烤煙游離氨基酸與感官質量的相關性研究*

鄧國賓，曾曉鷹，薛紅芬，周麗娟，王 超，胡巍耀

[1.云南瑞升煙草技術集團（有限）公司，昆明 650106；2.紅云紅河煙草（集團）有限責任公司，昆明 650202]

游離氨基酸是指以游離狀態存在、未結合在蛋白質分子中的氨基酸。煙草中游離氨基酸與化學派生值之間存在著一定的相關性，楊德康等[1]研究發現，煙葉中絲氨酸、甘氨酸、纈氨酸的含量高，K與Cl的比值就高。柴家榮等[2]對不同品種白肋煙的游離氨基酸進行了研究，闡述了不同品種白肋煙香吃味與游離氨基酸的關系，表明如果白肋煙晾制21 d后總游離氨基酸含量在1.5%～2.4%范圍內，則屬于優質白肋煙的最適范圍。

目前，感官評吸仍是鑒定煙葉內在品質，尤其是香吃味的主要方法。而氨基酸與煙葉香吃味關系密切，是形成煙葉香氣物質的前體，煙草中適量的氨基酸有助于提高煙氣勁頭和增加豐滿度，若過量則具有刺激性和苦味[3]。

本研究選取云南煙區具有代表性的 23個煙葉樣品進行游離氨基酸檢測和感官質量評價，并應用主成分分析、偏相關分析和典型相關分析等統計分析手段對結果進行了系統分析，探討煙葉中氨基酸與煙葉內在質量之間的關系，為卷煙配方、煙葉加料、栽培調制以及發酵程度等提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

選擇昆明地區具有“清香型”風格特征的紅花大金元C3F初烤煙葉作為研究材料，共計23個。為了方便結果的統計分析，樣品依次編號為Y1至Y23。

1.2 游離氨基酸的提取

通過60目篩過濾制備試樣，稱取約1 g試樣于100 mL磨口三角瓶中，精確至0.0 001 g。準確加入0.005 mol/L鹽酸溶液50 mL，塞上塞子，室溫下超聲萃取30 min。經離心后，取上清液，使用0.45 μm水相濾膜過濾后即可上機檢測。

1.3 HPLC法檢測游離氨基酸

采用高效液相色譜法測定游離氨基酸。色譜條件：色譜柱：Hypersil ODSC18 2.1×200 mm；流動相A：20 mmol/L NaAc＋0.018 % TEA＋0.3 % THF；流動相B：20 %的100 mmol/L NaAc (pH=7.20±0.05)＋40 % CAN＋40 % MeOH；流速：0.45 ml/min；柱溫：40 ℃；檢測波長：0 ～ 16 min，338 nm；16 ～25 min，262 nm。

1.4 感官質量評吸鑒定

全部樣品由紅云紅河煙草（集團）有限公司組織評吸專家進行評吸鑒定。

1.5 數據統計分析

利用 SPSS11.5統計軟件包進行主成分分析和偏相關分析，利用SAS8.0進行典型相關分析。

2 結 果

2.1 游離氨基酸含量

烤煙中游離氨基酸含量測定結果見表1，其中，脯氨酸含量最高，組氨酸、纈氨酸、丙氨酸和天冬氨酸含量較高。這5種氨基酸約占游離氨基酸總量的80.62 %。甘氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、精氨酸和異亮氨酸這5種氨基酸含量較低，僅占游離氨基酸總量的8.75 %。

2.2 多變量統計分析

2.2.1 主成分分析 主成分分析是在盡可能保存原有資料信息條件下的一種降維處理的數學方法。通過對 16種游離氨基酸和多個感官評吸指標進行主成分分析，以提取能概括原始數據絕大部分信息的主成分。

2.2.1.1 游離氨基酸主成分分析 表2結果表明，前3個主成分的特征值均大于1，且其包含了游離氨基酸的 83.69%的信息，其方差貢獻率分別為51.19%、25.05%和7.45%，他們能夠概括原始數據的絕大部分信息，因此采用此3個主成分。

表2 因子分析初始解對原有變量總體描述（游離氨基酸）Table 2 Total variance explained by each component (free amino acids)

游離氨基酸中的16種氨基酸提取了以下3個主成分（表3）：

第一主成分：酪氨酸-精氨酸-蛋氨酸-亮氨酸-纈氨酸-甘氨酸-蘇氨酸-賴氨酸。表達式為：F1=0.932×酪氨酸+0.902×精氨酸+0.888×蛋氨酸+0.881×亮氨酸–0.747×纈氨酸–0.742×甘氨酸+0.693×蘇氨酸–0.690×賴氨酸；

第二主成分：組氨酸-谷氨酸-苯丙氨酸-丙氨酸-脯氨酸，表達式為：F2=0.906×組氨酸+0.894×谷氨酸+0.821×苯丙氨酸+0.784×丙氨酸+0.766×脯氨酸；

第三主成分：異亮氨酸，表達式為：F3 = 0.851× 異亮氨酸。

2.2.1.2 感官評吸主成分分析 從表4可以看出，前3個主成分的特征值均大于1，包含了感官評吸72.35%的信息，它們的方差貢獻率分別為44.02 %、20.12 %和8.21 %，能夠概括原始數據的絕大部分信息，因此采用此3個主成分。

表3 游離氨基酸主成分最大正交旋轉后的因子載荷矩陣Table3 Rotated component matrix of tobacco free amino acids

表4 因子分析初始解對原有變量總體描述（感官評吸指標）Table 4 Total variance explained by each component (sensory quality)

感官評吸的14個指標提取的3個主成分（表5），表達式如下：

第一主成分：濃度-香氣量-勁頭-豐富性-綿延性，表達式為：F1=0.866×濃度+0.823×香氣量+0.802×勁頭+0.725×豐富性+0.596×綿延性；

第二主成分：柔和性-愉悅性-細膩度-透發性，表達式為：F2=0.895×柔和性+0.791×愉悅性+0.659×細膩度+0.628×透發性；

第三主成分：余味-甜度-雜氣-刺激-成團性，表達式為：F3=0.793×余味+0.750×甜度+0.660×雜氣+0.881×刺激+0.556×成團性。

表5 感官評吸指標主成分最大正交旋轉后因子載荷矩陣Table 5 Rotated component matrix of the sensory properties

2.2.2 游離氨基酸含量與感官評吸指標之間的偏相關分析 從游離氨基酸與感官評吸偏相關分析可知，它們之間有較顯著的相關性（表6）。（1）大多數游離氨基酸與感官評吸指標呈顯著或極顯著正相關。其中：

對愉悅性貢獻較大的是：精氨酸、酪氨酸、蛋氨酸；

對豐富性的貢獻較大的是：絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸；

對香氣量的貢獻較大的是：絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、丙氨酸、脯氨酸；

對濃度貢獻較大的是：絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、蘇氨酸、脯氨酸；

對勁頭貢獻較大的的是：丙氨酸與勁頭呈顯著正相關，表明在一定濃度范圍內，丙氨酸含量提高，勁頭得分增加，勁頭適中；

對綿延性貢獻較大的的是：絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、丙氨酸。

此外，酪氨酸、蛋氨酸與刺激呈顯著正相關，表明隨著這兩種氨基酸含量的增加，刺激得分增加，刺激降低，對感官評吸有利。

精氨酸、蛋氨酸與雜氣呈顯著正相關，表明在一定范圍內，精氨酸和蛋氨酸含量越高，雜氣得分越高，而雜氣越輕，對品質有利。

總游離氨基酸與豐富性、香氣量、綿延性、濃度和評吸總分均呈顯著或極顯著正相關，表明游離氨基酸提高，有助于增加香氣量，提升煙葉的豐富性，有利于提高煙葉抽吸品質。

（2）有部分游離氨基酸與感官評吸指標呈負相關。其中：

對豐富性影響較大的是：纈氨酸、賴氨酸；

對綿延性影響較大的是：纈氨酸；

對透發性影響較大的是：纈氨酸；對細膩度影響較大的：纈氨酸；

對甜度影響較大的是：纈氨酸、賴氨酸、組氨酸；

對成團性影響較大的：纈氨酸、賴氨酸；余味：纈氨酸。

從偏相關分析可以看出，在一定濃度范圍內，提高精氨酸、蛋氨酸和酪氨酸的含量，并同時控制纈氨酸的含量，對提高煙葉抽吸品質較有利。

表6 游離氨基酸與感官評吸的偏相關性分析Table 6 Partial correlation analysis between the free amino acid and sensory qualities

2.2.3 游離氨基酸與感官評吸之間的主成分典型相關分析 典型相關分析是研究兩組變量之間相關關系的一種多元統計方法，它能夠揭示出兩組變量之間的內在聯系。對于試驗結果，如果直接對這兩組變量（游離氨基酸和評吸指標）進行簡單的偏相關分析，只能反映變量內各項指標之間的簡單相關性，但難以客觀反映游離氨基酸含量與感官質量兩組變量整體間的內在聯系。因此，為了能夠把多個變量與多個變量之間的簡單相關性轉化為兩組變量之間的關系，進一步以提取的游離氨基酸主成分組和感官評吸主成分組為變量，然后采用典型相關分析對煙葉原料游離氨基酸含量與感官評吸指標之間關系進行了分析建模，結果見表7～8。

游離氨基酸與評吸指標主成份典型相關分析表明，第一典型相關模型系數檢驗在0.05水平上差異顯著（表7），模型為（表8）：

游離氨基酸第一主成分得分權重為0.9671，相應評吸指標第一主成分和第三主成份得分權重分別為0.7267和0.6219。這表明，游離氨基酸第一主成分主要影響評吸指標第一主成分和第三主成份。

表7 典型相關系數檢驗Table 7 Test of canonical correlation model coefficient

表8 游離氨基酸與評吸指標主成分典型相關模型系數Table 8 Canonical correlation analysis of the relationship between free amino acid and sensory qualities

因此，結合典型相關分析和游離氨基酸主成分分析可以得出以下結論：

游離氨基酸第一主成分（酪氨酸-精氨酸-蛋氨酸-亮氨酸-纈氨酸-甘氨酸-蘇氨酸-賴氨酸）對評吸指標的第一主成分（濃度-香氣量-勁頭-豐富性-綿延性）貢獻較大，同時還與評吸指標的第三主成分（余味-甜度-雜氣-刺激-成團性）呈正相關。但游離氨基酸與評吸指標第二主成分（柔和性-愉悅性-細膩度-透發性）無明顯相關性。

3 討 論

氨基酸對于煙草香味物質的形成起著重要的作用[7]。適量的氨基酸有助于提高煙氣勁頭和增加豐滿度。若氨基酸含量太高，煙氣辛辣、味苦，并且刺激性強烈，這是由于在燃燒過程中氨基酸通常生成 NH3等含氮化合物，個別氨基酸還產生 HCN等危害性煙氣成分；若氨基酸含量太低，煙氣則平淡無味缺少豐滿度[8-10]。本研究發現，含量較高的纈氨酸與多個感官評吸指標得分呈負相關，隨著纈氨酸含量的增加，煙葉的豐富性、甜度、綿延性、細膩度、成團性、余味和評吸總分等的得分降低，抽吸品質下降。這與楊德廉等[1]的研究結果不一致，原因可能是在一定濃度范圍內，烤煙的抽吸品質隨纈氨酸含量的提高而提高，超出適宜范圍就會影響煙草的評吸質量。

王樹聲等[11]發現烤煙煙葉游離氨基酸組分與煙葉內在質量之間存在一定的相關性，此外，根據聶榮邦等[12]的研究，煙葉中氨基酸含量適當高一些，對增進品質、提高香吃味是必要的，這顯然與某些氨基酸是煙葉陳化、燃吸過程中的非酶棕色化反應的前身物質有關。但是無論是鮮煙葉，還是烤后煙葉，在各成熟度檔次中，適熟煙葉氨基酸含量并不是最高，而是較低[12]，這與本研究的分析結果一致，這說明煙葉香吃昧的形成是一個復雜的過程。探索游離氨基酸與煙葉感官評吸之間的相關關系，可為卷煙配方、煙葉加料、栽培調制和發酵程度等提供理論指導。

本研究表明，烤煙中游離氨基酸含量較高的有：脯氨酸、組氨酸、纈氨酸、丙氨酸、天冬氨酸，其中脯氨酸含量最高。這與王娟等[4]以及王玉林等[5]的研究結果一致。煙葉烘烤后，氨基酸的含量與比例發生明顯的變化，尤其是脯氨酸的含量增幅較大，據分析這與煙葉變黃期的溫濕度脅迫有很大關系[6]。此外，含量較低的游離氨基酸有：甘氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、精氨酸、異亮氨酸。

從偏相關分析可以看出，對感官評吸指標貢獻較大的游離氨基酸主要有：絲氨酸、丙氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、蛋氨酸、酪氨酸。而對煙葉感官評吸負面影響較大的游離氨基酸主要是：纈氨酸、賴氨酸，其中纈氨酸在煙葉中的含量較高。因此，在一定濃度范圍內，提高精氨酸、蛋氨酸、酪氨酸的含量，并同時降低纈氨酸、賴氨酸的含量，對提高煙葉抽吸品質較有利。

游離氨基酸與感官評吸之間的主成分典型相關分析結果顯示，游離氨基酸第一主成分（酪氨酸-精氨酸-蛋氨酸-亮氨酸-纈氨酸-甘氨酸-蘇氨酸-賴氨酸）對評吸指標的第一主成分（濃度-香氣量-勁頭-豐富性-綿延性）貢獻較大，同時還與評吸指標的第三主成分（余味-甜度-雜氣-刺激-成團性）呈顯著正相關。也就是說，第一主成分中這幾類氨基酸含量的提高，有助于香氣量、甜度的增加，提高煙葉勁頭及豐富性，同時還能降低刺激性，減輕雜氣。

典型相關分析結果與偏相關分析是相吻合的，即蛋氨酸、精氨酸、酪氨酸、甘氨酸對煙葉感官評吸指標貢獻較大，在一定范圍內提高其含量，有利于改善煙草的抽吸品質；而本研究顯示，這4種游離氨基酸在煙葉中的含量都較低，說明適量的游離氨基酸對煙草抽吸品質較有利，但其含量超出一定濃度范圍，反而會降低煙葉的品質。

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