基于致香成分分析的雪茄煙產(chǎn)地間差異

于 航，劉硯婷，尚夢(mèng)琦，黃光莉，方 一，林 琳，曲亞玲，左巧美

北京市煙草質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站，北京市通州區(qū)梨園鎮(zhèn)九棵樹(shù)西路196 號(hào) 101121

雪茄煙是一種具有特殊香氣和獨(dú)特魅力的煙草制品。近年來(lái)，雪茄煙消費(fèi)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)迅速興起，具有良好的市場(chǎng)發(fā)展前景［1］。目前，按產(chǎn)地可將雪茄煙主要分為古巴雪茄和產(chǎn)自多米尼加、尼加拉瓜等地的非古巴雪茄兩類，這些進(jìn)口雪茄在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)具有較高的知名度和市場(chǎng)占有率；而中國(guó)雪茄煙目前仍以中低端產(chǎn)品為主，且產(chǎn)量相對(duì)較低，整體競(jìng)爭(zhēng)力弱。由于生產(chǎn)原料的來(lái)源和生產(chǎn)工藝不同，雪茄煙產(chǎn)品具有較為明顯的區(qū)域特色，尤其是古巴雪茄在感官上有著強(qiáng)烈的辨識(shí)度。近年來(lái)，我國(guó)煙草行業(yè)大力支持雪茄煙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一方面在煙葉種植和生產(chǎn)工藝等領(lǐng)域積極借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和成熟經(jīng)驗(yàn)，全面提升中國(guó)雪茄煙的產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面努力培育具有獨(dú)特風(fēng)格和中國(guó)特色的中式雪茄產(chǎn)品，與進(jìn)口雪茄煙進(jìn)行差異化競(jìng)爭(zhēng)。而無(wú)論采用何種發(fā)展策略，首先均應(yīng)明確差距和差異產(chǎn)生的原因。

致香成分是決定煙草產(chǎn)品風(fēng)格特征的關(guān)鍵因素之一［2］，與產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)。因此，嘗試從致香成分的角度對(duì)不同產(chǎn)地雪茄煙產(chǎn)品的差異進(jìn)行分析，從而客觀評(píng)價(jià)國(guó)內(nèi)外雪茄煙產(chǎn)品質(zhì)量，明確各產(chǎn)地雪茄煙的風(fēng)格特征。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)雪茄煙致香成分的研究較少，且主要集中在煙葉原料方面［3-5］，從成品的角度分析不同產(chǎn)地雪茄煙致香成分差異的報(bào)道更少。因此，測(cè)定了國(guó)內(nèi)外47 個(gè)雪茄煙樣品的共79 種致香成分，研究了古巴雪茄、國(guó)外非古巴（以下簡(jiǎn)稱非古）雪茄和中國(guó)雪茄產(chǎn)品致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異，旨在為中國(guó)雪茄煙產(chǎn)品質(zhì)量的提升和中式雪茄煙產(chǎn)品的品類構(gòu)建提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

47 個(gè)牌號(hào)雪茄煙，其中產(chǎn)地為古巴的雪茄24個(gè)，非古雪茄14 個(gè)（包括多米尼加產(chǎn)品11 個(gè)、尼加拉瓜產(chǎn)品3 個(gè)），中國(guó)雪茄9 個(gè)，樣品信息如表1 所示。成品雪茄煙在儲(chǔ)存期間可能繼續(xù)發(fā)生醇化，致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)也在不斷變化。因此在選擇樣品時(shí)，盡可能采用相近年份的樣品以增強(qiáng)可比性；但雪茄煙樣品的收集較為困難，為保證研究的覆蓋范圍較大，依然選用了個(gè)別年份相差較大的樣品。同時(shí)需要指出，僅有古巴雪茄煙有盒標(biāo)出廠日期，可知其出廠年份；中國(guó)雪茄煙出廠年份由廠家提供；進(jìn)口非古雪茄煙樣品的出廠年份無(wú)法得知。此外，有些雪茄煙由不同年份的煙葉一起卷制而成，且不同牌號(hào)雪茄煙卷制完成后在廠家內(nèi)部的儲(chǔ)存時(shí)間不同，因此同樣出廠年份的雪茄煙所經(jīng)歷的醇化時(shí)間也往往是不同的。

表1 雪茄煙樣品信息Tab.1 Information of cigar samples tested

表1（續(xù)）

致香成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：苯乙酸乙酯、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-乙酰基吡咯、2-乙酰呋喃、α-松油醇、新植二烯、2，3-戊二酮、3-羥基-2-丁酮、3-甲基-3-丁烯-1-醇、異戊醇、3-甲基-1-戊醇、α-當(dāng)歸內(nèi)酯、己醇、苯乙烯、2-庚酮、二甲基三硫、辛醛、γ-己內(nèi)酯、對(duì)甲基苯乙酮、癸醛、愈創(chuàng)木酚、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚、十五醛、α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、α-大馬酮、苯甲醇、苯甲醛、苯乙醇、苯乙醛、苯乙酮、吡嗪、芳樟醇、糠醇、糠醛、5-甲基糠醛、檸檬醛、β-環(huán)檸檬醛、戊醛、異戊醛、異氟爾酮、4-氧代異佛爾酮、吲哚、植醇、二氫獼猴桃內(nèi)酯、降龍涎香醚、香葉基丙酮和法尼基丙酮（≥99%，北京百靈威科技有限公司）；二氯甲烷、無(wú)水乙醇、無(wú)水硫酸鈉和氯化鈉（AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；超純水（自制，電阻率≥18 MΩ·cm）。

Clarus 680/SQ8T 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)Perkin Elmer 公司）；同時(shí)蒸餾萃取儀（定制）；R-210 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（瑞士Büchi 公司）；XP204 電子天平（感量0.000 1 g，瑞士Mettler Toledo 公司）；LC-222 鼓風(fēng)干燥箱（日本Espec 公司）；Mili-Q Integral 5 超純水儀（美國(guó)Millipore 公司）；FW80 試樣粉碎機(jī)（天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 雪茄煙致香成分的檢測(cè)

參考并優(yōu)化周芳芳等［6］的方法，采用同時(shí)蒸餾萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法檢測(cè)雪茄煙致香成分。利用NIST 2.2 軟件定性檢測(cè)成分。有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和無(wú)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的成分分別采用內(nèi)標(biāo)法和校正因子法進(jìn)行定量，設(shè)目標(biāo)物峰面積與內(nèi)標(biāo)峰面積校正因子為1。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 21.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Kruskal Wallis 法進(jìn)行產(chǎn)地間雪茄煙致香成分差異的顯著性檢驗(yàn)，采用判別分析法區(qū)分雪茄煙產(chǎn)地。

參考《Cigar Inspector》網(wǎng)站報(bào)道的雪茄風(fēng)味輪盤(pán)［7］進(jìn)行致香成分風(fēng)味的分類，如圖1 所示。

圖1 雪茄煙風(fēng)味輪盤(pán)Fig.1 Flavor wheel of cigars

2 結(jié)果與討論

2.1 不同產(chǎn)地雪茄煙致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異

2.1.1 致香成分的比較

79 種致香成分及其保留時(shí)間如表2 所示。

表2 雪茄煙的致香成分及其保留時(shí)間Tab.2 Aroma components in cigars and their retention time

表2（續(xù)）

按照產(chǎn)地將雪茄煙樣品分為古巴雪茄、非古雪茄和中國(guó)雪茄3 類，進(jìn)行致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異的顯著性檢驗(yàn)。在79 種致香成分中，有43 種的質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有顯著性差異，致香成分總量也具有顯著性差異，但除去新植二烯外的致香成分總量無(wú)顯著性差異。致香成分的平均值、質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍和組間差異顯著性如表3 所示。

表3 不同產(chǎn)地雪茄煙致香成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及組間差異Tab.3 Contents of aroma components in cigars from different producing areas and differences among three groups

表3（續(xù)）

表3（續(xù)）

結(jié)果表明：與其他兩類產(chǎn)地雪茄相比，①古巴雪茄中質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的致香成分為3-甲基-3-丁烯-1-醇、異戊醇、異戊烯醇、3-甲基-1-戊醇、葉醇、5-甲基糠醛、二甲基三硫、苯乙醇、吲哚、茄酮、β-大馬酮、α-大馬酮、α-姜黃烯、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、螺巖蘭草酮和新植二烯，質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低的成分為苯乙烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮、6-甲基-3，5-庚二烯-2-酮、香葉基丙酮和巨豆三烯酮1。②非古雪茄中質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的致香成分為己醛和3-乙酰基吡啶，質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低的成分為糠醛、糠醇、2-乙酰基呋喃、5-甲基糠醛、苯酚、苯甲醇、苯乙醛、α-松油醇、臧紅花醛、紫羅烯、β-環(huán)檸檬醛、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚、β-大馬酮、雪松醇、十五醛和降龍涎香醚。③中國(guó)雪茄中質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的致香成分為糠醛、α-當(dāng)歸內(nèi)酯、2-乙酰基呋喃、苯酚、6-甲基-5-庚烯-2-醇、γ-己內(nèi)酯、對(duì)甲基苯乙酮、巨豆三烯酮1 和雪松醇；質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低的成分為吲哚、α-姜黃烯和巨豆三烯酮3。

另外，α-姜黃烯和雪松醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)在各產(chǎn)地雪茄煙樣品間存在數(shù)量級(jí)上的差異，如圖2 所示。古巴雪茄中α-姜黃烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于其他產(chǎn)地，其最低值是中國(guó)樣品中最高值的6.21 倍。在古巴和非古雪茄樣品中，有多達(dá)19 個(gè)樣品中未檢出雪松醇；而中國(guó)雪茄中全部檢出雪松醇，且其質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于其他產(chǎn)地。

圖2 不同產(chǎn)地雪茄煙中α-姜黃烯（a）和雪松醇（b）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.2 Contents of α-curcumene and cedrol in cigars from different producing areas

2.1.2 按照致香成分前體物分類比較

煙葉中的部分致香成分由前體物轉(zhuǎn)化或反應(yīng)得到，按照不同來(lái)源可分為葉綠素降解物、類胡蘿卜素降解物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解物、西柏烷類降解物和賴百當(dāng)類降解物［8］。按照前體物類別比較各產(chǎn)地雪茄煙致香成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可為雪茄煙葉的種植和生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供理論參考，結(jié)合前體物檢測(cè)數(shù)據(jù)，能夠進(jìn)一步明確不同產(chǎn)地雪茄煙中致香成分的差異來(lái)源于原料本身還是調(diào)制過(guò)程。本研究中檢出的致香成分中有42 種可按前體物進(jìn)行分類（表4）。

表4 按照前體物分類的致香成分Tab.4 Aroma components classified according to different precursors

將致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)按照前體物進(jìn)行分類匯總，按樣品產(chǎn)地進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。結(jié)果表明，不同產(chǎn)地雪茄煙中，葉綠素降解物、苯丙氨酸類降解物、西柏烷類降解物和賴百當(dāng)類降解物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有顯著性差異。組間差異顯著性和按前體物分類的致香成分總質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值（即同屬一類前體物的致香成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和除以樣品數(shù)量）如表5 所示，標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)如圖3所示。結(jié)果表明，古巴雪茄的葉綠素和西柏烷類降解物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯相對(duì)較高，非古雪茄的苯丙氨酸類和賴百當(dāng)類降解物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯較低，中國(guó)雪茄的葉綠素降解物質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯較低。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)化后的不同產(chǎn)地雪茄煙按前體物分類的致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.3 Contents after standardization of aroma components classified according to precursors in cigars from different producing areas

表5 不同產(chǎn)地雪茄煙按前體物分類的致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及組間差異Tab.5 Contents of aroma components classified according to different precursors in cigars from different producing areas and differences between three groups

2.1.3 按照致香成分的風(fēng)味分類比較

致香成分所呈現(xiàn)風(fēng)味的強(qiáng)度，可以用氣味活性值來(lái)體現(xiàn)；氣味活性值越大，致香成分對(duì)香氣的貢獻(xiàn)就越大。氣味活性值的計(jì)算方法如公式（1）所示［13］，致香成分在體系中的濃度在本研究中即為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其單位為μg/g。察覺(jué)閾值的單位為mg/kg，對(duì)于煙草制品，察覺(jué)閾值可以通過(guò)評(píng)吸的方法來(lái)確定［14］，在沒(méi)有評(píng)吸數(shù)據(jù)的情況下，使用致香成分在水中的察覺(jué)閾值作為替代亦是一種有效的辦法［15］。

通過(guò)查詢文獻(xiàn)資料，得到79 種致香成分中58種的察覺(jué)閾值［16-18］和風(fēng)味描述［8-10，19-29］。致香成分的察覺(jué)閾值如表6 所示。

表6 致香成分的察覺(jué)閾值①Tab.6 Sensory detection thresholds of aroma components

表6（續(xù)）

計(jì)算致香成分氣味活性值后，將其按照所提供的風(fēng)味進(jìn)行分類匯總，之后對(duì)不同產(chǎn)地雪茄煙的風(fēng)味強(qiáng)度進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表7，標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)見(jiàn)圖4。不同產(chǎn)地雪茄煙6 種風(fēng)味的氣味活性值總和存在顯著性差異。其中古巴雪茄的草藥香料、水果、花香和其他風(fēng)味的氣味活性值相對(duì)較大。非古雪茄的植物、水果、堅(jiān)果、花香和其他風(fēng)味的氣味活性值相對(duì)較低。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)化后的不同產(chǎn)地雪茄煙按風(fēng)味分類的致香成分氣味活性值Fig.4 Odor activity values after standardization of aroma components classified according to different flavors in cigars from different producing areas

表7 不同產(chǎn)地雪茄煙按風(fēng)味分類的致香成分氣味活性值Tab.7 Odor activity values of aroma components classified according to different flavors in cigars from different producing areas

從總體風(fēng)味強(qiáng)度來(lái)看，這79 種致香成分在水果和花香風(fēng)味上的氣味活性值較高，主要可能是因?yàn)橥瑫r(shí)具備這兩類風(fēng)味的β-大馬酮的察覺(jué)閾值較低。

2.2 同牌號(hào)不同年份雪茄煙致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較

研究了編號(hào)6 和7，編號(hào)8 和9，編號(hào)14～16 三組同牌號(hào)不同年份的雪茄煙樣品，以相對(duì)平均偏差表示每組樣品中各致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異，如表8 所示。結(jié)果表明，同牌號(hào)不同年份樣品間致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較大，3 組致香成分相對(duì)平均偏差的平均值均大于23%。3-乙酰基吡啶和3-羥基-β-二氫大馬酮在3 組中的相對(duì)平均偏差均大于40%。由于部分樣品中未檢出雪松醇，該成分出現(xiàn)了相對(duì)平均偏差100%的情況。僅苯乙酮和β-環(huán)檸檬醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在不同年份樣品間的差異相對(duì)較小，3 組相對(duì)平均偏差均小于15%。

表8 同牌號(hào)不同年份雪茄煙樣品間致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相對(duì)平均偏差Tab.8 Relative average deviations of contents of aroma components in cigar samples of the same brand produced in different years

不同年份樣品間的差異，可能來(lái)源于不同年份煙葉原料本身的差異，由于儲(chǔ)存時(shí)間不同所導(dǎo)致的醇化程度的差別，以及手工卷制所帶來(lái)的隨機(jī)性等。由于僅研究了3 個(gè)牌號(hào)，且每個(gè)牌號(hào)只有2～3 個(gè)批次樣品，因此本研究中同牌號(hào)不同年份雪茄煙致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異的結(jié)果僅為初步探索。

2.3 雪茄煙產(chǎn)地的判別分析

以致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為指標(biāo)對(duì)雪茄煙產(chǎn)地判別分析的結(jié)果見(jiàn)表9。選取9 個(gè)致香成分作為變量，構(gòu)建2 個(gè)判別函數(shù)，變量和函數(shù)的Wilks’s Lambda 顯著性［30］均為0，說(shuō)明每一步加入的變量對(duì)判別分析具有顯著作用，且可以接受函數(shù)判別規(guī)則。構(gòu)建平面圖，以2 個(gè)函數(shù)的計(jì)算結(jié)果為坐標(biāo)，選擇與坐標(biāo)距離最小的質(zhì)心作為判別結(jié)果。47 個(gè)雪茄煙樣品的判別結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 雪茄煙3 個(gè)產(chǎn)地判別分析結(jié)果Fig.5 Results of discriminant analysis of cigars from three producing areas

表9 3 個(gè)產(chǎn)地雪茄煙判別分析變量及函數(shù)Tab.9 Variables and functions for discriminant analysis of cigars from three producing areas

全部判別共出現(xiàn)1 例誤判，為1 個(gè)中國(guó)雪茄被誤判為非古雪茄，判別準(zhǔn)確率為97.9%。為進(jìn)一步驗(yàn)證判別模型，進(jìn)行交叉檢驗(yàn)，即每個(gè)案例均按照從該案例以外的所有其他案例派生的函數(shù)分類，交叉檢驗(yàn)共出現(xiàn)2 例誤判，為2 個(gè)中國(guó)雪茄被誤判為非古雪茄，準(zhǔn)確率為95.7%。

使用同樣的方法，將產(chǎn)地只分為古巴雪茄和非古雪茄（含中國(guó)雪茄）2 類，進(jìn)行產(chǎn)地判別分析。所得判別分析變量、函數(shù)和結(jié)果如表10 和圖6 所示。結(jié)果表明，用1 個(gè)判別函數(shù)即可對(duì)樣品產(chǎn)地進(jìn)行區(qū)分。47 個(gè)樣品的初始判別和交叉驗(yàn)證均未出現(xiàn)誤判，判別準(zhǔn)確率為100%。

表10 2 個(gè)產(chǎn)地雪茄煙判別分析變量及函數(shù)Tab.10 Variables and functions for discriminant analysis of cigars from two producing areas

圖6 雪茄煙2 個(gè)產(chǎn)地判別分析結(jié)果Fig.6 Results of discriminant analysis of cigars from two producing areas

3 結(jié)論

（1）43 種致香成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在不同產(chǎn)地雪茄煙中差異顯著，其中α-姜黃烯和雪松醇的差異最為明顯。古巴雪茄的葉綠素和西柏烷類降解物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較高，非古雪茄的苯丙氨酸類和賴百當(dāng)類降解物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較低，中國(guó)雪茄的葉綠素降解物質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。

（2）本研究中測(cè)定的79 種致香成分的水果和花香風(fēng)味的氣味活性值較大，古巴雪茄的草藥香料、水果、花香和其他風(fēng)味的氣味活性值相對(duì)較大，非古雪茄的植物、水果、堅(jiān)果、花香和其他風(fēng)味的氣味活性值相對(duì)較低。

（3）以致香成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為變量建立的判別函數(shù)，可對(duì)雪茄煙的產(chǎn)地進(jìn)行有效區(qū)分。