不同品種烤煙烘烤前后非揮發(fā)性有機酸含量的研究

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(1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草科學(xué)與健康重點實驗室，長沙 410128；2 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,長沙 410128；3 衡陽市南岳區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，湖南南岳 421900)

2011-12-23

管 維(1986—)，女 ，湖南衡陽人，碩士研究生，Email：guanweiyx@163.com。*通信作者。

不同品種烤煙烘烤前后非揮發(fā)性有機酸含量的研究

管維1,3，楊虹琦1*,尹光庭1，費明亮1，陳頤1，白柯1，劉學(xué)勇1，崔曉2

(1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草科學(xué)與健康重點實驗室，長沙 410128；2 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,長沙 410128；3 衡陽市南岳區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，湖南南岳 421900)

為探明不同產(chǎn)區(qū)主栽烤煙品種烘烤前后主要非揮發(fā)性有機酸含量的差異及其對烤煙香氣風(fēng)格的影響，以云南省主栽的3個品種云煙85、K326、紅花大金元與福建省主栽的兩個品種云煙87、翠碧1號的C3F等級烤煙葉為材料，進行了多元有機酸、高級脂肪酸烘烤前后含量變化的分析比較。結(jié)果表明：不同品種間棕櫚酸、硬脂酸兩種高級脂肪酸含量烘烤前后均無顯著性差異，亞油酸、油酸含量烘烤后出現(xiàn)顯著性差異，而草酸、蘋果酸、檸檬酸3種主要有機酸含量存在極顯著差異；云煙87的多元酸含量上升而高級脂肪酸含量降低，紅花大金元的多元酸與高級脂肪酸含量均有所降低。對產(chǎn)區(qū)因素分析得出，云南產(chǎn)區(qū)煙葉烘烤前后非揮發(fā)性多元有機酸含量普遍高于福建產(chǎn)區(qū)，呈現(xiàn)出極顯著差異，而高級脂肪酸略低于福建產(chǎn)區(qū)，表現(xiàn)出明顯的產(chǎn)區(qū)差異。

烤煙；烘烤；非揮發(fā)性有機酸；多元有機酸；高級脂肪酸

有機酸是煙草中的主要酸性致香成分，能改善煙氣酸堿度，使煙氣吃味醇和芳香，所以煙葉中的有機酸與煙葉香吃味的形成有密切的關(guān)系。目前煙葉中已被鑒定出的有機酸達200多種，分為揮發(fā)性、半揮發(fā)性及非揮發(fā)性有機酸三類。而非揮發(fā)性有機酸又可細分為非揮發(fā)性多元有機酸和高級脂肪酸。其中含量較高的非揮發(fā)性多元有機酸主要是蘋果酸、檸檬酸、草酸和丙二酸[1]。這4種多元有機酸占煙葉總有機酸的70%～80%[2], 含量很低的非揮發(fā)性多元有機酸有羥基乙酸、琥珀酸、延胡索酸和丙酮酸等。這些非揮發(fā)性多元有機酸常以有機酸鹽的形式存在于煙葉細胞中，其含量一般反映煙葉的成熟情況[3]，是反映煙葉品質(zhì)的重要指標。高級脂肪酸也是非揮發(fā)性有機酸中的重要成分?？緹熤刑荚訑?shù)≥12的高級脂肪酸可賦予煙氣蠟味、脂味及柔和的吸味，并且某些高級脂肪酸的甲酯和乙酯具有突出的芳香氣味；高級不飽和脂肪酸及其甲酯化衍生物在熱裂解過程中，易形成己醛、己烯醛等具有強烈雜氣和刺激性的物質(zhì)， 因而會增加煙氣的刺激性和粗糙感。近年來非揮發(fā)性有機酸對于煙草品質(zhì)的影響及其代謝情況已日益引起煙草工作者的關(guān)注，但關(guān)于不同地區(qū)不同主栽品種煙葉中非揮發(fā)性有機酸烘烤前后含量變化的報道相對較少。為了研究不同產(chǎn)區(qū)、不同煙葉品種烘烤前后多元有機酸和高級脂肪酸含量的差異及其對烤煙香氣風(fēng)格的影響，本研究以云南和福建5個烤煙品種煙葉為材料，分析比較了云南與福建兩個產(chǎn)區(qū)不同烤煙品種烘烤前后煙葉中多元有機酸和高級脂肪酸的含量差異，以期為平衡煙氣酸堿度，改善吸食口感品質(zhì),以及煙氣的吸味和香氣質(zhì)量提供試驗依據(jù)，并為卷煙生產(chǎn)中合理利用烤煙原料提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2008年7月分別在云南保山市隆陽區(qū)西邑鄉(xiāng)、福建龍巖市武平縣高梧村以及湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草實驗室進行。供試烤煙品種云南保山市隆陽區(qū)西邑鄉(xiāng)為云煙85、K326、紅花大金元3個品種，福建龍巖市武平縣高梧村為云煙87、翠碧1號2個品種。5個烤煙品種均采收中部適熟煙葉進行編桿，同時取3份，裝入智能化烤房，按三段式烘烤技術(shù)進行烘烤。編桿同時每份樣各取3份煙葉樣品殺青作為烤前試驗分析材料。烘烤結(jié)束后選取C3F等級煙葉作為烤后試驗分析材料。將烤煙樣品去主脈，置 60℃恒溫干燥箱中烘干，粉碎后過0.15 mm分樣篩，裝入塑料袋中密封，置低溫下保存?zhèn)溆谩?/p>

為消除105℃殺青樣與60℃烤后樣水分含量的差異，每個樣品取3份，各稱1 g (用于平行分析)，將60℃烤后樣置烘箱中105℃平衡水分1 h,與105℃殺青樣比較以得出水分差異。與同品種殺青樣比較發(fā)現(xiàn)，云煙85、K326、紅花大金元、云煙87和翠碧1號的相對含水率分別為6.9%，6.6%，5.4%，6.1%，5.5%。

1.2 試劑和方法

主要分析試劑：分析純甲醇(上海國藥集團化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))；分析純二氯甲烷(上海國藥集團化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))；分析純硫酸(廣東西隴化工廠生產(chǎn))。草酸、丙二酸、延胡索酸、琥珀酸、蘋果酸、戊二酸、檸檬酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、油酸、亞油酸、硬脂酸等有機酸標準品(Sigma公司產(chǎn)品)。

非揮發(fā)性有機酸的測定：每個樣品稱取3份各 0.5 g粉碎烤煙樣品，置于100 mL干燥具塞三角瓶中，加入25 mL 10%硫酸-甲醇溶液(酯化作用)和戊二酸-甲醇溶液，搖勻后室溫振蕩24 h。然后過濾至分液漏斗中，用二氯甲烷萃取。萃取液加無水硫酸鈉去除水分后，取l μL注入氣相色譜進行分析，用內(nèi)標法(戊二酸為內(nèi)標)定量。多元有機酸和高級脂肪酸標樣的處理過程完全相同。分析儀器為GC-TRACE ULTRA(美國Finnegan)；FID檢測器，載氣為高純N2；DB-5彈性石英毛細管柱(30 m×0.32 mm id×0.25 μm df)，氣化室和FID檢測器溫度均為250℃，分流比10/1；程序升溫：初溫40℃ ，保持1 min，10℃/min升溫到150℃，再以15℃/min升到280℃。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用DPS軟件對不同品種煙葉烘烤前后各種多元酸和高級脂肪酸含量進行單因素方差分析，并用LSD法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 多元有機酸和高級脂肪酸的氣相色譜分析

氣譜是非極性毛細管柱，需把樣品酯化后才能檢測，整個實驗過程柱子不能進入水溶液，故采用硫酸甲醇酯化樣品，戊二酸為標樣。研究表明，采用非極性毛細管柱可以按照碳鏈長度以及羧基數(shù)目不同，有效地將樣品中非揮發(fā)性有機酸分離。從樣品中檢測到的多元酸有草酸、檸檬酸、蘋果酸，高級脂肪酸有棕櫚酸、硬脂酸和油酸、亞油酸，可能由于樣品中含量過低難以檢測，其他有機酸均未檢測到(圖1)。實驗所檢測的8種有機酸均得到了良好分離。

圖1 多元有機酸和高級脂肪酸的甲酯化標樣和甲酯化烤煙樣品氣相色譜圖Fig.1 Chromatogram of multiple organic acid and senior fatty-acid from the sample of standard and tobacco with methyl ester注：1.草酸；2.丙二酸；3.延胡索酸；4.琥珀酸；5.蘋果酸；6.戊二酸；7.檸檬酸；8.月桂酸；9.肉豆蒄酸；10.棕櫚酸；11.油酸；12.亞油酸+亞麻酸；13.硬脂酸

2.2 不同品種煙葉烘烤前非揮發(fā)性有機酸含量分析

分析結(jié)果可知(表1)，云煙85、K326、紅花大金元、云煙87以及翠碧1號5個品種烤前煙葉中草酸、蘋果酸和檸檬酸含量存在極顯著差異，而棕櫚酸、亞油酸、油酸及硬脂酸的含量差異不顯著。其中紅花大金元的草酸含量遠高于其他4個品種，翠碧1號草酸含量極低，云煙87煙葉中未檢測出草酸。云南烤煙蘋果酸含量以K326最高，其次為紅花大金元；云煙87和翠碧1號蘋果酸含量遠遠低于其它3個烤煙品種，并且檸檬酸含量翠碧1號、云煙87和云煙85也低于其它2個品種。

表1 不同品種烤前多元有機酸與高級脂肪酸含量的差異及方差分析(mg/g)

注：同一列中小寫字母不同表示差異顯著,大寫字母不同表示差異極顯著。下同。

2.3 不同品種煙葉烘烤后非揮發(fā)性有機酸含量分析

由表2可知，云煙85、K326、紅花大金元、云煙87以及翠碧1號5個品種烤后煙葉中草酸、蘋果酸和檸檬酸含量存在極顯著差異，而棕櫚酸、亞油酸、油酸及硬脂酸含量的差異不顯著，其中紅花大金元的草酸含量遠高于其他4個品種，翠碧1號草酸含量極低，云煙87煙葉中未檢測出草酸。蘋果酸含量以K326最高，其次為紅花大金元，翠碧1號烤煙中的蘋果酸含量最低；云煙87和翠碧1號蘋果酸含量遠遠低于其它3個烤煙品種，表現(xiàn)為高油酸、低多元酸的特性。檸檬酸含量K326高于其它品種，翠碧1號則遠低于其它品種。

表2 不同品種烤后煙樣多元有機酸與高級脂肪酸含量的差異 (mg/g)

2.4 兩個產(chǎn)區(qū)煙葉烘烤前多元有機酸及高級脂肪酸含量差異

分析結(jié)果表明，福建產(chǎn)區(qū)烤前煙樣中多元有機酸均低于云南產(chǎn)區(qū)，其中草酸含量呈極顯著性差異，福建產(chǎn)區(qū)草酸含量遠遠低于云南產(chǎn)區(qū)，并且蘋果酸和檸檬酸呈現(xiàn)出顯著差異，含量均低于云南產(chǎn)區(qū)；因而從多元酸含量可以區(qū)分云南和福建產(chǎn)區(qū)烤前煙樣。福建產(chǎn)區(qū)的烤前煙樣中高級脂肪酸含量均略高于云南產(chǎn)區(qū)，但差異均不顯著(表3)。

表3 不同產(chǎn)區(qū)烤前煙樣多元有機酸與高級脂肪酸含量的差異(mg/g)

2.5 兩個產(chǎn)區(qū)煙葉烘烤后多元有機酸及高級脂肪酸含量差異

由表4可知：福建烤后煙樣多元有機酸均低于云南產(chǎn)區(qū)，其中草酸、蘋果酸、檸檬酸含量均呈現(xiàn)極顯著性差異，福建產(chǎn)區(qū)草酸、蘋果酸、檸檬酸含量遠遠低于云南產(chǎn)區(qū)；因而從多元酸含量可以區(qū)分云南和福建產(chǎn)區(qū)烤后煙樣。福建產(chǎn)區(qū)的烤后煙樣中高級脂肪酸含量均略高于云南產(chǎn)區(qū)，棕櫚酸、亞油酸、硬脂酸的含量差異均不顯著，油酸卻顯示出極顯著性差異。

表4 不同產(chǎn)地烤后煙樣多元有機酸與高級脂肪酸含量的差異(mg/g)

3 小結(jié)與討論

(1)同一生態(tài)煙葉種植區(qū)不同品種煙葉中非揮發(fā)性有機酸和高級脂肪酸含量均有所不同：紅花大金元表現(xiàn)為高草酸、中蘋果酸、低檸檬酸；K326表現(xiàn)為低草酸、高蘋果酸、高檸檬酸；云煙85表現(xiàn)為低草酸、低蘋果酸、低檸檬酸；云煙87表現(xiàn)為高蘋果酸、低檸檬酸；翠碧表現(xiàn)為低蘋果酸、低檸檬酸。煙草燃吸品質(zhì)受蘋果酸和檸檬酸含量影響，一般蘋果酸含量高燃吸品質(zhì)好。但高含量的檸檬酸含量將降低燃吸品質(zhì)。烤后煙樣的多元有機酸總量除紅花大金元外，其余4個品種均較烤前煙樣表現(xiàn)為多元酸總量增加，其中草酸、蘋果酸、檸檬酸3種多元酸含量均有大幅度增長。高級脂肪酸變化與品種因素也有一定關(guān)聯(lián)。云煙87、翠碧1號表現(xiàn)為4種脂肪酸含量增加，而云85和紅花大金元4種脂肪酸含量略有降低，但5個品種有機酸總量均表現(xiàn)為增長態(tài)勢。

(2)福建產(chǎn)區(qū)屬于低海拔地區(qū)，云南屬于高海拔地區(qū)，對烘烤前后兩個產(chǎn)區(qū)煙葉各非揮發(fā)性有機酸和高級脂肪酸含量進行比較，得出的研究結(jié)果與低海拔煙區(qū)烤煙具有低蘋果酸和檸檬酸以及高海拔煙區(qū)烤煙具有高蘋果酸和檸檬酸特征相符。又因福建和云南煙區(qū)在海拔上有一定代表性，從本研究還可推論低海拔煙區(qū)烤煙還存在低草酸，高海拔煙區(qū)具有高草酸的特征。通過對比分析福建、云南產(chǎn)區(qū)煙樣，進一步發(fā)現(xiàn)所檢測的煙樣有機酸含量明顯呈現(xiàn)出另外一個規(guī)律：福建產(chǎn)區(qū)煙樣多元有機酸含量明顯低于云南產(chǎn)區(qū)，而高級脂肪酸含量略微高于云南產(chǎn)區(qū)。

(3)目前的研究表明，煙草燃吸品質(zhì)主要受蘋果酸和檸檬酸含量影響。在煙葉烘烤階段，隨蛋白質(zhì)和碳水化合物的分解煙葉中非揮發(fā)性有機酸含量不斷提高。通常煙葉烘烤后，草酸和檸檬酸含量下降，蘋果酸含量增加[8]。琥珀酸、蘋果酸和檸檬酸是碳水化合物分解代謝過程中的重要產(chǎn)物，它們的含量會對烤煙香吃味產(chǎn)生很大影響，是煙株體內(nèi)能量轉(zhuǎn)化過程中的重要介質(zhì)，參與能量、酸堿平衡等一系列重要代謝過程[7]，其它的非揮發(fā)性有機酸在代謝過程也各有其作用，在抽吸過程中也產(chǎn)生各不相同的口感。在抽吸過程中非揮發(fā)性有機酸通過平衡酸堿度影響煙氣的吸味和香氣質(zhì)量。有評吸工作者認為多元有機酸含量過低，口感干燥，含量過高，又略感苦酸味。而高級脂肪酸對煙草的香氣和吸味也可產(chǎn)生一定影響，飽和高級脂肪酸棕櫚酸及硬脂酸可增加煙氣的脂肪味與蠟味，賦予煙氣柔和的吸味，并使煙氣變得圓和，其含量與煙葉的燃吸質(zhì)量呈正相關(guān)；亞油酸和亞麻酸等不飽和高級脂肪酸的含量與煙葉的香吃味呈負相關(guān)，它們能增加煙氣的粗糙感、刺激性和青雜氣，并產(chǎn)生澀味[2,9,10]。此外，煙草細胞中的16C棕櫚酸是在細胞液中合成，18C硬脂酸則是在線粒體中由16C棕櫚酸加長2C單位形成，而細胞中的油酸、亞油酸和亞麻酸等不飽和脂肪酸則是由去飽和酶催化18C硬脂酸脫氫形成。因此，在煙草栽培和調(diào)制過程中，如何促進細胞質(zhì)中飽和脂肪酸的合成，抑制線粒體中不飽和脂肪酸的合成還有待于進一步深入研究[6]。

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ContentofNon-volatileOrganicAcidsofDifferentVarietiesofTobaccobeforeandafterFlue-curing

(1 Key Laboratory of Tobacco Science & Health, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128,China; 2 College of Bioscience and Biotechnology, HNAU，Changsha, Hunan 410128,China；3 Bureau of Quality and Technical Supervision of Nanyue District of Hengshan City , Nanyue, Hunan 421900, China)

In order to explore the major differences in the content of the main non-volatile organic acid before and after curing and their effects on flue-cured aroma style, the analysis comparison on the multivariate organic acids and senior fatty acids content of changes before and after baking was taken with the main materials of 3 species in Yunnan called K326，Y85 and Hong-hua-da-jin-yuan and 2 species in Fujian called Y87 and Cuibi1. The results showed that the content of palmitic acid and stearic acid in different varieties had no remarkable difference, however, the content of linoleic acid and oleic acid of different varieties were different before and after baking, and the 3 main organic acids: oxalic acid, malic acid and citric acid existed extreme difference. The content of multivariate acid of Y87 rose while the stearic acid reduced, and both of them in Hong-hua-da-jin-yuan reduced in some degree. Through the analysis of the region factor, we came to a conclusion that the content of non-volatile multivariate of organic species produced in Yunnan before curing was generally higher than that in Fujian, while senior fatty acid aspect was slightly lower than that of Fujian, which presented obvious regional differences.

Tobacco; Baking; Non-volatile organic acids; Multivariate organic acid; Senior fatty acid

S572.01

A

1001-5280(2012)02-0148-05

10.3969/j.issn.1001-5280.2012.02.10

責(zé)任編輯：黃燕妮