烤煙游離氨基酸組分與感官品質(zhì)的相關(guān)分析

徐 磊，劉 偉，過偉民，袁 帥，董洪旭，郭建華，劉曉利，韓加所

1.陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，陜西省寶雞市高新大道100號 721000 2.中國煙草總公司鄭州煙草研究院 煙草行業(yè)生態(tài)環(huán)境與煙葉質(zhì)量重點實驗室，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號 450001 3.云南省煙草公司曲靖市公司沾益分公司生產(chǎn)科，云南省曲靖市珠江源大道1415號 655331

煙葉化學(xué)成分與感官品質(zhì)的相關(guān)性一直是煙葉品質(zhì)評價領(lǐng)域的研究熱點之一。研究發(fā)現(xiàn)，還原糖、總糖等碳水化合物指標(biāo)與煙葉感官品質(zhì)總體呈正相關(guān)，即在一定范圍內(nèi)提高糖含量對煙葉感官品質(zhì)有利。生物堿、蛋白質(zhì)和游離氨基酸為煙葉中主要的含氮化合物，其中煙堿與煙氣生理滿足感有關(guān)，一般認(rèn)為蛋白質(zhì)燃燒時可產(chǎn)生如同燃燒羽毛的臭味，影響煙葉香氣和吸味［1-4］。氨基酸對煙葉品質(zhì)的影響存在兩面性，一方面燃燒可產(chǎn)生如氨等具有刺激性的化合物，影響煙氣品質(zhì)；另一方面產(chǎn)生的非酶促棕色化產(chǎn)物（吡咯、吡嗪和呋喃類化合物）可賦予煙葉特有的香氣［5］。目前關(guān)于游離氨基酸與煙葉品質(zhì)的關(guān)系報道較多，王樹聲等［6］、鄧國賓等［7］、吳文斗等［8］提出了游離氨基酸組分與煙葉感官品質(zhì)存在相關(guān)性，但相關(guān)性強的組分不一致。而周蕓等［9］則提出清香型煙葉產(chǎn)區(qū)芳香族氨基酸、堿性氨基酸等12種游離氨基酸含量與感官品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)；過偉民等［10］、陳頤等［11］對烘烤過程中煙葉游離氨基酸含量的分析發(fā)現(xiàn)，美拉德反應(yīng)中不同活性游離氨基酸在烘烤過程的變化存在差異。可見游離氨基酸含量與煙葉感官品質(zhì)的關(guān)系尚不明確，為此采集制備了基本涵蓋各品質(zhì)檔次的我國7個生態(tài)區(qū)煙葉品質(zhì)梯度樣品，并系統(tǒng)分析了初烤煙葉游離氨基酸組分與評吸品質(zhì)和外觀品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性，旨在為完善煙葉化學(xué)成分適宜性評價指標(biāo)體系提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 煙葉采集與樣品制備

初烤煙葉采集：于2015—2016年采集我國閩西（三明）、滇東（曲靖）、川西南（涼山）、豫中（許昌）、湘南（郴州）、鄂西南（恩施）、桂西北（賀州）共7個生態(tài)區(qū)的中部（9～13葉位）和上部（16～18葉位）初烤煙葉。采集方法為農(nóng)戶定點取樣，選定各產(chǎn)區(qū)1～2個代表性站點3～4戶代表性煙農(nóng)，具體為每戶煙農(nóng)煙葉烘烤結(jié)束后，隨機采集未經(jīng)挑選和分級的煙葉，品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N。每產(chǎn)地每年采集煙葉150 kg左右。

品質(zhì)梯度樣品制備：根據(jù)煙葉分級標(biāo)準(zhǔn)［12］，參考文獻(xiàn)［9］的方法，分別制備各產(chǎn)區(qū)不同品質(zhì)檔次的煙葉樣品。兩個年份共制備各產(chǎn)區(qū)品質(zhì)梯度煙葉樣品412個，基本涵蓋了各產(chǎn)地可能出現(xiàn)的各種煙葉品質(zhì)檔次。

1.2 方法

1.2.1 游離氨基酸測定

按照 YC/T 282—2009［13］方法測定煙葉游離氨基酸含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

1.2.2 外觀品質(zhì)評價

由我國煙葉標(biāo)樣分標(biāo)委委員、高級技師組成的外觀品質(zhì)鑒定專家組（6人）完成煙葉外觀品質(zhì)評價。評價指標(biāo)包括顏色深淺、顏色純正度、成熟度、葉片結(jié)構(gòu)、身份、油分、色度，并按參考文獻(xiàn)［14］的方法計算外觀品質(zhì)綜合分值。

1.2.3 感官品質(zhì)評價

由具備煙草行業(yè)感官評吸鑒定資質(zhì)的人員（每組7～9人）完成感官評吸鑒定。評價指標(biāo)包括香氣質(zhì)、香氣量、濃度、勁頭、雜氣、刺激性、余味，并參考文獻(xiàn)［14］計算感官品質(zhì)指標(biāo)的綜合分值。由于感官評吸鑒定存在主觀性，且所有樣品的感官品質(zhì)評價無法在同一時間內(nèi)完成，為避免打分尺度波動對評價結(jié)果的影響，保證同產(chǎn)區(qū)、同年份的煙葉樣品由同一組評吸人員在同一時間內(nèi)完成。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。參考文獻(xiàn)［10］的分類方法，將煙葉游離氨基酸按側(cè)鏈結(jié)構(gòu)不同分為8類，包括芳香族氨基酸、酸性氨基酸、堿性氨基酸、脂肪族氨基酸、含羥基氨基酸、含硫類氨基酸、酰胺類氨基酸、亞氨基酸（脯氨酸）。由于感官評吸指標(biāo)較多，參考文獻(xiàn)［9］以香氣質(zhì)、香氣量和雜氣分值加和作為香氣品質(zhì)表征分值，以刺激性和余味分值加和作為口感特征表征分值。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙游離氨基酸組分的描述統(tǒng)計分析

各產(chǎn)區(qū)煙葉游離氨基酸組分的描述統(tǒng)計分析結(jié)果見表1。8類游離氨基酸中，脯氨酸含量較高，占游離氨基酸總量比例（占比）平均為50%～70%；其次為酰胺類氨基酸，占比平均為10%～20%；其余種類氨基酸含量相對較低，占比多在5%以內(nèi)。不同產(chǎn)區(qū)煙葉游離氨基酸各組分含量和占比差異明顯，如滇東和豫中產(chǎn)區(qū)煙葉游離氨基酸總量比閩西和湘南產(chǎn)區(qū)高100%以上。滇東產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出總量高、脯氨酸占比高的特點；豫中產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出總量高、堿性氨基酸占比高的特點；閩西產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出總量低、脯氨酸占比低的特點。

表1 煙葉游離氨基酸組分的描述統(tǒng)計分析Tab.1 Descriptive statistics of free amino acids in tobacco leaves

2.2 烤煙游離氨基酸組分與感官品質(zhì)的相關(guān)分析

2.2.1 散點圖分析

煙葉游離氨基酸含量與評吸品質(zhì)和外觀品質(zhì)指標(biāo)綜合分值散點圖見圖1～圖2（以滇東、湘南、鄂西南產(chǎn)區(qū)的游離氨基酸總量為例）?？傮w來看，隨著煙葉中游離氨基酸總量的提高，煙葉感官評吸和外觀品質(zhì)指標(biāo)綜合分值存在下降趨勢。

2.2.2 相關(guān)分析

由于不同產(chǎn)區(qū)煙葉游離氨基酸組分存在明顯的區(qū)域性差異，不同評吸組的評吸品質(zhì)指標(biāo)分值存在系統(tǒng)性差異，因此按產(chǎn)區(qū)和部位分析煙葉游離氨基酸含量與香氣品質(zhì)和口感特征指標(biāo)分值的相關(guān)性。從圖3看出，游離氨基酸總量與香氣品質(zhì)分值在多數(shù)產(chǎn)區(qū)未表現(xiàn)出顯著相關(guān)關(guān)系，而在多數(shù)產(chǎn)區(qū)除脯氨酸外的其他氨基酸含量與香氣品質(zhì)指標(biāo)分值呈顯著負(fù)相關(guān)，即這種相關(guān)關(guān)系受產(chǎn)區(qū)、評價人員和年份波動的影響較小。從圖4看出，游離氨基酸含量與口感特征指標(biāo)分值的相關(guān)性與香氣品質(zhì)指標(biāo)一致。

進(jìn)一步分析游離氨基酸各組分占比與評吸品質(zhì)指標(biāo)分值的相關(guān)性，結(jié)果見圖5。在絕大多數(shù)產(chǎn)區(qū)堿性氨基酸占游離氨基酸總量比例與評吸品質(zhì)指標(biāo)分值呈顯著負(fù)相關(guān)。此外，雖然脯氨酸含量與評吸品質(zhì)的相關(guān)關(guān)系不顯著，但其占游離氨基酸總量比例與評吸品質(zhì)指標(biāo)分值在多數(shù)產(chǎn)區(qū)中表現(xiàn)出顯著正相關(guān)?？傮w來看，初烤煙葉的游離氨基酸組分與評吸品質(zhì)密切相關(guān)，除脯氨酸外的多數(shù)氨基酸含量占比越高，煙葉香氣品質(zhì)和口感舒適性相對越差，脯氨酸占游離氨基酸總量比例越高，煙葉評吸品質(zhì)相對較好。

烤煙游離氨基酸含量與外觀品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)分析結(jié)果見圖6。游離氨基酸各組分含量與外觀品質(zhì)的相關(guān)性與評吸品質(zhì)相似，除脯氨酸外的多數(shù)氨基酸含量與煙葉顏色純正度、油潤感和色澤的均勻飽滿程度（色度）指標(biāo)分值呈顯著負(fù)相關(guān)，脯氨酸含量與煙葉顏色深淺（由淺到深）呈正相關(guān)?？緹熡坞x氨基酸各組分占比與外觀品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)分析結(jié)果見圖7。除脯氨酸外的多數(shù)氨基酸（尤其是堿性氨基酸）占游離氨基酸總量比例與煙葉顏色深淺、顏色純正度、油潤感等外觀品質(zhì)指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)，脯氨酸占比的規(guī)律則與其他氨基酸相反?？傮w來看，初烤煙葉游離氨基酸組分與煙葉品質(zhì)（評吸和外觀品質(zhì)）存在產(chǎn)區(qū)、部位、年份間一致的相關(guān)關(guān)系。

圖1 烤煙游離氨基酸總量與評吸品質(zhì)綜合指標(biāo)分值散點圖Fig.1 Scatter diagram of total free amino acid content and sensory quality score of flue-cured tobacco

圖2 烤煙游離氨基酸總量與外觀品質(zhì)綜合指標(biāo)分值散點圖Fig.2 Scatter diagram of total free amino acid content and appearance quality score of flue-cured tobacco

圖4 烤煙游離氨基酸含量與口感特征指標(biāo)分值的相關(guān)性Fig.4 Correlation between contents of free amino acids and taste quality score of flue-cured tobacco

圖5 烤煙游離氨基酸組分占比與香氣品質(zhì)指標(biāo)分值的相關(guān)性Fig.5 Correlation between proportions of free amino acids and aroma quality score of flue-cured tobacco

圖6 煙葉游離氨基酸含量與外觀品質(zhì)指標(biāo)分值的相關(guān)性Fig.6 Correlation between contents of free amino acids and appearance quality score of tobacco leaves

圖7 煙葉游離氨基酸組分占比與外觀品質(zhì)指標(biāo)分值的相關(guān)性Fig.7 Correlation between proportions of free amino acids and appearance quality score of tobacco leaves

3 討論

通過我國7個烤煙生態(tài)區(qū)2015—2016年400余個品質(zhì)梯度樣品的制備和系統(tǒng)分析評價，烤煙游離氨基酸組分在不同生態(tài)區(qū)間差異明顯，滇東和豫中產(chǎn)區(qū)煙葉的游離氨基酸總量較閩西和湘南產(chǎn)區(qū)高100%以上。因此，需分區(qū)域?qū)Τ蹩緹熑~游離氨基酸組分進(jìn)行分析評價。

游離氨基酸組分與煙葉感官品質(zhì)存在產(chǎn)區(qū)間一致、年份間穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系。從游離氨基酸各組分含量來看，除含量最高的脯氨酸外，堿性、芳香族等多數(shù)氨基酸含量與煙葉感官品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)；從各組分占比來看，堿性氨基酸占游離氨基酸總量比例與煙葉感官品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，脯氨酸占比則與煙葉感官品質(zhì)呈正相關(guān)。同一產(chǎn)區(qū)內(nèi)的煙葉，除脯氨酸外的其他氨基酸含量越低，游離氨基酸中的堿性氨基酸占比越低，脯氨酸占比越高，其香氣和口感等評吸品質(zhì)指標(biāo)和顏色純正度、油分、色澤均勻飽滿程度等外觀品質(zhì)指標(biāo)相對較好，且煙葉顏色相對較深。這與周蕓等［9］針對清香型產(chǎn)區(qū)游離氨基酸與評吸品質(zhì)的相關(guān)分析，董洪旭等［15］對福建、貴州、河南3個產(chǎn)區(qū)游離氨基酸與外觀品質(zhì)的相關(guān)分析研究結(jié)果相似，而與王樹聲等［6］、吳文斗等［8］的研究結(jié)果不同，原因可能與游離氨基酸組分及含量的區(qū)域差異有關(guān)。本試驗中所分析的7類產(chǎn)區(qū)，游離氨基酸總量最大差異超過100%，不考慮區(qū)域差異可能難以得到相對準(zhǔn)確的結(jié)果。

Wahlberg等［16］認(rèn)為，以游離氨基酸和還原糖為主要底物的美拉德反應(yīng)是烘烤過程煙葉香味物質(zhì)形成的主要途徑之一。目前對高溫加熱體系的研究認(rèn)為［17-18］，美拉德反應(yīng)中堿性氨基酸（Lys為代表）和芳香族氨基酸（Trp為代表）活性較強，而脯氨酸活性一般或較弱。根據(jù)前人關(guān)于烘烤過程美拉德反應(yīng)底物和產(chǎn)物變化的相關(guān)報道［10-11，19］，在煙葉烘烤中后期（定色期）美拉德反應(yīng)產(chǎn)物大量生成，美拉德反應(yīng)中活性強的堿性氨基酸含量下降幅度大，且占游離氨基酸總量比例持續(xù)下降，而美拉德反應(yīng)中活性相對較弱的脯氨酸占比則上升或相對穩(wěn)定。與本試驗結(jié)果相比，美拉德反應(yīng)中活性強的堿性氨基酸與烤后煙葉感官品質(zhì)的負(fù)相關(guān)關(guān)系在不同產(chǎn)區(qū)間表現(xiàn)一致，而活性相對較弱的脯氨酸（占比）則與煙葉感官品質(zhì)呈正相關(guān)，因此在烘烤階段通過調(diào)控游離氨基酸組分含量和占比，以提高烤后煙葉感官品質(zhì)方面還有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

我國不同生態(tài)區(qū)初烤煙葉的游離氨基酸含量和組成差異明顯，需分區(qū)域?qū)τ坞x氨基酸進(jìn)行分析和評價。游離氨基酸與煙葉感官品質(zhì)存在產(chǎn)區(qū)間一致、年份間穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系，堿性氨基酸含量及其占游離氨基酸總量比例、脯氨酸占游離氨基酸總量比例等指標(biāo)可反映煙葉感官品質(zhì)優(yōu)劣，并應(yīng)用于初烤煙葉化學(xué)成分的適宜性評價。