采收成熟度對煙葉致香物質(zhì)與感官質(zhì)量的影響

曹超逸，潘義宏，王全貞，閆宏偉，彭勝強，楊 飛，保 華，馮永紅，張曉龍*

（1.西南林業(yè)大學化學工程學院，云南 昆明 650224；2.云南五佳生物科技有限公司，昆明 650106；3.云南省煙草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655000；4.河北中煙工業(yè)有限責任公司，石家莊 050051）

烤煙各部位的煙葉根據(jù)采收時生長時間的不同，有不同的成熟程度。成熟度的不同讓煙葉在色、香、味3 個方面有不同的表現(xiàn)，因此，成熟度是煙葉按照國家標準進行分級時參考的第一質(zhì)量因素［1-6］。在品種、栽培、管理這3 個前提條件不變的情況下，將不同成熟度的煙葉進行對比試驗，結(jié)果表明，不同成熟度的煙葉中物質(zhì)的積累量不同，調(diào)制后煙葉的品質(zhì)也不相同。一般來說，在進行烘烤處理后，成熟度較好的煙葉表現(xiàn)出來的品質(zhì)也相對更優(yōu)［7，8］。

煙葉致香成分的含量是衡量煙葉品質(zhì)的重要因素［9］，也是能反映煙草化學質(zhì)量、煙葉香氣質(zhì)、香氣量以及香型評價的重要指標［10］，且不同的煙葉致香成分與煙葉感官質(zhì)量的線性相關(guān)性也不盡相同。通過對煙葉致香物質(zhì)含量的分析，可以對煙葉質(zhì)量進行比較客觀的評價［11］。相關(guān)研究表明，煙葉采收成熟度對煙葉致香成分含量及感官質(zhì)量均有較大影響［12-16］。這方面的研究大多針對致香成分或感官質(zhì)量，對不同部位、不同成熟度煙葉與感官質(zhì)量、致香成分間相互關(guān)系的研究較少。本研究通過不同的煙葉田間外觀特征設(shè)置不同采收成熟度處理，分析不同采收成熟度對不同部位烤后煙葉各類致香物質(zhì)和感官質(zhì)量的影響以及二者間的關(guān)系，旨在明確不同部位煙葉科學合理采收的外觀特征標準以及影響感官質(zhì)量的關(guān)鍵致香物質(zhì)，為完善研究區(qū)煙葉生產(chǎn)技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與方法

試驗于2020 年在曲靖市宣威熱水煙區(qū)開展，供試品種為云87，種植密度15 000 株/hm2，煙株有效留葉數(shù)20 片。植煙土壤養(yǎng)分含量為pH 5.60，有機質(zhì)29.85 g/kg，速效氮118.76 mg/kg，速效磷98.71 mg/kg，速效鉀129.12 mg/kg。煙株分上、中、下3 個部位，中、上部煙葉設(shè)置3 個成熟度處理，分別是S1 適熟、S2 成熟、S3 過熟；下部煙葉由于S2 與S1、S3 外觀特征差異不大，故設(shè)置2 個處理，S1 適熟、S3 過熟。

試驗采用完全隨機重復設(shè)計，每個處理3 次重復，分別按表1 所示成熟度田間外觀特征進行采收。供試烤房為氣流上升式密集烤房，并嚴格按照三段式烘烤工藝進行調(diào)制。

1.2 煙葉致香成分提取及感官評價

1.2.1 致香成分提取與分析 煙葉調(diào)制結(jié)束后回潮，分別選取各處理B2F、C3F、X2F 煙葉樣品各2.5 kg 用于分析。煙葉致香成分的提取及GC/MS 的分析條件參照陳越立等［17］的方法進行定量。

1.2.2 煙葉感官質(zhì)量評價 將各處理煙葉切絲后卷制成單料煙，經(jīng)過48 h 水分平衡后，由7 名持證評吸專家按照YC/T 138—1998 標準中“九分制”的方法對煙氣的刺激性、濃度、余味、燃燒性、香氣質(zhì)、香氣量、灰色、雜氣和勁頭等指標進行打分，計算平均值［18］。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2003 軟件進行處理。采用SPSS 14.0 和Origin 2018 統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析，參考董鳳鳴等［19］、才讓加［20］、楊雄等［21］的線性回歸分析方法進行線性回歸分析，判斷相關(guān)程度高低的標準是線性相關(guān)系數(shù)r=0，表明x和y完全不相關(guān)；0＜r＜0.3 時，不相關(guān)；0.3＜r≤0.5 時，低度相關(guān)；0.5＜r≤0.8 時，顯著相關(guān)；0.8＜r≤1.0 時，高度相關(guān)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同采收成熟度煙葉致香物質(zhì)的分類分析

依據(jù)煙葉中各種致香物質(zhì)本身所具有的特征香味，以及各種致香物質(zhì)的含量在香氣前體降解物總量中的比例，從64 種主要化學致香成分中挑選19 種成分作為煙葉特征致香物質(zhì)，并將其分為類胡蘿卜素類、棕色化反應產(chǎn)物類、苯丙氨酸類和類西柏烷類［5］，而由于煙葉中新植二烯的含量較高，所以將其單獨分為一類來進行分析，分析結(jié)果見表2。

表2 不同采收成熟度對煙葉各部位特征致香物質(zhì)的影響

從表2 中可看出，對于上部煙葉來說，S2 處理致香物質(zhì)總量顯著高于S1 和S3 處理（P＜0.05），達到了538.19 μg/g；S2 和S3 處理烤煙棕色化反應產(chǎn)物含量顯著高于S1 處理（P＜0.05），分別達3.99、3.61 μg/g；S2 處理苯丙氨酸主要降解產(chǎn)物含量顯著高于S1 處理（P＜0.05），達10.08 μg/g；S2 處理新植二烯含量顯著高于S3 和S1 處理（P＜0.05），達485.30 μg/g；S1 處理西柏烷類主要降解產(chǎn)物含量達18.56 μg/g，高于S3處理且有顯著差異（P＜0.05），高于S2 處理但無顯著差異。

中部葉S2 處理致香物質(zhì)總量顯著高于S1 和S3處理（P＜0.05），達到677.62 μg/g；S2 處理烤煙西柏烷類主要降解產(chǎn)物含量顯著高于S1 處理（P＜0.05），達20.11 μg/g；S2 處理烤煙棕色化反應產(chǎn)物、新植二烯含量均顯著高于S3和S1處理（P＜0.05），分別達3.41、629.21 μg/g；S3 處理烤煙類胡蘿卜素主要降解產(chǎn)物含量顯著高于S1 和S2 處理（P＜0.05），達21.61 μg/g。

對于下部葉來說，S1 和S3 處理間致香物質(zhì)總量無顯著差異；S1 處理烤煙類胡蘿卜素主要降解產(chǎn)物含量顯著高于S3 處理（P＜0.05），為28.70 μg/g；S3 處理烤煙西柏烷類主要降解產(chǎn)物含量顯著高于S1 處理（P＜0.05），達9.32 μg/g。其他物質(zhì)含量間無顯著差異。

2.2 3 個部位煙葉不同采收成熟度烤煙感官質(zhì)量分析

從表3 中可以看出，對于上部葉來說，S2 處理的香氣質(zhì)、雜氣、刺激性、余味和燃燒性的分數(shù)均高于S1 和S3 處理；S2 和S3 處理香氣量的分數(shù)相同且均高于S1 處理；S3 處理濃度的分數(shù)高于S2 處理，S1 處理的分數(shù)最低，S2 處理的總分最高，達46.00 分，S1處理的總分最低，僅為37.00 分。

對于中部葉來說，S2 處理的香氣質(zhì)、香氣量、刺激性、余味和燃燒性的分數(shù)均高于S1 和S3 處理；S1和S3 處理的雜氣相同且均高于S2 處理；S3 處理濃度的分數(shù)高于S2 處理和S1 處理；S2 處理的總分最高，達45.00分，S1處理的總分最低，僅為38.00分。

對于下部葉來說，S1 處理的香氣質(zhì)、香氣量、刺激性、余味、燃燒性和總分的分數(shù)均高于S3 處理；S1與S3 處理的雜氣和濃度的分數(shù)相同。

2.3 煙葉致香物質(zhì)與煙葉感官質(zhì)量的線性相關(guān)性分析

致香物質(zhì)是煙葉內(nèi)在品質(zhì)的重要組成部分，是衡量其品質(zhì)和可用性的重要因素［22］。為探究煙葉中致香物質(zhì)與煙葉感官質(zhì)量間的關(guān)系，將煙葉感官質(zhì)量的評吸得分作為因變量（y，表3），煙葉中的各項致香物質(zhì)含量作為自變量（x），擬合出回歸方程（表4）。結(jié)果表明，苯丙氨酸降解物總量與感官質(zhì)量總分的相關(guān)系數(shù)r為0.752，呈顯著相關(guān)，其中苯甲醇和苯乙醇的r分別為0.531 和0.574，與煙葉感官質(zhì)量的關(guān)系為顯著相關(guān)；棕色化反應產(chǎn)物總量與煙葉感官質(zhì)量的r為0.625，二者顯著相關(guān)。其中，糠醛與感官質(zhì)量間的r為0.643，二者顯著相關(guān)；新植二烯與感官質(zhì)量總分的相關(guān)系數(shù)r為0.558，二者顯著相關(guān)。

表4 不同采收成熟度煙葉特征致香物質(zhì)與感官質(zhì)量總分線性回歸分析

由于苯丙氨酸降解物、棕色化反應產(chǎn)物、新植二烯分別與煙葉感官質(zhì)量的關(guān)系為顯著相關(guān)，所以對苯丙氨酸降解物、棕色化反應產(chǎn)物和新植二烯分別與煙葉感官質(zhì)量各指標進行相關(guān)性分析。

2.3.1 苯丙氨酸降解物與煙葉感官質(zhì)量的相關(guān)性分析 根據(jù)苯丙氨酸降解物與感官質(zhì)量總分的線性關(guān)系，選取與感官質(zhì)量總分相關(guān)性系數(shù)較大的苯甲醇以及苯乙醇作為特征物質(zhì)分別與感官質(zhì)量各指標進行線性相關(guān)分析。由表5 可知，苯丙氨酸降解物總含量與香氣質(zhì)、香氣量、余味和刺激性的r分別為0.705、0.828、0.604 和0.738，與其他指標不相關(guān)。

表5 苯丙氨酸降解物與煙葉不同感官質(zhì)量評價因子的相關(guān)性分析

苯丙氨酸降解物中的苯甲醇與香氣量的r為0.933 接近1.000，呈顯著正相關(guān)；與香氣質(zhì)、刺激性和濃度的r分別為0.707、0.699 和0.585，線性關(guān)系為顯著線性相關(guān)，與其他指標均為低度相關(guān)或不相關(guān)。

苯乙醇與香氣量和刺激性的r分別為0.741 和0.582，線性關(guān)系為顯著正相關(guān)，與其他指標間均為低度相關(guān)或不相關(guān)。

2.3.2 棕色化反應產(chǎn)物與煙葉感官質(zhì)量的相關(guān)性分析 根據(jù)棕色化反應產(chǎn)物與感官質(zhì)量總分的線性關(guān)系，選取與感官質(zhì)量總分相關(guān)性系數(shù)較大的糠醇作為特征物質(zhì)與感官質(zhì)量各指標進行線性相關(guān)分析。從表6 中可知，棕色化反應產(chǎn)物總量與香氣量、香氣質(zhì)、余味和刺激性的r分別為0.619、0.552、0.572 和0.573，線性關(guān)系為顯著線性相關(guān)；與燃燒性、雜氣和濃度為低度相關(guān)或不相關(guān)。

表6 棕色化反應產(chǎn)物與煙葉不同感官質(zhì)量評價因子的相關(guān)性分析

糠醛與香氣質(zhì)、香氣量、余味和刺激性的r分別為0.572、0.609、0.615 和0.572，線性關(guān)系為顯著線性相關(guān)；與雜氣、燃燒性和濃度的線性關(guān)系為低度相關(guān)或不相關(guān)。

2.3.3 新植二烯與煙葉感官質(zhì)量的相關(guān)性分析 根據(jù)新植二烯（x）與感官質(zhì)量總分（y）的線性關(guān)系，將其與感官質(zhì)量各指標進行線性相關(guān)分析。從表7 中可知，新植二烯與余味和燃燒性的r分別為0.607 和0.626，線性關(guān)系為顯著線性相關(guān)，與香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性和濃度的線性關(guān)系為低度相關(guān)或不相關(guān)。

表7 新植二烯與煙葉不同感官質(zhì)量評價因子的相關(guān)性分析

3 小結(jié)與討論

對于下部葉來說，S1 處理致香物質(zhì)總量高于S3處理，達574.45 μg/g；S1 處理烤煙類胡蘿卜素主要降解產(chǎn)物含量顯著高于S3 處理，為28.70 μg/g；S3 處理烤煙西柏烷類主要降解產(chǎn)物含量顯著高于S1 處理，達9.32 μg/g，其他物質(zhì)含量間無顯著差異。

各部位不同采收成熟度對煙葉致香物質(zhì)含量和感官質(zhì)量均有一定影響，上部葉除西柏烷類降解產(chǎn)物外，各種致香物質(zhì)含量表現(xiàn)為成熟采收時達到最大值，棕色化反應產(chǎn)物、苯丙氨酸主要降解產(chǎn)物和新植二烯含量分別達3.99、10.08、485.30 μg/g；中部葉除類胡蘿卜素降解產(chǎn)物外，各種致香物質(zhì)含量表現(xiàn)均為成熟采收時達到最大值，西柏烷類主要降解產(chǎn)物、棕色化反應產(chǎn)物、新植二烯含量分別達20.11、3.41、629.21 μg/g；下部煙葉類胡蘿卜素、苯丙氨酸降解產(chǎn)物和新植二烯含量在適熟采收時達到最大值，分別為28.70、7.14、528.69 μg/g，而棕色化反應產(chǎn)物和西柏烷類降解產(chǎn)物含量在過熟時到達最大值，分別為2.64、9.32 μg/g?？傮w來說，中、上部煙葉成熟采收、下部煙葉適熟采收可以獲得較好的感官品質(zhì)，總分分別為46.00、45.00 和42.00，這與汪耀富等［15］、扈強等［23］、艾永峰等［24］、黃珍平等［25］和閆凱等［26］的研究結(jié)果一致。

研究發(fā)現(xiàn)，中部和上部煙葉在成熟階段采收，煙葉中性致香物質(zhì)含量最大［27］，趙銘欽等［12］研究也發(fā)現(xiàn)，中部煙葉在成熟采收時大多數(shù)致香物質(zhì)含量達到最大值，之后開始降低。本研究上部和中部煙葉采收成熟度和致香物質(zhì)含量變化規(guī)律與之相似。田間成熟度好的煙葉，體內(nèi)的大分子物質(zhì)含量豐富，這些物質(zhì)經(jīng)過正確的調(diào)制能轉(zhuǎn)化為致香物質(zhì)，從而提高煙葉香氣的質(zhì)和量。本研究中部葉和上部葉在適熟基礎(chǔ)上推遲至成熟進行采收，棕色化反應產(chǎn)物、苯丙氨酸降解物和新植二烯含量顯著高于其他采收成熟度煙葉。苯丙氨酸降解物能產(chǎn)生較優(yōu)的果香和清香［5，28］，棕色化反應產(chǎn)物可以產(chǎn)生甜香和可可香［29］，新植二烯是煙葉中重要的萜烯類化合物，可直接大量轉(zhuǎn)移到煙氣中，減輕刺激并柔和煙氣，同時還具有促使煙葉中其他致香物質(zhì)和香氣成分進入煙氣的作用［30，31］，上述三類物質(zhì)含量增加有助于促進烤煙感官評吸質(zhì)量。中、上部煙葉具有較高含量棕色化反應產(chǎn)物、苯丙氨酸類產(chǎn)物和新植二烯可能是由于中部葉和上部葉具有較好的光照條件，能較快地促進體內(nèi)干物質(zhì)的積累，導致煙葉組織結(jié)構(gòu)緊密，化學成分協(xié)調(diào)性差，而適當延長中、上部煙葉田間采收時間，能有效促進煙葉內(nèi)碳水化合物的消耗，使煙葉化學成分和碳氮代謝趨于協(xié)調(diào)［16］。在此基礎(chǔ)上結(jié)合科學的配套調(diào)制技術(shù)，能有效提高煙葉的各類中性致香物質(zhì)含量，從而提高煙葉的品質(zhì)。此外，煙葉香氣受品種、生態(tài)環(huán)境、栽培措施和調(diào)制方式等多種因素的影響［16］，因此，需根據(jù)實際生產(chǎn)情況進行各項技術(shù)的組合與配套，才能在一定程度上實現(xiàn)煙葉品質(zhì)的提高。

張豹林等［32］認為煙葉中的中性揮發(fā)性香味物質(zhì)是煙草香氣評價研究的重要化學組分，也是對煙葉香氣質(zhì)、量及香型評價的重要指標。王彩霞等［33］、曹建敏等［34］、王鵬澤等［35］在研究中發(fā)現(xiàn)，苯甲醇具有弱花香且香味圓和，苯乙醇具有甜香和堅果香，對煙草感官評吸質(zhì)量起著重要作用。本研究發(fā)現(xiàn)，苯丙氨酸降解產(chǎn)物總量與煙氣中的香氣量、香氣質(zhì)、余味和刺激性呈顯著正相關(guān)，其中，苯丙氨酸降解產(chǎn)物中的苯甲醇與香氣量的線性關(guān)系為高度相關(guān)，與香氣質(zhì)、濃度和刺激性的線性關(guān)系為顯著正相關(guān)。苯丙氨酸降解產(chǎn)物中的苯乙醇與香氣量和刺激性的線性關(guān)系為顯著正相關(guān)。棕色化反應產(chǎn)物總量與香氣量、香氣質(zhì)、余味和刺激性的線性關(guān)系為顯著正相關(guān)。其中，糠醛與香氣質(zhì)、香氣量、余味和刺激性的線性關(guān)系為顯著正相關(guān)。新植二烯與余味和燃燒性的線性關(guān)系為顯著正相關(guān)。張迪等［36］和徐成龍等［37］的研究與本研究所得結(jié)論一致。說明中性致香物質(zhì)成分中的苯丙氨酸降解產(chǎn)物、棕色化反應產(chǎn)物以及新植二烯對煙葉感官質(zhì)量影響和貢獻較大。其中，對于宣威煙葉來說，這些致香物質(zhì)中尤以苯甲醇、苯乙醇、糠醛和新植二烯等關(guān)鍵物質(zhì)對煙葉感官質(zhì)量的正向影響較大。

本研究通過對不同采收成熟度處理各部位煙葉致香物質(zhì)和感官質(zhì)量的綜合分析發(fā)現(xiàn)，正確的采收成熟度（中、上部成熟采收，下部適熟采收）能提升煙葉致香物質(zhì)含量和感官質(zhì)量。表明通過正確把握田間煙葉采收成熟度能使煙葉品質(zhì)向有利的方向轉(zhuǎn)化。在分析了煙葉中致香物質(zhì)與煙葉感官質(zhì)量間線性關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過相應的煙葉生產(chǎn)技術(shù)和烘烤技術(shù)調(diào)控，增加與煙葉感官質(zhì)量有密切線性相關(guān)性的致香物質(zhì)苯丙氨酸降解物（苯甲醇、苯乙醇）、棕色化反應產(chǎn)物（糠醛）以及新植二烯的含量，將有助于改善煙葉的感官質(zhì)量。