不同香型烤煙類胡蘿卜素及其降解產物含量與感官質量的關系

高 遠，張艷玲，張仕祥，王建偉，梁太波，尹啟生，過偉民*

1.上海煙草集團有限責任公司，上海市楊浦區許昌路1061號 200082

2.中國煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州高新技術產業開發區楓楊街2號 450001

類胡蘿卜素是烤煙中重要的香氣前體物，在煙葉成熟、調制、醇化和燃燒過程中可降解轉化，形成多種致香成分［1-3］，如β-大馬酮、巨豆三烯酮等。Enzell 等［4］認為煙草中大約有80 種香味成分來源于類胡蘿卜素的降解。有關類胡蘿卜素與煙葉感官質量關系的研究報道較多，但結論相對分散，如楊虹琦等［5］認為類胡蘿卜素含量較高時煙葉的香氣質和香氣量較好；Roberts［6］認為煙葉的香氣品質與類胡蘿卜素含量成反比，也就是說如果類胡蘿卜素在調制、醇化期間降解不充分，則煙葉的香味就難以充分體現；過偉民等［7］以我國不同產區煙葉為原料，發現類胡蘿卜素含量在一定范圍時，煙葉的香氣品質較好。由于類胡蘿卜素受生態環境和遺傳因素的影響較大，我國不同生態區及不同品種間類胡蘿卜素含量差異明顯［8-10］，因此，上述現象可能與各試驗中樣品的生態環境、品種等存在較大差異有關。關于類胡蘿卜素降解產物與煙葉品質的關系，Week［11］認為在煙葉質量提高的同時類胡蘿卜素降解產物含量明顯增加；詹軍［12］等分析不同香型煙葉的類胡蘿卜素降解產物后發現，中間香型煙葉的類胡蘿卜素降解產物含量顯著較高，但評吸質量明顯差于清香型和濃香型煙葉，這一方面說明影響煙葉評吸質量的因素復雜，另一方面也說明各香型烤煙之間類胡蘿卜素降解產物含量與感官質量關系的不確定性。因此，分別以我國典型濃香型和清香型產區煙葉為材料，在限定生態、品種和主要栽培技術的條件下，最大程度地獲取各香型典型產區不同外觀質量特征的煙葉樣品組，運用相關、回歸、聚類和方差分析等方法，研究類胡蘿卜素及其降解產物含量與感官質量的關系，為煙葉類胡蘿卜素含量狀況的客觀評價和不同區域的合理調控提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 煙葉采集

分別采集豫中濃香型產區（河南襄縣、郟縣）、滇東清香型產區（云南宜良）和閩西清香型產區（福建寧化）的初烤煙葉，品種分別為中煙100,K326 和紅花大金元，采樣等級包括C2F,C3F,C1L,C2L,B1F,B2F,B1L 和B2L等8 個，樣品數共計32 個，每個樣品采樣10 kg 左右。

1.1.2 樣品制備

參考GB 2635—1992［13］的方法，由3 名烤煙分級專家按照部位、顏色分組，按照成熟度、身份、油分和色度等4 個主要品質指標共制備97 個不同外觀質量特征的煙葉樣品，其中豫中濃香型產區53 個，滇東清香型產區20 個，閩西清香型產區24 個。樣品制備情況見表1。

表1 不同香型典型產區煙葉樣品制備情況 （個）

1.2 方法

1.2.1 類胡蘿卜素及其降解產物含量的測定

分別采用高效液相色譜法和氣相色譜-質譜聯用法測定類胡蘿卜素（葉黃素、β-胡蘿卜素）［14］和類胡蘿卜素降解產物（香葉基丙酮、β-大馬酮、β-二氫大馬酮、金合歡基丙酮、巨豆三烯酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、二氫獼猴桃內酯、6,10,14-三甲基-2-十五酮、異佛兒酮、氧化異佛兒酮和β-紫羅蘭酮）［15］。

1.2.2 感官評吸質量鑒定方法參照文獻［16］中的“烤煙感官質量評價指標體系”，由鄭州煙草研究院評吸專家委員會組織鑒定。

1.3 數據處理

采用EXCELL2010、SPSS18.0 等軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同香型典型產區烤煙類胡蘿卜素及其降解產物分析

2.1.1 類胡蘿卜素含量及構成

不同香型典型產區烤煙類胡蘿卜素含量及構成見表2。綜合兩個部位分析可知，清香型產區烤煙的類胡蘿卜素含量極顯著高于豫中濃香型產區，尤其是閩西清香型產區比豫中產區高約100%；兩個清香型產區之間的類胡蘿卜素含量同樣存在極顯著差異，閩西產區高于滇東產區。類胡蘿卜素中葉黃素的比例在兩類香型產區之間差異極顯著，清香型產區較高；而兩個清香型產區中部煙葉的差異極顯著，上部差異不顯著。

表2 不同香型典型產區烤煙類胡蘿卜素含量及構成①

2.1.2 類胡蘿卜素降解產物含量

含量相對較高的4 種類胡蘿卜素降解產物的含量和降解產物總量見表3。綜合兩個部位分析，降解產物總量呈現閩西清香型煙葉＞滇東清香型煙葉＞豫中濃香型煙葉的趨勢，且兩個清香型產區均顯著或極顯著高于豫中濃香型產區。主要組分中，豫中產區煙葉的香葉基丙酮含量相對較高，巨豆三烯酮含量高于滇東產區但低于閩西產區，β-大馬酮含量極顯著低于兩個清香型產區；閩西清香型產區的巨豆三烯酮含量極顯著較高；滇東清香型產區的巨豆三烯酮含量相對較低。總體來看，不同香型典型產區降解產物含量的差異在部位間規律不完全一致；但β-大馬酮在兩部位間的表現相對一致，清香型產區含量極顯著高于濃香型產區。

表3 不同香型烤煙類胡蘿卜素降解產物含量① (μg/g)

2.2 不同香型典型產區烤煙類胡蘿卜素及其降解產物含量與感官質量的關系

2.2.1 豫中濃香型產區

豫中濃香型產區煙葉樣品類胡蘿卜素及含量相對較高的4 種降解產物含量與評吸指標分值的相關分析結果（表4）顯示，類胡蘿卜素含量與評吸質量未表現出明顯的線性相關性；多數降解產物組分及降解產物總量與感官評吸質量的相關性不顯著。

對類胡蘿卜素含量與感官評吸質量（總分）進行二次回歸擬合（圖1）后發現，隨類胡蘿卜素含量的變化，評吸質量總分呈明顯的拋物線變化趨勢，β-胡蘿卜素和類胡蘿卜素擬合方程的復相關系數均達極顯著水平，說明對豫中濃香型產區而言，類胡蘿卜素含量在一定范圍內變化時，煙葉的感官質量相對較好。

表4 豫中濃香型烤煙類胡蘿卜素及其降解產物含量與感官評吸質量的相關性

為進一步研究煙葉類胡蘿卜素含量的相對適宜范圍，以類胡蘿卜素含量為指標，對樣品進行系統聚類分析，結果見圖2。由圖2 可知，所有53 個樣品可較好地聚為3 類，第1 類樣品的類胡蘿卜素含量在70.1～86.0 μg/g 之間，第2 類樣品的類胡蘿卜素含量在91.7～126.8 μg/g 之間，第3 類樣品的類胡蘿卜素含量在135.4～142.2 μg/g 之間。進一步分析了不同類別樣品的感官評吸質量指標分值（表5），結果表明3 類樣品的感官質量差別明顯，第2 類樣品的各評吸指標分值均高于第1 和第3類樣品，其中雜氣和評吸總分顯著高于第1 和第3 類樣品，說明對于豫中濃香型產區而言，類胡蘿卜素含量在91.7～126.8 μg/g 之間時，煙葉的感官質量相對較好。

圖1 感官評吸總分與類胡蘿卜素和β-胡蘿卜素含量的二次擬合曲線

圖2 豫中濃香型產區樣品類胡蘿卜素含量的聚類分析結果

2.2.2 滇東清香型產區

滇東清香型產區煙葉樣品類胡蘿卜素及含量相對較高的4 種降解產物含量與評吸指標分值的相關分析結果（表6）顯示，類胡蘿卜素含量與感官評吸各指標分值多呈負相關關系，其中β-胡蘿卜素和類胡蘿卜素含量與雜氣分值和評吸總分呈極顯著負相關，說明對于滇東清香型產區而言，類胡蘿卜素含量過高可能對評吸質量產生不利影響。與豫中濃香型產區相似，滇東清香型產區多數降解產物組分及降解產物總量與感官評吸質量的相關性不顯著。

以類胡蘿卜素含量為指標，對所有樣品進行系統聚類分析（圖3 和表7）后發現，所有樣品可較好地聚為3類，類胡蘿卜素含量分別為103.8～120.0,151.3～179.7 和125.9～133.8 μg/g，其中類胡蘿卜素含量最高的類別煙葉感官質量明顯較差，評吸總分較其他兩類樣品分別低5%和11%，且顯著低于類胡蘿卜素含量最低的類別。進一步說明滇東清香型產區煙葉類胡蘿卜素含量過高可能對感官質量存在負面影響。

2.2.3 閩西清香型產區

閩西清香型產區煙葉樣品類胡蘿卜素及含量相對較高的4 種降解產物含量與評吸指標分值的相關分析結果（表8）顯示，類胡蘿卜素中的β-胡蘿卜素與香氣質、余味和評吸總分呈顯著負相關，而類胡蘿卜素總量與感官評吸質量的相關性不顯著。與豫中和滇東產區不同的是，閩西清香型產區的葉黃素比例與評吸質量相關性較強，葉黃素比例與香氣質、余味分值和評吸總分呈極顯著正相關，說明類胡蘿卜素中葉黃素比例的提高對評吸質量存在正面影響。降解產物與評吸質量指標存在較強的負相關性，從評吸指標上看，主要與香氣質和雜氣等指標的相關性較強；從降解產物組分來看，主要與香葉基丙酮和巨豆三烯酮的相關性較強。

表5 豫中濃香型產區不同類別煙葉樣品的類胡蘿卜素含量和感官評吸質量分值

表6 滇東清香型烤煙類胡蘿卜素及其降解產物含量與感官評吸質量的相關性

表7 滇東清香型產區不同類別煙葉樣品的類胡蘿卜素含量和感官評吸質量分值

表8 閩西清香型烤煙類胡蘿卜素及其降解產物與感官評吸質量的相關性

圖3 滇東清香型產區樣品類胡蘿卜素含量的聚類分析結果

由于閩西清香型產區煙葉的葉黃素比例與評吸質量相關性較強，將樣品的葉黃素比例進行系統聚類分析（圖4 和表9）后發現，所有樣品可較好地聚為兩個類別，葉黃素比例分別在41.1%～46.0%和47.6%～51.3%之間，其中葉黃素比例較高類別的香氣質、刺激性和余味分值以及評吸總分均顯著高于葉黃素比例較低的類別。說明對于閩西清香型產區而言，葉黃素比例在47.6%～51.3%時，煙葉的感官評吸質量相對較好。

3 結論與討論

圖4 閩西清香型產區樣品葉黃素比例的聚類分析結果

表9 閩西清香型產區不同類別煙葉樣品的葉黃素比例和感官評吸質量分值

（1）化學成分的差異是不同香型煙葉風格特色形成的內在基礎，類胡蘿卜素是降解形成煙草特征香味成分的重要組分。本研究發現，清香型和濃香型典型產區煙葉間類胡蘿卜素的含量和構成差異明顯，同時兩個清香型產區（滇東和閩西）煙葉的類胡蘿卜素含量同樣差異明顯，說明類胡蘿卜素含量不僅在不同香型煙葉間差異較大，在同一香型各產區之間也存在差異。降解產物總量表現出兩個清香型產區明顯大于豫中濃香型產區的趨勢，這與詹軍等［12］的研究結論不同，可能與所選香型典型產區的不同有關，同時也說明了同一香型不同產區之間類胡蘿卜素降解產物差異的復雜性。降解產物各組分中，清香型產區煙葉的β-大馬酮含量顯著較高，其中部和上部煙葉較豫中濃香型產區分別高27%～33%和32%～44%，其他組分在不同香型產區之間的差異未表現出明顯規律，說明β-大馬酮可能是不同香型煙葉間香味成分差異的重要組分之一；兩個清香型產區相比，閩西產區煙葉的巨豆三烯酮含量明顯較高（中、上部分別高約50%和70%），這與劉百戰［17］對不同香型煙葉香氣成分的比較結果相似。

（2）不同香型典型產區間煙葉類胡蘿卜素含量與感官質量的關系不盡相同，豫中濃香型產區隨類胡蘿卜素含量的提高，感官質量呈拋物線型變化趨勢；類胡蘿卜素含量在91.7～126.8 μg/g 之間，樣品的感官評吸總分顯著較高，這一范圍與過偉民等［7］利用全國不同產區煙葉研究得出的適宜范圍（100～140 μg/g）相似。兩個清香型產區煙葉樣品感官質量均表現出與類胡蘿卜素含量的負相關關系，尤其是滇東產區，類胡蘿卜素含量在150 μg/g 以上樣品組的感官評吸總分顯著低于120 μg/g以下的樣品組，這與Roberts［6］研究認為類胡蘿卜素含量與香氣品質成反比的結論相似。閩西清香型產區的葉黃素比例與感官質量還呈現較強的正相關性，葉黃素比例在47.6%～51.3%樣品組的感官評吸總分顯著高于41.1%～46.0%樣品組。類胡蘿卜素降解產物含量與感官質量的相關性相對較弱，閩西清香型產區表現出較強的負相關性。從絕對含量來看，閩西清香型產區的降解產物總量明顯高于其他兩個產區；從相關關系來看，閩西清香型產區也與其他兩產區不同。這一方面說明類胡蘿卜素降解產物雖然是煙草中重要的香味物質，但并非絕對含量越高，煙葉的感官質量就越好，而應分區域（香型）加以分析評價。詹軍等［12］對不同香型烤煙類胡蘿卜素降解產物與感官質量關系的研究結論也證明了這點；另一方面，類胡蘿卜素是煙草中一類重要的香味物質，它與其他類型香味物質（如，美拉德反應產物等）的相互關系也可能對煙葉的感官質量存在重要影響，這有待于深入研究。

總體來看，類胡蘿卜素及其降解產物含量與感官質量的關系在不同香型典型產區間存在差異。因此，在進行煙葉類胡蘿卜素含量評價及調控時，應針對不同區域采取不同的方法或措施。

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