煙葉多元酸和高級脂肪酸分析及其對感官品質的影響

薛 云 龍章德 - 嚴 俊 劉 鴻 黎新欽 - 胡志忠 - 潘永誠 - 林順順N - 張曉鳴 -

(1. 廣西中煙工業有限責任公司，廣西 南寧 530001；2. 江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122)

煙葉中有機酸包括多元酸和高級脂肪酸，這些有機酸的含量大約占煙葉重量的10%左右[1]。煙葉中多元酸和高級脂肪酸種類及含量，很大程度上決定了煙葉評吸感官品質，多元有機酸能夠與生物堿發生化學反應生成鹽，通過同時調整質子化與游離態煙堿的含量，使其得到最佳比例，從而改善抽吸時口腔的刺激感以及煙氣的透發性[2-3]。

近年來，國內外對于煙葉原料中多元酸和高級脂肪酸種類以及含量的分析研究已有較多的報道[4-7]，但是還未見對其抽吸感官品質影響研究的報道。本試驗擬采用非衍生化方法的氣相色譜法[8]，對中國7種不同等級的煙葉原料進行定量分析，采用偏最小二乘回歸分析(PLSR)方法對煙葉中多元酸和高級脂肪酸與感官品質相關性進行分析[9-10]，以期明確煙葉中多元酸和高級脂肪酸含量及其對感官品質的影響，為提升煙葉感官質量提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種：2010年湖南郴州市、邵陽縣、隆回縣上部和中部位的煙葉，分別是郴州B2F，郴州B3F，郴州C3F，隆回B2F，隆回C3F，邵陽B2F，邵陽C3F。

1.2 試驗儀器

電子天平：METTLER TOLEDOAL204型，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；

高速冷凍離心機：Sigma 3-30K型，德國Sigma公司；

轉盤吸煙機：RM-200A型，德國Borgwaldt KC公司；

高效液相色譜儀：U 3000型，美國賽默飛世爾公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 卷煙感官評吸 按照GB/T 16447—2004調節卷煙樣品的水分，制備樣品。按GB 5606.4—2005評吸樣品，并記錄結果。利用香味輪廓分析法，采用9分制對7個卷煙樣品的品質指標(香氣量、香氣質、雜氣、刺激性、透發性、甜度、余味)和特征指標(煙氣濃度、勁頭)進行感官評定(見表1)[9]。將7種不同區縣，不同部位的煙絲分別卷成煙支，在設定的恒溫恒濕下平衡48 h，經專業評吸人員綜合評價，結果見表2[9]。

1.3.2 非衍生化方法測定

(1) 煙葉樣品前處理：稱取5 g煙末于50 mL離心管中，加入20 mL 5%氫氧化鈉，超聲20 min，過夜，再超聲20 min，調節pH至2～3，20 mL二氯甲烷萃取，無水硫酸鈉干燥，取有機層過0.45 μm濾膜，進樣GC/MS分析。

(2) 煙氣樣品前處理：將抽吸20支煙的劍橋濾片置于50 mL離心管中，加入20 mL 5% NaOH，超聲20 min，靜置過夜，超聲20 min，用鹽酸調節pH至2～3，20 mL二氯甲烷萃取，無水硫酸鈉干燥，取有機層過0.45 μm濾膜，進樣，GC/MS 分析。

(3) GC條件：色譜柱為HP-INNOWAX 60 m×0.32 mm×0.25 μm；載氣為He；流速1.0 mL/min；進樣口溫度250 ℃；傳輸線溫度220 ℃；進樣量1 μL；分流比50∶1。升溫程序：起始溫度60 ℃，保持2 min，以10 ℃/min的速率升溫到110 ℃，保持2 min，再以3 ℃/min速率升溫到150 ℃，再以15 ℃/min速率升溫到210 ℃，再以5 ℃/min速率升溫到230 ℃，保持50 min。

(4) MS條件：離子源溫度150 ℃；四級桿溫度230 ℃；電離的方式為EI；掃描質量在45～450 m/z；電子能量70 eV。

1.3.3 數據分析 采用偏最小二乘回歸分析(PLSR)方法對煙葉樣品中多元酸和高級脂肪酸與感官評吸結果進行相關性分析。

2 結果與討論

2.1 多元酸和高級脂肪酸含量分析

煙葉中的酸包括揮發酸和非揮發酸，一般認為，高含量的揮發酸是優質煙葉的化學特征，煙葉中的非揮發酸對卷煙的香氣味也有一定影響。煙葉原料中的非揮發酸雖然對煙葉香氣沒有特別明顯的直接作用，但是它可以通過調節煙葉原料的酸堿度，使煙氣變得厚實，煙香變得醇厚優美，進而改善抽吸口感。

表1 煙葉感官評定指標

? 品質指標“+”“-”表示該指標的優劣程度；特征指標“+”“-”表示該指標的變化趨勢。

表2 7種煙葉感官評分結果

從7種原料煙葉中多元酸的含量(表3)可知，丙酸含量最高，其次是3-甲基戊酸和2-甲基丁酸；高級脂肪酸中(表4)，十六酸含量最高，其次是亞油酸和油酸；同時發現，多元酸和高級脂肪酸在上部煙葉中的含量高于中部煙葉。

表3 原料煙葉中多元酸含量

表4 原料煙葉中高級脂肪酸含量

2.2 多元酸和高級脂肪酸與感官品質特征的相關性分析

采用PLSR對多元酸和高級脂肪酸的種類與感官評吸結果進行相關性分析，探究哪些酸類物質對煙葉感官品質影響較大。以多元酸和高級脂肪酸含量作為X變量，其對應的感官品質指標作為Y變量進行PLSR分析。圖1中的2個大橢圓分別代表PLSR模型50%和100%的解釋方差。由圖1可知，所有的感官品質指標都位于相關載荷圖的右側，除了抽吸勁頭外，其他指標都集中分布在50%的解釋方差外，結果表明,香氣、濃度、透發性等這些感官品質指標可以很好地利用PLSR模型解釋。十四酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸和亞油酸這些高級脂肪酸集中位于PC1左側，丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基戊酸、3-甲基丁酸、反-2-己烯酸這些多元酸集中位于PC1右上方。以上感官品質指標(除勁頭)與高級脂肪酸呈顯著負相關，與多元酸呈顯著正相關，而勁頭在模型中的權重較低。說明高級脂肪酸對煙草的香氣和抽吸口感有不好的影響，多元酸對煙葉的香氣和抽吸口感有好的影響。

圖1 多元酸和高級脂肪酸與感官品質特征的 PLSR相關性分析圖

Figure 1 PLSR correlation analysis of the polybasic acids and higher fatty acids with smoking quality

2.3 多元酸和高級脂肪酸對煙葉感官品質影響的分析

2.3.1 多元酸和高級脂肪酸對煙葉香氣影響的分析 將多元酸及高級脂肪酸對香氣質、香氣量的影響進行了PLSR分析，結果見圖2。由圖2可知，乙酸、丙酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸和亞油酸與香氣質呈負相關，丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基戊酸、反-2-己烯酸、十四酸與香氣質呈正相關。乙酸、3-甲基戊酸、十四酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸和亞油酸與香氣量呈負相關，丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、反-2-己烯酸與香氣量呈正相關，其中反-2-己烯酸對香氣量的影響達到顯著水平。說明多元酸對煙葉香氣有好的影響，而高級脂肪酸對香氣有不好且比較小的影響。

2.3.2 多元酸和高級脂肪酸對煙葉刺激性、雜氣影響的分析 將多元酸及高級脂肪酸對煙葉刺激性、雜氣的影響進行了PLSR分析，結果見圖3。由圖3可知，乙酸、十四酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸及亞油酸與刺激性和雜氣呈負相關，其中十六酸、硬脂酸、油酸及亞油酸對刺激性的影響達到顯著水平。丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基戊酸、反-2-己烯酸與刺激性和雜氣呈正相關。結合表1～4，邵陽B2F和邵陽C3F中的十六酸、硬脂酸、油酸及亞油酸含量較高，感官品質刺激性的得分低，煙葉抽吸的刺激性大，說明高級脂肪酸會增加煙氣的刺激性。

2.3.3 多元酸和高級脂肪酸對煙葉柔細度、甜度影響的分析

將多元酸及高級脂肪酸對柔細度、甜度的影響進行了PLSR分析，結果見圖4。由圖4可知，乙酸、十四酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸及亞油酸與柔細度和甜度呈負相關，其中十六酸、硬脂酸、油酸及亞油酸對柔細度的影響達到顯著水平。另外丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基戊酸、反-2-己烯酸含量越高，煙葉抽吸的柔細度和甜度越明顯。說明提高多元酸含量，能夠改善煙葉抽吸的柔感和甜感，而提高高級脂肪酸含量不利于煙葉較好柔細度的產生。

圖2 多元酸和高級脂肪酸對煙葉香氣質、香氣量影響的分析Figure 2 Analysis of the effect of polybasic acids and higher fatty acids with tobacco aroma quality and quantity

圖3 多元酸和高級脂肪酸對煙葉刺激性、雜氣影響的分析Figure 3 Analysis of the effect of polybasic acids and higher fatty acids with tobacco irritant and miscellaneous gas

圖4 多元酸和高級脂肪酸對煙葉柔細度、甜度影響的分析Figure 4 Analysis of the effect of polybasic acids and higher fatty acids with tobacco softness and sweetness

2.3.4 多元酸和高級脂肪酸對煙葉濃度、勁頭影響的分析

將多元酸及高級脂肪酸對濃度、勁頭的影響進行了PLSR分析，結果見圖5。由圖5可知，乙酸、十四酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸及亞油酸與煙氣濃度呈負相關，丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基戊酸、反-2-己烯酸與其呈正相關；以上所有的酸類物質與勁頭呈正相關。總之，多元酸增加會提高煙氣的濃度和勁頭，而高級脂肪酸的增加雖然可以提高勁頭，但是會降低煙葉抽吸煙氣的濃度。

2.3.5 多元酸和高級脂肪酸對煙葉透發性、余味的影響分析

將多元酸及高級脂肪酸對透發性、余味的影響進行了PLSR分析，結果見圖6。由圖6可知，乙酸、十四酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸及亞油酸與透發性、余味呈負相關，丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、反-2-己烯酸與二者呈正相關，且2-甲基丁酸與透發性呈顯著正相關，另外3-甲基戊酸含量越高，余味越好，透發性越弱。2-甲基丁酸是煙草中的酸性物質成分，能在煙草制品中增添水果、酒和乳脂等風味，使煙氣柔和滋潤，改善辛辣刺激，源于其對煙氣的柔和滋潤作用，在降低刺激的同時，對抽吸的透發性也有一定的增強效果。

圖5 多元酸和高級脂肪酸對煙葉濃度、勁頭影響的分析Figure 5 Analysis of the effect of polybasic acids and higher fatty acids with tobacco concentration and momentum

圖6 多元酸和高級脂肪酸對煙葉透發性、余味的影響分析Figure 6 Analysis of the effect of polybasic acids and higher fatty acids with tobacco explosive and aftertaste

3 結論

以湖南煙區3個區縣，7種煙葉的不同部位作為研究對象，對煙葉中多元酸和高級脂肪酸進行定量分析，發現煙葉中多元酸和高級脂肪酸含量最高的分別為丙酸和十六酸，同時發現，煙葉中不同部位的多元酸和高級脂肪酸的含量也不同；采用偏最小二乘回歸分析(PLSR)方法對煙葉中多元酸和高級脂肪酸與感官品質進行了相關性分析。結果表明，煙葉中多元酸含量越高，煙香越濃，口腔越舒適，煙氣的爆發力越強，刺激性明顯降低，而高級脂肪酸含量的增加除了能夠改善煙葉抽吸勁頭，對其他感官指標都有不利的影響。基于上述研究，可以通過調節多元酸與高級脂肪酸的含量，來改善抽吸口感，從而提高煙葉的感官質量，同時為促進煙葉感官質量的提升提供了重要的參考數據。

[1] 周冀衡, 朱小平, 王彥亭, 等. 煙草生理與生物化學[M]. 合肥: 中國科技大學出版社, 1996: 369-393.

[2] 朱立軍, 施豐成, 戴亞. 國內外卷煙中多元酸和高級脂肪酸含量的差異分析[J]. 湖南農業大學學報: 自然科學版, 2010, 36(2): 160-164.

[3] 吳鍵, 潘存寬, 王修銘, 等. 國內外卷煙多元酸和高級脂肪酸的分析研究[J]. 安徽農學通報, 2009, 15(18): 24-26.

[4] 劉百戰, 徐亮, 胡便霞, 等. 卷煙中非揮發性有機酸及某些高級脂肪酸的分析[J]. 煙草科技, 2000(1): 25-27.

[5] 陳章玉, 羅莉麗, 武怡, 等. 煙氣中有機酸的分析[J]. 色譜, 2001, 19(4): 374-377 .

[6] 丁仁君, 夏延斌. 葡萄酒中的有機酸及檢測方法研究進展[J]. 食品與機械, 2014, 30(1): 243-247.

[7] 楊忠喬, 虞愛旭, 候鏡德, 等. 氣相色譜法-質譜聯用法分析煙絲中有機酸成分[J]. 分析測試技術與儀器, 2003, 9(1): 38-42.

[8] 王冰, 夏巧玲, 郭吉兆, 等. 兩種衍生化方法對煙草中多元酸和高級脂肪酸測定的影響[J]. 煙草科技, 2012(12): 56-59.

[9] 龍章德, 林順順, 田兆福, 等. 基于電子鼻分析的原料煙葉鑒別分析[J]. 食品與機械, 2013, 29(4): 35-39.

[10] 龍章德, 田兆福, 李小蘭, 等. 煙草多酚類化合物對卷煙品質的影響研究[J]. 食品與機械, 2013, 29(6): 41-44.