雪茄煙馬杜羅茄衣化學品質指數與中性香氣物質的關系

閆鐵軍，丁 寧，王 劍，周 平，劉利平，潘 勇，施友志，王榮浩，時向東*

（1湖北中煙工業有限責任公司，湖北武漢 430041；2河南農業大學煙草行業煙草栽培重點實驗室，河南鄭州 450002）

0 引言

【研究意義】近年來，我國雪茄煙產銷量逐年增長，已成為煙草行業新興的增長點（蔡斌等，2019）。雪茄茄衣是煙支品質和檔次的外在象征，一般對茄衣煙葉外觀質量和物理特性的要求較高。而在抽吸過程中，茄衣在最外層與空氣接觸充分，燃燒相對猛烈，感官貢獻度高于其質量所占比重，對感官質量的影響占10%左右（王一恒，2011）。因此，茄衣煙葉內在質量的重要性同樣不容忽視。馬杜羅茄衣特指一類油分充足、顏色偏深、味道濃郁的優質茄衣。馬杜羅茄衣不僅可利用其外觀為雪茄煙支提升檔次，同時也可借助其內在品質提高抽吸時的香吃味，通常用于紀念版或限量版等高檔雪茄（莫嬌，2017）。深度發酵是馬杜羅茄衣的關鍵生產步驟，通過發酵促進煙葉內含物質逐步轉化進而使化學成分更加協調，促進煙葉質量提升（王金棒等，2021）。煙葉內在質量是煙葉內多種化學成分與香氣物質含量和比例共同作用的結果（闕勁松等，2018），中性香氣物質對煙葉的香氣品質有重要貢獻，且其種類較多、關系復雜，含量及比例變化較大（拓陽陽等，2012；趙會納等，2012）。糖堿比、糖氮比、氮堿比和鉀氯比等化學品質指數可直接表征煙葉品質（呂祥敏等，2020），與香氣物質相比其數據的獲取更簡便、快速（王笛，2019）。因此，探究化學品質指數與中性致香物質間的關系，對判斷馬杜羅茄衣內在品質和工業可用性有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】近年來，關于化學成分對煙葉香氣物質影響的研究不斷深入。姬小明等（2012）研究發現，煙葉水溶性糖含量與質體色素類、芳香族類和類西柏烷類物質含量呈負相關，與棕色化產物類物質含量呈正相關。張石飛（2012）以云南煙區1616個煙葉樣品為研究對象，通過典型相關分析表明，隨著煙葉鉀和還原糖含量的提高，上部煙葉醇類、醛類、酮類、新植二烯、酚類和氮雜環類等致香物質含量呈降低趨勢。李強等（2015）研究發現，云南烤煙鉀含量與酮類、醇類、醛類、酯類、酚類和氮雜環類致香物質含量均呈極顯著正相關，指出云南煙區改善烤煙鉀素營養是提高煙葉香氣物質含量的重要途徑。張渝捷等（2016）研究發現，煙葉致香物質含量與氮堿比呈極顯著正相關，與鉀氯比呈顯著或極顯著負相關，并指出降低鉀氯比、提高氮堿比是提升致香物質總量的有效途徑。高娟娟（2017）研究發現，秦嶺煙區煙葉鉀氯比與多種致香物質關系密切，高鉀類煙葉的五大致香物質中除葉綠素降解產物外，其他致香物質含量均高于中、低鉀類煙葉。王林等（2019）研究了烤煙煙葉化學成分與酸性致香物質的關系，結果表明酸性致香物質整體上與總植物堿、氯、總氮、蛋白質、還原糖、鉀、總糖和醚提取物呈正相關。褚繼登等（2022）研究發現，煙葉香氣量受糖堿比影響較大，隨糖堿比上升，香氣量呈上升趨勢?！颈狙芯壳腥朦c】前人關于雪茄茄衣內在品質的研究主要集中在各種措施對煙葉化學成分和香氣物質含量的影響（徐世杰等，2016；杜佳，2017；萬德建等，2018；郭文龍等，2021），而對二者相互關系的研究較少。掌握各類香氣物質隨化學成分變化的趨勢，有助于通過調控化學成分以提高目標香氣物質含量?！緮M解決的關鍵問題】通過測定國產馬杜羅茄衣煙葉化學成分，采用相關分析及回歸分析方法，探究化學品質指數與中性香氣物質含量的關系，旨在探討中性香氣物質含量隨化學品質指數的變化規律，以期為國產雪茄茄衣的可用性評價和工業使用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試煙葉品種為HN-2，產地為海南儋州，2019年調制下架后進行分級，取馬杜羅茄衣等級煙葉依據當地生產技術規程進行回潮、堆垛、發酵、翻垛，70 d后完成深度發酵。選取7個有代表性的發酵后煙垛進行取樣，每垛上、中、下部各取1份，共21份樣品。

1.2 測定方法

1.2.1 常規化學成分測定 水溶性總糖、煙堿、總氮、鉀和氯含量分別依據行業標準YC/T 159—2002《煙草及煙草制品 水溶性糖的測定 連續流動法》、YC/T 468—2013《煙草及煙草制品 總植物堿的測定 連續流動（硫氰酸鉀）法》、YC/T 161—2002《煙草及煙草制品 總氮的測定 連續流動法》、YC/T 217—2007《煙草及煙草制品 鉀的測定 連續流動法》、YC/T 162—2011《煙草及煙草制品 氯的測定 連續流動法》，使用流動分析儀測定。計算糖堿比（水溶性總糖/煙堿）、糖氮比（水溶性總糖/總氮）、氮堿比（總氮/煙堿）和鉀氯比（鉀/氯）。

1.2.2 中性香氣成分測定 采用美國HP5890-5972氣質聯用儀對煙葉樣品進行中性香氣成分定性分析。色譜條件：色譜柱HP-5（60 m×250 μm×0.25 μm）；載氣He，流速0.8 mL/min；進樣口溫度250 ℃，傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度177 ℃；升溫程序為在40 ℃保留2 min，然后以8 ℃/min的速度升至240 ℃，保留15 min，不分流進樣，進樣量1 μL，電離能70 eV，電離方式為EI；質量數范圍為35～500 amu；用NIST02譜庫檢索定性；采用內標法定量（李玲燕等，2015）。

1.3 統計分析

試驗數據采用Excel 2016進行整理，采用SPSS 22.0進行相關分析和回歸分析。其中，分別以所測樣品糖堿比、糖氮比、氮堿比和鉀氯比4個化學品質指數為自變量，各類香氣物質含量為因變量進行回歸分析，分別構建線性、二次項、符合、增長、對數、立方、S型、指數、Logistic、冪、逆模型等函數關系，從中選出＜0.05且最大者，得到雪茄馬杜羅茄衣化學品質指數與香氣物質含量的最優回歸方程（劉春奎等，2019）。

2 結果與分析

2.1 馬杜羅茄衣化學品質指數與中性香氣物質含量的變異

從表1可看出，馬杜羅茄衣煙葉化學品質指數與中性致香成分的變異范圍較大，變異系數范圍為0.12～0.50，均屬于中等變異程度（劉新民，2004）。在化學品質指數中，氮堿比變異系數最小，為0.12，說明其穩定性較好；鉀氯比變異系數最大，為0.32，穩定性較差。茄衣煙葉的中性香氣物質參照趙銘欽等（2008）的方法，依據與前體物的關系分為苯丙氨酸轉化產物、棕色化反應產物、類西柏烷降解產物、類胡蘿卜素降解產物及新植二烯五大類。

其中，苯丙氨酸轉化產物主要包括苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛和苯乙醇，其在所測樣品中的總含量范圍在18.91～52.41 μg/g；棕色化反應產物包括糠醛、糠醇、5-甲基糠醛、3,4-二甲基-2,5-呋喃二、2-乙酰基呋喃和2-乙?；量?，是由糖和氨基酸進行美拉德反應所產生的香氣成分，其總含量平均值為22.23 μg/g，在各類香氣物質中含量最低；類西柏烷降解產物主要成分為茄酮，是煙葉腺毛分泌物降解后產生的揮發性香氣物質，在所測樣品中平均含量為52.13 μg/g，高于苯丙氨酸轉化產物和棕色化反應產物；類胡蘿卜素降解產物主要包括多個巨豆三烯酮異構體、法尼基丙酮、β-大馬酮和二氫獼猴桃內脂，其變異系數在各類香氣物質中最高，為0.50，說明其含量在不同樣品間差異較大。新植二烯含量在中性香氣物質中明顯高于其他種類，因此單列為一類，其本身香氣較弱，香氣閾值較高，但通過降解可轉化為其他小分子成分，在所測樣品中含量范圍為252.91～647.85 μg/g。所測樣品的中性香氣物質總量變異范圍為376.37～935.85 μg/g，變異系數為0.24。

2.2 馬杜羅茄衣化學品質指數與中性香氣物質含量的相關性

在樣品中共檢測出30種中性香氣物質，對馬杜羅茄衣化學品質指數與各類中性香氣物質進行相關分析，結果（表2）顯示，糖堿比與苯丙氨酸轉化產物、新植二烯和中性香氣物質總量呈顯著正相關（＜0.05，下同），與類西柏烷降解產物含量呈極顯著正相關（＜0.01，下同）；此外，糖堿比與苯甲醛等13種香氣物質的含量呈顯著或極顯著相關，除與巨豆三烯酮1和巨豆三烯酮3含量為負相關外，其余均為正相關，說明糖堿比與中性香氣成分含量存在密切關系。糖氮比與苯丙氨酸轉化產物和類西柏烷降解產物含量呈極顯著正相關，與新植二烯含量和中性香氣物質總量呈顯著正相關；此外，糖氮比與β-大馬酮等8種香氣物質含量呈極顯著正相關，與2,6-壬二烯醛等5種香氣物質含量呈顯著正相關。在各類香氣成分中，氮堿比和鉀氯比僅與類胡蘿卜素降解產物含量呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.566和-0.574，與其他類型香氣成分含量的相關性均不顯著（＞0.05）。就各類香氣物質而言，氮堿比與5-甲基糠醛含量呈顯著正相關，與巨豆三烯酮的3種異構體含量呈顯著或極顯著負相關；鉀氯比與香葉基丙酮含量呈極顯著負相關，與二氫獼猴桃內脂含量及巨豆三烯酮的2種異構體含量呈顯著負相關?？傮w而言，在化學品質指數中，糖堿比和糖氮比與中性香氣物質總量的關系較密切。

2.3 馬杜羅茄衣化學品質指數與中性香氣物質含量的回歸分析

將糖堿比等化學品質指數與各類香氣物質含量進行回歸分析，得到相應的回歸方程，對回歸方程求值并進行顯著性檢驗，由表3結果可知，糖堿比與苯丙氨酸轉化產物和新植二烯含量及中性香氣物質總量呈顯著線性關系，與類西柏烷降解產物含量呈極顯著線性關系，說明在所測樣本糖堿比分布范圍（0.28～0.59）內，苯丙氨酸轉化產物、類西柏烷降解產物和新植二烯含量及中性香氣物質總量持續升高。糖氮比與苯丙氨酸轉化產物、類西柏烷降解產物和新植二烯含量及中性香氣物質總量均呈極顯著二次曲線相關關系，分別為0.557、0.451、0.473和0.489；對回歸方程進一步分析表明，在所測樣本糖氮比分布范圍（0.39～0.73）內，隨著糖氮比升高，苯丙氨酸轉化產物、類西柏烷降解產物和新植二烯含量及中性香氣物質總量均先降低再升高，分別在糖氮比為0.49、0.47、0.56和0.51時達最低值。在各類中性香氣物質中，氮堿比僅與類胡蘿卜素降解產物含量呈極顯著二次曲線相關關系，回歸方程為=1442.100-2737.201+1390.701（=0.410，=0.009），說明在所測樣本氮堿比分布范圍（0.66～1.04）內，隨著氮堿比增加，類胡蘿卜素降解產物含量先降低再升高，最低值時氮堿比為0.93。鉀氯比與類胡蘿卜素降解產物含量呈極顯著線性相關關系，回歸方程為=-19.762+218.492（=0.329，=0.006），表明在所測樣本鉀氯比分布范圍（2.59～9.36）內，隨著鉀氯比增加，類胡蘿卜素降解產物含量顯著降低。

3 討論

煙草與其他作物注重產量表現不同，生產中主要強調綜合品質，因此其工業可用性受到多種化學成分含量和比例的共同影響（趙曉丹等，2012）。雪茄煙對香氣要求較高，研究雪茄煙葉香氣物質含量對判斷煙葉品質有重要參考作用（徐世杰，2016）。馬杜羅茄衣為達到加深顏色、提升醇厚感的目的，經過長期、深度的發酵，內在化學成分和香氣物質的含量和比例與發酵前相比有明顯不同（莫嬌，2017）。煙葉香氣物質含量與其香氣質量密切相關，通過分析煙葉香氣物質含量，可對煙葉質量進行比較客觀準確的評價（趙銘欽等，2009）。

總糖和煙堿是影響煙葉品質的主要因素之一，不僅影響煙葉酸堿平衡，且糖堿比可較好地體現煙葉吃味和刺激性間的協調程度（夏冰冰等，2015）。本研究結果表明，糖堿比與馬杜羅茄衣煙葉中苯丙氨酸轉化產物、類西柏烷降解產物和新植二烯含量及中性香氣物質總量關系密切，均呈顯著線性關系，說明較高的糖堿比有利于中性香氣物質含量提高，與趙銘欽等（2009）的研究結果一致。前人研究結果表明煙葉糖含量與吸味品質呈正相關（李東亮和許自成，2007），煙堿含量與吸味品質呈負相關（黃新杰等，2006），但糖堿比過高時會降低煙氣濃度和滿足感（喻奇偉等，2015）。此外，由于雪茄煙調制方法的不同，雪茄煙葉水溶性糖含量明顯低于其他類型煙葉，且煙堿含量偏高（張銳新，2018）。因此，今后對于雪茄茄衣煙葉適宜的糖堿比范圍還需進一步探索。

糖氮比可在一定程度上反映煙氣中酸性物質與堿性物質的平衡情況（王鵬等，2010），且與煙葉質量等級呈較高的正相關關系（王超等，2021）。本研究結果表明，糖氮比與苯丙氨酸轉化產物、類西柏烷降解產物和新植二烯含量及中性香氣物質總量均呈極顯著二次曲線相關關系，隨著糖氮比的升高其含量先降低再升高。這可能是由總氮含量對香氣物質的影響所引起的，煙株在較低的氮素水平下，葉片上腺毛密度大，香氣物質含量較高，隨著氮素水平提高，煙葉總氮含量增加，腺毛分泌能力有所提高，但密度減小，香氣物質含量先增高后降低（史宏志等，2009）。因此，在茄衣生產中應當注重控制氮肥施用量，以保持糖氮比在適宜水平。

煙葉氮堿比一般為略小于1時為最佳，高于1時會造成香氣量、勁頭、濃度等指標得分降低（徐興陽等，2019）。本研究表明，海南馬杜羅茄衣氮堿比平均值為0.79，協調性較好?；貧w分析結果表明，氮堿比與類胡蘿卜素降解產物呈極顯著二次相關關系，隨著氮堿比增加，類胡蘿卜素降解產物含量先降低再升高。該結果與史宏志等（2009）的研究結果存在差異，究其原因可能是由于煙草種類及調制方式不同，雪茄煙葉煙堿含量一般高于烤煙，不同水平的氮堿比代表的內在化學成分協調性也存在差異。

高檔手卷雪茄中不能添加助燃劑等成分，在抽吸時既要求其陰燃持火力強，又能逐漸熄滅（莫嬌等，2016），因此對煙葉的鉀氯比要求較高。馬杜羅茄衣煙葉鉀氯比平均值為5.18，變異系數較低，屬于較優水平?；貧w分析結果表明鉀氯比僅與類胡蘿卜素降解產物含量呈顯著線性相關關系，且隨著鉀氯比升高，類胡蘿卜素降解產物含量逐步降低，與高娟娟（2017）的研究結果不同，其原因可能是由于馬杜羅茄衣均經長期深度發酵，在發酵過程中各類揮發性物質逐步損失，而鉀的絕對含量變化較小（張倩穎

等，2020），因此在所測樣品中，鉀氯比越高的煙葉類胡蘿卜素降解產物含量越低。

化學成分和中性香氣物質含量是煙葉香吃味形成的關鍵因素，其各組分含量及比例的協調性影響著煙葉的內在品質和工業可用性。然而，目前關于雪茄煙葉的化學品質指標適宜范圍尚未有權威文獻給出明確結論。不同產區間雪茄煙葉化學成分含量有明顯差異（王玉華等，2014）。前人研究表明，四川產區雪茄煙煙堿含量在1%左右，海南雪茄煙煙堿含量可達5%～8%，而總氮含量均在5%左右（丁寧等，2021；盧瑞琳等，2021），這使得兩個產區的氮堿比差異較大，但不能認為某一產區的氮堿比偏高或偏低，不同產區在不同化學成分范圍內均有高品質煙葉，煙葉各有其特色；同時，這種特色上的差異在雪茄煙不可外加香原則的束縛下，為工業企業的配方設計提供了豐富性。

由于茄衣煙葉特殊的使用方式，其內在成分及感官質量的重要性通常被忽視。雪茄煙的純天然、無添加等特點使其香吃味完全來自于煙葉內在成分的熱分解和遷移（王安然等，2021），因此馬杜羅茄衣對煙支品質的貢獻并不局限于外觀質量上。具備優良感官品質的茄衣也是對茄芯香吃味的重要補充。通過研究馬杜羅茄衣中化學品質指數與中性香氣成分的相互關系，有助于今后對判斷煙葉化學成分協調性及優質茄衣特征成分的進一步研究。

4 結論

馬杜羅茄衣化學品質指數與中性香氣物質密切相關，利用回歸模型可判斷香氣物質隨化學品質指數的變化趨勢，對馬杜羅茄衣品質調控及協調性研究具有重要參考價值。