基于致香成分分析的雪茄煙產(chǎn)地間差異

于 航，劉硯婷，尚夢琦，黃光莉，方 一，林 琳，曲亞玲，左巧美

北京市煙草質(zhì)量監(jiān)督檢測站，北京市通州區(qū)梨園鎮(zhèn)九棵樹西路196 號 101121

雪茄煙是一種具有特殊香氣和獨特魅力的煙草制品。近年來，雪茄煙消費在我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)迅速興起，具有良好的市場發(fā)展前景［1］。目前，按產(chǎn)地可將雪茄煙主要分為古巴雪茄和產(chǎn)自多米尼加、尼加拉瓜等地的非古巴雪茄兩類，這些進口雪茄在國內(nèi)市場具有較高的知名度和市場占有率；而中國雪茄煙目前仍以中低端產(chǎn)品為主，且產(chǎn)量相對較低，整體競爭力弱。由于生產(chǎn)原料的來源和生產(chǎn)工藝不同，雪茄煙產(chǎn)品具有較為明顯的區(qū)域特色，尤其是古巴雪茄在感官上有著強烈的辨識度。近年來，我國煙草行業(yè)大力支持雪茄煙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一方面在煙葉種植和生產(chǎn)工藝等領(lǐng)域積極借鑒國外先進技術(shù)和成熟經(jīng)驗，全面提升中國雪茄煙的產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面努力培育具有獨特風(fēng)格和中國特色的中式雪茄產(chǎn)品，與進口雪茄煙進行差異化競爭。而無論采用何種發(fā)展策略，首先均應(yīng)明確差距和差異產(chǎn)生的原因。

致香成分是決定煙草產(chǎn)品風(fēng)格特征的關(guān)鍵因素之一［2］，與產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)。因此，嘗試從致香成分的角度對不同產(chǎn)地雪茄煙產(chǎn)品的差異進行分析，從而客觀評價國內(nèi)外雪茄煙產(chǎn)品質(zhì)量，明確各產(chǎn)地雪茄煙的風(fēng)格特征。目前，國內(nèi)對雪茄煙致香成分的研究較少，且主要集中在煙葉原料方面［3-5］，從成品的角度分析不同產(chǎn)地雪茄煙致香成分差異的報道更少。因此，測定了國內(nèi)外47 個雪茄煙樣品的共79 種致香成分，研究了古巴雪茄、國外非古巴（以下簡稱非古）雪茄和中國雪茄產(chǎn)品致香成分質(zhì)量分數(shù)的差異，旨在為中國雪茄煙產(chǎn)品質(zhì)量的提升和中式雪茄煙產(chǎn)品的品類構(gòu)建提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

47 個牌號雪茄煙，其中產(chǎn)地為古巴的雪茄24個，非古雪茄14 個（包括多米尼加產(chǎn)品11 個、尼加拉瓜產(chǎn)品3 個），中國雪茄9 個，樣品信息如表1 所示。成品雪茄煙在儲存期間可能繼續(xù)發(fā)生醇化，致香成分質(zhì)量分數(shù)也在不斷變化。因此在選擇樣品時，盡可能采用相近年份的樣品以增強可比性；但雪茄煙樣品的收集較為困難，為保證研究的覆蓋范圍較大，依然選用了個別年份相差較大的樣品。同時需要指出，僅有古巴雪茄煙有盒標出廠日期，可知其出廠年份；中國雪茄煙出廠年份由廠家提供；進口非古雪茄煙樣品的出廠年份無法得知。此外，有些雪茄煙由不同年份的煙葉一起卷制而成，且不同牌號雪茄煙卷制完成后在廠家內(nèi)部的儲存時間不同，因此同樣出廠年份的雪茄煙所經(jīng)歷的醇化時間也往往是不同的。

表1 雪茄煙樣品信息Tab.1 Information of cigar samples tested

表1（續(xù)）

致香成分標準物質(zhì)：苯乙酸乙酯、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-乙?；量?-乙酰呋喃、α-松油醇、新植二烯、2，3-戊二酮、3-羥基-2-丁酮、3-甲基-3-丁烯-1-醇、異戊醇、3-甲基-1-戊醇、α-當歸內(nèi)酯、己醇、苯乙烯、2-庚酮、二甲基三硫、辛醛、γ-己內(nèi)酯、對甲基苯乙酮、癸醛、愈創(chuàng)木酚、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚、十五醛、α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、α-大馬酮、苯甲醇、苯甲醛、苯乙醇、苯乙醛、苯乙酮、吡嗪、芳樟醇、糠醇、糠醛、5-甲基糠醛、檸檬醛、β-環(huán)檸檬醛、戊醛、異戊醛、異氟爾酮、4-氧代異佛爾酮、吲哚、植醇、二氫獼猴桃內(nèi)酯、降龍涎香醚、香葉基丙酮和法尼基丙酮（≥99%，北京百靈威科技有限公司）；二氯甲烷、無水乙醇、無水硫酸鈉和氯化鈉（AR，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）；超純水（自制，電阻率≥18 MΩ·cm）。

Clarus 680/SQ8T 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國Perkin Elmer 公司）；同時蒸餾萃取儀（定制）；R-210 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（瑞士Büchi 公司）；XP204 電子天平（感量0.000 1 g，瑞士Mettler Toledo 公司）；LC-222 鼓風(fēng)干燥箱（日本Espec 公司）；Mili-Q Integral 5 超純水儀（美國Millipore 公司）；FW80 試樣粉碎機（天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 雪茄煙致香成分的檢測

參考并優(yōu)化周芳芳等［6］的方法，采用同時蒸餾萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法檢測雪茄煙致香成分。利用NIST 2.2 軟件定性檢測成分。有標準物質(zhì)和無標準物質(zhì)的成分分別采用內(nèi)標法和校正因子法進行定量，設(shè)目標物峰面積與內(nèi)標峰面積校正因子為1。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 21.0 軟件進行數(shù)據(jù)分析，采用Kruskal Wallis 法進行產(chǎn)地間雪茄煙致香成分差異的顯著性檢驗，采用判別分析法區(qū)分雪茄煙產(chǎn)地。

參考《Cigar Inspector》網(wǎng)站報道的雪茄風(fēng)味輪盤［7］進行致香成分風(fēng)味的分類，如圖1 所示。

圖1 雪茄煙風(fēng)味輪盤Fig.1 Flavor wheel of cigars

2 結(jié)果與討論

2.1 不同產(chǎn)地雪茄煙致香成分質(zhì)量分數(shù)的差異

2.1.1 致香成分的比較

79 種致香成分及其保留時間如表2 所示。

表2 雪茄煙的致香成分及其保留時間Tab.2 Aroma components in cigars and their retention time

表2（續(xù)）

按照產(chǎn)地將雪茄煙樣品分為古巴雪茄、非古雪茄和中國雪茄3 類，進行致香成分質(zhì)量分數(shù)差異的顯著性檢驗。在79 種致香成分中，有43 種的質(zhì)量分數(shù)具有顯著性差異，致香成分總量也具有顯著性差異，但除去新植二烯外的致香成分總量無顯著性差異。致香成分的平均值、質(zhì)量分數(shù)范圍和組間差異顯著性如表3 所示。

表3 不同產(chǎn)地雪茄煙致香成分的質(zhì)量分數(shù)及組間差異Tab.3 Contents of aroma components in cigars from different producing areas and differences among three groups

表3（續(xù)）

表3（續(xù)）

結(jié)果表明：與其他兩類產(chǎn)地雪茄相比，①古巴雪茄中質(zhì)量分數(shù)較高的致香成分為3-甲基-3-丁烯-1-醇、異戊醇、異戊烯醇、3-甲基-1-戊醇、葉醇、5-甲基糠醛、二甲基三硫、苯乙醇、吲哚、茄酮、β-大馬酮、α-大馬酮、α-姜黃烯、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、螺巖蘭草酮和新植二烯，質(zhì)量分數(shù)較低的成分為苯乙烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮、6-甲基-3，5-庚二烯-2-酮、香葉基丙酮和巨豆三烯酮1。②非古雪茄中質(zhì)量分數(shù)較高的致香成分為己醛和3-乙酰基吡啶，質(zhì)量分數(shù)較低的成分為糠醛、糠醇、2-乙酰基呋喃、5-甲基糠醛、苯酚、苯甲醇、苯乙醛、α-松油醇、臧紅花醛、紫羅烯、β-環(huán)檸檬醛、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚、β-大馬酮、雪松醇、十五醛和降龍涎香醚。③中國雪茄中質(zhì)量分數(shù)較高的致香成分為糠醛、α-當歸內(nèi)酯、2-乙?；秽?、苯酚、6-甲基-5-庚烯-2-醇、γ-己內(nèi)酯、對甲基苯乙酮、巨豆三烯酮1 和雪松醇；質(zhì)量分數(shù)較低的成分為吲哚、α-姜黃烯和巨豆三烯酮3。

另外，α-姜黃烯和雪松醇質(zhì)量分數(shù)在各產(chǎn)地雪茄煙樣品間存在數(shù)量級上的差異，如圖2 所示。古巴雪茄中α-姜黃烯的質(zhì)量分數(shù)明顯高于其他產(chǎn)地，其最低值是中國樣品中最高值的6.21 倍。在古巴和非古雪茄樣品中，有多達19 個樣品中未檢出雪松醇；而中國雪茄中全部檢出雪松醇，且其質(zhì)量分數(shù)明顯高于其他產(chǎn)地。

圖2 不同產(chǎn)地雪茄煙中α-姜黃烯（a）和雪松醇（b）的質(zhì)量分數(shù)Fig.2 Contents of α-curcumene and cedrol in cigars from different producing areas

2.1.2 按照致香成分前體物分類比較

煙葉中的部分致香成分由前體物轉(zhuǎn)化或反應(yīng)得到，按照不同來源可分為葉綠素降解物、類胡蘿卜素降解物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解物、西柏烷類降解物和賴百當類降解物［8］。按照前體物類別比較各產(chǎn)地雪茄煙致香成分的質(zhì)量分數(shù)，可為雪茄煙葉的種植和生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供理論參考，結(jié)合前體物檢測數(shù)據(jù)，能夠進一步明確不同產(chǎn)地雪茄煙中致香成分的差異來源于原料本身還是調(diào)制過程。本研究中檢出的致香成分中有42 種可按前體物進行分類（表4）。

表4 按照前體物分類的致香成分Tab.4 Aroma components classified according to different precursors

將致香成分質(zhì)量分數(shù)按照前體物進行分類匯總，按樣品產(chǎn)地進行差異顯著性檢驗。結(jié)果表明，不同產(chǎn)地雪茄煙中，葉綠素降解物、苯丙氨酸類降解物、西柏烷類降解物和賴百當類降解物的質(zhì)量分數(shù)具有顯著性差異。組間差異顯著性和按前體物分類的致香成分總質(zhì)量分數(shù)平均值（即同屬一類前體物的致香成分的質(zhì)量分數(shù)之和除以樣品數(shù)量）如表5 所示，標準化后的數(shù)據(jù)如圖3所示。結(jié)果表明，古巴雪茄的葉綠素和西柏烷類降解物的質(zhì)量分數(shù)明顯相對較高，非古雪茄的苯丙氨酸類和賴百當類降解物的質(zhì)量分數(shù)明顯較低，中國雪茄的葉綠素降解物質(zhì)量分數(shù)明顯較低。

圖3 標準化后的不同產(chǎn)地雪茄煙按前體物分類的致香成分質(zhì)量分數(shù)Fig.3 Contents after standardization of aroma components classified according to precursors in cigars from different producing areas

表5 不同產(chǎn)地雪茄煙按前體物分類的致香成分質(zhì)量分數(shù)及組間差異Tab.5 Contents of aroma components classified according to different precursors in cigars from different producing areas and differences between three groups

2.1.3 按照致香成分的風(fēng)味分類比較

致香成分所呈現(xiàn)風(fēng)味的強度，可以用氣味活性值來體現(xiàn)；氣味活性值越大，致香成分對香氣的貢獻就越大。氣味活性值的計算方法如公式（1）所示［13］，致香成分在體系中的濃度在本研究中即為質(zhì)量分數(shù)，其單位為μg/g。察覺閾值的單位為mg/kg，對于煙草制品，察覺閾值可以通過評吸的方法來確定［14］，在沒有評吸數(shù)據(jù)的情況下，使用致香成分在水中的察覺閾值作為替代亦是一種有效的辦法［15］。

通過查詢文獻資料，得到79 種致香成分中58種的察覺閾值［16-18］和風(fēng)味描述［8-10，19-29］。致香成分的察覺閾值如表6 所示。

表6 致香成分的察覺閾值①Tab.6 Sensory detection thresholds of aroma components

表6（續(xù)）

計算致香成分氣味活性值后，將其按照所提供的風(fēng)味進行分類匯總，之后對不同產(chǎn)地雪茄煙的風(fēng)味強度進行比較，結(jié)果見表7，標準化后的數(shù)據(jù)見圖4。不同產(chǎn)地雪茄煙6 種風(fēng)味的氣味活性值總和存在顯著性差異。其中古巴雪茄的草藥香料、水果、花香和其他風(fēng)味的氣味活性值相對較大。非古雪茄的植物、水果、堅果、花香和其他風(fēng)味的氣味活性值相對較低。

圖4 標準化后的不同產(chǎn)地雪茄煙按風(fēng)味分類的致香成分氣味活性值Fig.4 Odor activity values after standardization of aroma components classified according to different flavors in cigars from different producing areas

表7 不同產(chǎn)地雪茄煙按風(fēng)味分類的致香成分氣味活性值Tab.7 Odor activity values of aroma components classified according to different flavors in cigars from different producing areas

從總體風(fēng)味強度來看，這79 種致香成分在水果和花香風(fēng)味上的氣味活性值較高，主要可能是因為同時具備這兩類風(fēng)味的β-大馬酮的察覺閾值較低。

2.2 同牌號不同年份雪茄煙致香成分質(zhì)量分數(shù)的比較

研究了編號6 和7，編號8 和9，編號14～16 三組同牌號不同年份的雪茄煙樣品，以相對平均偏差表示每組樣品中各致香成分質(zhì)量分數(shù)的差異，如表8 所示。結(jié)果表明，同牌號不同年份樣品間致香成分質(zhì)量分數(shù)差異較大，3 組致香成分相對平均偏差的平均值均大于23%。3-乙?；拎ず?-羥基-β-二氫大馬酮在3 組中的相對平均偏差均大于40%。由于部分樣品中未檢出雪松醇，該成分出現(xiàn)了相對平均偏差100%的情況。僅苯乙酮和β-環(huán)檸檬醛的質(zhì)量分數(shù)在不同年份樣品間的差異相對較小，3 組相對平均偏差均小于15%。

表8 同牌號不同年份雪茄煙樣品間致香成分質(zhì)量分數(shù)的相對平均偏差Tab.8 Relative average deviations of contents of aroma components in cigar samples of the same brand produced in different years

不同年份樣品間的差異，可能來源于不同年份煙葉原料本身的差異，由于儲存時間不同所導(dǎo)致的醇化程度的差別，以及手工卷制所帶來的隨機性等。由于僅研究了3 個牌號，且每個牌號只有2～3 個批次樣品，因此本研究中同牌號不同年份雪茄煙致香成分質(zhì)量分數(shù)差異的結(jié)果僅為初步探索。

2.3 雪茄煙產(chǎn)地的判別分析

以致香成分質(zhì)量分數(shù)為指標對雪茄煙產(chǎn)地判別分析的結(jié)果見表9。選取9 個致香成分作為變量，構(gòu)建2 個判別函數(shù)，變量和函數(shù)的Wilks’s Lambda 顯著性［30］均為0，說明每一步加入的變量對判別分析具有顯著作用，且可以接受函數(shù)判別規(guī)則。構(gòu)建平面圖，以2 個函數(shù)的計算結(jié)果為坐標，選擇與坐標距離最小的質(zhì)心作為判別結(jié)果。47 個雪茄煙樣品的判別結(jié)果見圖5。

圖5 雪茄煙3 個產(chǎn)地判別分析結(jié)果Fig.5 Results of discriminant analysis of cigars from three producing areas

表9 3 個產(chǎn)地雪茄煙判別分析變量及函數(shù)Tab.9 Variables and functions for discriminant analysis of cigars from three producing areas

全部判別共出現(xiàn)1 例誤判，為1 個中國雪茄被誤判為非古雪茄，判別準確率為97.9%。為進一步驗證判別模型，進行交叉檢驗，即每個案例均按照從該案例以外的所有其他案例派生的函數(shù)分類，交叉檢驗共出現(xiàn)2 例誤判，為2 個中國雪茄被誤判為非古雪茄，準確率為95.7%。

使用同樣的方法，將產(chǎn)地只分為古巴雪茄和非古雪茄（含中國雪茄）2 類，進行產(chǎn)地判別分析。所得判別分析變量、函數(shù)和結(jié)果如表10 和圖6 所示。結(jié)果表明，用1 個判別函數(shù)即可對樣品產(chǎn)地進行區(qū)分。47 個樣品的初始判別和交叉驗證均未出現(xiàn)誤判，判別準確率為100%。

表10 2 個產(chǎn)地雪茄煙判別分析變量及函數(shù)Tab.10 Variables and functions for discriminant analysis of cigars from two producing areas

圖6 雪茄煙2 個產(chǎn)地判別分析結(jié)果Fig.6 Results of discriminant analysis of cigars from two producing areas

3 結(jié)論

（1）43 種致香成分的質(zhì)量分數(shù)在不同產(chǎn)地雪茄煙中差異顯著，其中α-姜黃烯和雪松醇的差異最為明顯。古巴雪茄的葉綠素和西柏烷類降解物的質(zhì)量分數(shù)相對較高，非古雪茄的苯丙氨酸類和賴百當類降解物的質(zhì)量分數(shù)相對較低，中國雪茄的葉綠素降解物質(zhì)量分數(shù)較低。

（2）本研究中測定的79 種致香成分的水果和花香風(fēng)味的氣味活性值較大，古巴雪茄的草藥香料、水果、花香和其他風(fēng)味的氣味活性值相對較大，非古雪茄的植物、水果、堅果、花香和其他風(fēng)味的氣味活性值相對較低。

（3）以致香成分質(zhì)量分數(shù)為變量建立的判別函數(shù)，可對雪茄煙的產(chǎn)地進行有效區(qū)分。