不同類型晾曬煙種質(zhì)資源的化學(xué)成分和幾種致香成分分析

許美玲

云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，昆明，650021

晾曬煙是指在陰涼通風(fēng)處晾制或利用陽光調(diào)制而成的煙葉，主要有淺色晾煙和深色晾煙及曬紅煙和曬黃煙之分[1]。晾曬煙的煙葉是混合型卷煙的主要原料之一。在烤煙型卷煙中添加晾曬煙葉能有效降低焦油，增加卷煙濃度、香氣，在混合型卷煙中使用適量的曬黃煙，可使吃味醇和，香氣濃郁，味香色更加協(xié)調(diào)[2-3]。煙草化學(xué)成分決定其評(píng)吸質(zhì)量和煙氣特性[4]；致香物質(zhì)是一類與煙葉香氣密切相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)，主要包括酸性、中性與堿性致香物質(zhì)等[5]；多酚對(duì)煙葉品質(zhì)、色澤和煙氣生理強(qiáng)度等方面以及煙草生長發(fā)育均有重要影響[6-7]，還與感官質(zhì)量（香氣質(zhì)、香氣量、刺激性）密切相關(guān)[8]；石油醚提取物含量高的煙葉化學(xué)成分含量一般比例協(xié)調(diào)，色度飽滿，光澤強(qiáng)，油分多，彈性好，香氣純正豐滿，吃味醇和舒適，勁頭適中，綜合質(zhì)量較好[9-10]。

有研究認(rèn)為，中性致香物質(zhì)和多酚類物質(zhì)各指標(biāo)對(duì)香氣量、香氣質(zhì)的直接影響均不同[11]；同時(shí)，提高煙草中綠原酸的含量，可以提高煙草的香氣質(zhì)、香氣量及透發(fā)性，降低刺激性[12]；另外，影響煙葉中石油醚含量的因素有部位、類型和產(chǎn)地等[13]；同一部位和相同顏色的煙葉，等級(jí)越高，多酚、總糖和還原糖含量越高[14]。但是，以上相關(guān)研究多集中在烤煙或少數(shù)的煙草類型和品種上[15-19]，而涉及到晾曬煙[20]或多類煙草種質(zhì)資源的相關(guān)研究較為鮮見。為此，本文對(duì)35 份含量曬煙、馬里蘭煙、雪茄煙、黃花煙、深色晾煙等種質(zhì)資源中部煙葉（以晾曬調(diào)制為主）的化學(xué)成分、多酚、石油醚提取物和有機(jī)酸等進(jìn)行系統(tǒng)分析，比較不同類型資源成分的差異，并篩選出優(yōu)質(zhì)的資源供育種和科研選擇利用。

1 材料和方法

田間試驗(yàn)于2014 年在云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院玉溪研和試驗(yàn)基地開展，單行種植30～40 株/份，分小區(qū)采收，統(tǒng)一進(jìn)行晾曬調(diào)制。然后，取同一年田間種植的不同類型的晾曬煙種質(zhì)的中部煙葉的調(diào)制樣品35份見表1（曬煙22份、黃花煙4份、馬里蘭煙2份、深色晾煙3 份、雪茄煙3 份），送云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院分析測試中心檢測煙葉主要常規(guī)化學(xué)成分和部分致香成分（多酚、石油醚提取物、草酸、丙二酸、丁二酸、蘋果酸、檸檬酸、十四酸、棕櫚酸、十八酸、油酸、亞油酸、亞麻酸），并對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行分類比較和聚類分析。

表1 煙草種質(zhì)資源的類型、編號(hào)和名稱Tab. 1 Type, number and name of the tobacco germplasm resources

2 結(jié)果與分析

2.1 主要化學(xué)成分和致香成分分析

對(duì)各種質(zhì)資源的主要化學(xué)成分和致香成分進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)的結(jié)果見表2。各指標(biāo)變異系數(shù)CV在8.89%～138.18%之間，十八酸為弱變異性（＜10.0%），糖堿比和淀粉為強(qiáng)變異性（CV≥100%），其余成分均為中等變異性；馬來西亞曬煙、普格黃花煙1、木里黃花煙、艾口煙、香煙、PR 4-65 等種質(zhì)有2 項(xiàng)以上最高或最低值。

表2 主要化學(xué)成分和致香成分分析及其極值對(duì)應(yīng)的種質(zhì)資源Tab. 2 Analysis of main chemical composition and aroma components and its extremum of the corresponding germplasm resources

續(xù)表2

2.2 各化學(xué)成分和致香成分間的相關(guān)性

在各化學(xué)成分和致香成分間做相關(guān)性分析，結(jié)果表明：糖與淀粉、多酚呈顯著正相關(guān)，與檸檬酸呈顯著負(fù)相關(guān)；鉀與丁二酸、蘋果酸、檸檬酸等呈顯著正相關(guān)，與煙堿、多酚、石油醚提取物、亞油酸等指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)；煙堿與總氮、草酸、丙二酸呈極顯著正相關(guān)，與糖堿比、鉀呈顯著負(fù)相關(guān)；蘋果酸與鉀、檸檬酸、丁二酸呈顯著正相關(guān)。具體相關(guān)性分析結(jié)果見附表1（僅見于電子稿）。

2.3 不同類型煙草種質(zhì)資源化學(xué)成分、淀粉、多酚和石油醚提取物的差異

對(duì)不同類型煙草種質(zhì)資源分類統(tǒng)計(jì)的結(jié)果表明，總糖、還原糖、兩糖差、總氮、煙堿、糖堿比、鉀等化學(xué)成分均值差異較明顯。其中總糖、還原糖、兩糖差以曬煙最高，雪茄煙次之，黃花煙最低；煙堿和糖堿比以曬煙最高，鉀以馬里蘭煙最高；各類種質(zhì)資源的多項(xiàng)化學(xué)成分、多酚、多元酸、高級(jí)脂肪酸等均為中變異性（CV在10.00%～99.99%之間），而曬煙的淀粉為強(qiáng)變異性（CV為120.51%），黃花煙、馬里蘭煙、深色晾煙的淀粉、丙二酸等和雪茄煙的多項(xiàng)為弱變異性（CV＜10.00%）。淀粉和多酚以曬煙最高，石油醚提取物以雪茄煙最高，多酚和石油醚提取物含量以黃花煙種質(zhì)資源最低（表3）。

表3 不同類型的煙草種質(zhì)資源化學(xué)成分、多酚和石油醚提取物差異Tab. 3 Difference of chemical components, polyphenol and petroleum ether extracts of different type of tobacco germplasm resources

2.4 不同類型煙草種質(zhì)資源的多元酸和高級(jí)脂肪酸的差異

各類煙草種質(zhì)資源的多元酸和高級(jí)脂肪酸以草酸、蘋果酸、檸檬酸等成分含量較高（占88.50%～96.21%），差異較大；蘋果酸以馬里蘭煙最高，黃花煙次之，曬煙最低；檸檬酸以黃花煙最高，曬煙最低；其他成分含量低，差異較?。ū?）。

表4 不同類型煙草種質(zhì)資源多元酸和高級(jí)脂肪酸含量差異 Tab. 4 Difference of polybasic acids and higher fatty acids of different type of tobacco germplasm resources mg/g

2.5 同類不同種質(zhì)間化學(xué)成分和致香成分的差異

2.5.1 黃花煙和馬里蘭煙種質(zhì)資源間的差異性比較

不同的黃花煙種質(zhì)資源的總糖、還原糖、鉀、石油醚提取物、蘋果酸、檸檬酸等化學(xué)成分和致香成分差異較大，其中，總糖、還原糖、石油醚提取物、蘋果酸等以昭覺黃花煙最高，煙堿4385L 5-6 較高，普格黃花煙1 較低。不同的馬里蘭煙種質(zhì)資源的化學(xué)成分和致香成分有差異，總糖、還原糖、多酚、草酸、蘋果酸等成分Maryland 10-1 明顯高于Maryland609，而總氮、煙堿、鉀、石油醚提取物、檸檬酸等成分Maryland609 高于 Maryland 10-1；其余成分差異較?。ū?）。

表5 黃花煙和馬里蘭煙種質(zhì)資源的化學(xué)成分和致香成分含量差異Tab. 5 Difference of the chemical components and aroma components of Nicotiana rustica and Maryland tobacco germplasm resources

2.5.2 曬煙種質(zhì)資源間的差異性

不同的曬煙種質(zhì)資源的化學(xué)成分和致香成分差異較大。其中，總糖、還原糖、糖堿比、淀粉、石油醚提取物、草酸、丙二酸、蘋果酸、檸檬酸等差異較大（表6 和表7）。

表6 不同晾曬煙種質(zhì)資源化學(xué)成分、多酚和石油醚提取物含量差異Tab. 6 Difference of chemical components, polyphenol and petroleum ether extracts of different air-cured tobacco germplasm resources

表7 不同晾曬煙草種質(zhì)資源多元酸和高級(jí)脂肪酸含量差異Tab. 7 Difference of polybasic acids and higher fatty acids of different air-cured tobacco germplasm resources mg/g

續(xù)表7

2.5.3 深色晾煙和雪茄煙種質(zhì)資源間的差異性

不同的深色晾煙和雪茄煙種質(zhì)資源的化學(xué)成分和致香成分有差異（表8）?？偺?、還原糖、鉀以雪茄煙PR4-65 為高，2-5-3B 為低；煙堿、總氮、淀粉以2-5-3B 為高；多酚以NL madole Lc 為高，KY171 為低；草酸以NL madole Lc 為高，PR4-65 為低；蘋果酸以PR4-65 為高，NL madole Lc 為低；檸檬酸以Va359為高，PR4-65 為低；其余指標(biāo)差異不明顯。

表8 深色晾煙和雪茄煙種質(zhì)資源的化學(xué)成分和致香成分含量差異Tab. 8 Difference of chemical components and aroma components of dark air-cured and cigar tobacco germplasm resources

續(xù)表8

2.6 部分化學(xué)成分和致香成分含量較高的種質(zhì)

在化學(xué)成分和致香成分指標(biāo)中，煙堿、鉀、多酚、石油醚提取物、草酸、蘋果酸、檸檬酸、亞麻酸、亞油酸等的含量對(duì)煙葉品質(zhì)的影響較大，因此，將這些成分含量較高的種質(zhì)列于表9 中，便于資源的研究和利用。

表9 主要化學(xué)成分和致香成分含量較高的煙草種質(zhì)資源Tab. 9 Tobacco germplasm resources with higher contents of main chemical components and aroma components

2.7 聚類分析

對(duì)35 份煙草種質(zhì)資源表2 中的23 項(xiàng)化學(xué)成分和致香成分指標(biāo)，采用標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化、歐氏距離，離差平方和法進(jìn)行系統(tǒng)聚類，在截距為1.7 左右處將35 份資源分成5 類，各類所包含的種質(zhì)資源詳見圖1。各類間化學(xué)成分和致香成分差異明顯（圖2），各類內(nèi)除第5 類的氯和第4 類的油酸為強(qiáng)變異性（CV≥100%）外，其余為弱（或中）變異性，各類主要特征特性分述如下。

圖1 聚類分析圖Fig. 1 The diagram of clustering analysis

圖2 聚類分析的各類的化學(xué)成分和致香成分差異Fig. 2 Radar Chart of clustering analysis of chemical components and aroma components

第1 類（4 份）：均為黃花煙種質(zhì)（1、3、2、4），其主要特征為：總糖、還原糖、兩糖差、糖堿比、淀粉、多酚、石油醚提取物、草酸、丙二酸等含量低，鉀、蘋果酸、檸檬酸等含量高。

第2 類（5 份）：包含2 份馬里蘭煙（5、6）、2 份雪茄煙（34、35）和1 份曬煙（29），其主要特征為：石油醚提取物含量高，蘋果酸和檸檬酸等含量較高，總氮、多酚、丙二酸、蘋果酸、棕櫚酸、十八酸、亞油酸等多項(xiàng)成分為弱變異性。

第3 類（16 份）：包含1 份深色晾煙（31）和15 份 曬 煙（7、9、11、16、8、22、24、13、12、15、19、20、21、25、27），其主要特征為：多酚含量高。

第4 類（6 份）： 包 含3 份 曬 煙（10、14、28），2 份深色晾煙（32、33）和1 份雪茄煙；其主要特征為：總氮、煙堿含量高，草酸含量較高，各成分。

第5 類（4 份）： 均 為 曬 煙（17、18、26、23），其主要特征為：總糖、還原糖、淀粉等含量高，兩糖差、糖堿比、氮堿比高，蘋果酸、檸檬酸等含量低。

3 討論

通過對(duì)各化學(xué)成分和致香成分間的相關(guān)性、差異性、變異系數(shù)以及各類煙草種質(zhì)資源的差異性分析，結(jié)合相關(guān)學(xué)者的研究情況，對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行討論。

3.1 煙堿含量

煙堿是評(píng)價(jià)煙葉和卷煙質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，同時(shí)還是煙堿農(nóng)藥的重要原料，在綠色食品生產(chǎn)中具有重要位置[21]。煙堿目前還作為化工原料被廣泛應(yīng)用，廣東還從90 份煙草資源中篩選出煙堿＞ 4.0% 的密節(jié)金絲尾、桐鄉(xiāng)煙、棍子煙、奀種牛利、軟枝牛利、硬枝牛利、東莞牛利、中方密節(jié)和棉城煙等種質(zhì)，其中密節(jié)金絲尾最高為5.138%[22]。本項(xiàng)研究篩選出煙堿＞8.00%、7.00%～7.99%、6.00%～6.99%、5.00%～5.99%不同層次的資源分別為4 份、7 份、3 份、6 份（表6）；可為高煙堿資源的選擇應(yīng)用提供參考。

3.2 鉀含量

煙葉含鉀量影響煙葉的燃燒性、香氣味及煙葉制品安全性等多個(gè)品質(zhì)性狀，是煙葉品質(zhì)的重要指標(biāo)。高含鉀量是優(yōu)質(zhì)煙葉的一項(xiàng)重要指標(biāo)，楊歡等通過兩年田間試驗(yàn)篩選獲得了6 份高鉀型煙草材料（嘎吉紅大、長葉紅大、達(dá)白1 號(hào)、達(dá)白2 號(hào)、MFZS、930032-7）[23]。本項(xiàng)目篩選出鉀含量較高（3.42%）的普格黃花煙，鉀含量＞2.50%的資源云曬1 號(hào)、Maryland609（表6）。

3.3 淀粉

淀粉是煙葉內(nèi)的重要物質(zhì)。適宜的淀粉含量是煙葉質(zhì)量的重要體現(xiàn)。不同煙草類型間煙葉淀粉含量有顯著的差異，即使同一類型不同品種之間，由于遺傳基礎(chǔ)的差異，煙葉淀粉含量也不同[24-25]，如調(diào)制后的白肋煙品種TN90 淀粉含量在3%左右[26]，與烤煙截然不同。本項(xiàng)研究顯示，淀粉與總糖、還原糖、兩糖差、糖堿比、總氮、煙堿等呈顯著或極顯著的正相關(guān)；而與檸檬酸等呈極顯著的負(fù)相關(guān)。35 份晾曬煙資源中，犍為晾煙1 和馬來西亞曬晾煙淀粉含量較高為9.45%和8.44%。

3.4 石油醚提取物

石油醚提取物對(duì)煙葉外觀和內(nèi)在質(zhì)量有好的影響，而且不同產(chǎn)區(qū)、不同部位的煙葉含量有差異，栽培技術(shù)可以提高石油醚提取物的含量[27-30]。楊威等研究表明，寸三皮、肯那、拉加、曬黃煙4 個(gè)曬煙品種的石油醚提取物含量為6.56%～8.78%，烤煙品種為6.05%～8.91%[31]；不同地產(chǎn)的香料煙品種的石油醚提取物含量4.85%～6.50%[32]。而且，油分越多石油醚提取物含量越高，油分越少其含量越低；色度越濃、越強(qiáng)其含量越高，色度越弱、越淡其含量越低[24]。本項(xiàng)研究中，8 份資源的石油醚提取物含量＞8.00%，5份為7.00%～7.99%；雪茄煙色度較強(qiáng)、較濃，石油醚提取物含量較高，而黃花煙油分少、色度淡，研究結(jié)果與文獻(xiàn)一致。

3.5 酸類物質(zhì)

酸類物質(zhì)在煙草香味中占有重要的地位，非揮發(fā)性有機(jī)酸（以草酸、蘋果酸及檸檬酸為主）對(duì)抽吸品質(zhì)有重要影響；而且，檸檬酸在白肋煙中含量較多，蘋果酸和草酸在烤煙和香料煙中含量較多[18]。有研究認(rèn)為非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級(jí)脂肪酸在不同基因型間存在廣泛的變異, 每一種有機(jī)酸在不同類群之間都存在較大的差異[33]。多位學(xué)者研究認(rèn)為，不同品種煙葉有機(jī)酸含量的差異[34-35]。本文35 份晾曬煙種質(zhì)資源酸類物質(zhì)差異較大，特別是草酸、蘋果酸、檸檬酸等差異更明顯，類型特征及界線明顯。如黃花煙全被聚在第1 類，馬里蘭煙和2 份雪茄煙被聚在第2 類，第5 類全為曬煙。

4 結(jié)論

通過相關(guān)分析、聚類分析以及各類以晾曬調(diào)制的煙草種質(zhì)資源的比較分析發(fā)現(xiàn)，不同的晾曬煙種質(zhì)資源類型間，同一類型的不同種質(zhì)間的化學(xué)成分、多酚、石油醚提取物、有機(jī)酸等致香成分差異較大。其中，煙堿、多酚含量較高的是曬煙資源；鉀含量較高的有曬煙和馬里蘭煙；蘋果酸、檸檬酸較高的是黃花煙種質(zhì)資源；草酸較高的有曬煙和深色晾煙。通過聚類將35 分晾曬煙資源分聚類分析為5 類，各類的特征特性差異較大，篩選出的各類優(yōu)異煙草種質(zhì)資源，可供煙草育種和科研進(jìn)行進(jìn)一步利用。