烤煙種質資源致香成分分析

許美玲，焦芳嬋，吳興富，方敦煌，馮智宇，張光海

（云南省煙草農業科學研究院，云南 昆明 650021）

煙葉的致香物質主要包括酸性、中性與堿性致香物質等，其組成和含量會直接影響煙葉的感官質量，與煙葉品質、煙葉香氣密切相關［1-2］。煙葉的致香成分主要分為多元酸、高級脂肪酸、酮類、醇類、醛類、雜環類、烴類、多酚、石油醚提取物等［3］。煙葉的致香物質含量受到煙草類型、品種、海拔、生態、產地、煙葉部位、陳化等眾多因素的影響［4-16］。主成分分析和聚類分析被廣泛用于多種農產品評價特征性指標篩選和品質綜合評價，以及不同品種的差異分析等［17-22］。筆者從云南種質庫保存的3000余份資源中選擇了來自美國、巴西、哥倫比亞、古巴等國家以及云南、山東、河南、安徽、福建、陜西、山西、遼寧等省的52份烤煙種質資源，檢測了它們的常規化學成分和煙葉致香成分等，并通過分析比較，找出了不同烤煙種質資源間的差異和可用性，以及不同來源種質資源的成分差異。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

52份烤煙種質資源材料從云南煙草種質庫保存的3000余份資源中選擇，分別來自美國、巴西、哥倫比亞、古巴和中國等國家（表1）。2014年將這些烤煙種質資源材料種植于云南省煙草農業科學研究院試驗基地（位于云南省玉溪市研和鎮），每份材料分小區單行種植20株，設3次重復，分小區采收，統一烘烤，取各重復中部煙葉的混合樣品200 g左右。

表1 各烤煙種質資源的來源及名稱

1.2 致香成分的檢測

致香成分的檢測由云南省煙草農業科學研究院分析測試中心負責。常規成分分析用自動化學分析儀進行；致香物質分析采用同時蒸餾萃取/氣相色譜/質譜法進行。

1.3 數據統計及分析

用Excel進行酮類、醛類、醇類、雜環類等各類成分的總量、平均值和變異系數等簡單計算和分類統計等；采用DPS（V2.0）軟件進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 煙葉致香成分的描述性統計

各煙葉致香成分的偏度系數范圍為-0.630 ～4.858，其中偏度系數＞1.0（向右偏離中心稍遠）的有1-戊烯-3-酮、3-羥基-2-丁酮、巨豆三烯酮A、茄那士酮等31項；其余的偏度系數＜1.0（向左偏離中心稍遠）。峰度系數＞3（偏狹峰）的有15項，其中茄那士酮、巨豆三烯酮、吲哚等的峰度系數＞20.0；其余的峰度系數均＜3.0。變異系數除3-甲基-1-丁醇表現為強變異性外，其余指標均表現為中變異性［17］。從最大值、最小值及其對應的種質來看，云煙87-1、柳葉尖、中煙90和晉太75分別有最大值9、7、5和4項，PD 335有3項，B22、Coker 282、PD 114、SB 400、Speight G-36、云煙87各有2項；最小值對應種質Speight 178和小老母雞各有最小值6項，Coker 80-F、PD 187各有4項，Coker 156、Coker 51、Mc Nair14、豎把種、小黃金0029、云煙87-1各有3項，CV 890、PD 335、窄葉Virgina各有2項（表2）。

2.2 致香成分含量及其占比

按照致香物質官能團的不同，將致香物質分為醛類、酮類、醇類、酯類、酚類、酸類和新植二烯［23］。在各致香成分中，以新植二烯的含量最高（178.32～540.46 μg/g），然后依次為醇類（41.03～166.41 μg/g）、酮類（28.38～67.70 μg/g）、醛類（2.73～8.37 μg/g）和 雜 環 類（1.89～6.18 μg/g）；新植二烯在總致香成分中占73.27%，醇類占16.24%，醛類和雜環類的占比＜1.00%（圖1）。從分布來看，新植二烯含量居于300.01～500.00 μg/g的種質占84.61%，而含量低于200 μg/g或高于500 μg/g的種質較少（圖2）；醇類含量分布相對分散，以含量70.01～80.00 μg/g的種質為多；酮類以含量為40.01～50.00 μg/g的種質占比高；醛類含量在4.00～6.00 μg/g的種質占59.62%；雜環類含量為2.00～4.00 μg/g的種質占78.85%（圖3）。在酮類中，以金合歡基丙酮的占比最高（27.60%），茄酮次之，以6-甲基2-庚酮的占比最低（圖4）。在醛類中，以糠醛的占比最高（48.12%），其次是苯乙醛（27.24%），以2-異丙基-5氧-己醛的占比最低。在醇類中，以寸拜醇的占比最高（49.92%），西柏三烯二醇次之，以5-甲基糠醇的占比最低。在雜環類中，以二氫獼猴桃內酯的占比最高（57.36%），以2-乙酰吡啶的占比最低（圖5）。

表2 煙葉致香成分的描述性統計結果

圖1 各類致香成分在總量中的占比

圖3 各種質材料醇類、酮類、醛類和雜環類含量的分布

圖2 各種質材料新植二烯含量的分布

圖4 在酮類中各成分的占比

圖5 在醇類、醛類和雜環類中各成分的占比

2.3 在不同烤煙種質資源間各致香成分含量的差異

在不同烤煙種質資源間致香成分含量的差異較大。其中，多酚含量以小黑柳最高（6.26%），小老母 雞、Speight G-36、單 選G-28、Coker 156、Coker 80-F等種質的多酚含量在5.00%～5.99%之間，而以白花云煙87的多酚含量最低；石油醚提取物含量以小老母雞最高，小黃金5209次之，中煙90最低；多元酸含量以Vesta 5最高，Speight G-102次之，柳葉尖最低；高級脂肪酸含量以Mc Nair14最高，Coker 51次之，Georgia 1470最低；新植二烯含量以Mc Nair14最高（540.463 μg/g），其次為小老母雞、Coker 282、Georgia 1470，以云煙87-1最低；總醇類含量以白花云煙87和PD 682較高，Mc Nair14、Coker 282較低；總酮類含量以云煙87最高，其次為B22、云煙87-1、柳葉尖（＞60.0 mg/g），以Coker 80-F最低；總醛類含量以柳葉尖最高，柳葉尖0695次之，Coker 51最低；雜環類含量以云煙87-1最高，晉太75次之，PD 335最低（表3）。

表3 不同烤煙種質資源的致香成分含量差異

2.3.1 不同烤煙種質資源的酮類差異 酮類以茄酮含量最高，其次是金合歡基丙酮A，然后依次為β-大馬酮、香葉基丙酮、降茄二酮、巨豆三烯酮a、巨豆三烯酮b、巨豆三烯酮c、巨豆三烯酮d、茄那士酮等，其余成分含量＜1.000 μg/g。其中，B22、云煙87和云煙87-1等種質的茄酮含量較高（24.350～26.390 μg/g），其余種質在3.432～16.350 μg/g之間；β-大馬酮含量以云煙98最高（7.264 μg/g），其余種質在2.000～4.882 μg/g之間；PD 114、小黃金5209、小老母雞、NC 73、晉太75、Coker 282、小黃金0029等種質的巨豆三烯酮總量較高，Speight 178等種質較低；香葉基丙酮含量以SB 400最高，其次是TN D94、云煙87-1、NC 98、PD 279等，以PD 187最低；降茄二酮含量以云煙87和白花云煙87較高（＞6.000 μg/g）；茄那士酮含量以PD 335最高（7.360 μg/g），其余種質在0.362～2.125 μg/g之間（表4）。

表4 不同烤煙種質資源的酮類含量 μg/g

續表4：

2.3.2 不同烤煙種質資源的醇類差異 醇類以寸拜醇含量最高，以下依次為西柏三烯二醇a、西柏三烯二醇b、西柏三烯二醇d、西柏三烯二醇c、苯甲醇和苯乙醇等，其余成分含量較低。其中，寸拜醇含量較高（＞90.000 μg/g）的種質有豎把種、白花云煙87、云煙87-1、PD 682等，含量較低（＜10.000 μg/g）的 種 質 有Dixie Bright102、Coker 282和Mc Nair14等；西柏三烯二醇a、b、c、d的總和在醇類中所占比例為12.41%～73.78%，在種質 間 差 異 較 大，以Speight G-36、Coker 51、Coker 80-F等種質的占比較高，而窄葉Virgina和PD 335等的占比較低；苯甲醇含量以Georgia 1469最高，其次是Georgia 1470，以豎把種最低；苯乙醇含量以Coker 282最高，云煙87-1次之，以PD187最低；糠醇含量以柳葉尖最高（1.299 μg/g），其余種質在0.220～0.930 μg/g之間（表5）。

表5 不同烤煙種質資源的醇類和苯丙氨酸類含量 μg/g

2.3.3 不同烤煙種質資源的醛類差異 醛類以糠醛含量最高（1.050～4.860 μg/g），其次是苯乙醛（0.360～2.870 μg/g），而 其 余 成 分 含 量 較 低（＜0.700 μg/g）?？啡┖恳粤~尖最高（4.860 μg/g），其次是大豎把2141、柳葉尖0695等種質（3.500～4.000 μg/g），以小老母雞最低；苯乙醛含量以小黃金5209最高，其次是PD 114、小黃金0029、豎葉子0987、晉太75等（表6）。

表6 不同烤煙種質資源的醛類含量 μg/g

2.3.4 不同烤煙種質資源的雜環類成分差異 雜環類的總成分含量為1.890～6.175 μg/g，以二氫獼猴桃內酯含量最高（1.030～3.010 μg/g）；其次是吲哚（0.140～2.910 μg/g），在各種質間差異較大；其余成分的含量較低，在種質間差異較小（圖6）。

圖6 不同烤煙種質資源的雜環類含量

2.3.5 不同烤煙種質資源的新植二烯差異 各種質的新植二烯含量在178.320～540.463 μg/g之間。其中，Mc Nair14、小老母雞、Coker 282、Georgia 1470等 種 質 的 新 植 二 烯 含 量＞500.000 μg/g；Speight G-36、Coker 51、PD 114、Dixie Bright102、NC 73、Coker 156、Georgia 1469、小黑柳、K317、Remedios、小黃 金5209、NCPy 10、云 煙98、PD 279、PD 335、小黃金0009、NC 85、SB 400、Coker 80-F、NC 606等種質的新植二烯含量在400.000～499.999 μg/g之間；云煙87-1的新植二烯含量最低，為178.320 μg/g；其余種質的新植二烯含量在200.000～400.000 μg/g之間（圖7）。

圖7 不同烤煙種質資源的新植二烯含量

上述結果表明，各烤煙種質資源的致香成分含量差異較大，小老母雞、云煙87、中煙90等種質有多項最高值。為便于育種和科研選擇利用，將各成分含量較高的烤煙種質資源名單列于表7。

表7 主要致香成分含量較高的烤煙種質資源

2.4 聚類分析

圖8 致香成分系統聚類結果

對表2所列的47項指標采用標準化轉化、歐氏距離、離差平方和法進行系統聚類，在截距為2.2左右處將52份資源分成4大類。52號（云煙87-1）為單獨的一類；其余的每類均可分為2～3個亞類（圖8）。各類的致香成分差異較大，其主要特點為：第1類的茄酮、β-大馬酮、β-二氫大馬酮、降茄二酮、5，6-環氧-β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內酯、巨豆三烯酮c、巨豆三烯酮b、糠醛、苯乙醛、2-乙酰基酮和苯甲醇含量低；第2類的β-大馬酮、β-二氫大馬酮、香葉基丙酮、5，6-環氧-β-紫羅蘭酮、巨豆三烯酮b、巨豆三烯酮c、巨豆三烯酮b、寸拜醇、糠醛、正戊醛、苯乙醛、2-乙?；量?，3-二氫苯并呋喃、吲哚等含量低，而西柏三烯二醇a、西柏三烯二醇b、西柏三烯二醇c、西柏三烯二醇d、苯甲醛、新植二烯等含量高；第3類的茄酮含量低，而巨豆三烯酮a、巨豆三烯酮b、正戊醛的含量高；第4類的香葉基丙酮、寸拜醇、吲哚等含量高，而降茄二

3 討論

3.1 新植二烯

新植二烯在煙草中性揮發物中含量最高，是煙葉中重要的致香物質，也是卷煙主要致香成分的前體。新植二烯含量直接影響煙葉的吃味、香氣和其他致香成分的形成［25］。有研究認為，新植二烯在烤煙中含量較高（平均247.249 μg/g），而在香料煙和曬晾煙中的含量較低［26］；新植二烯的含量不僅在不同基因型烤煙品種間的差異很大，而且同一品種不同部位煙葉的新植二烯含量也有較大的差異［6］。在本研究的52份烤煙種質資源中，Mc Nair14、小老母雞、Coker 282、Georgia 1470等4份種質的新植二烯含量大于500.000 μg/g；Speight G-36、Coker 51、PD 114等種質的新植二烯含量在400.000～500.000 μg/g之間；新植二烯含量在300.010～500.000 μg/g之間的種質占84.81%，高于文獻［25］報道的平均含量。因此，進一步對這些烤煙種質資源進行深入研究，以確定它們的利用價值勢在必行。

3.2 酮、醇、醛等類致香成分

苯甲醛、苯乙醇是烤煙很重要的香味成分，可作為主體香氣使用，還可增加煙葉醇化后的堅果香、甜香、爆米花香和卷煙的玫瑰花香［27-28］。據常愛霞等［29］的報道，2，4-庚二烯醛、苯甲醛、苯乙醛、二氫大馬酮、大馬酮等成分在特香型烤煙中含量最高，是香料煙中含量的4～5倍；特香型烤煙含有1-戊烯-3-醇、1-戊醇、3-羥基-2-丁酮（0.033～0.054 μg/g）等特殊成分。在本研究的52份烤煙資源中，3-羥基-2-丁酮含量為0.079～0.341 μg/g，大于文獻［29］報道的值，但未能檢測到其余2種成分。另外，董惠忠等［8］研究認為，3-羥基-b-二氫大馬酮、巨豆三烯酮和茄酮是導致上部煙葉和中部煙葉差異性的主要致香成分。煙葉中苯甲醇、苯甲醛、苯乙醇和苯乙醛是苯丙氨酸類化合物降解產生的一類香氣成分，苯甲醇的味道是玫瑰香，苯甲醛是櫻桃香、杏仁香、甜香，苯乙醛是焦香、皂花香，苯乙醇有甜味和水果味［30］。在表5中列出的苯丙氨酸類含量較高的Georgia 1470、Coker 282、Georgia 1469、K317、小 老 母 雞、Dixie Bright 102、Mc Nair14、Coker 156等種質是否具有這些特殊香味？各種成分達到何值時才具備這種香味？這些問題還需要通過下一步的研究和煙葉感官質量鑒定來解答。

類西柏烷類是煙葉腺毛分泌物的重要成分之一，西柏三烯的降解產物有茄酮、降茄二酮、西柏三烯二醇等香氣物質。茄酮具有新鮮胡蘿卜樣的愉悅香味，可增加煙草本香，使煙氣更加豐滿醇和；降茄二酮、西柏三烯二醇等作為香氣的前體物質，對煙葉香氣質量的影響較大［28］。B22、云煙87、云煙87-1等種質的茄酮和降茄二酮含量較高，中煙90、白花云煙87、Coker 51等種質的西柏三烯二醇含量較高，B22、白花云煙87、中煙90、云煙87-1、PD 682、Coker 51等種質的類西柏烷類含量較高。這些種質可以進行進一步的利用。

圖9 各聚類的種質資源致香成分比較

3.3 聚類分析

聚類分析法被廣泛用于種質資源的研究中，該方法將特性相近的品種聚集在一起，便于種質資源的評價和利用［22-32］。在本研究中，聚類分析將52份烤煙種質資源分成4類，各類的特征差異較大。其中，52號云煙87-1為獨立的一類，但與7號云煙87的距離較近，兩者的親緣關系較近，相似度較高；另外，40號PD 335與37號PD 114的距離較近，從編號上可以看出是同一系列的資源，兩者的相似度較高，這充分說明了聚類分析的意義。

4 結論

本研究結果表明：在52份烤煙種質資源間致香成分含量的差異較大。可以將這些種質資源聚為4類，其中第1類的茄酮、β-大馬酮、二氫獼猴桃內酯、糠醛等成分的含量高，而茄那士酮和苯甲醇的含量低；第2類（云煙87-1）的西柏三烯二醇、苯甲醛、新植二烯等含量高，而β-大馬酮、β-二氫大馬酮等含量低；第3類的巨豆三烯酮a、正戊醛等含量高；第4類的香葉基丙酮、寸拜醇、吲哚等含量高，而降茄二酮和新植二烯的含量低。