兩種木質(zhì)容器醇化處理對(duì)雪茄煙支揮發(fā)性成分的影響

劉利平，潘 勇，譚再鈺，方 欣，吳英喬，周亞彬，朱婷婷，王榮浩，黃友誼，王 劍*

1. 湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，武漢市東西湖金山大道1355 號(hào) 430040

2. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院，武漢市洪山區(qū)獅子山街1 號(hào) 430077

3. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，武漢市洪山區(qū)獅子山街1 號(hào) 430077

煙葉醇化又被稱為“陳化”，是一種過(guò)程緩慢且溫和的發(fā)酵方式，可以消除青雜氣、減輕刺激性、改善余味等，是改善煙葉內(nèi)在品質(zhì)的重要工序［1-4］。煙葉的香味成分和感官品質(zhì)受醇化時(shí)間影響，在自然醇化過(guò)程中，香味成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和感官質(zhì)量在初期快速上升，中期緩慢增加并達(dá)到最大值，后期開(kāi)始下降［5］。香料煙陳化過(guò)程中，溫度在不同時(shí)期對(duì)煙葉品質(zhì)和化學(xué)成分的影響不同，如在陳化前期淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加，陳化后期這種差異逐漸縮小；煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)在陳化過(guò)程中減小幅度較大，溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低；在低溫條件下陳化時(shí)煙葉質(zhì)量的改進(jìn)較為緩慢，在高溫條件下陳化前期煙葉質(zhì)量變化較為激烈，但達(dá)到一定陳化階段時(shí)煙葉的感官評(píng)吸質(zhì)量趨于下降［6］。此外，醇化處理中裝箱方式［7-8］、氧氣濃度［9-10］等條件也影響著醇化過(guò)程中煙葉品質(zhì)的變化。目前，對(duì)于煙葉醇化方面的研究多集中于烤煙、白肋煙和曬黃煙［11-13］，而對(duì)雪茄煙支成品方面的研究較少［14-15］，木制容器醇化處理對(duì)雪茄煙支品質(zhì)的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究中以雪茄成品煙支為材料，利用杉木和香柏木兩種材質(zhì)的容器進(jìn)行醇化處理，分析兩種處理方式對(duì)雪茄煙支揮發(fā)性成分和感官品質(zhì)的影響，旨在為提升雪茄煙支品質(zhì)及風(fēng)格特征等提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

實(shí)驗(yàn)煙支為湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司三峽卷煙廠生產(chǎn)的葉束式手卷雪茄“雪之夢(mèng)9號(hào)”（180 mm×11 mm）在制品。雪茄煙支醇化容器分別為杉木盒子（52 cm×21 cm×25 cm，四川什邡利康木業(yè)有限公司）和香柏木盒子（63 cm×35 cm×37 cm，肇慶市嶠丞木制品有限公司）。

正構(gòu)烷烴（C7～C40）（色譜純，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）；二氯甲烷（色譜純）、乙酸苯乙酯（內(nèi)標(biāo)，98%，0.101 μg/μL）（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）。

TRACE 1300+ISQ7000 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)Thermo Fisher 科技公司）；固相微萃取手柄、CAR/PDMS萃取頭（75 μm）（美國(guó)Supleco公司）。

1.2 方法

1.2.1 煙支的醇化處理和取樣

用杉木盒子和香柏木盒子分別盛裝雪茄煙支，所占容積比例均為80%。采用透明無(wú)味塑料袋密封盒子，然后將盒子置于溫度為21 ℃、相對(duì)濕度為75%的恒溫恒濕環(huán)境中醇化處理45 d。醇化前后按五點(diǎn)取樣法［16］（先確定對(duì)角線的中點(diǎn)作為中心抽樣點(diǎn)，再在對(duì)角線上選擇4個(gè)與中心抽樣點(diǎn)距離相等的點(diǎn)作為抽樣點(diǎn)）取樣，樣品經(jīng)密封后于-20 ℃保存。

1.2.2 雪茄煙支的揮發(fā)性成分分析

采用頂空-固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（headspace solid phase microextraction gas chromatography/mass spectrometry，HS-SPME-GC/MS）法分析雪茄煙支的揮發(fā)性成分。將雪茄煙支樣品剪碎后，用液氮處理，在低溫下研磨粉碎，過(guò)孔徑0.425 mm（40 目）分樣篩。取0.2 g 篩后樣品，置于20 mL 頂空進(jìn)樣瓶中，添加20 μL 乙酸苯乙酯內(nèi)標(biāo)后，密封，進(jìn)行頂空處理。頂空處理?xiàng)l件：平衡溫度70 ℃，平衡時(shí)間20 min；吸附溫度70 ℃，吸附時(shí)間30 min。頂空處理好后，及時(shí)從頂空瓶中拔出萃取頭，并立即插入GC 進(jìn)樣口，在250 ℃下解吸5 min，進(jìn)行GC-MS 檢測(cè)。檢測(cè)條件：

色譜柱：HP-INNOWAX 毛細(xì)管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣：He；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣，流速1.8 mL/min；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：230 ℃；升溫程序：60 ℃（2230 ℃（10 min）；電離能：70 eV；質(zhì)量掃描范圍：35～450 amu。經(jīng)計(jì)算機(jī)通過(guò)NIST譜庫(kù)進(jìn)行檢索匹配，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)中的匹配值和保留指數(shù)，以匹配值＞700或保留指數(shù)誤差＜25 為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定性分析；假定校正因子為1，采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行半定量分析。

1.2.3 雪茄煙支的感官評(píng)價(jià)

雪茄煙支的感官質(zhì)量評(píng)價(jià)由湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司三峽卷煙廠組織5位感官質(zhì)量評(píng)吸人員（其中，2 人為國(guó)家評(píng)煙委員會(huì)雪茄煙分委會(huì)委員，另3人為雪茄煙研發(fā)人員）完成，按照GB/T 15269.4—2011［17］中對(duì)雪茄煙支的感官技術(shù)要求，對(duì)煙支的顏色、光澤、香味、雜氣、刺激性、余味和灰度等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

使用軟件EXCEL 2006、SPSS 23.0、Origin 2019、TBtools v1.098765和聯(lián)川生物平臺(tái)（www.omicstudio.cn）中云工具進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及基本圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 醇化雪茄煙支中揮發(fā)性成分的種類(lèi)

從3種雪茄煙支樣品中共檢測(cè)出55種揮發(fā)性成分，根據(jù)揮發(fā)性成分的結(jié)構(gòu)可分為8類(lèi)，包括烯烴類(lèi)（30種）、含氮化合物（7種）、醇類(lèi)（5種）、酮類(lèi)（5種）、芳香烴類(lèi)（3種）、烷烴類(lèi)（2種）、酯類(lèi)（2種）和酸類(lèi)（1種），見(jiàn)圖1a和表1。

圖1 原料和醇化處理雪茄煙支中揮發(fā)性成分的種類(lèi)Fig.1 Types of volatile components in cigar samples before and after aging

由表1 和圖1b 可知，雪茄原料煙支以及香柏木和杉木醇化處理煙支中鑒定出的揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量依次為35、52 和44 種，以香柏木醇化處理煙支的數(shù)量最多，其次為杉木醇化處理煙支。杉木醇化處理煙支與原料煙支中共同檢測(cè)到的揮發(fā)性成分有33種，在杉木醇化煙支中新檢出的揮發(fā)性成分有11 種，包括α-長(zhǎng)葉蒎烯、β-蓽澄茄油烯、cis-muurola-3,5-diene、γ-欖香烯、α-葎草烯、α-松油醇、β-紅沒(méi)藥烯、β-倍半水芹烯、花側(cè)柏烯、綠花醇和乙酸柏木酯；香柏木醇化煙支與原料煙支中共同檢測(cè)到的揮發(fā)性成分有34種，在香柏木醇化煙支中新檢出的揮發(fā)性成分有18 種，包括δ-欖香烯、衣蘭烯、α-長(zhǎng)葉蒎烯、α-古蕓烯、β-蓽澄茄油烯、9-aristolene、cis-muurola-3,5-diene、γ-欖香烯、γ-古蕓烯、α-葎草烯、喇叭烯、β-紅沒(méi)藥烯、β-倍半水芹烯、去氫白菖烯、杜松烯醇、表蓽澄茄油烯醇、綠花醇和乙酸柏木酯。對(duì)3種煙支的揮發(fā)性成分進(jìn)行比較，3 種煙支共有揮發(fā)性成分33種，δ-欖香烯、衣蘭烯、α-古蕓烯、9-aristolene、γ-古蕓烯、喇叭烯、去氫白菖烯、杜松烯醇和表蓽澄茄油烯醇9種為香柏木醇化煙支中所特有的揮發(fā)性成分，α-松油醇和花側(cè)柏烯為杉木醇化煙支中所特有的揮發(fā)性成分，原料煙支中所特有的揮發(fā)性成分僅1種，為十五烷。以上結(jié)果表明，以香柏木、杉木醇化處理，可以顯著增加雪茄煙支中揮發(fā)性成分的種類(lèi)，均主要以增加烯烴類(lèi)揮發(fā)性成分為主；且香柏木醇化處理的雪茄煙支中揮發(fā)性成分種類(lèi)的數(shù)量最多，特異性香氣成分種類(lèi)最多。

表1 醇化雪茄煙支揮發(fā)性成分的種類(lèi)及質(zhì)量分?jǐn)?shù)Tab.1 Types and mass fractions of volatile components in aged cigar samples（μg·kg-1）

表1（續(xù)） （μg·kg-1）

2.2 醇化雪茄煙支中揮發(fā)性成分的變化

原料煙支和兩種木材醇化處理煙支中各類(lèi)揮發(fā)性成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及揮發(fā)性成分總量的結(jié)果見(jiàn)表2?？芍?，各樣品中揮發(fā)性成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均以含氮化合物為主，其次為烯烴類(lèi)，但不同樣品之間各類(lèi)揮發(fā)性成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所差異。與原料煙支相比，香柏木醇化煙支中烯烴類(lèi)、醇類(lèi)、芳香烴類(lèi)和酯類(lèi)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加（P＜0.05），但烷烴類(lèi)和酸類(lèi)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著減少（P＜0.05），而酮類(lèi)和含氮化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)無(wú)顯著性變化（P＞0.05）；杉木醇化煙支中烯烴類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)、含氮化合物、芳香烴類(lèi)和酯類(lèi)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著增加（P＜0.05），但烷烴類(lèi)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著減少（P＜0.05），而酸類(lèi)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)無(wú)顯著性變化（P＞0.05）。與香柏木醇化煙支相比，杉木醇化煙支中烯烴類(lèi)和芳香烴類(lèi)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低（P＜0.05），但醇類(lèi)、酮類(lèi)、含氮化合物和酸類(lèi)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則顯著增加（P＜0.05），而酯類(lèi)和烷烴類(lèi)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)無(wú)顯著變化（P＞0.05）。由此可知，兩種木材醇化處理對(duì)雪茄煙支中不同類(lèi)型揮發(fā)性成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有一定程度的影響，整體呈增加趨勢(shì)，但二者之間存在一定的差異；香柏木醇化煙支中烯烴類(lèi)和芳香烴類(lèi)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高，而杉木醇化煙支中醇類(lèi)、酮類(lèi)、含氮化合物和酸類(lèi)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高。

表2 醇化處理雪茄煙支中揮發(fā)性成分的主要類(lèi)型及質(zhì)量分?jǐn)?shù)①Tab.2 Main types and mass fractions of volatile components in aged cigar samples(μg·kg-1)

2.3 醇化雪茄煙支中的主要差異揮發(fā)性成分

為了篩選醇化處理雪茄煙支中主要的差異性揮發(fā)性成分，結(jié)合倍數(shù)變化（Fold change，F(xiàn)C）分析和獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)篩選差異揮發(fā)性成分，并以火山圖的形式直觀展示（圖2），分析不同木材醇化處理對(duì)雪茄煙支揮發(fā)性成分的影響。

圖2 雪茄煙支差異揮發(fā)性成分篩選火山圖Fig.2 Volcano plot of volatile components with differential mass fractions in cigar samples

與原料煙支相比，杉木醇化煙支中有23 種揮發(fā)性成分顯著上調(diào)（P＜0.05，F(xiàn)C＞2.0），除杉木醇化樣品中新檢出的11 種揮發(fā)性成分外，顯著上調(diào)的揮發(fā)性成分還包括α-柏木烯、1,7-二表-β-雪松烯、β-石竹烯、β-欖香烯、β-柏木烯、羅漢柏烯、（E）-β-金合歡烯、γ-依蘭油烯、大香葉烯、β-桉葉烯、α-依蘭油烯和柏木腦共12種；顯著下調(diào)（P＜0.05，F(xiàn)C＜0.5）的揮發(fā)性成分僅有2種，即杉木醇化樣品中未檢測(cè)到的十五烷和香橙烯（圖2a）。與原料煙支相比，香柏木醇化煙支中有34種揮發(fā)性成分顯著上調(diào)（P＜0.05，F(xiàn)C＞2.0），除香柏木醇化煙支中新檢出的18種揮發(fā)性成分外，顯著上調(diào)的揮發(fā)性成分還有α-蓽澄茄油烯、α-蒎烯、α-柏木烯、β-石竹烯、β-欖香烯、β-柏木烯、羅漢柏烯、香橙烯、（E）-β-金合歡烯、γ-依蘭油烯、大香葉烯、β-桉葉烯、α-依蘭油烯、δ-杜松烯、α-姜黃烯和柏木腦等16種；顯著下調(diào)（P＜0.05，F(xiàn)C＜0.5）的揮發(fā)性成分僅有1種，即在香柏木醇化煙支中未檢測(cè)到的十五烷（圖2b）。

與杉木醇化煙支相比，香柏木醇化煙支中有19種揮發(fā)性成分顯著上調(diào)（P＜0.05，F(xiàn)C＞2.0），除香柏木中新檢出的10 種成分外，還有α-蓽澄茄油烯、α-蒎烯、cis-muurola-3,5-diene、γ-欖香烯、α-葎草烯、γ-依蘭油烯、α-依蘭油烯、δ-杜松烯和α-姜黃烯共9 種；顯著下調(diào)（P＜0.05，F(xiàn)C＜0.5）的揮發(fā)性成分僅5 種，除在香柏木醇化煙支中未檢測(cè)到的α-松油醇和花側(cè)柏烯外，還有α-柏木烯、β-柏木烯和乙酸柏木酯。從杉木、香柏木醇化處理前后分別篩選到的主要差異揮發(fā)性成分分別有25、35種，主要差異揮發(fā)性成分均以烯烴類(lèi)為主；其中，除個(gè)別揮發(fā)性成分顯著下調(diào)外，多數(shù)差異揮發(fā)性成分呈顯著上調(diào)趨勢(shì)。與杉木醇化處理相比，香柏木醇化處理后有更多揮發(fā)性成分呈顯著上調(diào)趨勢(shì)（圖2c）。

2.4 醇化處理雪茄煙支的感官評(píng)價(jià)結(jié)果

雪茄煙支樣品的感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3?？芍?，與原料煙支相比，杉木和香柏木醇化處理對(duì)雪茄煙支的顏色、色澤和灰度指標(biāo)無(wú)影響，但香味、雜氣、刺激性、余味和整體評(píng)價(jià)（總分）的得分均有一定程度的增加，且香柏木醇化處理煙支的得分明顯高于杉木醇化處理。表明以杉木和香柏木醇化處理均能夠明顯提升雪茄煙支的感官品質(zhì)，且香柏木的醇化效果優(yōu)于杉木。杉木和香柏木醇化處理后煙支雜氣、刺激性和余味指標(biāo)的得分增加可能與揮發(fā)性成分中十五烷的減少或α-蓽澄茄油烯、α-蒎烯、α-柏木烯、β-石竹烯、β-欖香烯、β-柏木烯、羅漢柏烯、香橙烯、（E）-β-金合歡烯、γ-依蘭油烯、大香葉烯、β-桉葉烯、α-依蘭油烯和δ-杜松烯等多種香氣成分釋放量的增加有關(guān)。

表3 雪茄煙支的感官評(píng)價(jià)得分Tab.3 Scores for sensory evaluation of cigar samples

3 討論

香氣是評(píng)定煙葉及其制品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，優(yōu)質(zhì)煙葉的標(biāo)準(zhǔn)是在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的香氣量大且質(zhì)純、香型突出、余味醇和。煙葉的香氣質(zhì)、香氣量和香型風(fēng)格是由多種香氣成分的組成、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、比例及其相互作用共同決定的［18］。通過(guò)使用木制品提升產(chǎn)品香氣及品質(zhì)的研究，在葡萄酒等產(chǎn)品中已趨于完善和系統(tǒng)化［19-24］。而煙草領(lǐng)域關(guān)于這方面的研究還處于初級(jí)階段，僅有少量研究表明使用橡木桶發(fā)酵煙葉能夠在一定程度上改善其香氣質(zhì)、刺激性和甜度等品質(zhì)［25-26］，缺乏木制容器醇化對(duì)煙葉化學(xué)成分尤其是揮發(fā)性成分影響方面的研究。本研究結(jié)果表明，杉木和香柏木醇化處理能夠明顯改變雪茄煙支中揮發(fā)性成分的種類(lèi)及質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其中，以烯烴類(lèi)化合物的種類(lèi)及含氮化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化最為明顯，但不同木制容器醇化處理對(duì)雪茄煙支中揮發(fā)性成分的影響不同。木制容器醇化處理后雪茄煙支中揮發(fā)性成分種類(lèi)及質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，如α-長(zhǎng)葉蒎烯、β-蓽澄茄油烯、β-紅沒(méi)藥烯、β-倍半水芹烯、花側(cè)柏烯、α-柏木烯和β-柏木烯等揮發(fā)性成分，其主要原因可能是煙支吸附了木材的揮發(fā)性成分［27-29］，而香柏木醇化煙支提升的程度更高可能與香柏木的揮發(fā)性成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高或更適宜于被雪茄煙支吸附有關(guān)；其次可能是更有利于煙支在醇化過(guò)程中自身香氣前體物等的轉(zhuǎn)化。但對(duì)于雪茄煙支吸附木材揮發(fā)性成分的規(guī)律，主要香氣活性成分的種類(lèi)及變化，以及醇化時(shí)間、溫度和濕度等因素的影響，還有待于進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

（1）香柏木和杉木醇化處理均能夠明顯增加雪茄煙支中揮發(fā)性成分的種類(lèi)，增加的揮發(fā)性成分種類(lèi)主要以烯烴類(lèi)為主，且香柏木醇化處理雪茄煙支時(shí)揮發(fā)性成分的增加數(shù)量更多。

（2）香柏木和杉木醇化處理能夠在不同程度上改變雪茄煙支揮發(fā)性成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其中，香柏木醇化處理的雪茄煙支以烯烴類(lèi)和芳香烴類(lèi)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加為主，杉木醇化處理的雪茄煙支以醇類(lèi)、酮類(lèi)、含氮化合物和酸類(lèi)化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加為主。

（3）杉木和香柏木醇化處理均能夠明顯提升雪茄煙支的感官品質(zhì)，且香柏木醇化處理的效果優(yōu)于杉木。