醇化過程中不同產地片煙游離氨基酸差異及其與片煙品質的關系

王光耀 劉曙光 李少鵬 甘學文 王林 王昊 李玉娥 惠康進 郭建華 宋紀真

摘要：【目的】探究醇化過程中不同產地片煙游離氨基酸差異及其與感官質量和外觀質量的關系，為醇化片煙質量預判提供新思路。【方法】對比分析醇化過程中湖南、貴州、福建、云南、河南、津巴布韋和巴西等產地片煙的游離氨基酸含量與組成的差異，并采用簡單相關和逐步回歸方法分析醇化過程中游離氨基酸與片煙品質的關系?！窘Y果】醇化進程中，河南產地片煙游離氨基酸總量最高，而湖南、貴州和福建3個產地片煙的游離氨基酸總量相對較低。醇化33個月后，不同產地片煙游離氨基酸總量平均減少40%左右，其中芳香族、酸性、堿性、脂肪類、含羥基類、酰胺類、含硫類氨基酸和環狀亞氨基酸含量分別減少46.56%、26.07%、53.45%、50.08%、38.56%、41.60%、57.16%和43.61%;脂肪族和含硫類氨基酸占比分別減少12%和27%，酸性氨基酸占比增加32%，變化趨勢較其他類氨基酸明顯。片煙游離氨基酸含量與感官質量指標間大多呈負相關，其中與剌激性的相關性達極顯著水平（P<0.01），與片煙顏色深淺、聞香、純正度和明亮度4個外觀質量指標的相關性大多達顯著（P<0.05）或極顯著水平。以游離氨基酸含量和組分構建的回歸模型Y外觀=73.931-10.191X11+70.678X2+15.825X8-10.927X17（X11、X2、X8和X17分別表示堿性氨基酸占比、酸性氨基酸含量、環狀亞氨基酸含量和游離氨基酸總量）和Y感官=69.897+0.473X10-0.563X12+0.253X14（X10、X12和X14分別表示酸性氨基酸占比、脂肪族氨基酸占比和酰胺類氨基酸占比）對片煙外觀質量和感官質量有較好的預測，誤差在5.00%以內。【結論】以游離氨基酸含量及組分構建的回歸模型可準確估算醇化片煙外觀質量及感官質量，為其品質判斷提供新方法。

關鍵詞： 醇化;片煙;游離氨基酸;外觀質量;感官質量;相關分析

中圖分類號： S572? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2020）05-1176-09

Abstract：【Objective】In order to provide a new way for quality prediction of aging tobacco， the regional differences of free amino acids during aging and their relationship between sensory and appearance quality of tobacco strips were studied. 【Method】Samples produced from Hunan， Guizhou， Fujian， Yunnan， Henan， Zimbabwe and Brazil were analyzed to contrast their differences in free amino acid contents and compositions during aging， then simple correlation and stepwise regression were used to analyze the relationship between free amino acids and tobacco quality during aging. 【Result】During aging， the content of amino acids in Henan samples were the highest， and those of samples from Hunan， Guizhou and Fujian were low. After 33 months of aging， the total free amino acids content of tobacco from different areas decreased by about 40%. During aging， the contents of aromatic， acidic， basic， aliphatic， hydroxyl， amide， sulphur and cyclic amino acids decreased by 46.56%， 26.07%， 53.45%， 50.08%， 38.56%， 41.60%， 57.16% and 43.61% respectively. After 33 months of aging， the proportion of aliphatic and sulfur amino acids decreased by 12% and 27%， and the proportion of acidic amino acid increased by 32%， which had more obvious variation than that of other amino acids. There was a negative correlation between the content of free amino acids and sensory indexes， an extremely significant correlation was found between the content of free amino acids and irritation（P<0.01）， and significant correlation（P<0.05） or extremely significant correlation were found between the content of free amino acids and appearance indexes like color， smell， purity and brightness. The regression model Yappearance=73.931-10.191X11+70.678X2+15.825X8-10.927X17 （X11，X2，X8， X17 represented the proportion of basic amino acids， the content of acidic amino acids， the content of cyclic amino acids and the total content of amino acids respectively） and Ysensory=69.897+0.473X10-0.563X12+0.253X14（X10，X12 and? X14 represented the proportion of acidic， aliphatic and amide amino acids respectively） were based on the content and composition of free amino acids， which could predict the quality of tobacco strips during aging with an error less than 5.00%. 【Conclusion】The regression models which is based on the content and proportion of free amino acids can accurately predict the sensory and appearance quality of tobacco strips during aging， and provide a new method for quality judgement.

Key words： aging; tobacco strip; free amino acid; appearance quality; sensory quality; correlation analysis

Foundation item： Science and Technology Key Project of China National Tobacco Corporation（110201402017）;Science and Technology Project of China Tobacco Jiangsu Industrial Co.， Ltd.（D2015046）;Science and Technology Pro-ject of China Tobacco Hubei Industrial Co.， Ltd.（2018420000340279）

0 引言

【研究意義】醇化是改善煙葉品質的重要環節，醇化過程中，氨基酸與糖類物質發生美拉德反應形成的產物可賦予煙草特有的香氣，如含氮雜環化合物吡嗪、吡啶和吡咯等可產生堅果烘培香味，環狀烯醇酮結構化合物麥芽酚等可產生焦糖香。該產物是煙葉香味物質的重要來源，與煙葉質量密切相關（郭俊成等，2002;陳頤等，2017）。因此，研究醇化過程中氨基酸含量及其與片煙品質的關系，對提高片煙醇化質量具有重要意義。【前人研究進展】近年來，科研人員在初烤煙葉領域對游離氨基酸進行了大量研究。景延秋等（2007）探究了不同施肥措施對煙葉游離氨基酸含量的影響，結果發現30%餅肥+70%無機肥配比時的游離氨基酸總量最高;李廣良等（2011）研究認為種植密度為20190株/ha時，游離氨基酸總量最高;過偉民等（2018）跟蹤分析了烘烤過程中游離氨基酸的變化規律，發現烘烤中后期堿性和芳香族氨基酸下降趨勢明顯;李晶晶等（2018）研究發現天冬氨酸含量和氨基酸總量隨采收時期推遲呈先減少后增加的變化趨勢。目前國內對醇化過程中氨基酸變化與醇化品質方面的研究也有一些。劉鵬等（2014）研究發現醇化過程中重要中性致香物質含量發生極顯著變化，美拉德反應產物和芳香族氨基酸降解產物分別提升63.16%和276.74%;陳頤等（2016）探究不同倉貯環境下片煙蛋白質及氨基酸含量的變化規律，結果發現醇化12個月后，游離氨基酸含量開始迅速下降，環境溫度高的片煙蛋白質和游離氨基酸降解幅度較大;王鵬等（2016）研究醇化時間和條件對不同部位煙葉氨基酸含量的影響，結果表明，不同部位煙葉的氨基酸含量大部分存在顯著差異，醇化12個月后，不同醇化條件對中、下部煙葉氨基酸總量的影響達最大;之后其研究還發現隨著醇化時間的延長，氨基酸總量下降，中、下部煙葉氨基酸相似度較高，復烤工藝參數對煙葉氨基酸的影響小于醇化時間的影響（王鵬等，2017）?！颈狙芯壳腥朦c】目前，醇化領域多數研究僅分析了醇化過程中不同因素下氨基酸含量的差異，并未將氨基酸含量與醇化品質進一步關聯，也未利用氨基酸含量進行片煙品質預測。【擬解決的關鍵問題】對比分析醇化過程中云南、河南、貴州、福建、湖南及進口片煙的游離氨基酸差異及其變化規律，進一步分析醇化過程中游離氨基酸與片煙品質的關聯，并構建片煙感官質量和外觀質量預測模型，旨在為醇化過程片煙質量的預測提供新思路和技術支撐。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

試驗材料包括2014年入庫的湖南郴州C3F、貴州黔西南C3F、福建三明C3F、云南曲靖C4F、河南三門峽C3F、巴西M10/C-C和津巴布韋C10/C共7個產地/等級片煙。片煙入庫后在室溫下正常醇化，分別在醇化6、15、24和33個月后取樣，每次取樣后置于-20 ℃保存，取樣全部結束后統一進行測定。

1. 2 游離氨基酸含量檢測

按照YC/T 282—2009的方法采用氨基酸自動分析儀（Hitachi 8900，日本）測定片煙游離氨基酸含量，具體方法如下：稱取1 g煙末（精確至0.0001 g）置于100 mL磨口三角瓶中，加入0.005 mol/L鹽酸溶液50 mL，超聲萃取30 min，經離心、過濾后測定18種蛋白氨基酸含量，按照側鏈結構可分成8類，包括芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸;酸性氨基酸：天冬氨酸和谷氨酸;堿性氨基酸：賴氨酸、組氨酸和精氨酸;脂肪族氨基酸：丙氨酸、甘氨酸、異亮氨酸、亮氨酸和纈氨酸;含羥基類氨基酸：蘇氨酸和絲氨酸;含硫類氨基酸：胱氨酸;酰胺類氨基酸：天冬酰胺;環狀亞氨基酸：脯氨酸。

1. 3 醇化片煙品質評價

1. 3. 1 感官質量評價 醇化片煙感官質量評價由我國主要卷煙工業企業產品配方人員組成的感官質量鑒定專家組完成。在王彥亭等（2010）的烤煙感官質量評價體系基礎上，結合工業企業對片煙感官品質關注角度，確定片煙感官質量評價指標，包括香氣質、香氣量、透發性、細膩程度、雜氣、刺激性、甜度和余味8個指標，具體評分標準見表1。

1. 3. 2 外觀質量評價 在王彥亭等（2010）的烤煙外觀質量評價體系基礎上，結合片煙外觀質量特點，確定片煙外觀質量評價指標，包括顏色深淺、純正度、均勻度、飽滿度、明亮度、油分和聞香7個指標，具體評分標準見表2。

1. 4 統計分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0對試驗數據進行簡單相關分析及回歸分析，并制圖。

2 結果與分析

2. 1 醇化過程中片煙游離氨基酸總量的變化規律

從圖1可看出，不同產地片煙游離氨基酸總量隨醇化進程整體呈下降趨勢，醇化15、24和33個月的游離氨基酸總量分別較醇化6個月平均下降22.53%、33.17%和43.35%。醇化15個月后，福建、津巴布韋和巴西片煙的游離氨基酸總量下降幅度較大;醇化33個月后，福建和云南片煙的游離氨基酸總量降幅大于其他產地，此時湖南、貴州、福建、云南、河南、津巴布韋和巴西片煙游離氨基酸總量分別從醇化6個月的6.62、6.10、5.33、12.92、18.73、11.24和10.77 mg/g下降至4.30、3.41、2.38、6.52、12.11、6.18和6.50 mg/g，游離氨基酸總量平均下降40%左右。

對比醇化過程中不同產地游離氨基酸總量差異發現，河南產地片煙游離氨基酸總量最高，其次是云南、津巴布韋和巴西片煙，其中，津巴布韋和巴西產地煙葉可獲取樣本較少，加之醇化過程中兩地片煙氨基酸總量較接近，為便于統計分析，將兩產地煙葉合并為進口片煙進行下一步分析。湖南、貴州和福建3個產地片煙的游離氨基酸總量較低，醇化過程中明顯低于河南產地片煙。

2. 2 醇化過程中片煙8類游離氨基酸含量差異分析

對比分析醇化過程中不同產地8類游離氨基酸含量差異，從圖2可看出，醇化6個月后，8類游離氨基酸以環狀亞氨基酸含量相對較高，為2.33～9.95 mg/g，其次是酰胺類氨基酸，含量為1.08～3.66 mg/g;云南、河南和進口片煙的脂肪族氨基酸含量在1.59～2.60 mg/g，約為湖南、貴州和福建3個產地片煙的2～3倍;其余5類游離氨基酸含量均小于1.00 mg/g。

醇化過程中8類氨基酸含量均呈下降趨勢，醇化33個月后，芳香族、酸性、堿性、脂肪族、含羥基類、酰胺類、含硫類氨基酸和環狀亞氨基酸含量平均分別減少46.56%、26.07%、53.45%、50.08%、38.56%、41.60%、57.16%和43.61%。醇化過程中，福建和貴州片煙的芳香族、酸性和脂肪族氨基酸含量降幅較大，云南片煙的含硫類氨基酸降幅較大，河南片煙的8類氨基酸含量降幅大多小于其他產地，進口片煙的8類氨基酸含量降幅大多接近平均水平。醇化6～33個月，不同產區片煙的芳香族氨基酸含量、酸性氨基酸含量、含羥基類氨基酸含量和環狀亞氨基酸含量表現為河南>云南、進口>湖南、貴州、福建。

2. 3 醇化過程中片煙游離氨基酸組成比例差異分析

醇化過程中片煙游離氨基酸組成比例差異見圖3，從圖中可看出，8類游離氨基酸組成比例中以環狀亞氨基酸占比最大，約占游離氨基酸總量的一半;其次是脂肪族和酰胺類氨基酸，占比約為14%和20%;堿性氨基酸占比最小，僅為1%，其余氨基酸占比多在2%～5%范圍。

醇化過程中，脂肪族和含硫類氨基酸占比大體呈下降趨勢，醇化33個月后，脂肪族氨基酸占比平均減少12%，以福建產地片煙變化相對較小，不足1%;含硫類氨基酸占比平均減少27%，其中河南和進口片煙的含硫類氨基酸占比變幅較小，小于2%，而湖南、貴州和福建3個產地片煙的含硫類氨基酸占比變幅較大，減少43%～53%;酸性氨基酸比例呈增加趨勢，平均增加32%，以貴州片煙的酸性氨基酸占比變化較小，醇化33個月后，僅增加10%，其余5個產地平均增加36%;酰胺類氨基酸和環狀亞氨基酸占比變化較小，醇化后大多數產地的這兩類氨基酸占比變幅在5%之內。

2. 4 醇化過程中片煙游離氨基酸與外觀質量的相關分析

將醇化過程中片煙游離氨基酸與外觀質量進行簡單相關分析，結果（表3）顯示，8類游離氨基酸含量與片煙顏色深淺、飽滿度、均勻度和聞香4個指標大多呈負相關，其中與顏色深淺和聞香之間的關系達顯著（P<0.05，下同）或極顯著（P<0.01，下同）水平（除酸性氨基酸含量外），表明醇化過程中片煙游離氨基酸含量越小，片煙顏色越深。游離氨基酸含量與片煙純正度、油分和明亮度3個指標均呈正相關，其中與純正度和明亮度之間的關系達顯著或極顯著水平，表明醇化過程中片煙游離氨基酸含量越高，片煙純正度和明亮度越好。醇化過程中，除酸性氨基酸含量之外，其余7類氨基酸含量與片煙外觀總分間均呈負相關，但均未達顯著水平（P>0.05，下同）。

醇化過程中，酸性和酰胺類氨基酸占比與顏色深淺和聞香間呈顯著或極顯著正相關，與純正度和明亮度間呈極顯著負相關;脂肪族氨基酸占比與片煙純正度、油分和明亮度間呈顯著或極顯著負相關，環狀亞氨基酸占比與該3個指標間則存在顯著或極顯著正相關，表明醇化過程中脂肪族氨基酸占比越小，環狀亞氨基酸占比越大，片煙純正度和明亮度越好，油分越多。芳香族、堿性、脂肪族和酰胺類氨基酸占比與片煙外觀總分間呈負相關，其中，芳香族、脂肪族和酰胺類氨基酸占比與外觀總分間的負相關達顯著水平;酸性、含羥基類、含硫類氨基酸和環狀亞氨基酸占比與片煙外觀總分間呈正相關，僅環狀亞氨基酸占比與外觀總分間存在顯著關系，表明醇化過程中，環狀亞氨基酸占比越大，芳香族、脂肪族和酰胺類氨基酸占比越小，片煙外觀質量越好。

2. 5 醇化過程中片煙游離氨基酸與感官質量的相關分析

將醇化過程中片煙游離氨基酸與感官質量進行簡單相關分析（表4）發現，8類游離氨基酸含量與片煙感官指標間大多呈負相關，其中與香氣質、香氣量、雜氣、甜度和評吸總分間均不存在顯著關系，但與細膩程度、刺激性和余味關系較密切，存在顯著或極顯著負相關關系，表明醇化過程中片煙游離氨基酸含量越高，則片煙刺激性越大，余味和細膩程度越差。

8類游離氨基酸占比中，以脂肪族氨基酸占比與感官質量的關系較密切，與大多數感官指標間呈顯著或極顯著負相關;酰胺類氨基酸占比與之相反，與感官指標間均呈正相關，其中與香氣量和刺激性分別呈極顯著和顯著正相關;僅酸性和酰胺類氨基酸占比與感官評吸總分呈極顯著或顯著正相關，脂肪族氨基酸占比與感官評吸總分呈顯著負相關。

2. 6 醇化過程中游離氨基酸與片煙質量的回歸分析

以X1～X17為自變量，分別以感官質量總分和外觀質量總分為因變量，采用逐步回歸分析法擬合回歸模型，從表5可看出，酸性氨基酸含量（X2）、環狀亞氨基酸含量（X8）、堿性氨基酸占比（X11）和游離氨基酸總量（X17）與醇化片煙外觀質量總分的回歸模型達極顯著水平，真實值與預測值之間的誤差為4.15%;酸性氨基酸占比（X10）、脂肪族氨基酸占比（X12）和酰胺類氨基酸占比（X14）與醇化片煙感官質量總分的回歸模型達極顯著水平，真實值與預測值之間的誤差為1.73%，表明模型選出的酸性氨基酸含量（X2）、環狀亞氨基酸含量（X8）、酸性氨基酸占比（X10）、堿性氨基酸占比（X11）、脂肪族氨基酸占比（X12）、酰胺類氨基酸占比（X14）和游離氨基酸總量（X17）作為與煙葉質量相關的主要指標，可用于估算醇化片煙感官質量及外觀質量。

3 討論

脯氨酸是一種重要的滲透調節物質，干旱、鹽漬和低溫脅迫情況下植物均可積累脯氨酸（Yoshiba et al.，1997）。本研究通過對比醇化過程中片煙游離氨基酸的含量和組成發現，環狀亞氨基酸（脯氨酸）含量最高，其占比也最大，約占游離氨基酸總量的一半，而堿性氨基酸占比最小，僅為1%，與董洪旭等（2017）在初烤煙葉中發現的規律相似。這可能是因為烘烤調制階段是煙葉在高溫下進行的反應，烘烤過程中缺水脅迫造成初烤煙葉脯氨酸含量升高;而賴氨酸、組氨酸和精氨酸等堿性氨基酸具有較強的美拉德反應活性，烘烤及醇化過程中堿性氨基酸因參與美拉德反應被消耗的程度高，其含量相對較低（Kwak and Lim，2004）。

醇化過程中不同產地片煙游離氨基酸含量受區域影響，河南產地片煙氨基酸總量最高，其8類游離氨基酸含量均明顯高于湖南、貴州和福建3個產地片煙，與李好麗等（2013）、董洪旭等（2017）的研究結果一致，表明產區間游離氨基酸含量的差異規律穩定，不受年份、煙葉加工環節、樣品檢測等因素限制。張峻松等（2004）研究認為進口白肋煙煙葉的游離氨基酸總量明顯高于國產煙葉，但其未將國產煙葉按產地劃分進行詳細對比。本研究發現進口片煙游離氨基酸含量低于河南片煙，高于湖南、貴州和福建3個產地片煙，與云南片煙相接近;郭建華等（2018）研究發現進口煙葉物理特性與云南煙葉較接近，表明云南煙葉與進口煙葉在內在物質基礎及煙葉加工性能方面均有一定的相似性，有替代進口優質煙葉的潛質。

醇化過程中，片煙游離氨基酸總量呈下降趨勢，醇化33個月后，芳香族、堿性、脂肪族和含硫類氨基酸含量約下降一半，酸性氨基酸含量降幅最小，與王鵬等（2017）的研究結果一致，這是醇化過程中部分氨基酸參與非酶促棕色化反應所導致的。不同醇化階段氨基酸含量變化幅度不一致，醇化15個月后福建和進口片煙氨基酸含量下降幅度較大，醇化33個月后福建和云南片煙氨基酸含量降幅大于其他產地。

簡單相關分析結果表明，醇化過程中片煙游離氨基酸含量與感官指標間大多呈負相關，明顯影響片煙抽吸品質，與初烤片煙及成品卷煙中的規律吻合（過偉民等，2018;向海英等，2019）。趙田等（2011）研究也認為，適量提高氨基酸含量對煙葉香吃味能產生優良的影響。氨基酸是美拉德反應的前體物，與還原糖等化合物發生縮合、聚合等反應，最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質類黑精（鄭文華和許旭，2005），這是導致醇化過程中片煙顏色轉深的主要原因之一。本研究發現游離氨基酸含量及其占比與片煙顏色關系密切，除酸性氨基酸含量外，其余7類游離氨基酸含量均與片煙顏色深淺呈顯著或極顯著負相關，表明氨基酸含量越低，片煙顏色越深。由煙葉質量回歸模型可看出，游離氨基酸含量及其占比對片煙感官質量和外觀質量均有較好的擬合，為醇化過程片煙質量的預測提供了新方法，但現有游離氨基酸檢測周期較長，今后可探索醇化片煙游離氨基酸含量的快速檢測方法，提高樣品檢測效率。

4 結論

以游離氨基酸含量及組分構建的回歸模型可準確估算醇化片煙外觀質量和感官質量，為醇化片煙質量預測提供一種新方法，使卷煙配方人員及片煙管理人員不用傳統感官評吸便可及時掌握庫內醇化片煙的質量變化。

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（責任編輯 羅 麗）