烟叶多元酸和高级脂肪酸分析及其对感官品质的影响

薛 云 龙章德 - 严 俊 刘 鸿 黎新钦 - 胡志忠 - 潘永诚 - 林顺顺N - 张晓鸣 -

(1. 广西中烟工业有限责任公司，广西 南宁 530001；2. 江南大学食品学院，江苏 无锡 214122)

烟叶中有机酸包括多元酸和高级脂肪酸，这些有机酸的含量大约占烟叶重量的10%左右[1]。烟叶中多元酸和高级脂肪酸种类及含量，很大程度上决定了烟叶评吸感官品质，多元有机酸能够与生物碱发生化学反应生成盐，通过同时调整质子化与游离态烟碱的含量，使其得到最佳比例，从而改善抽吸时口腔的刺激感以及烟气的透发性[2-3]。

近年来，国内外对于烟叶原料中多元酸和高级脂肪酸种类以及含量的分析研究已有较多的报道[4-7]，但是还未见对其抽吸感官品质影响研究的报道。本试验拟采用非衍生化方法的气相色谱法[8]，对中国7种不同等级的烟叶原料进行定量分析，采用偏最小二乘回归分析(PLSR)方法对烟叶中多元酸和高级脂肪酸与感官品质相关性进行分析[9-10]，以期明确烟叶中多元酸和高级脂肪酸含量及其对感官品质的影响，为提升烟叶感官质量提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种：2010年湖南郴州市、邵阳县、隆回县上部和中部位的烟叶，分别是郴州B2F，郴州B3F，郴州C3F，隆回B2F，隆回C3F，邵阳B2F，邵阳C3F。

1.2 试验仪器

电子天平：METTLER TOLEDOAL204型，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；

高速冷冻离心机：Sigma 3-30K型，德国Sigma公司；

转盘吸烟机：RM-200A型，德国Borgwaldt KC公司；

高效液相色谱仪：U 3000型，美国赛默飞世尔公司。

1.3 试验方法

1.3.1 卷烟感官评吸 按照GB/T 16447—2004调节卷烟样品的水分，制备样品。按GB 5606.4—2005评吸样品，并记录结果。利用香味轮廓分析法，采用9分制对7个卷烟样品的品质指标(香气量、香气质、杂气、刺激性、透发性、甜度、余味)和特征指标(烟气浓度、劲头)进行感官评定(见表1)[9]。将7种不同区县，不同部位的烟丝分别卷成烟支，在设定的恒温恒湿下平衡48 h，经专业评吸人员综合评价，结果见表2[9]。

1.3.2 非衍生化方法测定

(1) 烟叶样品前处理：称取5 g烟末于50 mL离心管中，加入20 mL 5%氢氧化钠，超声20 min，过夜，再超声20 min，调节pH至2～3，20 mL二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥，取有机层过0.45 μm滤膜，进样GC/MS分析。

(2) 烟气样品前处理：将抽吸20支烟的剑桥滤片置于50 mL离心管中，加入20 mL 5% NaOH，超声20 min，静置过夜，超声20 min，用盐酸调节pH至2～3，20 mL二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥，取有机层过0.45 μm滤膜，进样，GC/MS 分析。

(3) GC条件：色谱柱为HP-INNOWAX 60 m×0.32 mm×0.25 μm；载气为He；流速1.0 mL/min；进样口温度250 ℃；传输线温度220 ℃；进样量1 μL；分流比50∶1。升温程序：起始温度60 ℃，保持2 min，以10 ℃/min的速率升温到110 ℃，保持2 min，再以3 ℃/min速率升温到150 ℃，再以15 ℃/min速率升温到210 ℃，再以5 ℃/min速率升温到230 ℃，保持50 min。

(4) MS条件：离子源温度150 ℃；四级杆温度230 ℃；电离的方式为EI；扫描质量在45～450 m/z；电子能量70 eV。

1.3.3 数据分析 采用偏最小二乘回归分析(PLSR)方法对烟叶样品中多元酸和高级脂肪酸与感官评吸结果进行相关性分析。

2 结果与讨论

2.1 多元酸和高级脂肪酸含量分析

烟叶中的酸包括挥发酸和非挥发酸，一般认为，高含量的挥发酸是优质烟叶的化学特征，烟叶中的非挥发酸对卷烟的香气味也有一定影响。烟叶原料中的非挥发酸虽然对烟叶香气没有特别明显的直接作用，但是它可以通过调节烟叶原料的酸碱度，使烟气变得厚实，烟香变得醇厚优美，进而改善抽吸口感。

表1 烟叶感官评定指标

† 品质指标“+”“-”表示该指标的优劣程度；特征指标“+”“-”表示该指标的变化趋势。

表2 7种烟叶感官评分结果

从7种原料烟叶中多元酸的含量(表3)可知，丙酸含量最高，其次是3-甲基戊酸和2-甲基丁酸；高级脂肪酸中(表4)，十六酸含量最高，其次是亚油酸和油酸；同时发现，多元酸和高级脂肪酸在上部烟叶中的含量高于中部烟叶。

表3 原料烟叶中多元酸含量

表4 原料烟叶中高级脂肪酸含量

2.2 多元酸和高级脂肪酸与感官品质特征的相关性分析

采用PLSR对多元酸和高级脂肪酸的种类与感官评吸结果进行相关性分析，探究哪些酸类物质对烟叶感官品质影响较大。以多元酸和高级脂肪酸含量作为X变量，其对应的感官品质指标作为Y变量进行PLSR分析。图1中的2个大椭圆分别代表PLSR模型50%和100%的解释方差。由图1可知，所有的感官品质指标都位于相关载荷图的右侧，除了抽吸劲头外，其他指标都集中分布在50%的解释方差外，结果表明,香气、浓度、透发性等这些感官品质指标可以很好地利用PLSR模型解释。十四酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸和亚油酸这些高级脂肪酸集中位于PC1左侧，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-己烯酸这些多元酸集中位于PC1右上方。以上感官品质指标(除劲头)与高级脂肪酸呈显著负相关，与多元酸呈显著正相关，而劲头在模型中的权重较低。说明高级脂肪酸对烟草的香气和抽吸口感有不好的影响，多元酸对烟叶的香气和抽吸口感有好的影响。

图1 多元酸和高级脂肪酸与感官品质特征的 PLSR相关性分析图

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

2.3 多元酸和高级脂肪酸对烟叶感官品质影响的分析

2.3.1 多元酸和高级脂肪酸对烟叶香气影响的分析 将多元酸及高级脂肪酸对香气质、香气量的影响进行了PLSR分析，结果见图2。由图2可知，乙酸、丙酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸和亚油酸与香气质呈负相关，丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基戊酸、反-2-己烯酸、十四酸与香气质呈正相关。乙酸、3-甲基戊酸、十四酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸和亚油酸与香气量呈负相关，丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、反-2-己烯酸与香气量呈正相关，其中反-2-己烯酸对香气量的影响达到显著水平。说明多元酸对烟叶香气有好的影响，而高级脂肪酸对香气有不好且比较小的影响。

2.3.2 多元酸和高级脂肪酸对烟叶刺激性、杂气影响的分析 将多元酸及高级脂肪酸对烟叶刺激性、杂气的影响进行了PLSR分析，结果见图3。由图3可知，乙酸、十四酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸及亚油酸与刺激性和杂气呈负相关，其中十六酸、硬脂酸、油酸及亚油酸对刺激性的影响达到显著水平。丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基戊酸、反-2-己烯酸与刺激性和杂气呈正相关。结合表1～4，邵阳B2F和邵阳C3F中的十六酸、硬脂酸、油酸及亚油酸含量较高，感官品质刺激性的得分低，烟叶抽吸的刺激性大，说明高级脂肪酸会增加烟气的刺激性。

2.3.3 多元酸和高级脂肪酸对烟叶柔细度、甜度影响的分析

将多元酸及高级脂肪酸对柔细度、甜度的影响进行了PLSR分析，结果见图4。由图4可知，乙酸、十四酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸及亚油酸与柔细度和甜度呈负相关，其中十六酸、硬脂酸、油酸及亚油酸对柔细度的影响达到显著水平。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，烟叶抽吸的柔细度和甜度越明显。说明提高多元酸含量，能够改善烟叶抽吸的柔感和甜感，而提高高级脂肪酸含量不利于烟叶较好柔细度的产生。

图2 多元酸和高级脂肪酸对烟叶香气质、香气量影响的分析Figure 2 Analysis of the effect of polybasic acids and higher fatty acids with tobacco aroma quality and quantity

图3 多元酸和高级脂肪酸对烟叶刺激性、杂气影响的分析Figure 3 Analysis of the effect of polybasic acids and higher fatty acids with tobacco irritant and miscellaneous gas

图4 多元酸和高级脂肪酸对烟叶柔细度、甜度影响的分析Figure 4 Analysis of the effect of polybasic acids and higher fatty acids with tobacco softness and sweetness

2.3.4 多元酸和高级脂肪酸对烟叶浓度、劲头影响的分析

将多元酸及高级脂肪酸对浓度、劲头的影响进行了PLSR分析，结果见图5。由图5可知，乙酸、十四酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸及亚油酸与烟气浓度呈负相关，丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基戊酸、反-2-己烯酸与其呈正相关；以上所有的酸类物质与劲头呈正相关。总之，多元酸增加会提高烟气的浓度和劲头，而高级脂肪酸的增加虽然可以提高劲头，但是会降低烟叶抽吸烟气的浓度。

2.3.5 多元酸和高级脂肪酸对烟叶透发性、余味的影响分析

将多元酸及高级脂肪酸对透发性、余味的影响进行了PLSR分析，结果见图6。由图6可知，乙酸、十四酸、十六酸、十七酸、硬脂酸、油酸及亚油酸与透发性、余味呈负相关，丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、反-2-己烯酸与二者呈正相关，且2-甲基丁酸与透发性呈显著正相关，另外3-甲基戊酸含量越高，余味越好，透发性越弱。2-甲基丁酸是烟草中的酸性物质成分，能在烟草制品中增添水果、酒和乳脂等风味，使烟气柔和滋润，改善辛辣刺激，源于其对烟气的柔和滋润作用，在降低刺激的同时，对抽吸的透发性也有一定的增强效果。

图5 多元酸和高级脂肪酸对烟叶浓度、劲头影响的分析Figure 5 Analysis of the effect of polybasic acids and higher fatty acids with tobacco concentration and momentum

图6 多元酸和高级脂肪酸对烟叶透发性、余味的影响分析Figure 6 Analysis of the effect of polybasic acids and higher fatty acids with tobacco explosive and aftertaste

3 结论

以湖南烟区3个区县，7种烟叶的不同部位作为研究对象，对烟叶中多元酸和高级脂肪酸进行定量分析，发现烟叶中多元酸和高级脂肪酸含量最高的分别为丙酸和十六酸，同时发现，烟叶中不同部位的多元酸和高级脂肪酸的含量也不同；采用偏最小二乘回归分析(PLSR)方法对烟叶中多元酸和高级脂肪酸与感官品质进行了相关性分析。结果表明，烟叶中多元酸含量越高，烟香越浓，口腔越舒适，烟气的爆发力越强，刺激性明显降低，而高级脂肪酸含量的增加除了能够改善烟叶抽吸劲头，对其他感官指标都有不利的影响。基于上述研究，可以通过调节多元酸与高级脂肪酸的含量，来改善抽吸口感，从而提高烟叶的感官质量，同时为促进烟叶感官质量的提升提供了重要的参考数据。

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