烤煙重要致香物質與評吸質量的相關性研究

曹建敏，劉帥帥，邱 軍，孫 鵬，于衛松，張義志，張久權，王允白*

（1.農業部煙草類作物質量控制重點實驗室，中國農業科學院煙草研究所，青島 266101；2云南省煙草公司紅河州公司，云南 彌勒 652300）

煙葉品質與評吸質量的優劣主要是由其內在化學成分決定的。研究[1-4]表明，煙草化學成分對煙草評吸質量有重要影響。致香物質作為煙草化學成分的重要組成部分，近年來人們對其研究也越來越多，研究[5-10]表明，致香物質對煙草品質有重要影響。本文在前人研究的基礎上，選取煙草中 28種重要的致香物質，研究它們與評吸結果之間的相關性，探索根據致香物質含量評價煙葉質量的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2008年，從具有不同風格的云南、福建和湖北煙區，共隨機選取120個典型烤煙C3F樣品進行檢測分析。煙草品種主要為K326和云煙85。28種重要致香物質分別為：新植二烯(X1)，苯甲醛(X2)，苯甲醇(X3)，苯乙醇(X4)，二氫獼猴桃內酯(X5)，香葉醇(X6)，香葉基丙酮(X7)，異佛爾酮(X8)，巨豆三烯酮-3(X9)，氧化沉香醇(X10)，芳樟醇(X11)，β-二氫大馬酮(X12)，β-紫羅蘭酮(X13)，巨豆三烯酮-1(X14)，巨豆三烯酮-2(X15)，2-甲基-2-庚烯-6-酮(X16)，巨豆三烯酮-4(X17)，2-甲基四氫呋喃-3-酮(X18)，2-乙酰吡咯(X19)，γ-丁內酯(X20)，吡咯(X21)，3-乙酰吡啶(X22)，吡啶(X23)，吲哚(X24)，糠醇(X25)，糠醛(X26)，5-甲基糠醛(X27)，α-松油醇(X28)，并按其代謝途徑進行分類。

1.2 煙樣的測定

致香物質提取采用同時蒸餾萃取方法，萃取劑使用二氯甲烷。裝置的一端接盛有 25.0g 煙末(過40目篩)、20.0 g NaCl及400 mL水的1000 mL平底燒瓶，使用電熱套加熱。裝置的另一端接盛有40 mL二氯甲烷的100 mL燒瓶，該端在水浴鍋上加熱，水浴溫度為60 ℃。同時蒸餾萃取進行3 h。蒸餾萃取完成后，把二氯甲烷溶液用無水硫酸鈉干燥。加入癸醇和三丁胺作為內標，最后把二氯甲烷溶液濃縮至1 mL，然后進氣相色譜，內標法進行定量。評吸指標由中國農業科學院煙草研究所評吸委員會專家根據方法GB 5606.4—2005進行評吸。

1.3 數據處理

數據的統計分析主要運用DPS v7.05進行。

2 結 果

2.1 簡單直線相關和偏相關分析

簡單相關分析和偏相關分析都是分析兩個自變量之間的相互影響，當影響該變量的因素較多時，簡單相關分析只考慮兩個變量之間的相互影響，而偏相關是扣除了其他因素對該變量的影響，反映的是兩個變量的直接影響。為了更全面地考察28種致香物質與評吸質量的關系，對28種致香物質與感官指標同時進行簡單相關分析和偏相關分析，結果見表1。可以看出，簡單相關分析二氫獼猴桃內酯、香葉醇、香葉基丙酮、異佛爾酮、巨豆三烯酮-3、2-甲基四氫呋喃-3-酮、2-乙酰吡咯與大部分的評吸指標呈顯著或極顯著的正相關，進一步做偏相關分析發現二氫獼猴桃內酯與香氣質，巨豆三烯酮-3與香氣質、刺激性、和總得分，2-甲基四氫呋喃-3-酮與香氣質、余味和總得分，均呈顯著或極顯著正相關，可以看出這3種香氣物質對感官評吸的間接和直接影響作用都較大，其他幾種間接影響大，直接影響不大。

簡單相關分析中新植二烯、苯甲醇、苯乙醇、氧化沉香醇、芳樟醇、β-二氫大馬酮、γ-丁內酯、吡咯、3-乙酰吡啶、α-松油醇與大部分的評吸指標呈顯著或極顯著負相關，進一步做偏相關分析發現葉綠素降解產物新植二烯偏相關分析結果與簡單相關分析結果一致，均呈顯著或極顯著負相關，芳樟醇與除香氣量外的其他指標呈顯著或極顯著正相關，與簡單分析結果相反，其他幾種致香物質偏相關分析無相關性，這說明新植二烯對感官評吸的間接和直接作用都是不利的，芳樟醇間接作用是不利的，而直接作用是有利的，其他幾種致香物質均是間接影響大，直接影響不大。

不論是簡單直線相關分析還是偏相關分析，苯甲醛、β-紫羅蘭酮、2-甲基-2-庚烯-6-酮、巨豆三烯酮（1、2、4）、吲哚、糠醇、糠醛、5-甲基糠醛均與感官指標無直線相關性，是否存在其他曲線相關需要做進一步研究。

2.2 通徑分析

烤煙重要致香物質與感官質量之間的直接通徑系數如表2所示，可以看出，新植二烯、二氫獼猴桃內酯、巨豆三烯酮-3、芳樟醇和2-甲基四氫呋喃-3-酮對香氣質的直接影響較大，除新植二烯外其他物質都表現為直接正相關性。3-乙酰吡啶對香氣量的直接影響較大，表現為直接負相關性。新植二烯、芳樟醇和2-甲基四氫呋喃-3-酮對余味的直接影響較大，其中芳樟醇和2-甲基四氫呋喃-3-酮呈直接正相關，新植二烯為直接負相關。新植二烯和芳樟醇對雜氣的直接影響較大，新植二烯表現為直接負相關性，芳樟醇表現為直接正相關性。新植二烯、香葉醇、巨豆三烯酮-3和芳樟醇對刺激性的直接影響較大，巨豆三烯酮-3和芳樟醇表現為直接正相關性，新植二烯和香葉醇表現為直接負相關性。新植二烯、巨豆三烯酮-3、芳樟醇和2-甲基四氫呋喃-3-酮對總得分的直接影響較大，除新植二烯外其他物質都表現為直接正相關。而苯甲醛、苯甲醇、苯乙醇、香葉基丙酮、異佛爾酮、氧化沉香醇、β-二氫大馬酮、β-紫羅蘭酮、2-甲基-2-庚烯-6-酮、巨豆三烯酮（1、2、4）、2-乙酰吡咯、γ-丁內酯、吡咯、吡啶、吲哚、糠醇、糠醛、5-甲基糠醛、α-松油醇對感官評吸結果的直接影響不顯著。

表1 重要致香物質與評吸指標的簡單相關和偏相關系數Table 1 Simple and partial correlation coefficients of important aroma constituents and smoking quality of the flue-cured tobacco

總之，重要致香物質與感官質量之間的通徑分析結果與偏相關分析結果一致。

2.3 回歸分析

建立致香物質與感官質量：香氣質（Y1）、香氣量（Y2）、余味（Y3）、雜氣（Y4）、刺激性（Y5）和得分（Y6）的線性回歸方程，采用逐步回歸分析，按各自變量對因變量作用大小，依次將對因變量作用最大的自變量引入回歸方程，且每引入一個自變量后，對在此之前已引入的自變量重新測驗，不顯著的立即舍棄，直到所有不顯著的自變量從回歸方程中剔除，又無顯著自變量可以引入回歸方程為止，所建立的回歸方程即為最優回歸方程，并對得到回歸方程進行顯著性測驗。各回歸方程如下：

表2 重要致香物質與評吸指標的直接通徑系數Table 2 Direct path-coefficient between important aroma constituents and smoking quality

式中，R為回歸系數，d為Durbin-Watson統計量。

由回歸方程可以看出，新植二烯、苯甲醇、苯乙醇、二氫獼猴桃內酯、巨豆三烯酮-3、芳樟醇、2-甲基四氫呋喃-3-酮、2-乙酰吡咯、3-乙酰吡啶，糠醇、糠醛、5-甲基糠醛、α-松油醇對感官評吸存在影響，苯甲醇、苯乙醇、糠醇、糠醛、5-甲基糠醛對感官評吸的影響與偏相關和通徑分析結果不同，其他致香物質的影響與偏相關和通徑分析結果基本一致。6個回歸方程的相關系數較高，Durbin-Watson統計量d值接近于2。由此看來，上述幾種重要的致香物質與香氣質、香氣量、余味、雜氣、刺激性、總得分間存在極顯著的線性關系。

3 討 論

煙草化學成分是影響其評吸質量的重要因素之一，其中致香物質起到了重要的作用，另外致香物質也能夠反映煙草感官評吸質量的優劣，因此探索不同致香成分與品吸質量的關系具有重要意義。

本研究對不同香味風格煙區的煙葉進行了綜合分析，因此研究結果具有一定的代表性。通過簡單相關分析、偏相關分析、通徑分析和逐步回歸分析，發現所選取的重要致香物質中的新植二烯、2-甲基四氫呋喃-3-酮、芳樟醇、巨豆三烯酮-3、二氫獼猴桃內酯、2-乙酰吡咯、苯甲醇、3-乙酰吡啶、苯乙醇和香葉醇對煙草感官評吸質量起著重要的作用，此同前人的研究[7-10]相符。本研究中發現，新植二烯與評吸質量存在顯著負相關，與以往研究結果[7,10-12]存在差異，但與于建軍和龐天河[13-14]對攀西烤煙的研究結果一致；2-甲基四氫呋喃-3-酮含量與煙葉的感官質量具有極顯著的正相關，它是煙葉發生美拉德反應的產物，也是煙草加香中重要的成分[15]，周勝[16]的研究表明，四川的煙葉中2-甲基四氫呋喃-3-酮的含量遠低于津巴布煙葉；巨豆三烯酮-3與評吸結果存在顯著正相關，這與于建軍[9-10]的研究結果一致，與于建軍[6]的研究結果存在差異；芳樟醇與所有評吸指標都存在顯著相關性，這與沈光林等[17-18]研究結果一致，與胡建軍[8]等研究結果存在差異。此可能是由于上述各物質的含量，處于優質烤煙適宜的范圍不同，或者與樣品產地選擇有一定關系，故還需做進一步的研究。

另外，同一代謝途徑得到的致香物質對評吸質量的影響不完全一致，如美拉德反應產物2-甲基四氫呋喃-3-酮對評吸質量起正面影響，而糠醛、5-甲基糠醛、糠醇與評吸質量無相關性。

本研究僅選取 28種重要致香物質進行分析，而煙草中的化學成分很多，2011年Hoffmann等[19]對煙草和煙氣中的主要化學成分進行了總結，其中從煙草中鑒定出的化合物超過 3000種，從卷煙煙氣中已鑒定出化學成分已接近 4000種，可能還存在其他物質對評吸質量產生影響。因此在將來有必要更全面地探討化學成分與感官評吸間的關系。

[1]高家合，秦西云，譚仲夏，等.煙葉主要化學成分對評吸質量的影響[J].山地農業生物學報，2004（6）：497-501.

[2]常愛霞，杜詠梅，付秋娟，等.烤煙主要化學成分與感官質量的相關性分析[J].中國煙草科學，2009（6）：9-12.

[3]于建軍，閆鼎，葉賢文，等.重慶地區烤煙主要化學成分與評吸質量分析[J].浙江農業學報，2010（5）：669-672.

[4]王允白，王寶華，郭承芳，等.影響烤煙評吸質量的主要化學成分研究[J].中國農業科學，1998（1）：89-91.

[5]趙銘欽，趙輝，王文基，等.不同基因型烤煙化學成分和致香物質間的相關和通徑分析[J].中國煙草科學，2009（3）：7-12.

[6]于建軍，楊寒文，畢慶文，等.烤煙中性致香成分與香氣質量的典型相關分析[J].甘肅農業大學學報，2009（2）：72-76.

[7]王能如，李章海，王東勝，等.烤煙香氣成分與其評吸總分和香味特征的相關性[J].安徽農業科學，2009（6）：2567-2569.

[8]胡建軍，周冀衡，李文偉，等.烤煙香味成分與其感官質量的典型相關分析[J].煙草科技，2007（3）：9-15，22.

[9]于建軍，龐天河，章新軍，等.鄂西南烤煙吸食質量與致香物質的關系[J].華中農業大學學報，2006（4）：355-358.

[10]于建軍，龐天河，任曉紅，等.烤煙中性致香物質與評吸結果關系研究[J].河南農業大學學報，2006（4）：346-349.

[11]趙銘欽，王瑩，李元實，等.有機物質對烤煙中性香氣物質成分及評吸質量的影響[J].中國煙草科學，2008（5）：6-10.

[12]張永安，王瑞強，楊述元，等.生態因子與烤煙中性揮發性香氣物質的關系研究[J].安徽農業科學，2006（18）：4652-4654.

[13]于建軍，龐天河，焦桂珍，等.攀西烤煙評吸結果與中性致香成分的關系[J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2006（11）：77-82.

[14]龐天河，陳紅麗，劉艷芳，等.攀西烤煙香氣質量與中性致香成分的關系研究[J].西南農業學報，2008（2）：335-339.

[15]毛多斌，賈春曉，張槐嶺.面包酮的合成及其在卷煙加香中的應用[J].煙草科技，1995（3）：23-24.

[16]周勝.四川煙葉與津巴布韋煙葉的致香物質分析與對比[J].安徽農業科學，2010（6）：2908-2910.

[17]沈光林.煙草內在質量評價體系的系統研究[D].廣州：華南理工大學，2001.

[18]歐明毅.配方打葉片煙主要內在品質與評吸質量的相關分析[D].西安：西北農林科技大學，2008.

[19]Hoffmann D, Hoffmann I, E1-Bayoumy K.The less harmful cigarette: a controversial issue.Attribute to Ernst L.Wynder [J].Chem.Res.Toxicol., 2001, 14: 767-790.