種植區(qū)游離氨基酸總量顯著高于東南種植區(qū);以游離氨基酸總量為指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，我國(guó)18個(gè)植煙省可較好地聚為3類。

關(guān)鍵詞 烤煙;游離氨基酸;種植區(qū);區(qū)域分布

中圖分類號(hào) S572文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2020）13-0029-05

Abstract Seventyseven middle leaves of fluecured tobacco in Chinese main producing areas were used to study the regional distribution characteristics of free amino acids.The results showed that the total content of free amino acids in the middle leaves of fluecured tobacco was 5.43 ～24.08 mg/g，and the contents of Pro，Asn，Ala and βAla were much higher.The total content of free amino acids in fluecured tobacco showed obvious regional distribution characteristics.The total content of free amino acids in HuangHuai growing areas was significantly higher than that in the north，southeast，middle and upper reaches of the Yangtze River，and the total content of free amino acids in the southwest was significantly higher than that in the southeast.The cluster analysis was carried out with the total free amino acid content，and it was found that the 18 tobacco planting provinces in China could be divided into 3 types.

Key words Fluecured tobacco;Free amino acids;Planting regions;Regional distribution

游離氨基酸是指以游離狀態(tài)存在、未結(jié)合在蛋白質(zhì)分子中的氨基酸。氨基酸是煙草中一類非常重要的化合物，對(duì)煙葉的香味品質(zhì)有重要影響[1]。一般認(rèn)為，若氨基酸含量太高，煙氣辛辣、味苦并且刺激性強(qiáng);若氨基酸含量太低，煙氣則平淡無(wú)味，缺少豐滿度[2-3]。此外，氨基酸燃燒會(huì)產(chǎn)生如氨等具有刺激性的化合物，影響煙氣質(zhì)量，特別是脯氨酸、天門冬酰胺等是卷煙煙氣中氰化氫和氨形成的主要前體物[4-5]。

關(guān)于氨基酸對(duì)煙葉感官質(zhì)量的影響，國(guó)內(nèi)已有較多報(bào)道[6-11]。例如，鄧國(guó)賓等[6]發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)提高蛋氨酸、精氨酸、酪氨酸、甘氨酸和異亮氨酸含量，有利于改善煙草的抽吸品質(zhì);王樹聲等[7]發(fā)現(xiàn)當(dāng)絲氨酸、甘氨酸和游離氨含量較高時(shí)，煙葉的評(píng)吸總分較高，品質(zhì)相對(duì)較好;史宏志等[8]認(rèn)為，氨基酸含量提高有助于增加香氣和得到適宜的勁頭，但煙葉香氣質(zhì)變差、刺激性增強(qiáng)、雜氣加重。綜上可以看出，煙葉中游離氨基酸含量與感官質(zhì)量密切相關(guān)，但相關(guān)的感官指標(biāo)及相關(guān)性強(qiáng)的游離氨基酸組分并不一致，這可能是不同研究所采用樣品的區(qū)域差異造成的，因此有必要對(duì)不同區(qū)域烤煙游離氨基酸含量的差異性進(jìn)行分析，而目前此類研究仍鮮見報(bào)道。鑒于此，筆者以我國(guó)烤煙中部煙葉樣品（77個(gè)）為材料，分不同種植區(qū)及植煙省2個(gè)層面研究游離氨基酸含量的區(qū)域分布特征，為下一步分區(qū)域研究游離氨基酸與煙葉感官品質(zhì)的相關(guān)性提供基礎(chǔ)，也為我國(guó)煙葉游離氨基酸含量狀況的客觀評(píng)價(jià)和不同區(qū)域的合理調(diào)控提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器 采集我國(guó)18個(gè)省區(qū)（產(chǎn)區(qū)）初烤煙葉樣品77個(gè)，等級(jí)為C3F，品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，具體見表1。

Milli-Q 純水儀（美國(guó) Millipore 公司）;0.45 μm水系濾膜（天津津騰公司）;AEG-220 型電子分析天平（感量0.000 1 g，日本Shimadzu公司）;氨基酸自動(dòng)分析儀（Hitachi 8900，日本）。

1.2 方法 按照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 31—1996[12]規(guī)定的方法處理煙葉樣品，通過60目篩過濾制備試樣。所得試樣采用YC/T 282—2009[13]規(guī)定的方法測(cè)定樣品游離氨基酸的含量與組分：稱取1 g煙末（精確至0.000 1 g）于100 mL磨口三角瓶中，準(zhǔn)確加入0.005 mol/L鹽酸溶液50 mL，超聲萃取30 min，經(jīng)離心、過濾后，樣品上氨基酸自動(dòng)分析儀檢測(cè)。

按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，該研究檢測(cè)出煙葉中21種游離氨基酸，按照氨基和羧基數(shù)目的不同，可分為中性氨基酸（甘氨酸、丙氨酸、β-丙氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、天門冬酰胺、胱氨酸、β-氨基異丁酸、γ-氨基正丁酸）、酸性氨基酸（天門冬氨酸、谷氨酸）和堿性氨基酸（賴氨酸、精氨酸、組氨酸）;按照側(cè)鏈化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可分為脂肪族氨基酸（丙氨酸、β-丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、天門冬氨酸、谷氨酸、賴氨酸、精氨酸、甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、胱氨酸、天門冬酰胺、β-氨基異丁酸、γ-氨基正丁酸）、芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸）、雜環(huán)族氨基酸（組氨酸、色氨酸）和雜環(huán)亞氨基酸（脯氨酸）。

1.3 數(shù)據(jù)處理 采用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)、方差分析及聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 我國(guó)烤煙游離氨基酸含量和組成概況

我國(guó)中部煙葉游離氨基酸各組分的含量情況見表2。從表2可以看出，煙葉游離氨基酸總量均值為10.96 mg/g，極值為5.43～24.08 mg/g，95%置信區(qū)間10.17 ～11.74 mg/g。游離氨基酸中含量最高的為脯氨酸，平均值7.65 mg/g，95%置信區(qū)間706～8.24 mg/g，其余游離氨基酸的含量均值在1.00 mg/g以下，含量較高的游離氨基酸包括天門冬酰胺、丙氨酸、β-丙氨酸等。不同產(chǎn)區(qū)中部煙葉變異較大的游離氨基酸包括賴氨酸、天門冬酰胺、組氨酸，變異系數(shù)在70%以上，丙氨酸、β-丙氨酸、甘氨酸的變異相對(duì)較小，變異系數(shù)在30%以下。

我國(guó)中部煙葉游離氨基酸組成情況見表3。從表3看出，各游離氨基酸含量占總游離氨基酸的比例由高到低依次為脯氨酸（69.4%）、天門冬酰胺（7.1%）、丙氨酸（4.5%）、β-丙氨酸（3.4%）、谷氨酸（2.2%）、天門冬氨酸（1.8%）、胱氨酸（1.6%）、γ-氨基正丁酸（1.5%）、色氨酸（1.2%）、苯丙氨酸（1.1%）、異亮氨酸（1.1%）、纈氨酸（0.9%）、絲氨酸（0.9%）、組氨酸（0.8%）、蘇氨酸（0.6%）、酪氨酸（0.5%）、亮氨酸（0.5%）、精氨酸（02%）、賴氨酸（0.2%）、β-氨基異丁酸（0.2%）、甘氨酸（0.2%）。

2.2 區(qū)域分布特征

2.2.1 不同種植區(qū)烤煙游離氨基酸含量的差異分析。

以中國(guó)煙草種植區(qū)劃[14]研究結(jié)果為依據(jù)，分析我國(guó)5個(gè)煙草種植一級(jí)區(qū)烤煙游離氨基酸總量及分類含量的差異（表4）。從表4可以看出，不同種植區(qū)烤煙游離氨基酸總量差異明顯，不同種植區(qū)煙葉游離氨基酸總量均值由高到低依次為黃淮>西南>長(zhǎng)江中上游≈北方>東南，其中黃淮種植區(qū)的含量顯著高于北方、東南、長(zhǎng)江中上游種植區(qū)，西南種植區(qū)的含量顯著高于東南種植區(qū)。按照氨基和羧基數(shù)目的不同，將游離氨基酸分為酸性、中性和堿性氨基酸，不同種植區(qū)煙葉的酸性氨基酸含量差異不顯著，堿性和中性氨基酸含量差異顯著，黃淮種植區(qū)較高，東南種植區(qū)較低;按照側(cè)鏈化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，將游離氨基酸分為脂肪族、芳香族、雜環(huán)族和雜環(huán)亞族氨基酸，各類型氨基酸在不同種植區(qū)間的差異與氨基酸總量的差異規(guī)律相似，黃淮種植區(qū)較高，東南種植區(qū)較低，其中黃淮種植區(qū)中部煙葉芳香族氨基酸含量顯著高于其他種植區(qū)。

分析我國(guó)不同種植區(qū)煙葉游離氨基酸各組分的含量發(fā)現(xiàn)（表5），多數(shù)游離氨基酸在不同種植區(qū)之間存在顯著差異。東南種植區(qū)煙葉的游離氨基酸組分含量普遍較低，尤其異亮氨酸、亮氨酸、組氨酸和β-丙氨酸明顯較低;黃淮種植區(qū)煙葉的游離氨基酸各組分含量較高，但胱氨酸含量相對(duì)較低;西南種植區(qū)多數(shù)游離氨基酸含量相對(duì)中等，但胱氨酸、β-丙氨酸含量較高。

總體而言，從不同種植區(qū)來(lái)看，我國(guó)烤煙游離氨基酸含量呈現(xiàn)明顯的區(qū)域分布特征，黃淮種植區(qū)顯著較高，西南種植區(qū)中等偏高，北方和長(zhǎng)江中上游種植區(qū)中等偏低，東南種植區(qū)顯著較低。

2.2.2 不同植煙?。ㄖ陛犑小⒆灾螀^(qū)）烤煙游離氨基酸含量。

我國(guó)各植煙?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）中部烤煙游離氨基酸總量見表6。由表6可知，遼寧煙葉游離氨基酸含量最低;河南含量最高，較遼寧高出約1.4倍。以游離氨基酸平均總量為變量，對(duì)我國(guó)18個(gè)植煙?。ㄖ陛犑小⒆灾螀^(qū)）進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，相關(guān)結(jié)果見圖1和表7。結(jié)果顯示，我國(guó)18個(gè)產(chǎn)區(qū)煙葉的游離氨基酸含量可較好地聚為3類，其中河南產(chǎn)區(qū)煙葉的游離氨基酸含量相對(duì)較高，為16.94 mg/g;吉林、重慶、廣西、陜西、四川、云南、甘肅和山東產(chǎn)區(qū)煙葉的游離氨基酸含量相對(duì)中等，為10.82～13.32 mg/g;安徽、貴州、黑龍江、湖北、湖南、江西、遼寧、福建、廣東產(chǎn)區(qū)煙葉的游離氨基酸含量相對(duì)較低，為6.99～10.09 mg/g。

3 結(jié)論與討論

（1）我國(guó)烤煙中部煙葉游離氨基酸總量為5.43～24.08 mg/g，含量較高的游離氨基酸包括脯氨酸、天門冬酰胺、丙氨酸和β-丙氨酸，其中脯氨酸在總游離氨基酸中所占比例為48.8%～79.4%，含量最高，這與趙田等[15]的結(jié)果一致;其余氨基酸一般在10.0%以下。

（2）從不同種植區(qū)來(lái)看，我國(guó)烤煙游離氨基酸含量呈現(xiàn)明顯的區(qū)域分布特征，游離氨基酸總量由高到低依次為黃淮>西南>長(zhǎng)江中上游≈北方>東南，其中黃淮種植區(qū)的含量顯著高于北方、東南、長(zhǎng)江中上游種植區(qū)，西南種植區(qū)的含量顯著高于東南種植區(qū)。各種類氨基酸在不同種植區(qū)間的差異與氨基酸總量的規(guī)律相似。我國(guó)烤煙中部葉中含量最高的游離氨基酸為脯氨酸，脯氨酸是一個(gè)極其重要的逆境生理指標(biāo)，鹽漬化、低溫、干旱等逆境脅迫都可以引起脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的明顯變化[16]。東南煙草種植區(qū)屬于烤煙生長(zhǎng)適宜區(qū)和最適宜區(qū)[14]，與其他種植區(qū)相比，光、溫、水、熱非常充沛，煙株生長(zhǎng)期自然脅迫較少，脯氨酸不會(huì)大量積累，這可能是該種植區(qū)游離氨基酸含量較低的原因。而黃淮煙草種植區(qū)主要包括河南省和山東省，煙株生長(zhǎng)期旱災(zāi)較多，脯氨酸大量積累，這可能是該種植區(qū)游離氨基酸含量較高的原因。北方煙草種植區(qū)熱量條件有限，煙葉易出現(xiàn)成熟度不夠的問題。有研究表明，中部煙葉各成熟檔次中，尚熟煙葉烘烤后游離氨基酸含量較低[17]，這是北方種植區(qū)游離氨基酸含量較低的原因。

（3）我國(guó)不同植煙省烤煙的游離氨基酸含量存在區(qū)域性差異，河南產(chǎn)區(qū)煙葉的游離氨基酸含量相對(duì)較高，吉林、重慶、廣西、陜西、四川、云南、甘肅和山東產(chǎn)區(qū)煙葉的游離氨基酸含量相對(duì)中等，安徽、貴州、黑龍江、湖北、湖南、江西、遼寧、福建、廣東產(chǎn)區(qū)煙葉的游離氨基酸含量較低。含量最高的河南省屬于黃淮煙草種植區(qū)，含量最低的6個(gè)省份均屬于北方和東南煙草種植區(qū)，這與前述結(jié)論基本一致。

（4）除氣候環(huán)境因素外，栽培措施、烘烤參數(shù)[18-21]對(duì)游離氨基酸含量也有較大影響，我國(guó)各煙草種植區(qū)經(jīng)過常年的生產(chǎn)，已形成各具特征、相對(duì)穩(wěn)定的栽培措施和烘烤技術(shù)，這也是造成上述游離氨基酸含量出現(xiàn)差異的原因之一。

（5）氨基酸燃燒產(chǎn)生的非酶促棕色化產(chǎn)物可給予煙葉特有的香氣，游離氨基酸參與美拉德反應(yīng)形成的吡喃、吡嗪、吡咯、吡啶類等雜環(huán)化合物對(duì)香氣、吃味有較大貢獻(xiàn)[22]。研究表明， 煙葉中氨基酸含量適當(dāng)高一些對(duì)增進(jìn)品質(zhì)、提高香吃味是必要的[9-11]。該研究分析了我國(guó)烤煙游離氨基酸含量的區(qū)域分布狀況，有助于了解我國(guó)不同區(qū)域烤煙游離氨基酸含量狀況，為下一步分析不同產(chǎn)區(qū)烤煙游離氨基酸與煙葉品質(zhì)的關(guān)系提供基礎(chǔ)，也為分區(qū)域確定我國(guó)烤煙游離氨基酸含量的適宜范圍及不同區(qū)域的合理調(diào)控提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊德廉，王樹聲，王寶華，等.煙草中氨基酸變化規(guī)律及其與煙葉品質(zhì)關(guān)系研究進(jìn)展[J].中國(guó)煙草科學(xué)，1998（3）：11-13.

[2] 殷延齊，劉惠民，夏巧玲，等.卷煙煙絲中游離態(tài)氨基酸的主成分分析和聚類分析[J].煙草科技，2007（10）：36-40.

[3] 吳文斗，楊志雷，王超，等.煙葉氨基酸、質(zhì)體色素和多酚含量與評(píng)吸質(zhì)量的相關(guān)性分析[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，28（3）：353-359.

[4] 王晶，胡立中，朱棟梁，等.煙葉中游離態(tài)氨基酸與卷煙主流煙氣中氫氰酸的相關(guān)關(guān)系[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2012，29（6）：3793-3797.

[5] 李菲斐，郝菊芳，郭吉兆，等.5種氨基酸熱失重行為及其熱解生成氫氰酸的研究[J].煙草科技，2012（3）：31-33，56.

[6] 鄧國(guó)賓，曾曉鷹，薛紅芬，等.烤煙游離氨基酸與感官質(zhì)量的相關(guān)性研究[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2011，32（5）：14-19，23.

[7] 王樹聲，王寶華，李雪震，等.烤煙煙葉中游離氨基酸與內(nèi)在質(zhì)量關(guān)系的研究[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2002，23（4）：4-7.

[8] 史宏志，韓錦峰，劉國(guó)順，等.不同氮素營(yíng)養(yǎng)的煙葉氨基酸含量與香吃味品質(zhì)的關(guān)系[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，31（4）：319-322.

[9] 趙銘欽，蘇長(zhǎng)濤，姬小明，等.不同成熟度對(duì)烤煙中性致香物質(zhì)含量的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（1）：117-120.

[10] 趙銘欽，王玉勝，劉國(guó)順，等.不同成熟條件下烤煙葉片中氨基酸含量的變化[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（4）：448-450.

[11] PINFIELD N J.Tobacco： Production，chemistry and technology Edited by D.Layten Davis and Mark T.Nielsen.1999[J].Plant growth regulation，2001，33（3）：245-245.

[12] 國(guó)家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心.煙草及煙草制品 試樣的制備和水分測(cè)定 烘箱法：YC/T 31—1996[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997.

[13] 湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院.煙葉 游離氨基酸的測(cè)定 氨基酸分析儀法：YC/T 282—2009[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[14] 王彥亭，謝劍平，李志宏.中國(guó)煙草種植區(qū)劃[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[15] 趙田，史宏志，姬小明，等.不同類型煙草游離氨基酸組成和含量的差異分析[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2011，17（2）：13-17.

[16] 朱虹，祖元?jiǎng)?，王文杰，?逆境脅迫條件下脯氨酸對(duì)植物生長(zhǎng)的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，37（4）：86-89.

[17] 聶榮邦，周建平.烤煙葉片成熟度與α-氨基酸含量的關(guān)系[J].湖南農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，20（1）：21-26.

[18] 武雪萍，秦艷青，劉國(guó)順，等.有機(jī)與無(wú)機(jī)肥不同配比對(duì)煙葉氨基酸含量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，37（2）：115-118，123.

[19] 景延秋，高玉珍，魏躍偉，等.餅肥與無(wú)機(jī)肥的不同配比對(duì)白肋煙煙葉中的游離氨基酸的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23（1）：73-77.

[20] 王能如，徐增漢，李章海，等.烘烤和變黃后期變黃程度對(duì)煙葉中游離氨基酸含量的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（7）：1955-1956.

[21] 董志堅(jiān)，陳江華，宮長(zhǎng)榮.煙葉烘烤過程中不同變黃和定色溫度下主要化學(xué)組成變化的研究[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2000，21（3）：21-24.

[22] 楊鐵釗，李欽奎，李偉.植物次生代謝與煙草香味物質(zhì)[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2005，26（4）：23-26.