国内外主产烟区烤烟化学成分分析

李 勇，逄 涛，师君丽，沐 雪，孔光辉

（云南省烟草农业科学研究院，云南 玉溪 653100）

烟叶化学成分是烟叶质量和香型风格特征的重要物质基础[1-3]。不同产地、生态环境下生产的烤烟质量相差较大。人们普遍认为津巴布韦、美国、巴西等国生产的烤烟品质比国内的高[4-6]。品质优良的烤烟产品往往具有较好的化学协调性，而不仅仅是个别化学指标含量的高低。因此，全面分析国内外不同产地烤烟之间的化学成分差异，有利于更加科学地理解国内外不同产地烤烟之间的品质差异。

近年来，对国内外不同产地之间烤烟化学成分差异已经开展了大量的研究[3,7-10]，但主要是针对特定产区或特定化学成分，很难将这些结果结合起来，对国内外不同产区的所有化学指标进行整体了解。基于此，本研究以国内烟叶生产实际为基础，以巴西、津巴布韦、美国等优质烤烟为目标，全面对比国内外不同产地的烟叶化学指标的差异，为提高国内烟叶质量提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

烤烟样品来自云南85个、贵州82个、湖南64个、津巴布韦27个、赞比亚6个、美国12个、巴西18个。所选烤烟样品均为中部叶。

1.2 测定项目与方法

烟叶主要化学成分按烟草行业标准进行检测：YC/T 159—2002（总糖、还原糖）、YC/T 161—2002（总氮）、YC/T160—2002（总植物碱）、YC/T162—2002（氯）、YC/T 216—2007（淀粉）、GB/T 10467—1989（挥发酸）、YC/T 35—1996（挥发碱）、YC/T274—2008（钾、钙、镁）、GB/T 8313—2008（多酚总量）、YC/T 176—2003（石油醚提取物）、YC/T382—2010（色素）、YC/T202—2006（多酚分量）、YC/T288—2009（有机酸），挥发性香气成分（包括类胡萝卜素降解产物、非酶棕色反应产物、苯丙氨酸降解产物、西柏烷降解产物等）采用气相色谱分析[11]。

1.3 统计分析

所涉及的不同产地烤烟的多元统计数据分析采用SIMCA-P DEMO进行。t-检验、方差分析等单变量分析采用SPSS 18进行。

2 结 果

2.1 国内主要产区烤烟化学成分差异

对国内主要产区烤烟进行了偏最小二乘判别分析建模（PLS-DA），结果见图1。可以看出，不同产区烤烟样品分布于 PLS-DA得分图的不同区域，说明不同产地烤烟之间的化学成分存在统计学差异。对本实验所测定的常规和香气化学成分进行方差分析，结果发现，有 56个化学成分的含量在不同产区之间存在显著差异（P＜ 0.05）。其中湖南产区含量较高的化学成分有β-大马酮、β-二氢大马酮、氧化异佛尔酮等 29种；贵州产区含量较高的有苹果酸、苯甲醛等4种；云南产区含量较高的有总糖、还原糖、绿原酸等23种。芳樟醇、3,4-二甲基-2,5-二氢呋喃、淀粉、5-甲基糠醇、2,3-二氢苯并呋喃、亚油酸、2,3-戊二酮、面包酮等化学指标在不同产区之间不存在显著性差异。不同产区间化学成分的具体差异见表1。

2.2 国外不同产区烤烟化学成分差异

对所获得的国外烤烟样品的常规和香气化学指标进行多变量PLS-DA和单变量方差分析，结果显示，津巴布韦和赞比亚烤烟在PLS-DA得分图上重叠分布，说明两者的化学组成比较类似，而美国、巴西、津巴布韦烤烟分布于得分图的不同区域，说明这些产地烤烟的化学组成具有较大的化学差异（图2）。因此，将津巴布韦和赞比亚列为一类，将美国、巴西分布列为另外两类进行方差分析。结果见表1。可以看出，有56个差异性化合物。其中，巴西产烤烟中含量较高的化学成分有总糖、总植物碱、苯甲醇、芳樟醇、新植二烯等 20种化合物。津巴布韦和赞比亚含量较高的有寸拜醇、多酚、柠檬酸等 23种化合物。美国含量较高的化合物有氧化异佛尔酮、氯、金合欢基丙酮A等13种化合物。而挥发酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、2,3-二氢苯并呋喃、2-乙酰吡啶、茄酮、两糖差、己醛、亚油酸、5-甲基糠醇、丁二酸、草酸、2-乙酰基吡咯、3-甲基-2-丁烯醛、二氢猕猴桃内酯、蛋白质、5,6-环氧-β-紫罗兰酮等化合物在国外烤烟不同产地间的含量分布没有显著性差异。

图1 国内不同产区烤烟样品的PLS-DA得分Fig.1 PLS-DA score of tobacco samples from different planting zones in China.

图2 国外不同产地烤烟样品的PLS-DA得分Fig.2 PLS-DA score of tobacco samples from different planting zones overseas.

表1 不同产区烤烟样品化合物差异Table 1 Difference in chemical components of leaf samples from different planting zones

2.3 国内外烤烟化学成分差异

对国内外烤烟样品进行常规化学组分和香气组分的检测和统计分析，结果发现国内外烤烟分布于PLS-DA得分图的不同区域，说明国内外烤烟的化学组成之间存在统计学差异（图3）。

图3 国内外不同产地烤烟样品的PLS-DA得分Fig.3 PLS-DA score of tobacco samples from China and overseas.

对这些组分进行国内外烤烟之间的t检验，结果发现，在常规化学指标中，国内烤烟的总氮、多酚、氯、钾、挥发酸、挥发碱、总植物碱、石油醚提取物、两糖差等指标值显著低于国外烤烟，而蛋白质、总糖、还原糖、糖碱比、氮碱比则显著高于国外烤烟。在类胡萝卜素和有机酸等指标中，国内烤烟的柠檬酸、丁二酸、十四酸等指标显著低于国外烤烟，而棕榈酸、苹果酸、β-胡萝卜素、叶黄素等指标则显著高于国外烤烟。在香气组分中，国内烤烟的茄那士酮、3-羟基茄那士酮、苯乙醇、巨豆三烯酮、苯甲醇、茄酮、香叶基丙酮、糠醇、β-二氢大马酮、芳樟醇等指标值均显著低于国外烤烟，只有新植二烯值显著高于国外烤烟。化合物具体含量差异见表2。

表2 国内外烤烟化合物差异Table 2 Difference of chemical components for samples from China and overseas

3 讨 论

从国内不同产地烤烟的差异化合物的分布情况可知，湖南、云南两地烤烟的化学差异较为明显，贵州烤烟化学成分含量分布处于湖南、云南两地之间。由于湖南、贵州、云南三地烤烟大致可以分为浓香型、中间香型和清香型，三地烤烟之间的化学差异也一定程度上体现了不同香型烤烟的化学差异。从海拔分布看，湖南、贵州、云南三地海拔依次升高，三地之间烤烟化学组成的差异可能来自于海拔改变引起的光照、平均气温、昼夜温差等环境因素的变化。从国外不同产地差异化合物的分布情况可知，津巴布韦和巴西之间的烤烟化学成分含量差异较为明显，美国烤烟化学成分含量分布处于津巴布韦和巴西之间。从国内外烤烟的化学差异来看，由于巨豆三烯酮等香气成分来自叶黄素的色素类化合物的降解，国内烤烟的色素含量显著高于国外烤烟，而巨豆三烯酮等化合物显著低于国外烤烟，可能与国内烤烟色素类化合物降解不充分有关。

4 结 论

通过对国内外烤烟化学成分进行全面分析和比较，明确了国内不同产区烤烟、国内外烤烟的化学成分差异，探讨了国内不同产地烤烟之间化学差异的可能原因，以及国内烤烟色素含量偏高，而巨豆三烯酮等香气含量偏低的原因，为提高国内烤烟品质、指导工业企业进行烤烟原料配方选择等方面提供了化学参考。

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