硃砂煙質量風格特征分析

陳小龍，李 斌，趙學斌，許克靜，孫志濤，王二斌，宋中邦，顧華國，馬宇平*

1.河南中煙工業有限責任公司，鄭州市榆林南路16 號 450016

2.云南省煙草農業科學研究院，昆明市圓通街33 號 650021

硃砂煙是烤煙的煙堿轉化株［1］，因其烤后煙葉的表面出現紅色斑點，所以在國外又被稱為櫻紅煙（Cherry-red）［2］。硃砂煙因具有獨特的香氣和典型的外觀而備受關注，但硃砂煙是一種田間自然突變體，其突變概率可能受品種、土壤、營養和生態等多種因素的影響，所以發生率極低。有研究表明，硃砂煙的出現概率僅為0.56%［3］。近年來通過對硃砂煙的多學科聯合攻關，從云煙87的轉化株中篩選到可以穩定遺傳的株系，這為硃砂煙的規模化生產以及在卷煙配方的應用奠定了基礎。

國內外對硃砂煙的研究始于20世紀50年代。Hall等［2］研究認為，煙葉中去甲基煙堿含量與櫻桃紅的形成密切相關；Wada等［4］研究發現，氨基酸和酰胺也參與到櫻桃紅的形成；Mann 等［5］對硃砂煙的遺傳性狀進行分析，發現煙堿通過去甲基酶的作用轉化為去甲基煙堿，從而使去甲基煙堿成為煙葉中積累的主要生物堿之一；Liu等［6］研究了缺鐵條件下硃砂煙的生理調節機制，認為硃砂煙在缺鐵條件下植株體內葉綠素的合成受到影響，且光合作用下降。可見，國內外對硃砂煙的研究主要集中在生理、遺傳以及化學特征特性等方面，而有關硃砂煙質量風格特色的研究卻鮮見報道。煙葉的風格特征和品質特征是體現工業可用性的關鍵因素［7］。其中，香韻是中式卷煙風格的主要構成因素，是煙葉風格特色的重要表征［8］，將香韻與香氣特性、煙氣特性和口感特性等感官品質進行綜合評價，能夠從感官質量上更加全面地認識硃砂煙。為此，解析了硃砂煙的感官質量風格特色，以期為卷煙葉組配方設計和規模化應用硃砂煙提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試樣品

試驗煙葉樣品為2021年云南省曲靖、玉溪和紅河等3個產區的烤后硃砂煙（硃砂2號，云煙87的變異株），以云煙87 為對照。其中，曲靖產區的硃砂2號和對照分別包括上部葉和中部葉，玉溪和紅河產區的硃砂2號及對照只采用中部葉。各產區的硃砂2號和對照均種植于同一田塊，土壤條件以及栽培管理措施相同。分別取3 kg 初烤煙葉作為評價樣品，對初烤煙樣經抽梗后調整葉片含水率至15%～16%后進行切絲，切絲寬度在0.9～1.1 mm 之間，對切后葉絲進行松散，保證葉絲無并條和粘連，并低溫干燥至葉絲含水率符合卷制要求。制作煙支的物理質量指標符合國標GB 5606.3—2005［9］的要求。

1.2 感官質量評價

由11位具有卷煙感官評價資格的人員組成評吸小組，設置組長1名，按照行業標準YCT 530—2015［10］進行評吸鑒定。香韻、香氣狀態以及雜氣的單向指標得分僅統計有效標度值，其他指標所有評吸人員的標度值均有效。其中，有效標度值是指6 位（含6位）以上評吸人員對香韻、香氣狀態以及雜氣的共同判定。

1.3 統計分析

采用EXCEL 軟件進行描述統計分析，SPSS 軟件進行方差分析和顯著性檢驗（T檢驗），Origin軟件進行聚類分析和箱線圖分析，SIMCA軟件進行正交偏最小二乘判別分析。香農指數（Shannon-Wiener Index）和辛普森指數（Simpson’s diversity index）是反映物種多樣性的重要指標，通過分析硃砂2號和對照香韻的多樣性指數，可以客觀地比較兩個品種香韻類型的豐富程度［11］。香韻的多樣性分析計算公式［12］：

式中：Pi為第i種香韻感官得分占總香韻感官得分的百分比。

2 結果與分析

2.1 硃砂煙的風格特征分析

2.1.1 硃砂煙的特征香韻

由表1 可知，硃砂2 號共包含10 種香韻。其中，標度值在2～3 之間的香韻有2 種，依次為干草香和堅果香，香韻強度表現為稍明顯至尚明顯；標度值在1～2之間的香韻有3種，依次為清甜香、焦香和藥草香，香韻強度表現為微顯至稍明顯；標度值小于1的有5種，依次為豆香、辛香、焦甜香、木香和花香，香韻強度表現為微顯。對照云煙87共包含6種香韻。其中，標度值在2～3之間的有2種，依次為干草香和清甜香，香韻強度表現為稍明顯至尚明顯；標度值小于1 的有4 種，依次為青香、焦香、焦甜香和木香，香韻強度表現為微顯。當香韻的標度值大于2時，認為此香韻為主體香韻。硃砂2號的主體香韻為干草香和堅果香，云煙87的主體香韻為干草香和清甜香。

表1 硃砂2號和云煙87香韻指標的描述性統計分析Tab.1 Descriptive statistical analysis of aroma notes of Zhusha2 and Yunyan87

采用有監督模式的正交偏最小二乘判別法（OPLS-DA）分析各種香韻對硃砂2 號的貢獻程度。建立的OPLS-DA 分析模型，決定系數R2為0.992，預測優度系數Q2為0.989，表明構建的模型穩定可靠。OPLS-DA 分析中，自變量對因變量的貢獻度是以變量投影重要性指標（variable importance for projection，VIP）來度量的［13］。通過變量投影重要性指標VIP定義可知，香韻對硃砂2 號和對照的貢獻度可以通過VIP值的大小反映。如圖1所示，堅果香、豆香、青香、藥草香、辛香和清甜香的VIP值較大（VIP值>1），說明這6 種香韻對兩個品種風格特征的貢獻程度較大。干草香、木香、花香、焦香和焦甜香的VIP值在0.07～0.73 之間，說明這5 種香韻對兩個品種風格特征的貢獻程度較小。

圖1 解釋變量對模型的貢獻度評價Fig.1 Evaluating the contribution degree of explanatory variables to the model

通過OPLS-DA的載荷圖進一步比較VIP值大于1的6種香韻（堅果香、豆香、青香、藥草香、辛香和清甜香）對兩個品種貢獻度的大小。由圖2可以看出，堅果香、豆香、藥草香和辛香等4種香韻對硃砂2號具有很強的正向作用，說明這4 種香韻的表現程度越強，硃砂2號風格特征的彰顯程度越明顯；青香和清甜香對云煙87有很強的正向作用，說明這2種香韻的表現程度越強，云煙87風格特征的彰顯程度越明顯。

圖2 硃砂2號與云煙87香韻的OPLS-DA主成分載荷圖Fig.2 OPLS-DA principal component loading plot of aroma notes of Zhusha2 and Yunyan87

2.1.2 硃砂煙香韻的多樣性

由表2 可知，硃砂2 號在不同產區香農指數和辛普森指數均高于云煙87，并且不同產區硃砂2 號的綜合香農指數和綜合辛普森指數極顯著高于云煙87，這說明硃砂2 號香韻的豐富程度遠高于云煙87。

2.1.3 硃砂煙香韻的產區及部位分布特征

依據感官評吸結果繪制硃砂2 號的香韻雷達圖如圖3A所示。不同產區硃砂2號的香韻種類有一定差異。玉溪產區的硃砂2 號包含10 種香韻，分別為干草香、清甜香、焦甜香、木香、豆香、堅果香、焦香、辛香、藥草香和花香；曲靖產區的硃砂2 號包含9 種香韻，與玉溪產區相比少了花香香韻；紅河產區的硃砂2號包含8種香韻，與玉溪產區相比少了花香和焦甜香這2種香韻。此外，不同產區硃砂2號的香韻強度表現出一定的差異。玉溪產區硃砂2號的干草香和堅果香的表現強度為稍明顯至尚明顯，清甜香、藥草香和焦香為微顯至稍明顯，焦甜香、辛香、豆香、木香和花香為微顯；曲靖產區硃砂2號的干草香、清甜香和堅果香的表現強度為稍明顯至尚明顯，豆香、藥草香、焦甜香、焦香、木香和辛香為微顯；紅河產區硃砂2號的干草香和堅果香的表現強度為稍明顯至尚明顯，清甜香、辛香和豆香為微顯至稍明顯，木香、焦香和藥草香為微顯。

圖3 不同產區（A）和不同部位（B）硃砂2號香韻強度評分雷達圖Fig.3 Radar maps of aroma notes of Zhusha2 leaves from different production areas（A）and different stalk positions（B）

不同部位硃砂煙的香韻特征如圖3B所示，硃砂2號的中部葉與上部葉的香韻類型一致，但強度差異較大。上部葉的干草香、堅果香和焦香表現強度為稍明顯至尚明顯，焦甜香和藥草香的表現為微顯至稍明顯，豆香、清甜香、木香和辛香的表現為微顯；中部葉的干草香、堅果香、清甜香表現強度為稍明顯至尚明顯，但中部葉堅果香的強度低于上部葉，而干草香的強度高于上部葉，中部葉焦甜香、焦香、木香、辛香、藥草香和豆香表現為微顯。

2.1.4 硃砂煙香韻的聚類分析

采用組平均法對兩個品種進行聚類分析，如圖4所示。在歐氏距離0.483 處可將不同產區的樣品分為兩組，組Ⅰ為不同產區的云煙87，組Ⅱ為不同產區的硃砂2號。說明硃砂2號與云煙87這兩個品種的香韻特征差異較大，即使是種植在不同產區的硃砂2號，其香韻的相近程度也大于種植在同一產區的云煙87。此外，不同部位間云煙87 的歐氏距離為0.029，硃砂2號為0.306，說明煙葉部位對硃砂2號香韻的影響程度大于云煙87。

圖4 硃砂2號和云煙87香韻特征的聚類分析Fig.4 Cluster analysis of aroma notes of Zhusha2 and Yunyan87

2.2 硃砂煙的品質特征

2.2.1 硃砂煙的香氣質與香氣量

繪制硃砂2號和對照云煙87中部葉香氣質與香氣量的箱線圖，對兩個品種的香氣特性進行比較，結果如圖5所示。兩個品種的香氣質均表現為尚好至較好，香氣量均表現為尚足至較足，透發性均表現為較透發至透發。硃砂2號和對照云煙87間的香氣特性不存在顯著性差異。

圖5 硃砂2號與云煙87香氣質、香氣量和透發性評分箱線圖Fig.5 Boxplot of aroma quality，aroma quantity，and volatility of Zhusha2 and Yunyan87

2.2.2 硃砂煙的煙氣濃度與勁頭

由圖6可知，硃砂2號和對照云煙87中部葉的香氣狀態均表現為飄逸，標度值在2.0～3.0 之間，且差異不顯著；在煙氣濃度方面，兩個品種的標度值在2.0～3.2之間，強度均為中等至稍大，差異也不顯著；在勁頭方面，云煙87的標度值在2.8～4.0之間，強度為稍大至較大，而硃砂2號的標度值在2.0～3.0之間，強度為中等，硃砂2號的勁頭極顯著低于云煙87。

圖6 硃砂2號與云煙87香氣狀態、煙氣濃度和勁頭評分箱線圖Fig.6 Boxplot of aroma state，smoke concentration and strength of Zhusha2 and Yunyan87

2.2.3 硃砂煙的雜氣類型及強度

對硃砂2 號和云煙87 中部葉的雜氣進行分析，結果見圖7。由圖7中可以看出，兩個品種中部葉的雜氣類型及表現強度有較大差異。枯焦氣、青雜氣和木質氣是兩個品種共有的雜氣類型，這3種雜氣在兩個品種間的差異不顯著，生青氣僅在云煙87中出現，而藥草氣、金屬氣以及土腥氣僅在硃砂2號中出現。雖然硃砂2號的雜氣類型較多，但每種雜氣的強度較弱，均表現為微有。

圖7 硃砂2號與云煙87雜氣評分箱線圖Fig.7 Boxplot of offensive odor score of Zhusha2 and Yunyan87

3 結論

①硃砂2號風格特征獨特，以干草香和堅果香為主，輔以清甜香、焦香、藥草香和豆香，并伴有少量的辛香、焦甜香、木香以及微量的花香。硃砂2號香韻種類豐富，玉溪產區的硃砂2號包含10種香韻，曲靖產區包含9種，紅河產區包含8種。硃砂2號的香韻多樣性極顯著高于同產區的云煙87。②硃砂2號的品質特征為香氣質較好，香氣量較足，較透發，煙氣濃度中等偏上，勁頭中等。雖然雜氣種類較多，但雜氣的表現程度較弱，微有枯焦氣、青雜氣、木質氣、藥草氣、金屬氣和土腥氣。③產區因素對硃砂2號香韻的影響程度較小，而部位因素對硃砂2號的影響程度較大。