不同变黄条件对烤烟上部叶中性致香成分和感官质量的影响

2017-01-21张真美赵铭钦王一丁梅雅楠高净净

山东农业科学 2016年12期

关键词：烤烟

张真美+赵铭钦+王一丁+梅雅楠+高净净+李燕+赵东杰+王鹏泽

摘要：采用热风循环标准烤房对烟叶进行烘烤，设置不同变黄时间和定色时间，研究烘烤过程中不同变黄条件对中性致香成分含量和感官质量的影响。结果表明：烘烤过程中，在对照基础上只延长变黄时间24 h，各类中性致香成分含量都有明显增加，其中茄酮含量增加近2.20倍；只延长定色时间24 h不利于香气成分的降解和积累；延长变黄和定色时间各24 h，主要促进叶绿素降解产物新植二烯的积累，增加百分比为33.24%，但是抑制了某些致香成分的降解和积累。说明烘烤过程中，只延长变黄时间24 h，能促进各类中性致香成分含量的积累及感官质量的提高。并建立第一主成分和第二主成分各致香物质对香气总量的回归模型，分别为y=x+0.05347（R2=0.9197）和y=x+0.1475（R2=0.6984），经验证，该模型可行。

关键词：烤烟；变黄条件；中性致香成分；感官质量；PCA和PLS

中图分类号：S572.01文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）12-0057-07

Abstract Using heated air circulation standard curing barn to bake tobacco leaves， the effects of different yellowing conditions during the baking process on contents of neutral aroma components and smoking quality of upper leaves were studied by setting different yellowing time and leaf drying time. The results showed that during the baking process， only extending the yellowing time for 24 hours on the basis of control， the contents of every kind of neutral aroma components increased obviously and the content of solanone increased by nearly 2.20 times. It was unfavorable for the degradation and accumulation of aroma components when only prolonging leaf drying stage time for 24 hours. It mainly promoted the accumulation of the chlorophyll degradation product neophytadiene with the increasing percentage of 33.24%， but inhibited the degradation and accumulation of some aroma components when simultaneously prolonging yellowing time and leaf drying time for 24 hours. In conclusion， only extending the yellowing time for 24 hours could promote the accumulation of every kind of neutral aroma components and improve the quality of tobacco leaves. The regression models were established of the neutral aroma constituents in the first and second principal components to the total aroma contents， which were y=x+0.05347（R2=0.9197） and y=x+0.1475（R2=0.6984）respectively. And they were verified to be feasible.

Keywords Flue-cured tobacco； Yellowing conditions； Neutral aroma constituents； Smoking quality； PCA and PLS

致香物质成分对烟叶的品质有着至关重要的作用，其组成和含量会直接影响烟叶的感官质量[1]。致香物质按照其提取方法的不同，可以分为酸性致香物质、中性致香物质和碱性致香物质3大类，其他的分类方法还有很多[2]。致香物质的形成与很多因素有关，大量研究表明不同的生态环境、品种和栽培措施均会影响烟叶致香物质的种类、含量和最终香气物质的协调性[3-11]。中性致香物质种类繁多，对感官香味贡献率最大，它们的前体物与转化物种类繁多，其含量变化对烟草香味有很大影响[12-14]。烘烤是烟叶致香物质形成的关键技术，对烟叶的内在品质影响重大[15，16]。烟叶成熟度、装烟密度、装烟方式、施肥方式、温湿度等因素对烟叶中性致香成分含量、化学成分及感官质量都有不同程度的影响：散叶和插签装烟方式、低温中湿、适熟、施氮量适度增加等可以增加烤后烟叶的中性致香成分含量、协调化学成分及提高感官质量[17-21]。不同变黄条件对烟叶主要化学成分影响的研究较多[8，22，23]，但是有关不同变黄条件对中性致香成分及感官质量影响的研究较少，本研究从这个角度设置不同的变黄条件，探究最有利于中性致香成分降解和积累的条件，以及对感官质量的影响，旨在找到当下最优的烘烤时间，提高上部叶质量。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本试验样品来自2014年临颍浓香型特色优质烟叶开发项目28个试验点的上部烟叶，等级为X2F，栽培品种为中烟100；以适熟的上部叶为材料，在大田中选择生长良好的烟叶，采收挂牌编竿，采用热风循环标准烤房对烟叶进行烘烤。烘烤之前的鲜烟叶不做任何处理，按当地植烟正常管理模式进行管理。

1.2 试验设计

按照烟叶变黄条件设置4个处理，重复3次，使用炕房为热风循环标准炕房。

CK：采用现行的三段式烘烤方法[24]。T1：变黄期在CK的基础上延长24 h，定色期和干筋期不变。T2：定色期在CK的基础上延长24 h，变黄期和干筋期不变。T3：在CK的基础上，变黄期和定色期各延长24 h。

1.3 测定项目与方法

化学成分测定方法参考文献[10，11]进行测定。中性致香成分采用水蒸气蒸馏-二氯甲烷溶剂萃取法[12]进行提取，所得样品有机相以 GC/MS 鉴定结果和 NIST 库检索定性，各组分相对含量以其峰面积所占总峰面积的百分比表示。

感官评吸由吉林烟草工业有限责任公司技术中心卷烟评吸委员会进行。采用单料烟 9 分制评吸方式，即各个评吸指标均按各自的质量档次进行赋值计分，最后再计算评吸总得分。

1.4 烤烟中性致香成分的组成

中性致香物质按照不同的标准有多种分类方法，为了便于统计分析，本研究按照香味前体物分类[27]。将中性致香成分分为5大类：类胡萝卜素降解产物、棕色化反应产物、芳香族氨基酸裂解产物、西柏烷类降解产物、新植二烯。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel、 SPSS 20.0和 Simca-p 12.0（Umetrics，Ume，Sweden）计量学统计分析软件对试验数据进行统计分析。根据描述性统计和主成分分析，确定烤烟香气物质和各个试验处理水平间的相互影响。

2 结果与分析

2.1 不同变黄时间对烤烟中性致香成分含量的影响

2.1.1 类胡萝卜素降解产物分析由表1可见，类胡萝卜素降解产物总量在4个处理间存在显著差异，处理T1显著高于对照和其他处理，比对照含量增加15.89%。处理T1的芳樟醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮、香叶基丙酮、二氢猕猴桃内酯含量低于对照，但芳樟醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮、二氢猕猴桃内酯含量均高于其他两个处理；氧化异佛尔酮、6-甲基-5-庚烯-2-醇、β-大马酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、螺岩兰草酮、法尼基丙酮含量相对较高，几乎均高于其他处理；其中β-大马酮与其他两个处理间存在显著差异，与对照差异不显著，且β-大马酮在类胡萝卜素降解产物中所占比重较大。β-二氢大马酮含量在处理间存在显著差异，但含量并不是很高，以处理T3的含量最高，处理T1的含量稍低于处理T3。

2.1.2 棕色化反应产物分析由表1可见，对照和处理T1的棕色化反应产物总量不存在显著差异，二者显著高于处理T2与处理T3。2-乙酰基呋喃和2-乙酰基吡咯在延长变黄时间或延长定色时间时，降解明显减少，甚至终止降解。糠醛含量处理T1最高，与对照和其他处理间存在显著差异，而且是棕色化降解产物中的主要成分。糠醇和5-甲基糠醛延长变黄时间、定色时间或两者都延长，含量都会下降，而3，4-二甲基-2，5呋喃二酮在延长变黄时间时含量则会相对增加。

2.1.3 芳香族氨基酸裂解产物分析由表1可见，各处理间和对照组的芳香族氨基酸裂解产物总量存在显著差异。苯乙醛是芳香族氨基酸裂解产物的主要成分，含量明显高于苯甲醛、苯甲醇和苯乙醇，且对照和各处理间差异显著。处理T1～T3与对照相比，苯乙醛含量分别增加113.25%、70.38%、53.87%。处理T1的苯甲醛、苯甲醇和苯乙醇含量都相对较高，且苯乙醇含量在对照和处理间也存在显著差异。

2.1.4 西柏烷类降解产物和新植二烯分析西柏烷类降解产物主要是茄酮，其含量在各处理和对照间存在显著差异（表1）。茄酮含量与多种因素有关，具体原因还需进一步探讨，但本试验可以得出，在正常烘烤条件下，只延长变黄时间24 h，明显有助于茄酮含量的降解积累，达到了84.989 μg/g，是对照含量的2.20倍。

新植二烯是叶绿素在成熟和调制过程中降解形成叶醇，再由叶醇进一步脱水而形成的。由表1可知，新植二烯含量在各处理与对照间存在显著差异，但含量并不是很高。原因有待进一步研究。

2.1.5 致香成分总量分析显著性分析（表1）表明，3个处理和对照香气总量差异显著。处理T3香气含量最高，但是缺失几种香气成分；处理T1的各类香气成分含量都比较高（除叶绿素降解产物外）。

2.2 不同变黄时间对烤烟化学成分含量的影响

不同变黄时间对烤烟化学成分含量影响的分析结果（表2）表明，对照及不同处理间烤烟化学成分含量差异显著，但处理间规律变化不明显。综合化学成分含量及相应比值，CK处理化学成分较协调，其他处理与优质烟叶生产要求差距较大。

2.3 不同变黄时间对烤烟感官质量的影响

由表3可知，只延长变黄时间24 h的处理（T1）整体评吸指标得分较高，具体表现为香气质和香气量较其他处理得分高，与中性致香成分的含量相一致。浓度、杂气、劲头、刺激性、余味、燃烧性方面各处理间没有明显差距。

2.4 不同变黄条件致香物质主成分分析（PCA）和偏最小二乘（PLS）分析

2.4.1 不同变黄条件烟叶中性致香成分和香气总量相关性分析各类型中性致香成分与香气总量的PCA主成分分析（图1A）显示，前两个主成分2-乙酰基呋喃和香叶基丙酮（PCs）解释了X变量的83.8%和香气总量Y变量的97.6%，对模型的预测解释率为83.0%。

从载荷（图1B）中可以看出，各香气特征物质都集中在载荷图右侧，具有相似的变化趋势。距离中心较远的点是造成不同变黄条件下样品成分变化的主要贡献者，如图中黄色框标注的标记代表着引起各处理香气物质总量间差异的标志性化合物。同理，粉色框内的代表着和香气总量呈显著负相关性差异的标记。

图2反映了各变黄处理与香气物质类型相关联性，在不同变黄处理间，T3和CK、T1相似性较大。图中T1处于最右边，T3稍偏右，CK和T2靠近左侧，而香气总量Y处于第一象限最右边，可知越往右侧，香气总量越丰富，质量越好。T2处理香气特性距离香气总量Y相对离散，香气成分较差。

CK与香叶基丙酮相关联性较大；T1处理与氧化异佛尔酮、β-大马酮、巨豆三烯酮3、3，4-二甲基-2，5呋喃二酮和苯甲醇相关联性较大；T2处理与2-乙酰基呋喃相关联性较大；T3处理与苯甲醛相关联性较大。香气总量Y附近集中了几种香气物质类型，它们是对香气总量有较大影响的变量指标。相对集中的各香气物质类型指标很可能是同一种或同一类物质影响其香气特性的形成。

模型的VIP值（图3）显示， 3-羟基-β-二氢大马酮、新植二烯、β-二氢大马酮、苯乙醛、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮4、巨豆三烯酮1、氧化异佛尔酮、苯甲醇、3，4-二甲基-2，5呋喃二酮、巨豆三烯酮3、愈创木酚、β-大马酮、藏花醛、6-甲基-5-庚烯-2-醇、2-乙酰基呋喃、2-乙酰基吡咯、法尼基丙酮、糠醛和香叶基丙酮的VIP值大于0.8，是对不同变黄处理的烤后烟叶香气总量贡献较大的特征物质。对模型各香气指标进行Jack-Knifed验证，香气总量在第一主成分中与β-环柠檬醛、香叶基丙酮、螺岩兰草酮和2-乙酰基呋喃呈显著负相关性，与其他几种特征物质呈显著正相关性。

2.4.2 不同变黄条件烟叶中性致香成分和香气总量模型验证对PLS模型进行验证（图4），第一主成分和第二主成分各致香物质对香气总量的回归模型分别为：y=x+0.05347（R2=0.9197）和y=x+0.1475（R2=0.6984）。两个回归模型回归系数分别是0.9197和0.6984，均大于0.5，符合模型验证要求。因此，此数学模型的建立是可行的。

3 结论

有研究表明，烟叶香气物质的形成主要是在变黄阶段，定色阶段会因快速升温而遗失。在低温条件下延长变黄时间，提高变黄程度，使烟叶充分变黄后再缓慢升温定色，有利于提高烤后烟叶香气物质的含量[28]。本研究结果也表明：延长变黄时间24 h、延长定色时间24 h或者变黄时间和定色时间各延长24 h，中性致香成分的含量均高于对照。说明在变黄阶段，延长变黄时间和定色时间可使烟叶内含物质进行充分的生理生化变化，叶绿素和类胡萝卜素在叶绿素酶和催化类胡萝卜素降解酶的作用下，充分降解，增加了类胡萝卜素类降解产物、类西柏烷类降解产物、芳香族氨基酸裂解产物和新植二烯等致香物质的含量，使得感官质量也有一定改善，说明其香气物质对感官质量有一定正相关影响[29]。

经主成分分析表明，不同变黄条件处理对烟叶中香气物质含量有很大影响，T3处理中性致香物质总量最高，其中对烟叶香气有重要贡献的有3-羟基-β-二氢大马酮、新植二烯、β-二氢大马酮、苯乙醛、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮4等20种香气物质。香气总量在第一主成分中与β-环柠檬醛、香叶基丙酮、螺岩兰草酮和2-乙酰基呋喃呈显著负相关性，与其他几种特征物质呈显著正相关性。经过各致香物质数据加权中心化处理，得到各类物质的载荷分布图，其中CK处理与香叶基丙酮相关联性较大；T1处理与氧化异佛尔酮、β-大马酮、巨豆三烯酮3、3，4-二甲基-2，5呋喃二酮和苯甲醇相关联性较大；T2处理与2-乙酰基呋喃相关联性较大；T3处理与苯甲醛物质的相关联性较大。第一主成分和第二主成分各致香物质对香气总量的回归模型分别为：y=x+0.05347（R2=0.9197）和y=x+0.1475（R2=0.6984）。

4 讨论

烤烟香气物质大部分在烘烤的变黄和定色期形成，因此变黄和定色期温度条件对烟叶的香吃味具有决定性影响。变黄期形成的小分子香气前体物质在定色阶段缩合形成致香物质。因此，改善变黄和定色期的调制工艺以增加香气物质显得尤为重要。

变黄时间的适当延长创造了烟叶代谢更为适宜的温湿度环境，使烟叶适度失水和凋萎，烟叶的氧化和还原平衡状态失衡较慢，有利于各类酶活性的提高。淀粉酶、蛋白酶活性增强使烟叶内的碳氮化合物充分降解，形成大量糖与氨基酸，有利于美拉德反应产物类香气物质的形成；叶绿素酶和催化类胡萝卜素降解的酶活性的提高，使烟叶内叶绿素和胡萝卜素降解彻底，增加类胡萝卜素类、类西柏烷类和新植二烯等香气物质含量；苯丙氨酸裂解酶活性的提高催化苯丙氨酸产生苯甲醇、苯甲酸、苯乙醇、苯乙醛等香味物质。同时，在低温和适宜湿度条件下，烟叶变黄速度较慢，变黄时间较长，烟叶的失水速率较慢，烟叶内具有适宜的水分，促进了烟叶前体物质的转化分解和烟叶致香成分的形成，有利于提高烟叶的香气品质。

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