不同變黃條件對烤煙上部葉中性致香成分和感官質量的影響

張真美+趙銘欽+王一丁+梅雅楠+高凈凈+李燕+趙東杰+王鵬澤

摘 要：采用熱風循環標準烤房對煙葉進行烘烤，設置不同變黃時間和定色時間，研究烘烤過程中不同變黃條件對中性致香成分含量和感官質量的影響。結果表明：烘烤過程中，在對照基礎上只延長變黃時間24 h，各類中性致香成分含量都有明顯增加，其中茄酮含量增加近2.20倍；只延長定色時間24 h不利于香氣成分的降解和積累；延長變黃和定色時間各24 h，主要促進葉綠素降解產物新植二烯的積累，增加百分比為33.24%，但是抑制了某些致香成分的降解和積累。說明烘烤過程中，只延長變黃時間24 h，能促進各類中性致香成分含量的積累及感官質量的提高。并建立第一主成分和第二主成分各致香物質對香氣總量的回歸模型，分別為y=x+0.05347（R2=0.9197）和y=x+0.1475（R2=0.6984），經驗證，該模型可行。

關鍵詞：烤煙；變黃條件；中性致香成分；感官質量；PCA和PLS

中圖分類號：S572.01文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）12-0057-07

Abstract Using heated air circulation standard curing barn to bake tobacco leaves， the effects of different yellowing conditions during the baking process on contents of neutral aroma components and smoking quality of upper leaves were studied by setting different yellowing time and leaf drying time. The results showed that during the baking process， only extending the yellowing time for 24 hours on the basis of control， the contents of every kind of neutral aroma components increased obviously and the content of solanone increased by nearly 2.20 times. It was unfavorable for the degradation and accumulation of aroma components when only prolonging leaf drying stage time for 24 hours. It mainly promoted the accumulation of the chlorophyll degradation product neophytadiene with the increasing percentage of 33.24%， but inhibited the degradation and accumulation of some aroma components when simultaneously prolonging yellowing time and leaf drying time for 24 hours. In conclusion， only extending the yellowing time for 24 hours could promote the accumulation of every kind of neutral aroma components and improve the quality of tobacco leaves. The regression models were established of the neutral aroma constituents in the first and second principal components to the total aroma contents， which were y=x+0.05347（R2=0.9197） and y=x+0.1475（R2=0.6984）respectively. And they were verified to be feasible.

Keywords Flue-cured tobacco； Yellowing conditions； Neutral aroma constituents； Smoking quality； PCA and PLS

致香物質成分對煙葉的品質有著至關重要的作用，其組成和含量會直接影響煙葉的感官質量[1]。致香物質按照其提取方法的不同，可以分為酸性致香物質、中性致香物質和堿性致香物質3大類，其他的分類方法還有很多[2]。致香物質的形成與很多因素有關，大量研究表明不同的生態環境、品種和栽培措施均會影響煙葉致香物質的種類、含量和最終香氣物質的協調性[3-11]。中性致香物質種類繁多，對感官香味貢獻率最大，它們的前體物與轉化物種類繁多，其含量變化對煙草香味有很大影響[12-14]。烘烤是煙葉致香物質形成的關鍵技術，對煙葉的內在品質影響重大[15，16]。煙葉成熟度、裝煙密度、裝煙方式、施肥方式、溫濕度等因素對煙葉中性致香成分含量、化學成分及感官質量都有不同程度的影響： 散葉和插簽裝煙方式、低溫中濕、適熟、施氮量適度增加等可以增加烤后煙葉的中性致香成分含量、協調化學成分及提高感官質量[17-21]。不同變黃條件對煙葉主要化學成分影響的研究較多[8，22，23]，但是有關不同變黃條件對中性致香成分及感官質量影響的研究較少，本研究從這個角度設置不同的變黃條件，探究最有利于中性致香成分降解和積累的條件，以及對感官質量的影響，旨在找到當下最優的烘烤時間，提高上部葉質量。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗樣品來自2014年臨潁濃香型特色優質煙葉開發項目28個試驗點的上部煙葉，等級為X2F，栽培品種為中煙100；以適熟的上部葉為材料，在大田中選擇生長良好的煙葉，采收掛牌編竿，采用熱風循環標準烤房對煙葉進行烘烤。烘烤之前的鮮煙葉不做任何處理，按當地植煙正常管理模式進行管理。

1.2 試驗設計

按照煙葉變黃條件設置4個處理，重復3次，使用炕房為熱風循環標準炕房。

CK：采用現行的三段式烘烤方法[24]。T1：變黃期在CK的基礎上延長24 h，定色期和干筋期不變。T2：定色期在CK的基礎上延長24 h，變黃期和干筋期不變。T3：在CK的基礎上，變黃期和定色期各延長24 h。

1.3 測定項目與方法

化學成分測定方法參考文獻[10，11]進行測定。中性致香成分采用水蒸氣蒸餾-二氯甲烷溶劑萃取法[12]進行提取，所得樣品有機相以 GC/MS 鑒定結果和 NIST 庫檢索定性，各組分相對含量以其峰面積所占總峰面積的百分比表示。

感官評吸由吉林煙草工業有限責任公司技術中心卷煙評吸委員會進行。采用單料煙 9 分制評吸方式，即各個評吸指標均按各自的質量檔次進行賦值計分，最后再計算評吸總得分。

1.4 烤煙中性致香成分的組成

中性致香物質按照不同的標準有多種分類方法，為了便于統計分析，本研究按照香味前體物分類[27]。將中性致香成分分為5大類：類胡蘿卜素降解產物、棕色化反應產物、芳香族氨基酸裂解產物、西柏烷類降解產物、新植二烯。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel、 SPSS 20.0和 Simca-p 12.0（Umetrics，Ume，Sweden）計量學統計分析軟件對試驗數據進行統計分析。根據描述性統計和主成分分析，確定烤煙香氣物質和各個試驗處理水平間的相互影響。

2 結果與分析

2.1 不同變黃時間對烤煙中性致香成分含量的影響

2.1.1 類胡蘿卜素降解產物分析 由表1可見，類胡蘿卜素降解產物總量在4個處理間存在顯著差異，處理T1顯著高于對照和其他處理，比對照含量增加15.89%。處理T1的芳樟醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內酯含量低于對照，但芳樟醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮、二氫獼猴桃內酯含量均高于其他兩個處理；氧化異佛爾酮、6-甲基-5-庚烯-2-醇、β-大馬酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、螺巖蘭草酮、法尼基丙酮含量相對較高，幾乎均高于其他處理；其中β-大馬酮與其他兩個處理間存在顯著差異，與對照差異不顯著，且β-大馬酮在類胡蘿卜素降解產物中所占比重較大。β-二氫大馬酮含量在處理間存在顯著差異，但含量并不是很高，以處理T3的含量最高，處理T1的含量稍低于處理T3。

2.1.2 棕色化反應產物分析 由表1可見，對照和處理T1的棕色化反應產物總量不存在顯著差異，二者顯著高于處理T2與處理T3。2-乙?；秽?-乙?；量┰谘娱L變黃時間或延長定色時間時，降解明顯減少，甚至終止降解?？啡┖刻幚鞹1最高，與對照和其他處理間存在顯著差異，而且是棕色化降解產物中的主要成分?？反己?-甲基糠醛延長變黃時間、定色時間或兩者都延長，含量都會下降，而3，4-二甲基-2，5呋喃二酮在延長變黃時間時含量則會相對增加。

2.1.3 芳香族氨基酸裂解產物分析 由表1可見，各處理間和對照組的芳香族氨基酸裂解產物總量存在顯著差異。苯乙醛是芳香族氨基酸裂解產物的主要成分，含量明顯高于苯甲醛、苯甲醇和苯乙醇，且對照和各處理間差異顯著。處理T1～T3與對照相比，苯乙醛含量分別增加113.25%、70.38%、53.87%。處理T1的苯甲醛、苯甲醇和苯乙醇含量都相對較高，且苯乙醇含量在對照和處理間也存在顯著差異。

2.1.4 西柏烷類降解產物和新植二烯分析 西柏烷類降解產物主要是茄酮，其含量在各處理和對照間存在顯著差異（表1）。茄酮含量與多種因素有關，具體原因還需進一步探討，但本試驗可以得出，在正常烘烤條件下，只延長變黃時間24 h，明顯有助于茄酮含量的降解積累，達到了84.989 μg/g，是對照含量的2.20倍。

新植二烯是葉綠素在成熟和調制過程中降解形成葉醇，再由葉醇進一步脫水而形成的。由表1可知，新植二烯含量在各處理與對照間存在顯著差異，但含量并不是很高。原因有待進一步研究。

2.1.5 致香成分總量分析 顯著性分析（表1）表明，3個處理和對照香氣總量差異顯著。處理T3香氣含量最高，但是缺失幾種香氣成分；處理T1的各類香氣成分含量都比較高（除葉綠素降解產物外）。

2.2 不同變黃時間對烤煙化學成分含量的影響

不同變黃時間對烤煙化學成分含量影響的分析結果（表2）表明，對照及不同處理間烤煙化學成分含量差異顯著，但處理間規律變化不明顯。綜合化學成分含量及相應比值，CK處理化學成分較協調，其他處理與優質煙葉生產要求差距較大。

2.3 不同變黃時間對烤煙感官質量的影響

由表3可知，只延長變黃時間24 h的處理（T1）整體評吸指標得分較高，具體表現為香氣質和香氣量較其他處理得分高，與中性致香成分的含量相一致。濃度、雜氣、勁頭、刺激性、余味、燃燒性方面各處理間沒有明顯差距。

2.4 不同變黃條件致香物質主成分分析（PCA）和偏最小二乘（PLS）分析

2.4.1 不同變黃條件煙葉中性致香成分和香氣總量相關性分析 各類型中性致香成分與香氣總量的PCA主成分分析（圖1A）顯示，前兩個主成分2-乙酰基呋喃和香葉基丙酮（PCs）解釋了X變量的83.8%和香氣總量Y變量的97.6%，對模型的預測解釋率為83.0%。

從載荷（圖1B）中可以看出，各香氣特征物質都集中在載荷圖右側，具有相似的變化趨勢。距離中心較遠的點是造成不同變黃條件下樣品成分變化的主要貢獻者，如圖中黃色框標注的標記代表著引起各處理香氣物質總量間差異的標志性化合物。同理，粉色框內的代表著和香氣總量呈顯著負相關性差異的標記。

圖2反映了各變黃處理與香氣物質類型相關聯性，在不同變黃處理間，T3和CK、T1相似性較大。圖中T1處于最右邊，T3稍偏右，CK和T2靠近左側，而香氣總量Y處于第一象限最右邊，可知越往右側，香氣總量越豐富，質量越好。T2處理香氣特性距離香氣總量Y相對離散，香氣成分較差。

CK與香葉基丙酮相關聯性較大；T1處理與氧化異佛爾酮、β-大馬酮、巨豆三烯酮3、3，4-二甲基-2，5呋喃二酮和苯甲醇相關聯性較大；T2處理與2-乙?；秽嚓P聯性較大；T3處理與苯甲醛相關聯性較大。香氣總量Y附近集中了幾種香氣物質類型，它們是對香氣總量有較大影響的變量指標。相對集中的各香氣物質類型指標很可能是同一種或同一類物質影響其香氣特性的形成。

模型的VIP值（圖3）顯示， 3-羥基-β-二氫大馬酮、新植二烯、β-二氫大馬酮、苯乙醛、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮4、巨豆三烯酮1、氧化異佛爾酮、苯甲醇、3，4-二甲基-2，5呋喃二酮、巨豆三烯酮3、愈創木酚、β-大馬酮、藏花醛、6-甲基-5-庚烯-2-醇、2-乙酰基呋喃、2-乙?；量?、法尼基丙酮、糠醛和香葉基丙酮的VIP值大于0.8，是對不同變黃處理的烤后煙葉香氣總量貢獻較大的特征物質。對模型各香氣指標進行Jack-Knifed驗證，香氣總量在第一主成分中與β-環檸檬醛、香葉基丙酮、螺巖蘭草酮和2-乙?；秽曙@著負相關性，與其他幾種特征物質呈顯著正相關性。

2.4.2 不同變黃條件煙葉中性致香成分和香氣總量模型驗證 對PLS模型進行驗證（圖4），第一主成分和第二主成分各致香物質對香氣總量的回歸模型分別為：y=x+0.05347（R2=0.9197）和y=x+0.1475（R2=0.6984）。兩個回歸模型回歸系數分別是0.9197和0.6984，均大于0.5，符合模型驗證要求。因此，此數學模型的建立是可行的。

3 結論

有研究表明，煙葉香氣物質的形成主要是在變黃階段，定色階段會因快速升溫而遺失。在低溫條件下延長變黃時間，提高變黃程度，使煙葉充分變黃后再緩慢升溫定色，有利于提高烤后煙葉香氣物質的含量[28]。本研究結果也表明：延長變黃時間24 h、延長定色時間24 h或者變黃時間和定色時間各延長24 h，中性致香成分的含量均高于對照。說明在變黃階段，延長變黃時間和定色時間可使煙葉內含物質進行充分的生理生化變化，葉綠素和類胡蘿卜素在葉綠素酶和催化類胡蘿卜素降解酶的作用下，充分降解，增加了類胡蘿卜素類降解產物、類西柏烷類降解產物、芳香族氨基酸裂解產物和新植二烯等致香物質的含量，使得感官質量也有一定改善，說明其香氣物質對感官質量有一定正相關影響[29]。

經主成分分析表明，不同變黃條件處理對煙葉中香氣物質含量有很大影響，T3處理中性致香物質總量最高，其中對煙葉香氣有重要貢獻的有3-羥基-β-二氫大馬酮、新植二烯、β-二氫大馬酮、苯乙醛、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮4等20種香氣物質。香氣總量在第一主成分中與β-環檸檬醛、香葉基丙酮、螺巖蘭草酮和2-乙?；秽曙@著負相關性，與其他幾種特征物質呈顯著正相關性。經過各致香物質數據加權中心化處理，得到各類物質的載荷分布圖，其中CK處理與香葉基丙酮相關聯性較大；T1處理與氧化異佛爾酮、β-大馬酮、巨豆三烯酮3、3，4-二甲基-2，5呋喃二酮和苯甲醇相關聯性較大；T2處理與2-乙?；秽嚓P聯性較大；T3處理與苯甲醛物質的相關聯性較大。第一主成分和第二主成分各致香物質對香氣總量的回歸模型分別為：y=x+0.05347（R2=0.9197）和y=x+0.1475（R2=0.6984）。

4 討論

烤煙香氣物質大部分在烘烤的變黃和定色期形成，因此變黃和定色期溫度條件對煙葉的香吃味具有決定性影響。變黃期形成的小分子香氣前體物質在定色階段縮合形成致香物質。因此，改善變黃和定色期的調制工藝以增加香氣物質顯得尤為重要。

變黃時間的適當延長創造了煙葉代謝更為適宜的溫濕度環境，使煙葉適度失水和凋萎，煙葉的氧化和還原平衡狀態失衡較慢，有利于各類酶活性的提高。淀粉酶、蛋白酶活性增強使煙葉內的碳氮化合物充分降解，形成大量糖與氨基酸，有利于美拉德反應產物類香氣物質的形成；葉綠素酶和催化類胡蘿卜素降解的酶活性的提高，使煙葉內葉綠素和胡蘿卜素降解徹底，增加類胡蘿卜素類、類西柏烷類和新植二烯等香氣物質含量；苯丙氨酸裂解酶活性的提高催化苯丙氨酸產生苯甲醇、苯甲酸、苯乙醇、苯乙醛等香味物質。同時，在低溫和適宜濕度條件下，煙葉變黃速度較慢，變黃時間較長，煙葉的失水速率較慢，煙葉內具有適宜的水分，促進了煙葉前體物質的轉化分解和煙葉致香成分的形成，有利于提高煙葉的香氣品質。

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