醇化過程中上部煙葉芳香族氨基酸降解產(chǎn)物變化及其與感官品質(zhì)的關(guān)系

王玉華 姜振玲 崔志軍 劉中慶 王微棕 高 陽 孫玉軍 杜傳印*

（1山東濰坊煙草有限公司，山東濰坊 261205；2濰坊市坊子區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東濰坊 261200）

芳香族氨基酸降解產(chǎn)物是烤煙重要的致香成分之一，主要包括苯甲醛、苯乙醛、苯乙酮、苯乙醇等。該類物質(zhì)對烤煙感官品質(zhì)有重要影響。研究表明，芳香族氨基酸降解產(chǎn)物與煙葉香氣類型及評吸質(zhì)量存在密切關(guān)系[1-2]：苯甲醛對烤煙香型具有重要影響[3]，使煙氣具有櫻桃香和杏仁香；苯乙醛使煙氣更加醇和，具有較為強烈的花香和皂香，且對烤煙評吸總分具有促進作用[4]。目前，關(guān)于該類致香物質(zhì)的研究較多，張永安等[5]研究了芳香族氨基酸降解產(chǎn)物與生態(tài)因子之間的關(guān)系，周冀衡等[6]研究了不同產(chǎn)區(qū)煙葉中該類物質(zhì)含量的差異，邸慧慧[7]研究了中上部葉單葉重與中性香氣物質(zhì)含量之間的關(guān)系。但是，前人研究多為針對特定時間段的靜態(tài)研究，鮮有關(guān)于此類化合物含量的動態(tài)分析。復(fù)烤后煙葉需要經(jīng)過2～3年的醇化才可作為卷煙原料[8]，研究表明，此階段煙葉內(nèi)在化學(xué)成分含量變化極其顯著[9-12]，感官品質(zhì)也隨之發(fā)生改變[13-15]。鑒于現(xiàn)狀，本研究以山東上部煙葉為原料，探究芳香族氨基酸降解產(chǎn)物在醇化過程中的含量變化及其與感官品質(zhì)的關(guān)系，為科學(xué)開展醇化作業(yè)、節(jié)省醇化成本、提升醇化質(zhì)量提供參考，為進一步提升上部煙葉工業(yè)可用性探索可行之路。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試烤后原煙品種為NC55，等級為B2F。自然醇化在常溫條件下進行，注意適當(dāng)通風(fēng)、防潮；人工醇化在醇化倉庫內(nèi)進行，定溫（29℃）定濕（65%）?？竞笤瓱煹谝淮稳?，醇化前進行第二次取樣，后每隔6個月取樣一次，每種醇化方式共取8份樣品。每次取樣后樣品置于-18℃低溫條件下保存。

1.2 試驗儀器

檢測所用儀器為Agilent 7890A-5975C氣質(zhì)聯(lián)用儀。

1.2.1 色譜條件。色譜柱：HP-FFAP（HP-FFAPPolyethylene Glycol，50.00 m×320.00 μm×0.50 μm）；進樣口溫度240℃；輔助加熱器溫度280℃；載氣為He；流速 1.0 mL/min；進樣量 1 μL；分流比 10∶1。 升溫程序：初始溫度為70℃，以2℃/min速率升至100℃，保持5 min，以2℃/min升至110℃，以2.5℃/min速率升至140℃，保持2 min，然后以5℃/min速率升至190℃，最后以5℃/min速率升至230℃，保持20min，后運行30 min。

1.2.2 質(zhì)譜條件。電離方式：EI源，離子源溫度為230℃；電離能量70 eV；四級桿溫度150℃，傳輸線溫度270℃；溶劑延遲4 min；掃描模式選擇離子掃描（SIM）。

1.3 致香物質(zhì)測定

提取方法：同步蒸餾萃取，萃取劑為二氯甲烷。在60℃水浴條件下萃取3 h，用無水硫酸鈉將萃取液干燥后進樣分析。

1.4 煙葉感官質(zhì)量鑒定

依據(jù)《煙草及煙草制品感官評價方法》（YC/T 1381998）、《卷煙 第 4部分：感官技術(shù)要求》（GB 5606.4—2005），由感官評吸專家進行感官質(zhì)量鑒定。

2 結(jié)果與分析

2.1 醇化過程中芳香族氨基酸降解產(chǎn)物總量分析

2.1.1 芳香族氨基酸降解產(chǎn)物總量變化。本研究檢測了苯甲醛、苯乙酮、苯乙醛等7種芳香族氨基酸降解產(chǎn)物在醇化過程中含量變化情況，結(jié)果如圖1所示。分析可得，醇化過程中芳香族氨基酸降解產(chǎn)物總量逐漸提高，總體趨勢呈現(xiàn)“S”形，即前12個月增速較慢，12～18個月期間含量迅速增加，醇化后期含量趨于穩(wěn)定，不同醇化方式變化趨勢基本一致。方差分析結(jié)果表明，2種醇化方式下，芳香族氨基酸降解產(chǎn)物總量變化均達到0.05水平上的顯著。

圖1 醇化過程中芳香族氨基酸降解產(chǎn)物含量變化

2.1.2 醇化過程中芳香族氨基酸降解產(chǎn)物總量多重比較。由表1可知，在醇化前6個月內(nèi)，芳香族氨基酸降解產(chǎn)物總量逐漸增加，該時期內(nèi)人工醇化增幅大于自然醇化，且較初烤煙葉總量顯著增加47.25%，該段時間內(nèi)自然醇化的煙葉變化未達到顯著水平。在6～12個月期間，自然醇化條件下化合物總量顯著提升49.60%，達到39.12 μg/g，較同期人工醇化條件下化合物總量提高24.67%。該時間段為自然醇化顯著提升期，說明自然醇化條件下該類化合物合成的快速增長期晚于人工醇化。在12～18個月期間，在2種醇化方式下該類化合物總量均有顯著的提升。自然醇化條件下，24個月時化合物總量達到峰值，為77.95 μg/g；醇化24～36個月期間含量略有下降。人工醇化條件下，在18～36個月期間化合物總量呈現(xiàn)增加趨勢，且在24～30個月期間有顯著的提升；醇化36個月后達到該時間段最大值，為76.14 μg/g，與自然醇化條件下峰值含量無顯著差異。

表1 不同方式醇化0～36個月芳香族氨基酸降解產(chǎn)物含量單位：（μg·g-1）

上述變化過程表明，醇化方式影響著各類化合物生成或降解的進程，但在本研究中2種醇化方式對化合物峰值含量影響差異不顯著。

2.2 醇化過程中芳香族氨基酸降解產(chǎn)物含量變化

表2所示為7種芳香族氨基酸降解產(chǎn)物在醇化過程中含量變化情況。方差分析表明：苯甲醛、苯乙醛、苯乙醇、苯酚、苯乙酮及4-乙烯基-2-甲氧基苯酚等化合物含量變化在2種醇化方式下均達到顯著水平；苯甲醇在人工醇化條件下含量變化達到顯著水平，但在自然醇化條件下變化未達到顯著水平。

表2 醇化過程中7種芳香族氨基酸降解產(chǎn)物含量單位：（μg·g-1）

苯甲醛、苯酚和苯乙醇、苯乙醛4種化合物含量在醇化過程中呈現(xiàn)增加趨勢。其中，苯甲醛在醇化18個月時含量達到峰值。苯乙醛在自然醇化6～18個月期間含量迅速提升590.12%，醇化24個月時達到最大值（57.72 μg/g），隨后含量趨于穩(wěn)定；在人工醇化12～18個月期間含量顯著提升149.35%，后期增速放緩，醇化 36個月時達到峰值（55.65 μg/g），略低于自然醇化條件下最大含量。該結(jié)論與朱大恒等[16]研究結(jié)論一致。

苯甲醇和苯乙酮含量變化總體較為平穩(wěn)，但在醇化過程中存在波動。其中苯甲醇在醇化12個月時含量有顯著下降，在人工醇化條件下下降了43.53%，在自然醇化條件下下降了31.18%，其后迅速回升至初始水平。苯乙酮呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，其中：自然醇化6～18個月期間，其含量顯著增加37.5%，18個月時達到最大值0.11 μg/g；在18～24個月期間含量迅速降低到初始水平，后期保持穩(wěn)定。在人工醇化6～12個月期間，其含量極顯著增加114.29%，12個月時達到最大值0.15 μg/g；12個月之后含量逐漸降低至初始水平。

4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量在醇化過程中呈現(xiàn)降低趨勢，2種醇化方式下均呈現(xiàn)前期顯著降低、后期波動下降趨勢，但顯著下降時間存在一定差異：自然醇化條件下發(fā)生在前12個月內(nèi)，人工醇化條件下發(fā)生在6～12個月期間。

2.3 芳香族氨基酸降解產(chǎn)物與感官品質(zhì)關(guān)系

由表3可知，自然醇化條件下，芳香族氨基酸降解產(chǎn)物總量與感官評價指標(biāo)均成正相關(guān)關(guān)系，并且與雜氣、刺激性指標(biāo)在0.01水平上顯著正相關(guān)，與總分指標(biāo)在0.05水平上顯著正相關(guān)。該類化合物中有6種物質(zhì)與感官評價指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系達到顯著水平。其中：苯酚對香氣質(zhì)指標(biāo)有顯著的促進作用；苯乙酮對香氣量指標(biāo)有顯著的促進作用；苯乙醛和苯酚對雜氣指標(biāo)得分有極顯著的促進作用，4-乙烯基-2-甲氧基苯酚對其有顯著的不利作用；苯甲醛、苯乙醇、苯乙醛和苯酚對刺激性指標(biāo)有顯著正向作用（相關(guān)關(guān)系均達到極顯著水平），4-乙烯基-2-甲氧基苯酚對刺激性指標(biāo)有極顯著的不利影響。

表3 芳香族氨基酸降解產(chǎn)物總量與感官指標(biāo)關(guān)系

在人工醇化條件下，芳香族氨基酸降解產(chǎn)物與香氣量指標(biāo)成負相關(guān)，但不顯著；化合物總量與其余指標(biāo)成正相關(guān)，其中與雜氣和刺激性指標(biāo)關(guān)系達到顯著水平，相關(guān)系數(shù)分別為0.356和0.357。苯甲醛、苯乙醇、苯乙醛和苯酚4種化合物與刺激性和雜氣指標(biāo)均成正相關(guān)關(guān)系，其中與苯甲醛相關(guān)關(guān)系達到極顯著水平；4-乙烯基-2-甲氧基苯酚與刺激性、雜氣指標(biāo)成顯著負相關(guān)關(guān)系。

3 結(jié)論與討論

在自然醇化和人工醇化2種醇化方式下，隨著醇化時間的延長，芳香族氨基酸降解產(chǎn)物總量呈“S”形上升趨勢，其中醇化12～18個月期間含量均有顯著增加。不同化合物在醇化過程中含量變化情況存在差異，其中：苯甲醛、苯酚、苯乙醇、苯乙醛4種化合物含量在醇化過程中呈現(xiàn)增加趨勢；4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量在醇化過程中呈現(xiàn)降低趨勢；苯甲醇和苯乙酮含量總體變化較為平穩(wěn)。

2種醇化方式下，芳香族氨基酸降解產(chǎn)物含量快速增長期存在一定的差異。自然醇化方式下芳香族氨基酸降解產(chǎn)物的合成起始期晚于人工醇化方式，這與微生物種群數(shù)量及種類存在較為密切的關(guān)系[17-18]。在人工醇化方式下，得益于合適的溫度和濕度條件，微生物在醇化前6個月內(nèi)可快速增殖，表現(xiàn)為微生物種群數(shù)量及酶含量多于自然醇化的煙葉。因此，該段時間人工醇化進程要快于自然醇化，曾曉鷹等[19]的研究證明了這一觀點，且與夏炳樂等[20]利用生物酶制劑進行試驗的結(jié)論是一致的。

本研究表明，雖然在2種醇化方式下化合物生成速度存在差異，但當(dāng)最終含量趨于峰值時（本研究階段內(nèi)），兩者含量無顯著差異，而朱大恒等[16]研究表明，自然醇化條件下該類化合物含量顯著高于人工醇化條件下含量，在本研究中苯甲醛甚至呈現(xiàn)相反的趨勢。分析原因，可能在于醇化地域、烤煙品種及烤煙內(nèi)在品質(zhì)等因素的差異。另外，微生物群落的不同也會導(dǎo)致醇化進程及結(jié)果產(chǎn)生差異。

芳香族氨基酸降解產(chǎn)物與煙葉感官品質(zhì)存在相關(guān)關(guān)系。本研究中，同一化合物在不同醇化方式下對感官指標(biāo)的影響存在差異，分析原因可能在于煙葉感官品質(zhì)的表達受若干種化合物綜合作用的影響，鑒于背景的復(fù)雜性與多樣性，難以用常規(guī)的數(shù)理統(tǒng)計方法進行衡量。下一步，基于大數(shù)據(jù)的建模分析可以作為解決該類問題的有效途徑。

本研究表明，在醇化前6個月，采取人工醇化可以加快醇化進程的啟動，且該結(jié)果得到前人研究結(jié)論的支持[21-22]。同時，鑒于山東煙區(qū)烤煙在2種醇化方式下芳香族氨基酸降解產(chǎn)物峰值含量差異不顯著這一試驗結(jié)果，最終醇化方案可以選擇前6個月采取人工醇化，以加快前期進程，后期采取自然醇化。在18～24個月降解產(chǎn)物含量基本可達到最大；最長醇化時間不宜超過30個月，之后的醇化進程雖然不會顯著降低烤煙的內(nèi)在品質(zhì)，但對于醇化成本的控制不利。