李俊丽，叶协锋，赵 莉，张 腾，李佳颖，王伟宁，于建军

（河南农业大学烟草学院，河南郑州450002）

香气是评价烟叶内在质量的核心内容和重要指标之一[1]。烟叶致香物质含量与其香气质量密切相关，通过分析烟叶致香物质含量可对烟叶质量进行比较客观、准确的评价[2-3]。于建军等[4-6]研究表明，对中国鄂西南、河南、湖南、津巴布韦、巴西不同产地烤烟烟叶中评吸结果影响较大的为胡萝卜素降解产物和棕色化反应产物，类西柏烷类降解产物影响较小；四川攀西烤烟烟叶中的6类25种中性致香成分对香气量、香气质和评吸总分的直接影响各不相同。庞天河等[7]研究攀西烤烟烟叶中性致香成分与香气质和香气量的定量关系发现，对香气量、香气质直接正面影响最大的是胡萝卜素降解产物和棕色化反应产物，苯丙氨酸降解产物对香气质量的影响较小。肖协忠等[8]采用数据挖掘方法中的Wrappe特征提取法得到显著影响烤烟香气质量的关键指标。不同基因型、施肥条件、产区以及不同烘烤工艺条件下，烤烟中性致香物质和评吸质量是不一致的[9-12]。但有关分析豫中浓香型烤烟中性致香成分与香气质量的定性定量关系的研究，目前报道较少。

本试验对烤烟香气质、香气量与中性致香成分的关系进行了研究，以探究中性致香成分与香气质量的关系，确定影响香气质、香气量的物质基础，为浓香型特色优质烟叶开发中的栽培措施、品种选育提供一定的理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

2010年，在河南省平顶山的鲁山、郏县、汝州、宝丰、叶县选取烟叶成熟采收烘烤后具有代表性的21个C3F烟叶样品。用半叶法将烟叶沿主脉分为2半，一半烟叶粉碎过0.149 mm筛，混匀后取粉碎样品进行中性致香物质的测定分析；另一半进行单料烟卷制，进行评吸鉴定并打分。

1.2 中性致香成分的测定方法

叶片粉末状样品→水蒸气蒸馏→二氯甲烷萃取（10 g烟叶＋1 g柠檬酸＋350 mL蒸馏水＋0.5 mL内标物芳樟醇，分别加入500 mL圆底烧瓶中，再加60 mL二氯甲烷于另一250 mL圆底烧瓶中，60℃水浴加热，同时用蒸馏萃取仪蒸馏萃取）→无水硫酸钠干燥有机相→60℃水浴浓缩至1 mL左右，即得烟叶的精油。经前处理制备得到的分析样品，由GC/MS鉴定结果和NIST库检索定性。非挥发性有机酸和高级脂肪酸测定采用GC/MC法。

1.3 评吸方法

各等级单料烟支切丝宽度0.8 mm，并在温度22℃、相对湿度为60%的恒温恒湿箱中平衡水分48 h；然后卷制成烟支，长度为70 mm，烟支圆周24.5 mm（烟支质量约1 g），成卷烟后在规定的条件下调节（24 h），按单料烟评吸基本要求，以标准YC/T138.1998烟草及烟草制品感官评价方法为基础，由专职评吸人员进行评吸。

1.4 分析方法

将香气质、香气量得分和中性致香成分数据两两作为具有平行关系的变数（表1），利用统计软件DPS，数据标准化后，进行逐步回归分析，建立多元线性回归方程，同时对偏相关系数进行显著性测验（*为5%显著水平，**为1%显著水平），并进行偏相关和通径分析。

表1 中性致香成分编号

2 结果与分析

2.1 中性致香成分含量及香气质量分析

按照致香物与前体物的关系，将中性致香物质分为几类：苯丙氨酸类降解产物包括苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇；棕色化反应产物包括糠醛、糠醇、乙酰基呋喃、5-甲基-2-糠醛、2-乙酰基吡咯等；类西柏烷类主要为茄酮；类胡萝卜素类包括β-大马酮、假紫罗兰酮、3个巨豆三烯酮异构体、二氢猕猴桃内酯、香叶基丙酮；降叶绿素类主要为新植二烯。由表2可知，在中性挥发性成分中，新植二烯含量最为丰富，其变幅为277.82～1 473.36 μg/g，平均值达到 820.19 μg/g，变异系数为0.38，但新植二烯香气阈值较高，本身只具有微弱香气，在调制和陈化过程中，可进一步降解转化为其他低分子成分[13]。类胡萝卜素降解产物也较丰富，在所测样品中的变异范围为86.68～163.21 μg/g，其中以巨豆三烯酮 2，β- 大马酮、假紫罗兰酮含量较高。巨豆三烯酮是四萜化合物类的降解产物，对烟叶的香味有重要贡献[14]，对卷烟的增香提质、去除杂气等方面有明显作用，而且不会对人体产生副作用[15]。类西柏烷类物质是烟叶腺毛分泌物的主要成分，其降解产生的挥发性香气成分茄酮含量总体上明显低于类胡萝卜素降解产物，其变异幅度为26.03～133.14 μg/g。糖和氨基酸进行美拉德反应产生的香气成分低于类西柏烷类降解产物。以苯丙氨酸类降解产物含量最低。香气质、香气量的变异系数均较小，分别为0.08和0.06，说明香气质、香气量的变化幅度较小，平均值分别为6.11，6.29 μg/g，其变异幅度分别为5.00～7.00，5.50～7.00。

表2 中性致香成分含量及香气质量

2.2 中性致香成分与香气质量的逐步回归数学模型

从包含全部回归变量的回归方程中，逐次剔除最不显著的回归变量，每次剔除1个，直至余下的回归变量都显著时引入回归方程。根据测定的试验指标，分别以中性致香成分为自变量（X1～X18），以烤烟评吸指标中的香气质（Y1）、香气量（Y2）为因变量，经多元线性进行逐步回归分析，得到回归方程模型。通过回归方程可以得出，影响香气质的中性致香物质是苯甲醛、苯甲醇、苯乙醇、糠醛、乙酰基吡咯、茄酮、假紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、新植二烯；影响香气量的中性致香物质是苯甲醇、苯乙醇、糠醛、糠醇、乙酰基吡咯、茄酮、β-大马酮、假紫罗兰酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、新植二烯。其中，影响香气质、香气量的中性致香物质是苯甲醇、苯乙醇、糠醛、乙酰基吡咯、茄酮、假紫罗兰酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、新植二烯。

Y1＝6.628 924＋0.048 578X1－0.329 081X2＋0.403 983X4＋0.093 267X5－0.797 333X9－0.005 335X10－0.009 706X12＋0.208 453X14＋0.646 595X15－0.634 078X16＋1.657 084X17＋0.000 120X18；

Y2＝9.041 440－0.076 749X2＋0.228 846X4＋0.029 200X5－0.296 534X6－0.397 983X9－0.014 622X10－0.030 835X11－0.072 877X12＋0.224 786X15＋0.157 067X16－0.904 684X17＋0.001 331X18。

由表3可知，对回归方程模型进行显著性测验得出，回归数学模型的各项系数均达到极显著水平。分析结果表明，香气质量与主要中性致香成分间存在着极显著的线性关系，对其进一步作相关和通径分析。

表3 回归方程的系数及P检验

2.3 中性致香成分与香气质量的偏相关分析

前人研究表明，中性致香成分与评吸结果存在着一定的相关性，用相关系数表明评吸结果与中性致香成分间的相关程度，其中对香气质、香气量直接正面影响较大的是胡萝卜素降解产物和棕色化反应产物，而对香气质、香气量直接负面影响较大的则不完全相同[4-7]。这可能是因为烤烟在不同基因型、施肥条件、产区以及不同烘烤工艺条件下所产生的物质积累不同。

2.3.1 中性致香成分与香气质的偏相关分析由表4可知，在测定的18种中性致香成分中，影响香气质的成分有12种，除新植二烯与香气质的偏相关系数达到显著水平外，其他11个中性致香成分与香气质的偏相关系数均达到极显著水平。在12种中性致香成分中正相关和负相关的成分分别为7种和5种，无关或不显著的有6种物质。香气质与苯甲醛、苯乙醇、糠醛、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮3、新植二烯呈正相关；与苯甲醇、2-乙酰基吡咯、茄酮、假紫罗兰酮、巨豆三烯酮2呈负相关。无关或不显著的物质为苯乙醛、糠醇、乙酰基呋喃、5-甲基-2-糠醛、β-大马酮、香叶基丙酮。

2.3.2 中性致香成分与香气量的偏相关分析由表4可知，在测定的18种中性致香成分中，影响香气量的成分有12种，偏相关系数均达到了极显著水平，其中，正相关和负相关的成分分别为5种和7种，无关或不显著的有6种物质。香气量与苯乙醇、糠醛、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、新植二烯呈正相关，与苯甲醇、糠醇、2-乙酰基吡咯、茄酮、β-大马酮、假紫罗兰酮、巨豆三烯酮3呈负相关。与香气量无关或不显著的物质为苯甲醛、苯乙醛、乙酰基呋喃、5-甲基-2-糠醛、香叶基丙酮、二氢猕猴桃内酯。

表4 中性致香成分与香气质量的系数及P检验

2.4 中性致香成分与香气质量的通径分析

为弄清化学成分对香气质的直接效应，进行了通径分析。通径系数表示中性致香成分与评吸质量的因果关系及其对评吸质量的贡献大小。

2.4.1 中性致香成分与香气质的通径分析 从表4可以看出，对香气质正面效应的中性致香成分大小依次是巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮1、苯乙醇、糠醛、二氢猕猴桃内酯、新植二烯、苯甲醛；对香气质负面效应的中性致香成分大小依次是巨豆三烯酮2、苯甲醇、2-乙酰基吡咯、茄酮、假紫罗兰酮。这与偏相关的分析结果相一致。

2.4.2 中性致香成分与香气量的通径分析 从表4可以看出，对香气量正面效应的中性致香成分大小依次是巨豆三烯酮2、新植二烯、苯乙醇、巨豆三烯酮1、糠醛；对香气量负面效应的中性致香成分大小依次是巨豆三烯酮3、茄酮、假紫罗兰酮、糠醇、2-乙酰基吡咯、苯甲醇、β-大马酮。这与偏相关的分析结果相一致。

3 结论与讨论

试验表明，豫中浓香型烤烟中性致香物质中新植二烯含量最丰富，茄酮含量总体上明显低于类胡萝卜素降解产物，美拉德反应产生的香气成分低于类西柏烷类降解产物，苯丙氨酸类降解产物含量最低；香气质、香气量较好，且变异系数均较小。试验数据经逐步回归分析建立了2个回归方程，经显著性测验均达到极显著水平，说明所建立模型具有较高的精度，可以为预测和估计香气质和香气量指标提供一定的理论参考依据。用同样的分析方法可得到刺激性、杂气、余味、燃烧性、灰色等其他评吸质量指标的预测方程。

通过偏相关分析和通径分析结果发现，巨豆三烯酮3对香气质的直接正面影响作用最大，而巨豆三烯酮2对香气质的直接负面影响作用最大；巨豆三烯酮2对香气量的直接正面影响作用最大，而巨豆三烯酮3对香气量的直接负面影响作用最大。这与文献[6]的结论不一致，可能与烟叶的香型有一定的关系。对香气质、香气量起直接正面影响作用的有巨豆三烯酮1、苯乙醇、糠醛以及新植二烯；对香气质、香气量起直接负面影响作用的有假紫罗兰酮、苯甲醇、2-乙酰基吡咯以及茄酮。由上可知，对香气质、香气量直接正面影响较大的是类胡萝卜素降解产物，这与文献[4-7]的研究结果一致，对香气质、香气量直接正面影响较大的还有苯丙氨酸类降解产物以及新植二烯；对香气质、香气量直接负面影响较大的成分主要是类胡萝卜素类降解产物假紫罗兰酮和类西柏烷类的茄酮，一些苯丙氨酸类降解产物也有一定的负面影响，这与文献[4-7]的研究结果并不完全相符。不同研究结果间的差异可能是因品种、烟叶成熟度、栽培措施及分析方法等众多因素影响造成的。

因此，在烤烟烘烤调制过程中适当增加类胡萝卜素降解产物和苯丙氨酸类降解产物以及新植二烯的中性致香成分对香气质量是有益的。要深入研究中性致香物质中各降解产物对香气质量的影响，还要考虑像巨豆三烯酮2一样的降解产物对香气质和香气量的影响是不一致的，需要在各种降解产物上寻求一个平衡点，从而使香气质、香气量达到最大水平的提升。

[1]Weeks WW.Chemistry of tobacco constituents influencing flavor and aroma[J].Rec AdvTob Sei，1985（11）：175-200.

[2]左天觉.烟草的生产、生理与生物化学[M].上海：上海远东出版社，1993：199-208．

[3]刘国顺，王彦亭，王耀富，等.烟草栽培学[M].北京：中国农业出版社，2003：141-165．

[4]于建军，庞天河，章新军，等.鄂西南烤烟吸食质量与致香物质的关系[J].华中农业大学学报，2006，25（4）：355-358.

[5]于建军，庞天河，任晓红，等.烤烟中性致香物质与评吸结果关系研究[J].河南农业大学学报，2008，40（4）：346-349.

[6]于建军.攀西烤烟评吸结果与中性致香成分的关系[J].西北农林科技大学学报：自然科学版，2006，34（11）：77-82.

[7]庞天河，陈红丽，刘艳芳，等.攀西烤烟香气质量与中性致香成分的关系研究[J].西南农业学报，2008，21（2）：35-39.

[8]肖协忠，王放，贺英，等.烤烟致香成分与香气质量的相关性分析[J].中国烟草科学，2008，29（6）：1-6，11.

[9]邱坤，王可.不同基因类型烤烟内在品质与香气质和香气量灰色关联度分析[J].中国农学通报，2010，26（22）：146-148.

[10]武雪萍，钟秀明.不同种类饼肥与化肥配施对烟叶香气质量的影响[J].中国农业科学，2006，39（6）：1196-1201.

[11]周冀衡.不同烤烟产区烟叶中主要挥发性香气物质的研究[J].湖南农业大学学报：自然科学版，2004，30（1）：20-24.

[12]詹军，李伟，霍开玲.密集烘烤中稳温时间对烤烟上部叶香气质量的影响[J].南方农业学报，2011，42（10）：1193-1198.

[13]史宏志，刘国顺.烟草香味学[M].北京：中国农业出版社，1998：45-50.

[14]崔红，宋志红.类萜代谢工程研究进展及在烟草品种改良中的应用前景[J].中国烟草学报,2003，9（2）：35-38.

[15]Wang J L.Synthesis and Character of Megastigmatrienon[J].Spectroscopyand Spectral Analysis，2005，25（3）：467-469.