四川五个烟区烤烟挥发性香气成分比较分析

王俊　刘雷　陶德欣

摘要：研究四川5个烟区烤烟挥发性香气成分特点，利用GC-MS对各烟区烤烟挥发性香气成分进行分类分析并进行聚类，结果表明各地香气成分存在差异，烟区被分为三大类：Ⅰ类包括凉山和攀枝花，该类特点是新植二烯和类胡萝卜素类降解产物相对含量较低，类西柏烷类降解产物和美拉德反应产物相对含量较高：Ⅱ类包括泸州和宜宾，该类特点是新植二烯和类胡萝卜素类降解产物相对含量较高，类西柏烷类降解产物和美拉德反应产物相对含量较低；Ⅲ类包括广元，该类特点是新植二烯相对含量较低，其余成分相对含量较高。不同生态环境下烤烟香气风格可能跟烟叶中质体色素降解产物与其他香气成分的相对含量有关，通过构建合理的烟叶挥发性香气成分评价指标体系，有助于进行烟草种植科学区划。

关键词：烤烟：香气成分；比较分析；种植区划；四川烟区

香气成分是烟叶内在品质的主要内容之一，其含量和比例同烟叶的香气质量密切相关。遗传因素影响香气成分的性质和种类，环境因素则主要影响香气成分的含量和比例。四川种植烟草历史悠久，属于西南烟草种植区，以山地为主，地形多变，气候多样，土壤类型丰富，为烟草优良品质的形成奠定了良好基础。目前已形成凉山、攀枝花、泸州、宜宾和广元5个稳定且具有较大生产规模的烤烟产区，是全国具发展前景的产地。对四川5个烟区烤烟挥发性香气成分进行分析，认识其香气成分含量和组成比例的状况，以期明确四川省烟叶香气物质特征，为不同香型烟叶生产的种植区划、卷烟工业配方和烟叶品质评价提供参考。

1.材料与方法

1.1材料和仪器

材料：2009年四川5个烟区共94个云烟85中部初烤烟样，其中，凉山41个，攀枝花22个，广元10个，宜宾11个，泸州10个。各参试地区按当地最佳栽培方法进行规范化栽培及管理，充分成熟采收，并按当地最适烘烤工艺烘烤。

试剂：二氯甲烷（色谱纯，成都科龙化工公司），无水硫酸钠（AR，成都科龙化工公司）：

仪器：GC-MS-QP2010 Plus（日本SHIMADZU公司）；同时蒸馏萃取仪（SDE）；ALC-210.3电子天平（感量0.001 g，德国Santorius公司）；有机相滤膜（孔径0.45um）；2 mL一次性注射器。

1.2方法

1.2.1处理与分析

1）样品前处理。将烟叶40℃下干燥2h，去梗粉碎，过0.3 mm孔径筛备用。称取10.000 g烟末，以二氯甲烷进行同时蒸馏萃取。SDE装置以200℃油浴加热，沸腾计时2.5 h，收集有机相，水浴温度40℃蒸发二氯甲烷，再以二氯甲烷稀释至5 mL，加入适量无水硫酸钠除水，0.45um滤膜过滤至1 mL进样瓶进行GC-MS分析。

2）GC-MS条件。色谱柱DB-5ms（30 m×0.25 mmi.d.×0.25um d.f.）；进样口温度250℃；载气He，0.8 mL/min；进样量3uL，分流比15：1；升温程序50℃维持2 min，以6℃/min速度升温至140℃维持2 min，以4℃/min速度升温至200℃维持10 min，以2℃/min速度升温至240℃维持5 min：接口温度250℃：电离方式EI：离子源温度200℃：电离能量70 eV：扫描范围40～450 amu。

3）GC-MS分析。采用岛津GC-MS工作站，以NIST05/NIST05s谱库定性，峰面积归一化法定量。数据采用DPS7.05、SPSS17.0统计分析。

1.2.2香气成分分类

香气物质分类包括按化学功能团、按香气前体物和按两者混合方法：本研究按香气前体物分类。

2.结果与分析

2.1新植二烯的比较

新植二烯是烤烟挥发性香气物质中含量最大的组分，在调制、醇化过程中由叶绿素和叶绿醇转化而成，并进一步分解转化形成具有清香气味的植物呋喃等低分子物质，增强烟叶香吃味。表1为5个地区烟叶样品的新植二烯相对含量统计结果，发现凉山、攀枝花和广元分别为72.408%、73.958%和69.857%，都显著低于泸州的78.195%和宜宾的78.145%。新植二烯含量，凉山和攀枝花接近，泸州和宜宾接近，与其地理位置靠近、生态环境相似有关。表中各地新植二烯含量变异系数较小为2.45%～8.32%，有利于形成各烟区稳定的香气风格。

2.2类胡萝卜素降解产物的比较

类胡萝卜素降解产物是烟叶中关键的香气成分，是影响烟叶的香气质和香气量的重要组分。从表2看出，共检出类胡萝卜素降解产物13种，该类总含量攀枝花为3.010%显著低于其他各地，泸州为4.569%显著高于其他各地，而凉山、广元和宜宾分别为3.780%、3.631%和3.767%，三者之间无显著差异。类胡萝卜素降解产物中重要香气成分B-大马酮、香叶基丙酮、巨豆三烯酮异构体在烟区间差异明显。这些差异可能与各地土壤理化性质、降水、海拔等生态因子相关。

2.3类西柏烷类降解产物

类西柏烷类化合物及其降解产物是构成烟草香气重要组分，主要包括西柏三烯二醇、茄酮及其衍生物等。茄酮由西柏三烯降解，一定条件下也可由西柏三烯二醇降解，可以明显改善烟草的香吃味，其转化产物如茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮也是重要的香气成分。西柏三烯二醇具有热不稳定性，其热解产物西柏烷羟醚、降酮类和降醛类具有香味。

从表3看出，共检出类西柏烷类降解产物2种，该类总量攀枝花为5.462%显著高于泸州和宜宾，泸州为2.516%，显著低于凉山、攀枝花和广元。这些差异可能与各地降水、光照和紫外强度相关。

2.4苯丙氨酸降解产物

苯丙氨酸降解产物有苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛和苯乙醇等。苯甲醛散发杏仁味、樱桃香和甜香，苯甲醇略带淡花香，苯乙醛具有皂花香和焦香味，苯乙醇则有玫瑰花香。从表4看出，共检出苯丙氨酸降解产物4种，该类总量宜宾为0.129%，显著低于凉山、攀枝花和广元，而泸州与各地无显著差异。

2.5美拉德反应产物

美拉德反应即氨基化合物和羰基化合物间的非酶棕色化反应，与烟草的香味有一定关系。调制过程中，该反应形成阿马杜里化合物，可产生烤烟特有的浓郁香气，起到掩盖杂气，增强香味和提高烟气质量的作用。从表5看出，共检出美拉德反应产物6种，该类总量攀枝花和广元分别为0.129%和0.117%，显著高于泸州和宜宾的0.076%和0.070%：凉山为0.100%，显著低于攀枝花，但与其他各地无显著差异。

2.6挥发性香气成分系统聚类分析

对表1至表5中5类香气成分数据采用卡方距离和离差平方和法进行系统聚类分析，结果见图1。当取分类系数约1.0时，5个烟区被分为三大类，Ⅰ类包括凉山和攀枝花2个烟区，该类特点是新植二烯和类胡萝卜素类降解产物相对含量较低，类西柏烷类降解产物、苯丙氨酸降解产物和美拉德反应产物相对含量较高；Ⅱ类包括宜宾和泸州两个烟区，该类特点是新植二烯和类胡萝卜素类降解产物相对含量较高，类西柏烷类降解产物、苯丙氨酸降解产物和美拉德反应产物相对含量较低；Ⅲ类包括广元一个烟区，该类特点是新植二烯相对含量较低，类胡萝卜素类降解产物、类西柏烷类降解产物、苯丙氨酸降解产物和美拉德反应产物含量较高。该分类同沈剑波有关清香型和浓香型烟叶挥发性香气成分研究结果一致。

2.7烟叶评吸质量定量评价

对各地样品烟叶评吸质量定量评价结果（表6）采用卡方距离和离差平方和法进行系统聚类分析，结果见图2。当取分类系数约为0.3时，5个烟区被分为三大类，Ⅰ类包括属于清香型的凉山和攀枝花，评吸质量得分相对较高；Ⅱ类包括属于中间香型的泸州和宜宾；Ⅲ类只包括中间香型的广元，评吸质量得分相对较低。

3.小结与讨论

不同生态环境下烤烟香气风格可能跟烟叶中质体色素降解产物与其他香气成分的相对含量有关。凉山和攀枝花2个清香型烟区烟叶挥发性香气成分中新植二烯相对含量较低，而泸州和宜宾2个中间香型烟区烟叶挥发性香气成分中新植二烯相对含量较高。这与研究发现具有清香风格的烟叶新植二烯占总香气物质的比例明显高于浓香型和中间香型的结论不符。有研究表明新植二烯可以增强、增浓烟香味而非本身具有清香味，其与香型的关系有待进一步研究。

本研究基于挥发性香气成分相对含量的特点，可以将四川5个烟区划分为3个区域，凉山和攀枝花、泸州和宜宾、广元。该区域划分同5个烟区地理空间属性一致，即凉山和攀枝花同属于西南部地区，泸州和宜宾同属于东南部地区，广元属于东北部：同5个烟区烟叶香气风格对应，即凉山和攀枝花同属于清香型，香气质量佳：泸州和宜宾同属于中间香型，香气质量中等；广元属于中间香型，香气质量一般；同二级烟草种植区划结果一致，即凉山和攀枝花同属于川西南山地烤烟区；泸州和宜宾同属于滇东北黔西北川南高原山地烤烟区；广元属于川北盆缘低山丘陵晾晒烟烤烟区。

中国已经进行过3次全国范围的烟草种植区划研究，历次烟草种植区划的研究技术和手段不断更新，评价指标体系不断完善，但是所有的评价指标体系中都未考察烟叶的挥发性香气成分这一重要指标。本研究认为，通过构建合理的烟叶挥发性香气成分指标体系，实现根据烟草香气风格进行烟草种植区划，可能是一种简单、有效的技术，将为生产、开发特色烟叶和发展中式卷烟提供良好理论基础。