中煙207 及其親本0953 高香氣性狀的物質基礎研究

曹亞男，曹建敏，林潤英，羅成剛，蔡憲杰，閆 鼎，潘旭浩，常愛霞*

（1.中國農業科學院煙草研究所，青島 266101；2.中國農業科學院研究生院，北京 100081；3.福建省煙草公司龍巖市公司，福建 龍巖 364000；4.上海煙草集團有限責任公司，上海 200082）

煙葉香氣品質是評價煙葉及其制品內在質量的核心內容和重要指標[1-3]。中式卷煙降焦減害工程的持續實施以及國際上對卷煙外源香精香料的限制，使得卷煙工業對煙葉原料香氣質和香氣量要求也越來越高[4-8]。因此，通過多種技術途徑生產或開發適合卷煙工業需求的高香優質煙葉原料，一直是煙草工農業生產努力的方向[9-11]。品種是煙葉香氣品質的內在決定因子，培育及推廣高香優質的煙草品種，是生產優質煙葉原料最經濟有效的手段。而深入解析高香氣品種的關鍵致香物質基礎，則是促進高香優質品種培育、加快高香氣品種原料在卷煙配方中利用的關鍵。

烤煙新品種中煙207（審定前編號CF227）是以優良烤煙品種云煙85 的雄性不育同型系為母本，以優質高香氣、耐氣候性斑點病的烤煙新品系0953為父本，經雜交選育而成的具有高香氣性狀的優良烤煙雜交種，2020 年通過全國烤煙品種審定委員會審定。根據多年育種材料評價（內部資料）以及中煙207 全國區域試驗結果[12]，中煙207 及其親本0953 烤后煙葉感官質量具有香氣質好，香氣量足，香氣濃郁的特點，然而有關其致香物質的含量特點尚未見報道，其高香氣性狀形成的物質基礎尚不明確。本文綜合分析了本課題組多年來通過不同檢測方法獲得的中煙207 及其親緣品種0953、云煙85、云煙87 烤后煙葉主要致香物質含量結果，探討了中煙207 和0953 高香氣性狀形成的關鍵致香物質基礎，以期為烤煙新品種中煙207 的開發利用以及煙草高香氣品質育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 品種（系）材料

本研究涉及的中煙207、云煙85、云煙87 是已審定的推廣品種，其種子由中國農業科學院煙草研究所煙草種質資源中期庫提供；0953 是本課題組以紅花大金元為母本、NC89 為父本雜交選育而成的穩定品系，該品系烤后煙葉感官香氣濃郁，多年來被用作高香氣親本。

1.2 中煙207 和云煙87 致香物質與感官質量比較

2019 年，在四川瀘州生產試驗中，制備中煙207 和云煙87（生產對照品種）烤后煙葉C3F 等級樣品，每個樣品設置2 次重復，參照徐曉玲等[13]文獻報道，利用頂空-固相微萃取法提取致香物質，非極性色譜柱分離檢測。利用T 檢驗進行檢測數據的顯著性分析；相對標準偏差的計算方法為：相對標準偏差=標準偏差×100/平均值。每個樣品取3 kg，制備卷煙樣品，由農業農村部煙草產業產品質量監督檢驗測試中心進行感官質量鑒定。

1.3 中煙207 親本0953 與云煙85 及生產對照云煙87 致香物質的比較

分別于2012 和2022 年，在中國農業科學院煙草研究所四川西昌試驗基地種植云煙85、云煙87和0953 品種（系），制備各年度烤后煙葉C3F 等級樣品，不設重復。參照曹建敏等[14]報道利用同時蒸餾萃取法提取致香物質，強極性色譜柱進行致香物質分離檢測。使用儀器：氣質聯用儀，Agilent 7890A-5975C（美國Agilent 儀器公司）。

2 結 果

2.1 中煙207 和云煙87 中部煙葉致香成分及感官質量

根據2019 年四川瀘州中煙207、云煙87 中部煙葉致香物質檢測結果（表1），兩品種共檢測到5大類30 種煙草致香物質。中煙207 所有檢出致香物質的相對標準偏差均低于10%，云煙87 除類胡蘿卜素降解產物6-甲基-5-庚烯-2-酮、美拉德反應產物2-正戊基呋喃外，其余28 種致香物質的相對標準偏差低于10%，2 次檢測結果的重復性較好。在檢出成分中，中煙207 的類胡蘿卜素降解物、葉綠素降解物、苯丙氨酸降解物和西柏烷類降解物總含量分別比云煙87 高4.70、6.58、11.40 和3.09 μg/g；美拉德反應產物總含量低4.62 μg/g；中煙207 致香成分總含量比云煙87 增加21.16 μg/g，提高了5.84%。

表1 2019 年四川瀘州中煙207 和云煙87 中部煙葉致香物質測定結果Table 1 Contents of aroma substances in middle tobacco leaves for Zhongyan 207 and Yunyan 87 in Luzhou, Sichuan, 2019

從具體香氣成分看，中煙207 類胡蘿卜素降解物β-大馬酮、β-二氫大馬酮、金合歡基丙酮、3-羥基-β-二氫大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、芳樟醇，美拉德反應產物5-甲基糠醛、2-正戊基呋喃、3-乙酰基吡啶、麥芽酚，西柏烷降解物茄酮等11 種香氣成分含量（質量分數，下同）均比云煙87 提高24%以上，其中，除3-羥基-β-二氫大馬酮、5-甲基糠醛、2-正戊基呋喃外，中煙207 其他8 種致香成分含量極顯著或顯著高于云煙87；此外，中煙207 美拉德反應物吡喃酮、苯丙氨酸降解物苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等4 種香氣成分在煙葉中的含量比云煙87提高13.86%～15.69%；并且以上15 種成分的每一成分，在中煙207 致香物質中的相對比例均高于云煙87。因此，推測這15 種成分對中煙207 烤后煙葉高香氣特性具有重要貢獻。

根據四川瀘州中煙207 和云煙87 烤后煙葉感官質量鑒定結果（表2），中煙207 的香氣質、香氣量、余味、雜氣、刺激性等多個感官質量指標均優于云煙87。結合其樣品致香物質檢測結果（表1），中煙207 感官香氣質量好，可能與其高致香物質含量特點有關。

表2 2019 年四川瀘州中煙207 和云煙87 中部煙葉感官鑒定結果Table 2 The sensory quality of middle tobacco leaves for Zhongyan 207 and Yunyan 87 in Luzhou, Sichuan, 2019

2.2 0953 與云煙85、云煙87 烤后煙葉致香成分

0953、云煙85 以及云煙87 烤后煙葉中性致香物質檢測結果（表3）表明，2012 年，3 品種中共檢測到了5 大類29 種致香成分；2022 年，除2012年檢測到的29 種成分外，還檢出了2-甲基-2-庚烯-6-酮、氧化沉香醇、吡啶、吡咯和降茄二酮等5 種致香成分。從兩年均檢出的成分看，3 個品種在不同年份致香物質含量特點和趨勢相似。高香氣親本0953 的類胡蘿卜素降解物、葉綠素降解物、美拉德反應產物中各成分含量均高于云煙85 和云煙87 兩個姊妹系品種；苯丙氨酸類降解產物中苯乙醇、苯酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量均高于云煙85 和云煙87，苯甲醇含量均低于云煙85，苯甲醛含量高于云煙85、低于云煙87。兩年均檢出的29 種成分中，僅有苯乙醛、茄酮2 種成分在3 個品種中的含量趨勢年度間有差異。2022 年新檢出的5 種成分中，0953 中2-甲基-2-庚烯-6-酮、氧化沉香醇、吡啶、吡咯等4 種物質的含量高于云煙85 和云煙87。2012 和2022 年的檢測結果均顯示，云煙85 的西柏烷降解物含量高于云煙87 和0953。年度間不同品種致香物質含量趨勢相似的特點，反映了基因型對致香物質含量的內在決定性。0953 的基因型使其致香物質含量在不同年度均表現出了高致香物質的特點。

表3 2012、2022 年四川西昌不同品種致香成份測定結果Table 3 The contents of aroma components for different varieties in Xichang, Sichuan, 2012 and 2022

0953 中類胡蘿卜素降解物、葉綠素降解物、美拉德反應產物、苯丙氨酸降解物含量高，可能是其高香氣特性的重要物質基礎。其中葉綠素降解物新植二烯占各品種測出成分總量的86.3%～89.4%。與0953 相比，除茄酮、苯甲醛、苯乙醛、苯甲醇等個別成分外，云煙85 和云煙87 兩姊妹系品種各類致香物質含量相似，云煙87 新植二烯及總致香物質含量略高于云煙85。

3 討 論

煙葉的香氣質量與其致香物質含量密切相關。通過分析煙葉香氣物質的類型和含量，可以相對客觀地評價煙葉香氣質量的優劣。基于以往有關烤煙致香物質的大量研究報道，不同烤煙品種中致香成分的種類基本相似，但各致香成分的含量及所占比例有所不同，最終造成不同烤煙品種香氣質量具有一定差異[9,15-23]。已有研究表明，在致香物質種類基本相同的情況下，主要致香物質絕對含量和相對含量比例高的種質，大多表現高香優質的特點[24-25]。本研究中，不同烤煙品種的致香物質，種類基本相同，且具有高香氣特色的中煙207、0953 兩品種（系），其致香物質含量總體較高，研究結果進一步印證了以往的觀點。

質體色素降解物、美拉德反應產物、苯丙氨酸降解物以及西柏烷類降解物等中性致香物質，對煙葉香氣品質具有重要影響和貢獻[9,15]。據報道，類胡蘿卜素降解物多具有花香、果香和清甜香等令人愉悅的香味，并且其降解的香味物質感官閾值相對較低、刺激性較小，對煙葉香氣貢獻率大，常用作卷煙香精香料以改善卷煙香氣品質[26-27]；美拉德反應產物中的糠醛類物質具有焦甜味，吡啶類、呋喃類等氮雜環類化合物具有烤香、烘焙香和堅果香，可明顯增進煙葉的烤煙特征香味[28]；西柏烷降解的茄酮等香氣物質可以增加煙草本香，使煙氣更加豐滿醇和，是形成烤煙濃郁香氣風格的主要成分[29]；苯丙氨酸降解物如苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛、苯乙醛是煙草中含量較為豐富的香味成分，對烤煙香氣具有良好的影響，尤其對烤煙果香、清香的貢獻較大[30]。就烤后煙葉而言，本研究及全國烤煙品種區域試驗[12]感官鑒定結果表明，中煙207 的香氣質、香氣量、濃度及余味等感官指標優于對照品種K326和云煙87，本研究中煙207 總致香物質含量較云煙87 提高5.84%，并且類胡蘿卜素降解物β-大馬酮、β-二氫大馬酮、金合歡基丙酮、3-羥基-β-二氫大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、芳樟醇，美拉德反應產物5-甲基糠醛、2-正戊基呋喃、3-乙酰基吡啶、麥芽酚、吡喃酮，西柏烷降解物茄酮，苯丙氨酸降解物苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等15 種成分的每一成分，在中煙207 致香物質中的絕對含量和相對比例均高于云煙87。因此推測，以上15 種成分，可能是中煙207 烤后煙葉高香氣性狀的重要物質基礎。

不同年份間，0953、云煙85、云煙87 三品種絕大多數致香物質含量高低的趨勢性基本一致，驗證了基因型是烤煙香氣質量的遺傳基礎[18]。周芳芳等[31]研究表明，遺傳背景相似的烤煙品種，其致香物質含量相似性較高；李雪君等[25]研究表明，培育高香氣烤煙品種需要選擇致香物質含量高的親本資源。本研究中，遺傳背景基本相同的云煙85 和云煙87 兩個姊妹系品種的致香物質含量特點也高度相似，但云煙85 的西柏烷降解物含量明顯高于云煙87 和0953。綜合中煙207、0953、云煙85、云煙87 的致香物質含量特點，可推測中煙207類胡蘿卜素降解物、葉綠素降解物和苯丙氨酸降解物含量高的特性遺傳自其高香氣親本0953，而其高西柏烷降解物特性則可能遺傳自云煙85。

本研究進一步證明，在高香氣品質育種中，選擇配合力較好，遺傳背景差異較大的高香氣種質資源為親本，更易于培育高香氣烤煙新品種。

根據田間嗅聞結果，中煙207 鮮煙葉具有與高香氣親本0953 相同但不同于云煙85 的優雅香氣。本研究僅探討了中煙207 和0953 烤后煙葉高香氣特性的物質基礎，形成中煙207 和0953 鮮煙葉優雅香氣的物質基礎及遺傳規律尚有待深入研究。

4 結 論

通過對中煙207 及其親本烤后煙葉致香物質檢測數據分析，結果表明，0953 烤后煙葉類胡蘿卜素降解物、葉綠素降解物、美拉德反應產物各成分含量均高于云煙85 和云煙87，苯丙氨酸類降解物總含量高于云煙85 和云煙87，可能是0953 具有高香氣特性的重要原因。云煙85 和云煙87 兩個姊妹系品種致香物質含量特點高度相似，但云煙85 西柏烷降解物含量高于云煙87。中煙207 烤后煙葉類胡蘿卜素降解物β-大馬酮、β-二氫大馬酮、金合歡基丙酮、3-羥基-β-二氫大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、芳樟醇，美拉德反應產物5-甲基糠醛、2-正戊基呋喃、3-乙酰基吡啶、麥芽酚、吡喃酮，西柏烷降解物茄酮，苯丙氨酸降解物苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等15 種成分的含量和比例均高于云煙87，這些成分可能是中煙207 烤后煙葉高香氣特性的重要物質基礎。中煙207 烤后煙葉中類胡蘿卜素降解物、葉綠素降解物、苯丙氨酸降解物總含量高于云煙87 的特點可能遺傳自親本0953。