影響雪茄煙化學成分和感官品質(zhì)的因素研究進展

摘 要：為探究雪茄煙葉化學成分及其對感官品質(zhì)影響，綜述了前人相關(guān)研究。相關(guān)研究主要集中在以下5個方面。第一，不同品種、產(chǎn)地雪茄煙葉的化學指標與感官品質(zhì)的直接關(guān)聯(lián)，以及這些指標在不同種植、加工條件下的變化。第二，在發(fā)酵過程中，微生物和酶的作用機制及其對煙葉品質(zhì)的改善效果。第三，香精香料配施對雪茄煙葉感官品質(zhì)提升的效應評價。第四，煙葉醇化對煙葉內(nèi)在品質(zhì)的影響規(guī)律及醇化工藝標準。第五，雪茄燃燒過程中的化學反應，以及甘油對煙葉熱穩(wěn)定性和煙氣成分釋放的影響。未來研究可深入系統(tǒng)地探討雪茄煙產(chǎn)地、品種與感官品質(zhì)的關(guān)系、煙葉發(fā)酵微生物組學、香精香料摻配技術(shù)，以及雪茄煙葉不同熱解階段的反應機制，為雪茄煙葉的品質(zhì)控制和改良提供科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞：雪茄；感官品質(zhì)；化學成分

中圖分類號：S572 文獻標志碼：A 文章編號：1674-7909（2024）7-143-6

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.07.033

0 引言

雪茄獨有的化學成分和感官品質(zhì)受到煙葉種質(zhì)、產(chǎn)地、發(fā)酵過程、添加配料及燃燒特性等多種因素的共同影響。目前，對雪茄的研究主要集中在雪茄煙葉的種植［1-2］、采收［3］、晾制［4-6］、發(fā)酵［7-12］，以及不同產(chǎn)區(qū)煙葉化學成分的比較等方面。隨著消費者對雪茄品質(zhì)的要求日益提高，關(guān)于雪茄煙葉化學成分及其對感官品質(zhì)影響的研究逐漸成為學術(shù)界的關(guān)注焦點。此研究綜述了雪茄煙葉化學成分和感官品質(zhì)的研究進展，并探討了不同研究領(lǐng)域的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)和影響因素。

雪茄煙葉內(nèi)在的化學反應產(chǎn)物，包括不同品種和產(chǎn)地煙葉的化學成分差異及其對感官品質(zhì)的影響。發(fā)酵是雪茄煙葉在田間栽培及調(diào)制等工序完成后的自然延續(xù)過程，對發(fā)酵過程中煙葉化學成分變化的研究至關(guān)重要，對改善煙葉品質(zhì)﹑提高工業(yè)可用性大有裨益。隨著16SrDNA高通量技術(shù)的普及，微生物組學研究也逐漸成為熱點。在雪茄煙葉發(fā)酵過程中，微生物群落對改善雪茄煙感官品質(zhì)具有重要作用。同時，外援添加配料（如香精、香料）也是提升雪茄煙葉感官品質(zhì)的一種重要方法。此外，雪茄煙葉醇化和燃燒過程中的物理化學反應，也對雪茄煙感官品質(zhì)存在重要影響。目前，對煙草化學成分與感官品質(zhì)關(guān)系的研究較為深入，但針對雪茄的研究相對較少。鑒于此，此研究通過對這些研究領(lǐng)域的全面梳理和分析，系統(tǒng)闡述了國內(nèi)外雪茄煙化學成分和感官品質(zhì)的影響因素研究進展，并對未來的發(fā)展方向展開討論，旨在為雪茄煙葉的品質(zhì)提升提供科學依據(jù)，并為煙草行業(yè)的進一步發(fā)展提供參考。

1 不同分類下煙葉化學成分和感官品質(zhì)的研究

1.1 不同品種對雪茄煙葉化學成分和感官品質(zhì)的影響

研究指出，不同品種的雪茄煙葉在化學成分上存在顯著差異。例如，德雪3號煙葉在總糖和還原糖含量上最高，而多米尼加長芯品種則在煙堿和總氮含量上領(lǐng)先［13］。雪茄煙種質(zhì)資源的煙葉化學成分與感官品質(zhì)顯著相關(guān)。具體來說，還原糖、總氮、鉀、總植物堿等化學成分與多酚物質(zhì)密切相關(guān)；還原糖、總糖等化學成分與感官品質(zhì)密切相關(guān)，多酚與感官品質(zhì)相關(guān)性較密切［14］。這些差異說明雪茄煙葉的品種對其化學成分具有決定性影響，進而影響其最終的感官品質(zhì)。

1.2 不同產(chǎn)地對雪茄煙葉化學成分和感官品質(zhì)的影響

研究顯示，雪茄煙葉的化學成分和感官品質(zhì)受產(chǎn)地影響顯著。國外產(chǎn)地雪茄煙葉中的β紫羅蘭酮、巨豆三烯酮等香氣成分含量較高，導致其煙氣濃度、豐滿度等感官特質(zhì)優(yōu)于國內(nèi)產(chǎn)區(qū)。而在國內(nèi)，各產(chǎn)區(qū)之間也存在明顯差異。例如，海南省產(chǎn)區(qū)的煙葉在總糖、還原糖、新煙草堿等成分含量上低于其他國內(nèi)產(chǎn)區(qū)，但在果膠含量上卻較高［15］。國內(nèi)不同產(chǎn)區(qū)的煙葉在香氣成分方面也有所不同。例如，湖北省、云南省和四川省產(chǎn)區(qū)的煙葉在吡嗪、糠醛等成分上含量較高。相比之下，海南省和國外產(chǎn)區(qū)的這些成分含量較低。在香氣品質(zhì)方面，國內(nèi)所有產(chǎn)區(qū)的煙葉均顯著高于國外產(chǎn)區(qū)［16］。此外，典型相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，煙葉中的感官品質(zhì)與礦質(zhì)元素具有顯著的相互作用關(guān)系。例如，臨滄市和普洱市的煙葉礦質(zhì)元素差異顯著，進而導致香氣量、香氣質(zhì)、雜氣和燃燒性產(chǎn)生差異。香氣質(zhì)與B、Na和K呈正相關(guān)關(guān)系，而與Cl、Cu、Mn、Ca和Fe含量呈負相關(guān)關(guān)系［17］。

1.3 不同用途雪茄煙葉對雪茄煙葉化學成分和感官品質(zhì)的影響

雪茄煙作為一種獨特的煙草制品，由茄芯、茄衣和茄套構(gòu)成。茄芯的主要作用是賦予雪茄內(nèi)在品質(zhì)和風格特征，而茄衣和茄套則對成型、燃燒均勻性及部分味道起著關(guān)鍵作用。在雪茄煙的制作過程中，煙葉原料的化學成分對最終的感官品質(zhì)具有顯著影響［18-20］。研究表明，Mg2+的含量與雪茄煙葉的燃燒性和灰色具有重要關(guān)系。在不同部分的雪茄煙葉中，Mg2+對茄芯的凝灰度，茄衣的流暢感、灰色和纏綿感，以及茄套的燃燒性和纏綿感均有顯著影響。硬脂酸和棕櫚酸作為高級脂肪酸，不僅賦予煙葉特殊的香氣，而且對煙葉的品質(zhì)和風味產(chǎn)生重要影響。具體而言，這兩種脂肪酸對茄套煙葉的甜潤感和豐富感，以及茄芯煙葉的燃燒性和灰色都有顯著影響［21-22］。

在國內(nèi)茄芯中，天冬氨酸、4-甲基戊酸、Mg2+和硬脂酸主要影響其甜潤感、凝灰度和燃燒性。國內(nèi)茄衣的感官品質(zhì)，如干凈度和豐富度，受2，3-聯(lián)吡啶、Mg2+和4-甲基戊酸的顯著影響。在國外茄芯上，新煙草堿、棕櫚酸甲酯和硬脂酸等物質(zhì)影響其灰色、燃燒性等特性。對于國外茄衣，新煙草堿和4-甲基戊酸等化學物質(zhì)影響其甜潤度和飽滿度。同時，棕櫚酸、硬脂酸和Mg2+等物質(zhì)對國外茄套的感官品質(zhì)，特別是甜潤度、豐富感、燃燒性和纏綿感等，也具有顯著影響［23］。

2 雪茄發(fā)酵微環(huán)境相互作用對煙葉化學成分和感官品質(zhì)的影響

2.1 雪茄發(fā)酵對煙葉化學成分和感官品質(zhì)的影響

發(fā)酵是雪茄煙葉在田間栽培及調(diào)制等工序完成后的自然延續(xù)過程，對改進煙葉感官品質(zhì)具有重要意義。發(fā)酵后，煙葉中的化學成分發(fā)生變化，從而有助于改善香氣、和緩吃味，并降低刺激性［24］。因此，深入研究發(fā)酵過程中煙葉化學成分的改變對于改善煙葉品質(zhì)﹑提高其在工業(yè)領(lǐng)域的應用價值大有裨益［25-29］。

2.2 雪茄發(fā)酵對微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

雪茄煙葉的微生物群落結(jié)構(gòu)因來源不同而有所差異［30］，其在發(fā)酵過程中受到水分和溫度控制的顯著影響。在發(fā)酵過程中，優(yōu)勢微生物種類及其變化具有顯著的地區(qū)性差異。這些優(yōu)勢微生物通過轉(zhuǎn)化香氣物質(zhì)或降解有害物質(zhì)，對煙葉的香氣和品質(zhì)產(chǎn)生影響［31］。此外，在發(fā)酵過程中，雪茄煙葉中細菌群落的豐富度降低，而多樣性增加。發(fā)酵期間，優(yōu)勢微生物群的組成發(fā)生變化，特別是在混配發(fā)酵完成后，某些微生物群的相對豐度顯著增加，這表明微生物在發(fā)酵過程中可能發(fā)揮著重要作用?？偟膩碚f，微生物群落的結(jié)構(gòu)和演替對雪茄煙葉品質(zhì)和香韻的形成有著重要影響，對雪茄煙葉發(fā)酵工藝的理解和改進具有實際意義［32］。

2.3 微生物群落結(jié)構(gòu)對雪茄煙葉發(fā)酵的影響

在雪茄煙葉發(fā)酵的研究中，部分學者通過添加微生物和外源酶來改善煙葉的品質(zhì)和特性。Lan等［33］的研究顯示，添加酵母菌能使雪茄煙葉更徹底地發(fā)酵。李寧等［34］發(fā)現(xiàn)，加入蠟樣芽孢桿菌能夠有效促進雪茄煙葉中蛋白質(zhì)的分解。張立昌［35］通過在煙葉中添加外源酶，有效降低了煙葉中的雜氣，同時提升了香氣，改善了吃味和余味。阮祥穩(wěn)等［36］通過在煙葉中添加復合酶，有效改善了煙葉的雜氣和刺激性。張耀廣等［37］利用枯草芽孢桿菌發(fā)酵煙葉，發(fā)現(xiàn)其果膠含量降低至7.45%，從而提升了煙葉品質(zhì)。龍章德等［38］在發(fā)酵過程中噴施煙草節(jié)桿菌的菌液，使得煙葉的淀粉降解率達到32.50%。李士林等［39］通過添加解淀粉芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的復合菌種，實現(xiàn)了煙葉中淀粉22.33%的降解率。馮穎杰等［40］使用蘇云金芽孢桿菌處理煙葉，達到了29.84%的淀粉降解率，從而改善了煙葉品質(zhì)。綜上所述，添加特定的微生物和外源酶，可以有效改善雪茄煙葉在發(fā)酵過程中的品質(zhì)，包括降低雜氣和刺激性，提升香氣，以及促進淀粉和蛋白質(zhì)的降解。這些研究為雪茄煙葉的發(fā)酵工藝提供了新的改進方向和方法。

2.4 微生物、酶和煙葉的相互作用對雪茄煙葉化學成分和感官品質(zhì)的影響

在雪茄煙葉的發(fā)酵過程中，添加特定的微生物菌株和酶可以顯著提升煙葉品質(zhì)。例如，菌株B-3能夠產(chǎn)生多種酶，如單寧酶、纖維素酶和果膠酶，這些酶促進煙葉中的單寧酸和其他成分降解，改善其化學構(gòu)成。經(jīng)過這種處理的印尼雪茄煙葉化學成分明顯改善和香氣品質(zhì)得到提升，包括總糖、還原糖含量的增加，以及苦味和雜氣的降低，從而增強了其感官品質(zhì)［41］。

此外，還有學者研究，微生物、酶和煙葉的相互作用對雪茄煙葉化學成分的影響。特別是多酚氧化酶生產(chǎn)菌株的應用，這些菌株通過增加美拉德反應產(chǎn)物、芳香族氨基酸降解產(chǎn)物和脂肪酸降解產(chǎn)物的含量，來增加雪茄煙葉的香韻、減輕煙葉的刺激性，并提升煙葉品質(zhì)和工業(yè)可用性［42-44］。

3 外援配施香精香料對雪茄煙葉化學成分和感官品質(zhì)的影響

將致香成分提取物按一定比例添加到雪茄煙香料配方中，可提升雪茄煙的吸味品質(zhì)。將紅心獼猴桃提取物按照一定比例添加到雪茄煙中，能夠豐富雪茄煙的風格，并增加雪茄的甜潤感，使整體吃味甘甜、舒適，煙氣醇和柔和，提高產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)［45］；對雪茄型再造煙葉進行加料加香處理，能提升其總糖、還原糖和總植物堿的含量，對提高雪茄型再造煙葉的抽吸品質(zhì)有積極作用。此外，加香加料還可增加煙葉香氣中的主要組分，如類胡蘿卜素、苯丙氨酸類、西柏烷類、美拉德反應產(chǎn)物和葉綠素降解物，這些成分對提升吃味和香氣，以及增強愉悅感有重要貢獻［46］。

4 雪茄養(yǎng)護醇化對煙葉化學成分和感官品質(zhì)的影響

煙葉醇化，也稱為陳化，是一種緩慢且溫和的發(fā)酵方式，對提升煙葉的內(nèi)在品質(zhì)非常重要［47-49］。這個過程可以消除青雜氣、減輕刺激性，并改善余味。在自然醇化過程中，煙葉的香味成分和感官品質(zhì)會隨時間先快速提升，再逐漸增加并達到最大值，最后開始下降［50］。在香料煙陳化過程中，不同階段的溫度對煙葉品質(zhì)和化學成分的影響各不相同。例如，在陳化初期，淀粉質(zhì)量分數(shù)會隨溫度升高而增加，而陳化后期的差異逐漸減?。粺焿A質(zhì)量分數(shù)在整個陳化過程中顯著下降，而溫度過高或過低均不利于煙堿質(zhì)量分數(shù)的降低。

此外，醇化處理中的裝箱方式和氧氣濃度等條件也會影響煙葉品質(zhì)的變化。例如，使用杉木和香柏木醇化處理可以明顯增加雪茄煙支中的揮發(fā)性成分種類，尤其是香柏木處理，其增加的揮發(fā)性成分種類更多。這些處理能夠提升雪茄煙支的香味、余味等感官品質(zhì)，其中香柏木的醇化效果更為顯著。綜上所述，醇化處理是提升雪茄煙葉品質(zhì)和風格特征的有效方式［51］。

5 雪茄燃燒狀態(tài)及煙氣熱解過程對化學成分和感官品質(zhì)的影響

5.1 熱解燃燒特性及氣相產(chǎn)物

雪茄煙葉在熱解和燃燒過程中經(jīng)歷4個失重階段：脫水、易揮發(fā)分和半纖維素的熱解、纖維素的熱解、木質(zhì)素熱解及炭化。在空氣氣氛下，這些反應更為劇烈。無論在氮氣還是空氣氣氛下，熱分解產(chǎn)生的氣體成分都相似，主要包括水、二氧化碳、一氧化碳、甲烷，以及醛、酮、酸、醇、酚和芳香族化合物等有機物。熱解燃燒過程復雜，活化能在不同氣氛下呈現(xiàn)出不同的分布范圍［52］。

5.2 熱失重階段和氣體產(chǎn)物的關(guān)系

在氮氣氣氛下，雪茄煙葉的熱解包括4個失重階段，這些階段與C、H元素的含量呈顯著的相關(guān)性。揮發(fā)分的產(chǎn)生主要在低沸點有機物和半纖維素分解的階段，而纖維素分解階段則是大量有機物分解的主要時期。在熱解過程中，雪茄煙葉剩余質(zhì)量與C、H元素含量及揮發(fā)分呈負相關(guān)，與灰分含量呈正相關(guān)。動力學分析顯示，雪茄煙葉在不同熱解階段的反應機制變化復雜［55］。

5.3 甘油對熱失重和氣溶膠成分釋放的影響

對兩種國外雪茄煙葉加入不同比例的甘油后，其熱失重特性及氣溶膠成分釋放行為受到顯著影響。施加甘油縮窄了脫水和烘焙段的失重溫度區(qū)間，改變了揮發(fā)性成分脫除階段的失重行為。甘油的添加還顯著提升了樣品失重率，不過這種影響在不同產(chǎn)地的雪茄煙葉之間存在一定的差異。隨甘油施加量的增大，加熱過程中釋放的堿性香味成分總量和煙堿釋放量均有所增加［54］。這一結(jié)果表明，施加甘油對雪茄煙葉在加熱狀態(tài)下的堿性香味成分釋放具有促進作用。

6 展望

6.1 深化化學成分與感官品質(zhì)關(guān)聯(lián)研究

未來的研究應進一步深入探討不同品種和產(chǎn)地雪茄煙葉化學成分與其感官品質(zhì)之間的復雜關(guān)系。特別是針對雪茄煙葉的特定化學指標與消費者感官體驗之間的直接關(guān)聯(lián)，以及這些指標如何在不同種植和加工條件下變化。

6.2 創(chuàng)新發(fā)酵工藝

未來的研究應探索和優(yōu)化新型發(fā)酵工藝，以改進雪茄煙葉化學成分，包括使用不同的微生物菌株和酶來改變煙葉的風味特征和品質(zhì)，以及評估這些生物處理對提高雪茄煙葉感官品質(zhì)的潛力。

6.3 添加劑與雪茄煙葉品質(zhì)優(yōu)化

未來的研究應深入研究添加劑（如香精、甘油）對雪茄煙葉品質(zhì)的影響，特別是這些添加劑如何改變雪茄煙葉的化學構(gòu)成及對最終產(chǎn)品感官特性的影響。

6.4 環(huán)境因素對煙葉品質(zhì)的影響

未來應考慮如何通過改良栽培技術(shù)和適應環(huán)境變化來優(yōu)化雪茄煙葉品質(zhì)。研究氣候變化、土壤條件等環(huán)境因素對煙葉化學成分和感官品質(zhì)的影響，以及如何調(diào)整種植和加工方法以適應這些變化。

6.5 消費者偏好與市場趨勢分析

未來的研究還應關(guān)注消費者對雪茄煙葉品質(zhì)的期望和偏好，尤其是不同市場和文化背景下的消費者偏好。這將有助于制定更具針對性的產(chǎn)品開發(fā)策略，滿足市場需求。

通過上述展望，可以看出未來研究將更加綜合和深入，不僅關(guān)注雪茄煙葉本身的品質(zhì)，還將考慮市場需求和消費者偏好，以及環(huán)境因素的影響，以期實現(xiàn)雪茄煙葉品質(zhì)的全面優(yōu)化。

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作者簡介：朱德倫（1997—），男，碩士，研究方向：煙草栽培與調(diào)制、雪茄發(fā)酵、植煙土壤保育、煙草病蟲害、雪茄工藝。