中煙207 及其親本0953 高香氣性狀的物質(zhì)基礎(chǔ)研究

曹亞男，曹建敏，林潤(rùn)英，羅成剛，蔡憲杰，閆 鼎，潘旭浩，常愛霞*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，青島 266101；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081；3.福建省煙草公司龍巖市公司，福建 龍巖 364000；4.上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司，上海 200082）

煙葉香氣品質(zhì)是評(píng)價(jià)煙葉及其制品內(nèi)在質(zhì)量的核心內(nèi)容和重要指標(biāo)[1-3]。中式卷煙降焦減害工程的持續(xù)實(shí)施以及國際上對(duì)卷煙外源香精香料的限制，使得卷煙工業(yè)對(duì)煙葉原料香氣質(zhì)和香氣量要求也越來越高[4-8]。因此，通過多種技術(shù)途徑生產(chǎn)或開發(fā)適合卷煙工業(yè)需求的高香優(yōu)質(zhì)煙葉原料，一直是煙草工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)努力的方向[9-11]。品種是煙葉香氣品質(zhì)的內(nèi)在決定因子，培育及推廣高香優(yōu)質(zhì)的煙草品種，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉原料最經(jīng)濟(jì)有效的手段。而深入解析高香氣品種的關(guān)鍵致香物質(zhì)基礎(chǔ)，則是促進(jìn)高香優(yōu)質(zhì)品種培育、加快高香氣品種原料在卷煙配方中利用的關(guān)鍵。

烤煙新品種中煙207（審定前編號(hào)CF227）是以優(yōu)良烤煙品種云煙85 的雄性不育同型系為母本，以優(yōu)質(zhì)高香氣、耐氣候性斑點(diǎn)病的烤煙新品系0953為父本，經(jīng)雜交選育而成的具有高香氣性狀的優(yōu)良烤煙雜交種，2020 年通過全國烤煙品種審定委員會(huì)審定。根據(jù)多年育種材料評(píng)價(jià)（內(nèi)部資料）以及中煙207 全國區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果[12]，中煙207 及其親本0953 烤后煙葉感官質(zhì)量具有香氣質(zhì)好，香氣量足，香氣濃郁的特點(diǎn)，然而有關(guān)其致香物質(zhì)的含量特點(diǎn)尚未見報(bào)道，其高香氣性狀形成的物質(zhì)基礎(chǔ)尚不明確。本文綜合分析了本課題組多年來通過不同檢測(cè)方法獲得的中煙207 及其親緣品種0953、云煙85、云煙87 烤后煙葉主要致香物質(zhì)含量結(jié)果，探討了中煙207 和0953 高香氣性狀形成的關(guān)鍵致香物質(zhì)基礎(chǔ)，以期為烤煙新品種中煙207 的開發(fā)利用以及煙草高香氣品質(zhì)育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 品種（系）材料

本研究涉及的中煙207、云煙85、云煙87 是已審定的推廣品種，其種子由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所煙草種質(zhì)資源中期庫提供；0953 是本課題組以紅花大金元為母本、NC89 為父本雜交選育而成的穩(wěn)定品系，該品系烤后煙葉感官香氣濃郁，多年來被用作高香氣親本。

1.2 中煙207 和云煙87 致香物質(zhì)與感官質(zhì)量比較

2019 年，在四川瀘州生產(chǎn)試驗(yàn)中，制備中煙207 和云煙87（生產(chǎn)對(duì)照品種）烤后煙葉C3F 等級(jí)樣品，每個(gè)樣品設(shè)置2 次重復(fù)，參照徐曉玲等[13]文獻(xiàn)報(bào)道，利用頂空-固相微萃取法提取致香物質(zhì)，非極性色譜柱分離檢測(cè)。利用T 檢驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)的顯著性分析；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的計(jì)算方法為：相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差=標(biāo)準(zhǔn)偏差×100/平均值。每個(gè)樣品取3 kg，制備卷煙樣品，由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部煙草產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心進(jìn)行感官質(zhì)量鑒定。

1.3 中煙207 親本0953 與云煙85 及生產(chǎn)對(duì)照云煙87 致香物質(zhì)的比較

分別于2012 和2022 年，在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所四川西昌試驗(yàn)基地種植云煙85、云煙87和0953 品種（系），制備各年度烤后煙葉C3F 等級(jí)樣品，不設(shè)重復(fù)。參照曹建敏等[14]報(bào)道利用同時(shí)蒸餾萃取法提取致香物質(zhì)，強(qiáng)極性色譜柱進(jìn)行致香物質(zhì)分離檢測(cè)。使用儀器：氣質(zhì)聯(lián)用儀，Agilent 7890A-5975C（美國Agilent 儀器公司）。

2 結(jié) 果

2.1 中煙207 和云煙87 中部煙葉致香成分及感官質(zhì)量

根據(jù)2019 年四川瀘州中煙207、云煙87 中部煙葉致香物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果（表1），兩品種共檢測(cè)到5大類30 種煙草致香物質(zhì)。中煙207 所有檢出致香物質(zhì)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均低于10%，云煙87 除類胡蘿卜素降解產(chǎn)物6-甲基-5-庚烯-2-酮、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物2-正戊基呋喃外，其余28 種致香物質(zhì)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差低于10%，2 次檢測(cè)結(jié)果的重復(fù)性較好。在檢出成分中，中煙207 的類胡蘿卜素降解物、葉綠素降解物、苯丙氨酸降解物和西柏烷類降解物總含量分別比云煙87 高4.70、6.58、11.40 和3.09 μg/g；美拉德反應(yīng)產(chǎn)物總含量低4.62 μg/g；中煙207 致香成分總含量比云煙87 增加21.16 μg/g，提高了5.84%。

表1 2019 年四川瀘州中煙207 和云煙87 中部煙葉致香物質(zhì)測(cè)定結(jié)果Table 1 Contents of aroma substances in middle tobacco leaves for Zhongyan 207 and Yunyan 87 in Luzhou, Sichuan, 2019

從具體香氣成分看，中煙207 類胡蘿卜素降解物β-大馬酮、β-二氫大馬酮、金合歡基丙酮、3-羥基-β-二氫大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、芳樟醇，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物5-甲基糠醛、2-正戊基呋喃、3-乙?；拎?、麥芽酚，西柏烷降解物茄酮等11 種香氣成分含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）均比云煙87 提高24%以上，其中，除3-羥基-β-二氫大馬酮、5-甲基糠醛、2-正戊基呋喃外，中煙207 其他8 種致香成分含量極顯著或顯著高于云煙87；此外，中煙207 美拉德反應(yīng)物吡喃酮、苯丙氨酸降解物苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等4 種香氣成分在煙葉中的含量比云煙87提高13.86%～15.69%；并且以上15 種成分的每一成分，在中煙207 致香物質(zhì)中的相對(duì)比例均高于云煙87。因此，推測(cè)這15 種成分對(duì)中煙207 烤后煙葉高香氣特性具有重要貢獻(xiàn)。

根據(jù)四川瀘州中煙207 和云煙87 烤后煙葉感官質(zhì)量鑒定結(jié)果（表2），中煙207 的香氣質(zhì)、香氣量、余味、雜氣、刺激性等多個(gè)感官質(zhì)量指標(biāo)均優(yōu)于云煙87。結(jié)合其樣品致香物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果（表1），中煙207 感官香氣質(zhì)量好，可能與其高致香物質(zhì)含量特點(diǎn)有關(guān)。

表2 2019 年四川瀘州中煙207 和云煙87 中部煙葉感官鑒定結(jié)果Table 2 The sensory quality of middle tobacco leaves for Zhongyan 207 and Yunyan 87 in Luzhou, Sichuan, 2019

2.2 0953 與云煙85、云煙87 烤后煙葉致香成分

0953、云煙85 以及云煙87 烤后煙葉中性致香物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果（表3）表明，2012 年，3 品種中共檢測(cè)到了5 大類29 種致香成分；2022 年，除2012年檢測(cè)到的29 種成分外，還檢出了2-甲基-2-庚烯-6-酮、氧化沉香醇、吡啶、吡咯和降茄二酮等5 種致香成分。從兩年均檢出的成分看，3 個(gè)品種在不同年份致香物質(zhì)含量特點(diǎn)和趨勢(shì)相似。高香氣親本0953 的類胡蘿卜素降解物、葉綠素降解物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中各成分含量均高于云煙85 和云煙87 兩個(gè)姊妹系品種；苯丙氨酸類降解產(chǎn)物中苯乙醇、苯酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量均高于云煙85 和云煙87，苯甲醇含量均低于云煙85，苯甲醛含量高于云煙85、低于云煙87。兩年均檢出的29 種成分中，僅有苯乙醛、茄酮2 種成分在3 個(gè)品種中的含量趨勢(shì)年度間有差異。2022 年新檢出的5 種成分中，0953 中2-甲基-2-庚烯-6-酮、氧化沉香醇、吡啶、吡咯等4 種物質(zhì)的含量高于云煙85 和云煙87。2012 和2022 年的檢測(cè)結(jié)果均顯示，云煙85 的西柏烷降解物含量高于云煙87 和0953。年度間不同品種致香物質(zhì)含量趨勢(shì)相似的特點(diǎn)，反映了基因型對(duì)致香物質(zhì)含量的內(nèi)在決定性。0953 的基因型使其致香物質(zhì)含量在不同年度均表現(xiàn)出了高致香物質(zhì)的特點(diǎn)。

表3 2012、2022 年四川西昌不同品種致香成份測(cè)定結(jié)果Table 3 The contents of aroma components for different varieties in Xichang, Sichuan, 2012 and 2022

0953 中類胡蘿卜素降解物、葉綠素降解物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸降解物含量高，可能是其高香氣特性的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。其中葉綠素降解物新植二烯占各品種測(cè)出成分總量的86.3%～89.4%。與0953 相比，除茄酮、苯甲醛、苯乙醛、苯甲醇等個(gè)別成分外，云煙85 和云煙87 兩姊妹系品種各類致香物質(zhì)含量相似，云煙87 新植二烯及總致香物質(zhì)含量略高于云煙85。

3 討 論

煙葉的香氣質(zhì)量與其致香物質(zhì)含量密切相關(guān)。通過分析煙葉香氣物質(zhì)的類型和含量，可以相對(duì)客觀地評(píng)價(jià)煙葉香氣質(zhì)量的優(yōu)劣。基于以往有關(guān)烤煙致香物質(zhì)的大量研究報(bào)道，不同烤煙品種中致香成分的種類基本相似，但各致香成分的含量及所占比例有所不同，最終造成不同烤煙品種香氣質(zhì)量具有一定差異[9,15-23]。已有研究表明，在致香物質(zhì)種類基本相同的情況下，主要致香物質(zhì)絕對(duì)含量和相對(duì)含量比例高的種質(zhì)，大多表現(xiàn)高香優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn)[24-25]。本研究中，不同烤煙品種的致香物質(zhì)，種類基本相同，且具有高香氣特色的中煙207、0953 兩品種（系），其致香物質(zhì)含量總體較高，研究結(jié)果進(jìn)一步印證了以往的觀點(diǎn)。

質(zhì)體色素降解物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸降解物以及西柏烷類降解物等中性致香物質(zhì)，對(duì)煙葉香氣品質(zhì)具有重要影響和貢獻(xiàn)[9,15]。據(jù)報(bào)道，類胡蘿卜素降解物多具有花香、果香和清甜香等令人愉悅的香味，并且其降解的香味物質(zhì)感官閾值相對(duì)較低、刺激性較小，對(duì)煙葉香氣貢獻(xiàn)率大，常用作卷煙香精香料以改善卷煙香氣品質(zhì)[26-27]；美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中的糠醛類物質(zhì)具有焦甜味，吡啶類、呋喃類等氮雜環(huán)類化合物具有烤香、烘焙香和堅(jiān)果香，可明顯增進(jìn)煙葉的烤煙特征香味[28]；西柏烷降解的茄酮等香氣物質(zhì)可以增加煙草本香，使煙氣更加豐滿醇和，是形成烤煙濃郁香氣風(fēng)格的主要成分[29]；苯丙氨酸降解物如苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛、苯乙醛是煙草中含量較為豐富的香味成分，對(duì)烤煙香氣具有良好的影響，尤其對(duì)烤煙果香、清香的貢獻(xiàn)較大[30]。就烤后煙葉而言，本研究及全國烤煙品種區(qū)域試驗(yàn)[12]感官鑒定結(jié)果表明，中煙207 的香氣質(zhì)、香氣量、濃度及余味等感官指標(biāo)優(yōu)于對(duì)照品種K326和云煙87，本研究中煙207 總致香物質(zhì)含量較云煙87 提高5.84%，并且類胡蘿卜素降解物β-大馬酮、β-二氫大馬酮、金合歡基丙酮、3-羥基-β-二氫大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、芳樟醇，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物5-甲基糠醛、2-正戊基呋喃、3-乙?；拎ぁⅪ溠糠?、吡喃酮，西柏烷降解物茄酮，苯丙氨酸降解物苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等15 種成分的每一成分，在中煙207 致香物質(zhì)中的絕對(duì)含量和相對(duì)比例均高于云煙87。因此推測(cè)，以上15 種成分，可能是中煙207 烤后煙葉高香氣性狀的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

不同年份間，0953、云煙85、云煙87 三品種絕大多數(shù)致香物質(zhì)含量高低的趨勢(shì)性基本一致，驗(yàn)證了基因型是烤煙香氣質(zhì)量的遺傳基礎(chǔ)[18]。周芳芳等[31]研究表明，遺傳背景相似的烤煙品種，其致香物質(zhì)含量相似性較高；李雪君等[25]研究表明，培育高香氣烤煙品種需要選擇致香物質(zhì)含量高的親本資源。本研究中，遺傳背景基本相同的云煙85 和云煙87 兩個(gè)姊妹系品種的致香物質(zhì)含量特點(diǎn)也高度相似，但云煙85 的西柏烷降解物含量明顯高于云煙87 和0953。綜合中煙207、0953、云煙85、云煙87 的致香物質(zhì)含量特點(diǎn)，可推測(cè)中煙207類胡蘿卜素降解物、葉綠素降解物和苯丙氨酸降解物含量高的特性遺傳自其高香氣親本0953，而其高西柏烷降解物特性則可能遺傳自云煙85。

本研究進(jìn)一步證明，在高香氣品質(zhì)育種中，選擇配合力較好，遺傳背景差異較大的高香氣種質(zhì)資源為親本，更易于培育高香氣烤煙新品種。

根據(jù)田間嗅聞結(jié)果，中煙207 鮮煙葉具有與高香氣親本0953 相同但不同于云煙85 的優(yōu)雅香氣。本研究?jī)H探討了中煙207 和0953 烤后煙葉高香氣特性的物質(zhì)基礎(chǔ)，形成中煙207 和0953 鮮煙葉優(yōu)雅香氣的物質(zhì)基礎(chǔ)及遺傳規(guī)律尚有待深入研究。

4 結(jié) 論

通過對(duì)中煙207 及其親本烤后煙葉致香物質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，結(jié)果表明，0953 烤后煙葉類胡蘿卜素降解物、葉綠素降解物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物各成分含量均高于云煙85 和云煙87，苯丙氨酸類降解物總含量高于云煙85 和云煙87，可能是0953 具有高香氣特性的重要原因。云煙85 和云煙87 兩個(gè)姊妹系品種致香物質(zhì)含量特點(diǎn)高度相似，但云煙85 西柏烷降解物含量高于云煙87。中煙207 烤后煙葉類胡蘿卜素降解物β-大馬酮、β-二氫大馬酮、金合歡基丙酮、3-羥基-β-二氫大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、芳樟醇，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物5-甲基糠醛、2-正戊基呋喃、3-乙酰基吡啶、麥芽酚、吡喃酮，西柏烷降解物茄酮，苯丙氨酸降解物苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等15 種成分的含量和比例均高于云煙87，這些成分可能是中煙207 烤后煙葉高香氣特性的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。中煙207 烤后煙葉中類胡蘿卜素降解物、葉綠素降解物、苯丙氨酸降解物總含量高于云煙87 的特點(diǎn)可能遺傳自親本0953。