穆童 李東亮 姚倩 劉志宏 張森 王亞虹 許自成

摘要：【目的】分析不同部位烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸含量變化及其與相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)的關(guān)系，為卷煙工業(yè)原料的選購(gòu)提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳晕覈?guó)11個(gè)烤煙產(chǎn)區(qū)的261份陳化煙葉樣品為試驗(yàn)材料，采用簡(jiǎn)單相關(guān)分析、回歸分析和典型相關(guān)分析方法，分析煙株上、中、下3個(gè)部位煙葉樣品中的非揮發(fā)性有機(jī)酸含量變化及其與化學(xué)品質(zhì)和感官品質(zhì)指標(biāo)的關(guān)系?！窘Y(jié)果】非揮發(fā)性有機(jī)酸總量表現(xiàn)為下部葉>中部葉>上部葉，且在不同部位間存在極顯著差異（P<0.01，下同）。各部位非揮發(fā)性有機(jī)酸組分與化學(xué)指標(biāo)呈不同程度的相關(guān)性，非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與總植物堿、還原糖和鉀含量呈負(fù)相關(guān)，與氯含量呈正相關(guān)。各部位非揮發(fā)性有機(jī)酸組分與評(píng)吸指標(biāo)也呈不同程度的相關(guān)性，非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與香氣特性呈負(fù)相關(guān)。典型相關(guān)分析結(jié)果表明，丙二酸和油酸含量對(duì)煙氣濃度的影響較明顯，棕櫚酸和亞油酸含量對(duì)余味的影響較明顯?！窘Y(jié)論】烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸含量對(duì)烤后煙葉的化學(xué)品質(zhì)和感官質(zhì)量均有一定程度的影響，因此在烤煙種植過程中應(yīng)通過施肥等措施調(diào)控?zé)熑~中的非揮發(fā)性有機(jī)酸含量，卷煙加工企業(yè)可根據(jù)烤后煙葉非揮發(fā)性有機(jī)酸含量選取原料。

關(guān)鍵詞： 烤煙；不同部位；非揮發(fā)性有機(jī)酸；化學(xué)品質(zhì)；感官品質(zhì)

中圖分類號(hào)： S572 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1191（2018）05-0963-08

Abstract：【Objective】The relationship between the content change of non-volatile organic acid and relevant quality indexes in different parts of flue-cured tobacco was studied in order to provide theoretical basis for the purchase of raw materials in cigarette industry. 【Method】The 261 samples of aged tobacco leaves from 11 flue-cured tobacco producing areas in China were used as test materials. Simple correlation analysis，regression analysis and canonical correlation analysis were used to analyze the content change of non-volatile organic acid in upper， middle and lower leaves and its relationship with chemical quality index and sensory quality index. 【Result】The total content of non-volatile organic acid showed extremely significant difference（P<0.01，the same below） in various parts，whose rank was lower leaves>middle leaves>upper leaves. The non-volatile organic acid components and chemical index in each part showed correlation of different degrees. The total content of non-volatile organic acid showed negative correlation with total alkaloid， reducing sugar and potassium content，and showed positive correlation with the chlorine content. The non-volatile organic acid components in each part also had different degrees of correlation with the sensory evaluation index. There was negative correlation between the total content of non-volatile organic acid and the aroma characteristics. The result of canonical correlation analysis showed that the contents of malonic acid and oleic acid had great influence on smoke concentration，and that the contents of palmitic acid and linoleic acid had great influence on the aftertaste. 【Conclusion】The content of non-volatile organic acid in flue-cured tobacco has certain degree of influence on both chemical quality and sensory quality of cured tobacco leaves. So the content of non-volatile organic acid in tobacco leaves should be regulated during the process of toba-cco planting by some measures such as fertilization. The cigarette processing enterprises can select the raw materials accor-ding to the content of non-volatile organic acids in cured tobacco leaves.

Key words： flue-cured tobacco； various parts； non-volatile organic acid； chemical quality； sensory quality

0 引言

【研究意義】我國(guó)烤煙種植范圍廣，各種植區(qū)域的氣候條件、土壤質(zhì)地和肥力及栽培措施差異等因素導(dǎo)致烤煙具有多種香氣類型，不同類型烤煙各部位的化學(xué)成分、香氣成分存在不同程度的差異，煙葉香吃味也有所不同（李東亮等，2008；邸慧慧等，2010；陳偉等，2012；崔宇翔，2013；李穎之等，2013；楊正敏等，2015）。非揮發(fā)性有機(jī)酸是影響煙草感官質(zhì)量的主要化學(xué)成分之一（劉春奎等，2014），其中草酸、蘋果酸和檸檬酸是烤煙主要的非揮發(fā)性有機(jī)酸（王瑞新，2003），可與烤煙中的生物堿結(jié)合形成鹽類物質(zhì)，調(diào)節(jié)質(zhì)子化和游離態(tài)煙堿比例，改變煙草酸堿度，平衡煙氣，使吸味醇和，改善卷煙香吃味（施豐成等，2010）。因此，研究烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸與烤煙品質(zhì)指標(biāo)的關(guān)系對(duì)指導(dǎo)卷煙企業(yè)原料選購(gòu)具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】楊虹琦等（2005）研究表明，低緯度產(chǎn)區(qū)烤煙中的蘋果酸、檸檬酸和總有機(jī)酸與中、高緯度產(chǎn)區(qū)存在顯著差異。盧秀萍等（2007）對(duì)不同基因型烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸進(jìn)行研究，結(jié)果表明，同種有機(jī)酸在不同基因型類群間的含量存在明顯差異。羅瓊等（2009）研究證實(shí)，不同等級(jí)煙葉中的草酸、蘋果酸和檸檬酸含量差異不明顯，以低等級(jí)煙葉中的檸檬酸含量相對(duì)較高。孫曙光等（2012）研究表明，烤煙鉀含量與乙二酸、丙二酸和蘋果酸的回歸方程達(dá)顯著水平，與非揮發(fā)性有機(jī)酸含量間的關(guān)系最密切。張錦韜等（2012）通過灰色關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)煙葉非揮發(fā)性有機(jī)酸主要影響感官評(píng)吸質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)中的刺激性、勁頭和濃度。賴燕華和汪軍霞（2015）發(fā)現(xiàn)異戊酸、丙二酸、苯乙酸和檸檬酸等有機(jī)酸對(duì)煙葉的感官品質(zhì)存在正面或負(fù)面影響。【本研究切入點(diǎn)】前人對(duì)烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸的研究多集中在不同條件下（不同種植區(qū)域、品種、海拔高度等）含量差異的比較（王樹會(huì)等，2006；黎妍妍等，2009；焦亮等，2014），或僅針對(duì)某一化學(xué)成分與烤煙有機(jī)酸含量的關(guān)系進(jìn)行分析（許嘉陽等，2016；許自成等，2010a，2010b），而針對(duì)不同部位烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸含量與化學(xué)及感官評(píng)吸指標(biāo)關(guān)系的研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以我國(guó)11個(gè)產(chǎn)區(qū)的陳化煙葉為研究對(duì)象，分析不同部位烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸含量與相關(guān)化學(xué)品質(zhì)指標(biāo)和感官評(píng)吸指標(biāo)的關(guān)系，以期為卷煙工業(yè)原料的選購(gòu)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為我國(guó)11個(gè)煙葉產(chǎn)區(qū)（河南、貴州、云南、四川、江西、重慶、湖南、福建、廣東、黑龍江和內(nèi)蒙古）的陳化煙葉，由四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司選取。

1. 2 試驗(yàn)方法

采集上、中、下3個(gè)部位共261份煙葉樣品，樣品烘干后取一部分煙樣磨成粉末過60目篩，進(jìn)行化學(xué)成分和香氣成分測(cè)定，另一部分煙葉樣品卷制成單料煙進(jìn)行評(píng)吸，用于感官質(zhì)量鑒定。

1. 3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

非揮發(fā)性有機(jī)酸含量測(cè)定：稱取1 g煙末，加入0.5 mL內(nèi)標(biāo)（己二酸）和25.0 mL硫酸—甲醇溶液，振蕩后靜置過夜，然后過濾到分液漏斗中（內(nèi)含50.0 mL蒸餾水），用15.0 mL二氯甲烷萃取3次，采用硫酸甲酯化—?dú)庀嗌V測(cè)定非揮發(fā)性有機(jī)酸含量（劉春奎等，2014）。

化學(xué)品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定：還原糖含量參考YC/T 159—2002《煙草及煙草制品 水溶性糖的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》進(jìn)行測(cè)定，總植物堿含量參考YC/T 160—2002《煙草及煙草制品 總植物堿的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》進(jìn)行測(cè)定，氯含量參考YC/T 162—2002《煙草及煙草制品 氯的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》進(jìn)行測(cè)定，鉀含量參考YC/T 217—2007《煙草及煙草制品 鉀的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》進(jìn)行測(cè)定。

感官質(zhì)量鑒定：將供試煙葉樣品進(jìn)行回潮（水含率達(dá)18.0%～21.0%），室溫下密閉存放2 h，切絲，在規(guī)定條件下將煙絲水含率調(diào)節(jié)至12.5%左右，卷制成卷煙后按單料煙評(píng)吸基本要求，以YC/T 138—1998 《煙草及煙草制品 感官評(píng)價(jià)方法》為基礎(chǔ)，由專職評(píng)吸人員進(jìn)行評(píng)吸。按單料煙9分制評(píng)吸方法評(píng)分，求出各指標(biāo)的平均值。

1. 4 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理及簡(jiǎn)單相關(guān)分析、回歸分析、典型相關(guān)分析采用Excel 2016和SPSS 21.0完成。

2 結(jié)果與分析

2. 1 烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸含量分析結(jié)果

2. 1. 1 不同部位烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸含量的描述統(tǒng)計(jì)分析 對(duì)烤煙樣品上、中、下各部位煙葉非揮發(fā)性有機(jī)酸含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果（表1）表明，除月桂酸外，其他非揮發(fā)性有機(jī)酸含量在不同部位間均表現(xiàn)出顯著（P<0.05，下同）或極顯著（P<0.01，下同）差異。不同部位間的非揮發(fā)性有機(jī)酸均以蘋果酸含量最高，月桂酸含量最低；上部葉中以丙二酸含量的變幅最大，變異系數(shù)達(dá)46.04%，中部葉和下部葉中以月桂酸含量的變幅最大，變異系數(shù)分別為60.00%和40.00%；上部葉和下部葉中以棕櫚酸含量的變幅最小，變異系數(shù)為9.65%和9.54%，中部葉中以肉豆蔻酸含量的變幅最小，變異系數(shù)為9.09%。3個(gè)部位間非揮發(fā)性有機(jī)酸總量表現(xiàn)為下部葉>中部葉>上部葉，各部位間差異達(dá)極顯著水平。

2. 1. 2 烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸含量的聚類分析 對(duì)上、中、下3個(gè)部位烤煙中的非揮發(fā)性有機(jī)酸總量按不同產(chǎn)區(qū)進(jìn)行聚類分析，結(jié)果（圖1）表明，各部位非揮發(fā)性有機(jī)酸總量均可分為三大類。上部葉中第Ⅰ類（57.15±7.45 mg/g）為廣東、江西和福建，第Ⅱ類（94.03±10.06 mg/g）為貴州和重慶，第Ⅲ類（75.18±10.80 mg/g）為湖南、四川和云南。中部葉中第Ⅰ類（90.00±12.62 mg/g）為湖南、云南、四川、貴州、黑龍江和重慶，第Ⅱ類（113.43±14.97 mg/g）為河南和內(nèi)蒙古，第Ⅲ類（67.93±11.66 mg/g）為廣東和江西。下部葉中第Ⅰ類（116.01±16.89 mg/g）為貴州和云南，第Ⅱ類（112.75±29.61 mg/g）為黑龍江、四川和重慶，第Ⅲ類（92.24±7.06 mg/g）為廣東。

2. 2 烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸含量與化學(xué)品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果

蘋果酸、檸檬酸等有機(jī)酸參與煙株體內(nèi)的三羧酸循環(huán)，間接調(diào)節(jié)碳水化合物和含氮化合物的代謝（全琳等，2010）。對(duì)不同部位烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸含量與部分化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果（表2）表明，非揮發(fā)性有機(jī)酸含量與烤煙上、中部葉的關(guān)系較密切，其中多數(shù)非揮發(fā)性有機(jī)酸與上、中部葉的化學(xué)指標(biāo)間存在顯著或極顯著相關(guān)性。不同部位烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與總植物堿含量均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)；上、中部葉中非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與還原糖和鉀含量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與氯含量呈顯著和極顯著正相關(guān)；下部葉中非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與還原糖、氯和鉀含量的相關(guān)性均未達(dá)顯著水平（P>0.05，下同）。

2. 3 烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸含量與感官評(píng)吸指標(biāo)的關(guān)系

2. 3. 1 不同部位烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸與感官評(píng)吸指標(biāo)的簡(jiǎn)單相關(guān)分析 根據(jù)非揮發(fā)性有機(jī)酸對(duì)烤煙煙氣的影響，分析3個(gè)部位烤煙中各非揮發(fā)性有機(jī)酸與香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、勁頭、濃度、余味及刺激性的相關(guān)性，并將這些感官指標(biāo)劃分為香氣特性、煙氣特性及口感特性（表3～表5）。3個(gè)部位烤煙中非揮發(fā)性有機(jī)酸含量與香氣特性關(guān)系密切。上部葉中草酸、蘋果酸含量與香氣質(zhì)和香氣量呈極顯著負(fù)相關(guān)，檸檬酸和丙二酸含量與香氣量呈顯著負(fù)相關(guān)，非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與香氣質(zhì)、香氣量及雜氣均呈極顯著負(fù)相關(guān)（表3）。中部葉中草酸、蘋果酸、檸檬酸、丙二酸含量及非揮發(fā)性有機(jī)酸總量均與香氣質(zhì)、香氣量和雜氣（草酸除外）呈極顯著負(fù)相關(guān)，油酸和硬脂酸含量與各香氣特性呈極顯著正相關(guān)（表4）。下部葉中草酸含量與香氣質(zhì)和香氣量呈顯著負(fù)相關(guān)，蘋果酸、檸檬酸含量及非揮發(fā)性有機(jī)酸總量?jī)H與香氣量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)（表5）。從表3～表5還可看出，部分非揮發(fā)性有機(jī)酸含量與中部葉的煙氣特性和口感特性具有顯著或極顯著相關(guān)性，但與上、下部葉的煙氣特性和口感特性相關(guān)性不明顯。

2. 3. 2 不同部位烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與香氣特性的回歸分析 根據(jù)次序分布原則按照2.00的組距將不同部位烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸總量進(jìn)行分組，分別統(tǒng)計(jì)每組非揮發(fā)性有機(jī)酸總量的平均值及其對(duì)應(yīng)的香氣特性得分平均值，然后對(duì)3個(gè)部位煙葉中非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與香氣特性進(jìn)行回歸分析，結(jié)果（表6）表明，上部葉和中部葉中非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與香氣特性呈極顯著負(fù)相關(guān)，下部葉中非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與香氣特性呈顯著負(fù)相關(guān)。

由表6和圖3可知，烤煙香氣特性得分總體上隨非揮發(fā)性有機(jī)酸總量的增加而下降。上部葉與下部葉的香氣特性得分在一定的非揮發(fā)性有機(jī)酸總量范圍內(nèi)呈上升趨勢(shì)，之后開始逐漸下降，而中部葉的香氣特性得分隨非揮發(fā)性有機(jī)酸總量的增加持續(xù)下降。

2. 3. 3 烤煙中部葉非揮發(fā)性有機(jī)酸含量與感官評(píng)吸指標(biāo)的典型相關(guān)分析 將中部葉中非揮發(fā)性有機(jī)酸[草酸（X1）、蘋果酸（X2）、檸檬酸（X3）、丙二酸（X4）、琥珀酸（X5）、月桂酸（X6）、肉豆蔻酸（X7）、棕櫚酸（X8）、亞油酸（X9）、油酸（X10）、硬脂酸（X11）]與勁頭（Y1）、余味（Y2）、濃度（Y3）、刺激性（Y4）進(jìn)行典型相關(guān)分析，結(jié)果見表7。

由表7可知，前兩對(duì)典型相關(guān)系數(shù)較大，且經(jīng)卡方檢驗(yàn)均達(dá)極顯著相關(guān)水平。

整理后第1組典型變量的線性表達(dá)式構(gòu)成為：

U1=-0.145X1+0.387X2-0.171X3+0.502X4+0.080X5+0.070X6+0.121X7+0.262X8- 0.149X9-0.734X10+0.135X11

V1=-0.684Y1+0.496Y2-0.925Y3+0.136Y4

由第1組典型變量可看出，非揮發(fā)性有機(jī)酸中丙二酸（0.502）、油酸（-0.734）的載荷較大，評(píng)吸指標(biāo)中濃度（-0.925）的載荷較大，在典型變量中起主要作用。由此可知，丙二酸和油酸對(duì)濃度的影響明顯，其中丙二酸的影響為正效應(yīng)，油酸為負(fù)效應(yīng)。

第2組典型變量的線性表達(dá)式構(gòu)成為：

U2=-0.408X1+0.345X2-0.188X3-0.073X4-0.254X5+0.207X6+0.325X7-1.170X8+0.474X9+0.397X10+0.051X11

V2=0.197Y1+0.928Y2-0.215Y3-0.191Y4

由第2組典型變量可看出，非揮發(fā)性有機(jī)酸中棕櫚酸（-1.170）、亞油酸（0.474）的載荷較大，評(píng)吸指標(biāo)中余味（0.928）的載荷較大，在典型變量中起主要作用。由此可知，棕櫚酸和亞油酸對(duì)余味的影響明顯，其中棕櫚酸的影響為負(fù)效應(yīng)，亞油酸為正效應(yīng)。

3 討論

劉百戰(zhàn)等（1999）研究指出，烤煙不同部位的非揮發(fā)性有機(jī)酸含量不同，下部葉中蘋果酸含量可達(dá)114.87 mg/g。本研究通過對(duì)不同部位烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸的測(cè)定，結(jié)果表明，3個(gè)部位非揮發(fā)性有機(jī)酸總量表現(xiàn)為下部葉>中部葉>上部葉，三者間的差異達(dá)極顯著水平，且非揮發(fā)性有機(jī)酸總量的變異幅度較大。有研究指出，煙草葉片在暗處形成蘋果酸的比例高于有光線的地方（López-Bucio et al.，2000）。本研究發(fā)現(xiàn)上、中、下各部位煙葉均以蘋果酸含量最高，且以下部葉最高，可能是由于下部葉在生長(zhǎng)過程中所受光照少于中部葉和上部葉所致。

不同部位烤煙中非揮發(fā)性有機(jī)酸組分與化學(xué)指標(biāo)表現(xiàn)出不同程度的相關(guān)性，非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與總植物堿和鉀含量均呈負(fù)相關(guān)，與杜詠梅等（2011）的研究結(jié)果基本一致。許自成等（2010b）研究指出，還原糖和總糖含量與多元有機(jī)酸和有機(jī)酸總量存在顯著負(fù)相關(guān)。本研究中，不同部位烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與還原糖總量呈負(fù)相關(guān)，是由于非揮發(fā)性有機(jī)酸中的草酸和丙二酸作為羧酸循環(huán)中琥珀酸脫氫酶的典型競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，若葉片中這兩種有機(jī)酸的含量過高，可能影響煙葉中淀粉和蛋白質(zhì)的降解，致使煙葉可溶性糖和還原糖含量偏低（楊虹琦等，2006）。此外，本研究結(jié)果表明，各部位煙葉中草酸和丙二酸含量均表現(xiàn)為上部葉>下部葉>中部葉，可能是上部葉和下部葉的內(nèi)在及感官品質(zhì)不如中部煙葉協(xié)調(diào)性好的原因之一。烤煙氯含量影響煙葉的感官質(zhì)量，不同部位烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與煙葉氯含量呈正相關(guān)，其中以上部葉和中部葉的關(guān)系最密切。

不同部位烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸組分與香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、勁頭、濃度和余味均表現(xiàn)出不同程度的相關(guān)性。中部葉的棕櫚酸和硬脂酸含量與香氣質(zhì)、香氣量和雜氣呈極顯著正相關(guān)，可能是由于高級(jí)脂肪酸大多是半揮發(fā)酸，高級(jí)飽和脂肪酸可賦予煙氣臘味、脂味及柔和的芳香氣味。煙葉中有機(jī)酸含量過高時(shí)，會(huì)使煙氣中殘留物增加，余味不凈，給煙葉的吃味帶來不利影響，且高級(jí)不飽和脂肪酸在卷煙燃燒時(shí)由于熱裂解反應(yīng)，易形成己醛和己烯等具強(qiáng)烈刺激性和雜氣的物質(zhì)，從而使煙氣刺激性和粗糙感增加。本研究結(jié)果表明，上部葉和中部葉的非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與香氣質(zhì)、香氣量和雜氣均呈極顯著負(fù)相關(guān)，下部葉的非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與香氣量呈極顯著負(fù)相關(guān)。因此，在烤煙種植及卷煙原料配置過程中，可通過調(diào)節(jié)非揮發(fā)性有機(jī)酸含量，使高級(jí)飽和脂肪酸含量增加，高級(jí)不飽和脂肪酸含量降低，從而改善煙葉的吸食口感。

4 結(jié)論

烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸總量與烤后煙葉化學(xué)成分及感官指標(biāo)間均存在不同的相關(guān)性。因此，在烤煙種植過程中，可通過施入不同配比的有機(jī)酸肥料，以改善煙葉內(nèi)在成分；在原料選取過程中，可根據(jù)煙葉非揮發(fā)性有機(jī)酸與感官指標(biāo)的關(guān)系，選出更適合卷煙配方的原料，從而改善煙葉的吸食口感。

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（責(zé)任編輯 王 暉）