烟叶主脉不同位置烟梗挥发性香味物质的变化

刘继辉，汪显国，刘静，王慧，王玉真，华一崑，赵佳成，张雯，高辉

1 红云红河烟草(集团)有限责任公司，云南省昆明市五华区红锦路367号 650231；2 云南同创检测技术股份有限公司，云南省昆明市高新开发区海源北路1699号 650106

由于在大田生长期烤烟叶片与茎杆夹角的存在，使同一叶片的不同区位所受的光照条件不同，以致使同一叶片的不同区位内含物质代谢、转化和积累的程度不同。因而，同一叶片的不同区位具有不同的内在质量和外观特征。而烟梗作为烟叶中的重要组成部分，贯穿于叶基到叶尖，因此，对于同一片烟叶主脉不同位置的烟梗，其化学成分也必然因光照条件等生态因子的不同而产生一定的差异性。近年来，在同一叶片不同区位烟叶理化指标的差异性方面已有较多研究[1-7]，而关于同一叶片主脉不同位置烟梗化学成分的变化研究尚未见报道。

烟叶原料的化学成分是决定其感官品质和工业可用性的物质基础。挥发性有机酸为C10以下的低级脂肪酸和部分芳香酸，如苯甲酸、苯乙酸等。香味好的烟叶含有较多的挥发酸，特别是异戊酸和β-甲基戊酸，具有显著的香料烟香味。挥发性有机酸由于其挥发性在卷烟抽吸过程中可直接进入烟气，对吃味和香气有良好的作用。但如果挥发性有机酸含量过高，则有可能使烟气对喉部产生辛辣灼热的感觉[8]。此外，美拉德反应产物、芳香族氨基酸降解产物、西柏烷类降解产物、类胡萝卜素降解产物及叶绿素降解产物也是烟草中重要的挥发性致香物质，是构成烤烟特征香味的重要成分[9]。为此，对烟叶主脉不同位置的烟梗进行分段(将每一片初烤烟叶中的完整烟梗从梗基到梗尖平均分成6段)，分别测定不同位置烟梗的挥发性有机酸、美拉德反应产物及几类重要的致香前体物降解产物等挥发性致香物质，研究从梗基到梗尖不同位置烟梗挥发性香味物质含量的差异性及变化趋势，旨在为分切打叶后不同位置烟梗的分类筛分和差异化加工提供数据支撑，提升烟梗的精细化加工水平及可用性。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

2016年昆明石林红大C3F初烤后烟叶，由红云红河烟草(集团)有限责任公司昆明卷烟厂打叶复烤车间提供。

二氯甲烷(AR，西陇化工股份有限公司)；无水硫酸钠(AR，天津市科密欧化学试剂有限公司)；无水乙醇（色谱纯，迪马科技有限公司）；乙酸苯甲酯(色谱纯，百灵威科技有限公司)。

101型电热鼓风干燥箱(北京市永光明医疗仪器有限公司)；CT 410旋风磨(丹麦Foss公司)；AB204-S型电子天平(感量：0.000 1 g，瑞士Mettler Toledo公司)；同时蒸馏萃取装置(自制)；R114旋转蒸发仪(瑞士Büchi公司)；6890N/5975N 气相色谱/质谱联用仪，配HP-5MS毛细管色谱柱(美国Agilent公司)。

1.2 方法

1.2.1 样品制作

选取2016年昆明石林红大C3F初烤后的完整烟叶若干片，将每一片烟叶中的烟梗主脉完全剥离出来，烟梗上不残留叶片。然后再将每一条完整的烟梗从梗基到梗尖平均分成6段，依次编号为YG1～YG6，存放在不同的自封袋中。为满足化学成分测定的要求，每一段的烟梗量均大于300 g。

1.2.2 化学成分检测

按照行业标准YC/T 500—2014[10]规定的方法对不同位置烟梗(YG1～YG6)中的挥发性有机酸含量进行测定。按照文献[11]中的方法测定不同位置烟梗中的关键挥发性致香物质(美拉德反应产物、芳香族氨基酸降解产物、西柏烷类降解产物、类胡萝卜素降解产物及叶绿素降解产物)。为避免试验误差，确保试验样品化学成分数据的真实性和代表性，每个试验样品平行测定5次。

1.2.3 数据分析

利用R语言统计软件(R i386 3.1.2)中的相关函数及Microsoft Excel 2010对数据进行统计分析并作图：(1)利用TukeyHSD函数对不同位置烟梗各单项化学指标的5次测定数据进行单因素方差分析的多重比较；(2)利用Microsoft Excel 2010 对两类挥发性化学物质含量及其总量的变化趋势进行作图和回归分析。

2 结果与分析

2.1 不同位置烟梗单项挥发性化学物质变化趋势及单因素方差分析

烟叶主脉不同位置烟梗样品(YG1～YG6)挥发性有机酸及主要挥发性致香物质5次测定结果的平均值及单因素方差分析的多重比较如表1～表2所示。

从挥发性有机酸含量的平均值及多重比较(表1)可以看出，不同位置烟梗各项挥发性有机酸含量总体均存在显著性差异；从梗基到梗尖(YG1→YG6)，异戊酸、2-甲基丁酸、β-甲基戊酸、己酸、苯甲酸、辛酸及苯乙酸含量总体呈先降低后升高的变化趋势；戊酸含量呈逐渐升高的变化趋势。

从挥发性致香物质含量的平均值及多重比较(表2)可以看出，不同位置烟梗各项挥发性致香物质含量总体均存在显著性差异；从梗基到梗尖(YG1→YG6)，糠醛、糠醇、5-甲基糠醛及苯乙醛含量呈先升高后降低的变化趋势；苯甲醛、β-二氢大马酮、巨豆三烯酮、香叶基丙酮及新植二烯含量呈逐渐升高的变化趋势；苯甲醇、苯乙醇、茄酮、螺岩兰草酮、β-大马酮、β-紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯及金合欢基丙酮含量呈先降低后升高的变化趋势。

表1 不同位置烟梗挥发性有机酸测定结果平均值及多重比较Tab.1 Average value and multiple comparison of volatile organic acids in tobacco stems of different position μg·g-1

表2 不同位置烟梗挥发性致香物质测定结果平均值及多重比较Tab.2 Average value and multiple comparison of volatile aroma compounds in tobacco stems of different position μg·g-1

表2 (续)

2.2 不同位置烟梗挥发性化学物质总量变化趋势分析

不同位置烟梗两类挥发性化学物质含量及其总量的计算结果如表3所示。可以看出，对于同一烟叶中的烟梗，从梗基到梗尖(YG1→YG6)，挥发性有机酸含量、挥发性致香物质含量及两类化学指标总量均呈现先降低后升高的变化趋势。

表3 不同位置烟梗各类挥发性香味物质总量Tab.3 Total amount of volatile aroma compounds of tobacco stems of different position μg·g-1

为进一步分析不同位置烟梗两类挥发性化学物质含量及其总量的变化趋势，利用表3中数据进行作图和回归方程的拟合，结果如图1所示。可以看出，从梗基到梗尖(YG1→YG6)，挥发性有机酸、挥发性致香物质含量及其两类挥发性物质的总量总体均呈先降低后升高的抛物线型变化趋势，且各类化学指标含量变化趋势的回归方程拟合度较高(R2＞0.98)。

图1 不同位置烟梗两类挥发性化学物质含量及其总量的变化趋势Fig.1 Variation trend of content and total amount of two kinds volatile chemical compounds of tobacco stems of different position

3 结论和讨论

利用单因素方差分析和回归分析研究了2016年昆明石林红大C3F初烤烟叶主脉不同位置烟梗主要挥发性有机酸和挥发性致香物质含量的差异性及变化趋势。发现从梗基到梗尖，不同位置烟梗样品各单项挥发性香味物质含量均存在显著性差异和规律性变化。两类挥发性化学物质总量均呈先降低后升高的抛物线型变化趋势，且回归方程的拟合度较高。该结论可以为分切打叶后不同位置烟梗的分类筛分和差异化加工提供数据支撑，对提升烟梗的精细化加工水平及可用性具有指导意义。

近年来，关于同一叶片不同区位烟叶理化指标的差异性研究已有较多报道。卢艳霞等[4]对3个品种不同部位的同一烤烟叶片上不同位置的总多酚积累的差异性进行了分析，结果显示，3个品种不同部位同一烟叶总多酚的含量均存在叶尖＞叶中＞叶基的关系。龙明海等[7]对红大C3F初烤烟叶进行分切并采集各段近红外光谱，结果显示，从叶基到叶尖，总糖、还原糖、总氮、烟碱呈逐渐增加的变化趋势，钾离子呈逐渐降低的变化趋势。符再德等[6]和颜克亮等[12]的研究结果表明，烟叶中叶基部分的挥发性成分和致香成分总体含量相对较高，叶尖部分相对较低。而本研究结果表明，对于同一烟叶中的烟梗，梗尖部分的挥发性致香物质总体含量明显高于梗基部分。说明对于同一片烟叶，从基部到尖部，叶片与主脉烟梗挥发性致香成分的变化趋势基本是相反的。因此，初烤烟叶分切打叶后不同位置烟梗的品质及可用性不能参考对应位置的叶片进行评价。

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