煙葉外觀和評吸質(zhì)量特征與化學(xué)成分間的關(guān)系研究

郭鴻雁，田俊嶺，周天宇，孫鄭，宗釗輝，姚遠華，劉蘭，游梓翊

(1.廣東省韶關(guān)市煙草專賣局(公司)，廣東 韶關(guān) 512029；2.廣東省煙草科學(xué)研究所，廣東 韶關(guān) 512029)

0 引言

通常情況下，衡量煙葉質(zhì)量包括外觀質(zhì)量、評吸質(zhì)量、化學(xué)成分等諸多具體且詳細(xì)的因素，這些因素或多或少會對煙葉質(zhì)量產(chǎn)生直接或間接的影響，所以長期以來，深入研究煙葉外觀、評吸質(zhì)量特征與化學(xué)成分間的關(guān)系，并形成綜合性質(zhì)量評價體系一直是研究人員追求的目標(biāo)。

目前，分析煙葉外觀質(zhì)量主要是通過手摸眼看葉位、色度、組織結(jié)構(gòu)、油分、身份、成熟度等來進行判別；分析評吸質(zhì)量通常情況下主要是運用口舌喉鼻等鑒別煙葉的香氣質(zhì)、香氣量、刺激性、雜氣、濃度、余味等多個特征；化學(xué)成分最為復(fù)雜，目前能檢測出的煙葉化學(xué)成分已達4 000 余種，包括有機化合物如：糖、煙堿、淀粉等和無機化合物如：鉀、氯等，一般把總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯離子作為常規(guī)化學(xué)成分檢測。此外，很多不穩(wěn)定物質(zhì)以及微量元素會隨著科技的不斷創(chuàng)新而被檢測出來。總體上看，煙葉質(zhì)量有很多的特征指標(biāo)，煙草學(xué)者各自從不同的角度去評價煙葉質(zhì)量，也試圖建立完善的綜合質(zhì)量評價體系，但都不可避免地存在片面性、主觀性的缺陷。因此，本文對煙葉的外觀、化學(xué)組分、評吸質(zhì)量之間的關(guān)聯(lián)進行了綜合評價，為構(gòu)建科學(xué)的煙葉質(zhì)量綜合評價體系提供幫助和參考。

1 外觀質(zhì)量與評吸質(zhì)量間的關(guān)系

一般認(rèn)為，烤煙煙葉的外觀質(zhì)量與其內(nèi)在的質(zhì)量比較統(tǒng)一，評吸質(zhì)量是衡量煙葉質(zhì)量的關(guān)鍵因素。王欣等[1]針對湖北地區(qū)烤煙的化學(xué)組分、外觀、感官等進行探討，認(rèn)為烤煙外觀和器官感覺關(guān)系很大。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)鄧小華[2]將外觀質(zhì)量和評吸質(zhì)量量化數(shù)據(jù)進行分析，認(rèn)為烤煙外觀質(zhì)量對評吸質(zhì)量評價指標(biāo)中的香氣量、雜氣、濃度、刺激性、余味等影響相對較大，并且認(rèn)為對評吸質(zhì)量評價指標(biāo)影響相對較大的外觀質(zhì)量指標(biāo)是成熟度和身份。黃清芬等[3]發(fā)現(xiàn)評吸總分與成熟度和葉片結(jié)構(gòu)呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系。

然而，通過閱讀文獻資料發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前的研究多局限于某個地區(qū)的烤煙研究，從全國層面研究不同區(qū)域烤煙的外觀質(zhì)量與評吸質(zhì)量關(guān)系的報道仍然較少。沈利臣等[4]以全國不同煙草種植區(qū)的代表性煙葉為試驗材料，研究發(fā)現(xiàn)西南部的煙區(qū)，煙葉油分是影響評吸質(zhì)量的重要因素；東部沿海地區(qū)以及長江中下游地區(qū)的煙區(qū)中，煙葉油分是烤煙的重要感官因素，其次是成熟度；東北地區(qū)以及黃淮的煙區(qū)中，感官評吸質(zhì)量主要包含葉面組織情況、煙葉的柔韌度，其第二考慮的因素是身份。王競等[5]采集全國主要煙區(qū)煙葉樣品進行外觀質(zhì)量和感官評吸鑒定，發(fā)現(xiàn)煙葉的具體身份和刺激性、香的氣質(zhì)具有很強的相關(guān)性，另外煙葉顏色和煙葉油分都起著較為關(guān)鍵的作用；煙葉的葉片結(jié)構(gòu)以及其中的香氣含量對煙葉總體的負(fù)面影響比較關(guān)鍵；此外，煙葉顏色對煙葉的雜氣具有非常負(fù)面的影響，煙葉顏色和余味的關(guān)系也非常密切。

2 化學(xué)成分與外觀質(zhì)量間的關(guān)系

通常情況下，質(zhì)量非常好的煙葉的外觀表征是煙葉的葉組織非常疏松、煙葉的成熟度非常好、煙葉葉片厚度比較適宜、煙葉的顏色是橘黃色、油分非常充足、光澤感非常強[6]，但由于煙葉化學(xué)成分十分復(fù)雜，無論哪個指標(biāo)都不能全面反映煙葉品質(zhì)。長期以來，各國學(xué)者對煙葉化學(xué)成分進行了大量研究，目前較為明確地與煙葉外觀質(zhì)量有密切關(guān)系的化學(xué)成分主要有煙堿、總糖、還原糖、鉀、氯[7]、含氮化合物[8]、淀粉、多酚等。

孫平等[9]研究發(fā)現(xiàn)，四川會東煙葉的身份、油分與煙堿含量呈顯著或極顯著正相關(guān)，顏色與總氮含量呈極顯著正相關(guān)，顏色與氯離子含量呈極顯著正相關(guān)，葉寬與總氮含量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，身份、色度與氧化鉀含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，煙葉身份與糖堿比呈顯著負(fù)相關(guān)。KUNG等[10]闡明了顏色和化學(xué)成分之間的關(guān)系，認(rèn)為還原糖和多酚含量下降時顏色趨向更深，總氮、總植物堿、石油醚提取物和總灰分增加時，色度也會增加。帖金鑫等[11]認(rèn)為多酚類化合物在煙葉調(diào)制過程中參與棕色化反應(yīng)生成類黑素等物質(zhì)，對煙葉的色澤有較大影響。

3 化學(xué)成分與評吸質(zhì)量間的關(guān)系

普遍認(rèn)為，煙葉化學(xué)成分與評吸質(zhì)量的關(guān)系非常密切，因此在生產(chǎn)中，不但要控制煙葉化學(xué)成分在適宜的范圍內(nèi)，更要使煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)，這樣才能提高煙葉的評吸質(zhì)量。

3.1 糖類物質(zhì)

這里的糖類物質(zhì)主要指煙葉中的總糖和還原糖，根據(jù)品種、生態(tài)環(huán)境等因素不同，各地適宜的含量范圍也不同。糖分含量過高或過低都會導(dǎo)致葉片化學(xué)成分受到嚴(yán)重影響，糖類物質(zhì)會導(dǎo)致含氮化合物失去平衡，而改變煙氣的刺激性。杜詠梅等[12]認(rèn)為，兩種糖類的差別越大，吃味越不好，吃味的評價從好到不好，兩糖之間的差別會越來越大，這個數(shù)值可以超過5%。王林等[13]通過研究發(fā)現(xiàn)糖類物質(zhì)對煙草的香氣和品質(zhì)具有明顯的影響作用，包含的反應(yīng)有焦糖反應(yīng)、熱裂解反應(yīng)、美拉德反應(yīng)以及糖隨著煙氣進行遷移的過程。其中，煙草的調(diào)制、發(fā)酵、燃燒等過程中會發(fā)生焦糖化反應(yīng)，生成焦糖化產(chǎn)物，并進一步分解成小分子酸和揮發(fā)性醛類物質(zhì)。

3.2 含氮化合物

煙草中的含氮物質(zhì)主要包括蛋白質(zhì)、氨基酸、煙堿、揮發(fā)性堿等，總氮含量多為1.5%～3.5%，且2.5%較好。在一定范圍內(nèi)，總氮含量與煙葉的香氣質(zhì)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，總氮含量低時吃味平淡、有雜氣，含量高時勁頭大、刺激性也大，朱保昆等[14]研究烤煙主要化學(xué)指標(biāo)與感官舒適度的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，烤煙煙堿、氮堿比和糖堿比與感官舒適度整體上呈極顯著相關(guān)，并建議把煙堿、氮堿比、糖堿比這3 個煙草化學(xué)指標(biāo)作為評價烤煙感官舒適度的關(guān)鍵指標(biāo)。

煙堿是煙葉的核心化學(xué)成分，對煙草特有香氣的形成具有重要作用，通常情況下質(zhì)量較好的烤煙煙葉中煙堿的含有量是上部葉片1.50%～2.05%、中部葉片2.0%～2.8%、上部葉片2.5%～3.5%。煙堿含量過低會使得勁頭小、吸食味道比較清淡，含量過高時勁頭會非常大，會產(chǎn)生嗆人的感覺，同時伴有一定的辛辣味道。一般認(rèn)為煙堿與總氮比值應(yīng)為1，偏低則吃味差，并且糖堿比值的范圍在6～10，以接近10 為最佳。

還有研究表明，氨基酸在煙葉評吸質(zhì)量方面具有非常明顯的雙向作用，在有氧條件下燃燒會產(chǎn)生氨，這對煙氣的總體質(zhì)量有一定的負(fù)面影響，但在進行醇化和調(diào)制中，氨基酸和糖類會發(fā)生梅拉德反應(yīng)，對煙氣的總體質(zhì)量起到促進作用。另外某些氨基酸還是煙堿合成的前體物質(zhì)。

3.3 酚類化合物

長期以來，多酚一直是學(xué)者研究的重點問題。煙草中的酚類化合物分為簡單酚類和多酚類，其對煙草的香吃味起到重要的作用。一般情況下簡單酚類都比較澀口、有中藥味，同時具有一定的刺激性。煙葉中最常見的多酚類物質(zhì)是綠原酸、蕓香苷等，一般情況下多酚類的含量較高，約為干葉重的0.5%～2.5%。徐曉燕等[15]認(rèn)為，多酚類物質(zhì)和它們之間的分解產(chǎn)物都會產(chǎn)生一定量的煙氣以及芳烴氣味的物質(zhì)，因此多酚類物質(zhì)含量越高的卷煙，等級也越高。龍章德等[16]對湖南省煙葉原料進行有關(guān)探討時發(fā)現(xiàn)，綠原酸與香氣的含量、香氣質(zhì)、透發(fā)性、刺激性都具有正相關(guān)關(guān)系。白長敏等[17]認(rèn)為，多酚類化合物的苷類物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)可以生成一定量的苷元，就是通常所說的花色素，會產(chǎn)生使人愉悅的氣味。谷風(fēng)林[18]也在著作中闡述多酚類化合物對煙氣有積極影響，可以產(chǎn)生清甜香和烘烤香。于存峰等[19]研究表明，在煙草燃燒的同時，煙草中的酚類化合物會發(fā)生酸性反應(yīng)，中和一定量的堿，而使得最終的吸味變得更加醇和。

3.4 揮發(fā)性香氣物質(zhì)

煙草揮發(fā)性香氣物質(zhì)主要是質(zhì)體色素降解產(chǎn)物、苯丙氨酸降解物、西伯烷類、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物等。

劉鵬等[20]研究發(fā)現(xiàn)，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物與感官質(zhì)量關(guān)系最為密切，且均為有利影響。朱龍杰等[21]通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，美拉德反應(yīng)中產(chǎn)生的致香成分通常包含兩個類別，一是含有含氮雜環(huán)的化合物，這些化合物的種類非常豐富，質(zhì)量分?jǐn)?shù)也非常高；二是含有環(huán)狀烯醇結(jié)構(gòu)的化合物，比如麥芽酚等，會產(chǎn)生一定量的焦糖香。

4 結(jié)語

綜上所述，煙草的外觀、評吸質(zhì)量特征與化學(xué)成分之間具有緊密的聯(lián)系。研究發(fā)現(xiàn)，糖類物質(zhì)對外觀質(zhì)量和評吸質(zhì)量具有一定的影響作用，煙草中的化學(xué)成分對質(zhì)量評價的影響也較大。因此綜合評價煙草外觀、評吸質(zhì)量與化學(xué)成分之間的關(guān)系，量化化學(xué)成分評價方法，構(gòu)建科學(xué)的煙葉質(zhì)量綜合評價體系是進一步研究的重要方向。