醇化过程中不同产地片烟游离氨基酸差异及其与片烟品质的关系

王光耀 刘曙光 李少鹏 甘学文 王林 王昊 李玉娥 惠康进 郭建华 宋纪真

摘要：【目的】探究醇化過程中不同产地片烟游离氨基酸差异及其与感官质量和外观质量的关系，为醇化片烟质量预判提供新思路。【方法】对比分析醇化过程中湖南、贵州、福建、云南、河南、津巴布韦和巴西等产地片烟的游离氨基酸含量与组成的差异，并采用简单相关和逐步回归方法分析醇化过程中游离氨基酸与片烟品质的关系。【结果】醇化进程中，河南产地片烟游离氨基酸总量最高，而湖南、贵州和福建3个产地片烟的游离氨基酸总量相对较低。醇化33个月后，不同产地片烟游离氨基酸总量平均减少40%左右，其中芳香族、酸性、碱性、脂肪类、含羟基类、酰胺类、含硫类氨基酸和环状亚氨基酸含量分别减少46.56%、26.07%、53.45%、50.08%、38.56%、41.60%、57.16%和43.61%;脂肪族和含硫类氨基酸占比分别减少12%和27%，酸性氨基酸占比增加32%，变化趋势较其他类氨基酸明显。片烟游离氨基酸含量与感官质量指标间大多呈负相关，其中与剌激性的相关性达极显著水平（P<0.01），与片烟颜色深浅、闻香、纯正度和明亮度4个外观质量指标的相关性大多达显著（P<0.05）或极显著水平。以游离氨基酸含量和组分构建的回归模型Y外观=73.931-10.191X11+70.678X2+15.825X8-10.927X17（X11、X2、X8和X17分别表示碱性氨基酸占比、酸性氨基酸含量、环状亚氨基酸含量和游离氨基酸总量）和Y感官=69.897+0.473X10-0.563X12+0.253X14（X10、X12和X14分别表示酸性氨基酸占比、脂肪族氨基酸占比和酰胺类氨基酸占比）对片烟外观质量和感官质量有较好的预测，误差在5.00%以内。【结论】以游离氨基酸含量及组分构建的回归模型可准确估算醇化片烟外观质量及感官质量，为其品质判断提供新方法。

关键词： 醇化;片烟;游离氨基酸;外观质量;感官质量;相关分析

中图分类号： S572                           文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2020）05-1176-09

Abstract：【Objective】In order to provide a new way for quality prediction of aging tobacco， the regional differences of free amino acids during aging and their relationship between sensory and appearance quality of tobacco strips were studied. 【Method】Samples produced from Hunan， Guizhou， Fujian， Yunnan， Henan， Zimbabwe and Brazil were analyzed to contrast their differences in free amino acid contents and compositions during aging， then simple correlation and stepwise regression were used to analyze the relationship between free amino acids and tobacco quality during aging. 【Result】During aging， the content of amino acids in Henan samples were the highest， and those of samples from Hunan， Guizhou and Fujian were low. After 33 months of aging， the total free amino acids content of tobacco from different areas decreased by about 40%. During aging， the contents of aromatic， acidic， basic， aliphatic， hydroxyl， amide， sulphur and cyclic amino acids decreased by 46.56%， 26.07%， 53.45%， 50.08%， 38.56%， 41.60%， 57.16% and 43.61% respectively. After 33 months of aging， the proportion of aliphatic and sulfur amino acids decreased by 12% and 27%， and the proportion of acidic amino acid increased by 32%， which had more obvious variation than that of other amino acids. There was a negative correlation between the content of free amino acids and sensory indexes， an extremely significant correlation was found between the content of free amino acids and irritation（P<0.01）， and significant correlation（P<0.05） or extremely significant correlation were found between the content of free amino acids and appearance indexes like color， smell， purity and brightness. The regression model Yappearance=73.931-10.191X11+70.678X2+15.825X8-10.927X17 （X11，X2，X8， X17 represented the proportion of basic amino acids， the content of acidic amino acids， the content of cyclic amino acids and the total content of amino acids respectively） and Ysensory=69.897+0.473X10-0.563X12+0.253X14（X10，X12 and  X14 represented the proportion of acidic， aliphatic and amide amino acids respectively） were based on the content and composition of free amino acids， which could predict the quality of tobacco strips during aging with an error less than 5.00%. 【Conclusion】The regression models which is based on the content and proportion of free amino acids can accurately predict the sensory and appearance quality of tobacco strips during aging， and provide a new method for quality judgement.

Key words： aging; tobacco strip; free amino acid; appearance quality; sensory quality; correlation analysis

Foundation item： Science and Technology Key Project of China National Tobacco Corporation（110201402017）;Science and Technology Project of China Tobacco Jiangsu Industrial Co.， Ltd.（D2015046）;Science and Technology Pro-ject of China Tobacco Hubei Industrial Co.， Ltd.（2018420000340279）

0 引言

【研究意义】醇化是改善烟叶品质的重要环节，醇化过程中，氨基酸与糖类物质发生美拉德反应形成的产物可赋予烟草特有的香气，如含氮杂环化合物吡嗪、吡啶和吡咯等可产生坚果烘培香味，环状烯醇酮结构化合物麦芽酚等可产生焦糖香。该产物是烟叶香味物质的重要来源，与烟叶质量密切相关（郭俊成等，2002;陈颐等，2017）。因此，研究醇化过程中氨基酸含量及其与片烟品质的关系，对提高片烟醇化质量具有重要意义。【前人研究进展】近年来，科研人员在初烤烟叶领域对游离氨基酸进行了大量研究。景延秋等（2007）探究了不同施肥措施对烟叶游离氨基酸含量的影响，结果发现30%饼肥+70%无机肥配比时的游离氨基酸总量最高;李广良等（2011）研究认为种植密度为20190株/ha时，游离氨基酸总量最高;过伟民等（2018）跟踪分析了烘烤过程中游离氨基酸的变化规律，发现烘烤中后期碱性和芳香族氨基酸下降趋势明显;李晶晶等（2018）研究发现天冬氨酸含量和氨基酸总量随采收时期推迟呈先减少后增加的变化趋势。目前国内对醇化过程中氨基酸变化与醇化品质方面的研究也有一些。刘鹏等（2014）研究发现醇化过程中重要中性致香物质含量发生极显著变化，美拉德反应产物和芳香族氨基酸降解产物分别提升63.16%和276.74%;陈颐等（2016）探究不同仓贮环境下片烟蛋白质及氨基酸含量的变化规律，结果发现醇化12个月后，游离氨基酸含量开始迅速下降，环境温度高的片烟蛋白质和游离氨基酸降解幅度较大;王鹏等（2016）研究醇化时间和条件对不同部位烟叶氨基酸含量的影响，结果表明，不同部位烟叶的氨基酸含量大部分存在显著差异，醇化12个月后，不同醇化条件对中、下部烟叶氨基酸总量的影响达最大;之后其研究还发现随着醇化时间的延长，氨基酸总量下降，中、下部烟叶氨基酸相似度较高，复烤工艺参数对烟叶氨基酸的影响小于醇化时间的影响（王鹏等，2017）。【本研究切入点】目前，醇化领域多数研究仅分析了醇化过程中不同因素下氨基酸含量的差异，并未将氨基酸含量与醇化品质进一步关联，也未利用氨基酸含量进行片烟品质预测。【拟解决的关键问题】对比分析醇化过程中云南、河南、贵州、福建、湖南及进口片烟的游离氨基酸差异及其变化规律，进一步分析醇化过程中游离氨基酸与片烟品质的关联，并构建片烟感官质量和外观质量预测模型，旨在为醇化过程片烟质量的预测提供新思路和技术支撑。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

试验材料包括2014年入库的湖南郴州C3F、贵州黔西南C3F、福建三明C3F、云南曲靖C4F、河南三门峡C3F、巴西M10/C-C和津巴布韦C10/C共7个产地/等级片烟。片烟入库后在室温下正常醇化，分别在醇化6、15、24和33个月后取样，每次取样后置于-20 ℃保存，取样全部结束后统一进行测定。

1. 2 游离氨基酸含量检测

按照YC/T 282—2009的方法采用氨基酸自动分析仪（Hitachi 8900，日本）测定片烟游离氨基酸含量，具体方法如下：称取1 g烟末（精确至0.0001 g）置于100 mL磨口三角瓶中，加入0.005 mol/L盐酸溶液50 mL，超声萃取30 min，经离心、过滤后测定18种蛋白氨基酸含量，按照侧链结构可分成8类，包括芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸;酸性氨基酸：天冬氨酸和谷氨酸;碱性氨基酸：赖氨酸、组氨酸和精氨酸;脂肪族氨基酸：丙氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸;含羟基类氨基酸：苏氨酸和丝氨酸;含硫类氨基酸：胱氨酸;酰胺类氨基酸：天冬酰胺;环状亚氨基酸：脯氨酸。

1. 3 醇化片烟品质评价

1. 3. 1 感官质量评价 醇化片烟感官质量评价由我国主要卷烟工业企业产品配方人员组成的感官质量鉴定专家组完成。在王彦亭等（2010）的烤烟感官质量评价体系基础上，结合工业企业对片烟感官品质关注角度，确定片烟感官质量评价指标，包括香气质、香气量、透发性、细腻程度、杂气、刺激性、甜度和余味8个指标，具体评分标准见表1。

1. 3. 2 外观质量评价 在王彦亭等（2010）的烤烟外观质量评价体系基础上，结合片烟外观质量特点，确定片烟外观质量评价指标，包括颜色深浅、纯正度、均匀度、饱满度、明亮度、油分和闻香7个指标，具体评分标准见表2。

1. 4 统计分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0对试验数据进行简单相关分析及回归分析，并制图。

2 结果与分析

2. 1 醇化过程中片烟游离氨基酸总量的变化规律

从图1可看出，不同产地片烟游离氨基酸总量随醇化进程整体呈下降趋势，醇化15、24和33个月的游离氨基酸总量分别较醇化6个月平均下降22.53%、33.17%和43.35%。醇化15个月后，福建、津巴布韦和巴西片烟的游离氨基酸总量下降幅度较大;醇化33个月后，福建和云南片烟的游离氨基酸总量降幅大于其他产地，此时湖南、贵州、福建、云南、河南、津巴布韦和巴西片烟游离氨基酸总量分别从醇化6个月的6.62、6.10、5.33、12.92、18.73、11.24和10.77 mg/g下降至4.30、3.41、2.38、6.52、12.11、6.18和6.50 mg/g，游離氨基酸总量平均下降40%左右。

对比醇化过程中不同产地游离氨基酸总量差异发现，河南产地片烟游离氨基酸总量最高，其次是云南、津巴布韦和巴西片烟，其中，津巴布韦和巴西产地烟叶可获取样本较少，加之醇化过程中两地片烟氨基酸总量较接近，为便于统计分析，将两产地烟叶合并为进口片烟进行下一步分析。湖南、贵州和福建3个产地片烟的游离氨基酸总量较低，醇化过程中明显低于河南产地片烟。

2. 2 醇化过程中片烟8类游离氨基酸含量差异分析

对比分析醇化过程中不同产地8类游离氨基酸含量差异，从图2可看出，醇化6个月后，8类游离氨基酸以环状亚氨基酸含量相对较高，为2.33～9.95 mg/g，其次是酰胺类氨基酸，含量为1.08～3.66 mg/g;云南、河南和进口片烟的脂肪族氨基酸含量在1.59～2.60 mg/g，约为湖南、贵州和福建3个产地片烟的2～3倍;其余5类游离氨基酸含量均小于1.00 mg/g。

醇化过程中8类氨基酸含量均呈下降趋势，醇化33个月后，芳香族、酸性、碱性、脂肪族、含羟基类、酰胺类、含硫类氨基酸和环状亚氨基酸含量平均分别减少46.56%、26.07%、53.45%、50.08%、38.56%、41.60%、57.16%和43.61%。醇化过程中，福建和贵州片烟的芳香族、酸性和脂肪族氨基酸含量降幅较大，云南片烟的含硫类氨基酸降幅较大，河南片烟的8类氨基酸含量降幅大多小于其他产地，进口片烟的8类氨基酸含量降幅大多接近平均水平。醇化6～33个月，不同产区片烟的芳香族氨基酸含量、酸性氨基酸含量、含羟基类氨基酸含量和环状亚氨基酸含量表现为河南>云南、进口>湖南、贵州、福建。

2. 3 醇化过程中片烟游离氨基酸组成比例差异分析

醇化过程中片烟游离氨基酸组成比例差异见图3，从图中可看出，8类游离氨基酸组成比例中以环状亚氨基酸占比最大，约占游离氨基酸总量的一半;其次是脂肪族和酰胺类氨基酸，占比约为14%和20%;碱性氨基酸占比最小，仅为1%，其余氨基酸占比多在2%～5%范围。

醇化过程中，脂肪族和含硫类氨基酸占比大体呈下降趋势，醇化33个月后，脂肪族氨基酸占比平均减少12%，以福建产地片烟变化相对较小，不足1%;含硫类氨基酸占比平均减少27%，其中河南和进口片烟的含硫类氨基酸占比变幅较小，小于2%，而湖南、贵州和福建3个产地片烟的含硫类氨基酸占比变幅较大，减少43%～53%;酸性氨基酸比例呈增加趋势，平均增加32%，以贵州片烟的酸性氨基酸占比变化较小，醇化33个月后，仅增加10%，其余5个产地平均增加36%;酰胺类氨基酸和环状亚氨基酸占比变化较小，醇化后大多数产地的这两类氨基酸占比变幅在5%之内。

2. 4 醇化过程中片烟游离氨基酸与外观质量的相关分析

将醇化过程中片烟游离氨基酸与外观质量进行简单相关分析，结果（表3）显示，8类游离氨基酸含量与片烟颜色深浅、饱满度、均匀度和闻香4个指标大多呈负相关，其中与颜色深浅和闻香之间的关系达显著（P<0.05，下同）或极显著（P<0.01，下同）水平（除酸性氨基酸含量外），表明醇化过程中片烟游离氨基酸含量越小，片烟颜色越深。游离氨基酸含量与片烟纯正度、油分和明亮度3个指标均呈正相关，其中与纯正度和明亮度之间的关系达显著或极显著水平，表明醇化过程中片烟游离氨基酸含量越高，片烟纯正度和明亮度越好。醇化过程中，除酸性氨基酸含量之外，其余7类氨基酸含量与片烟外观总分间均呈负相关，但均未达显著水平（P>0.05，下同）。

醇化过程中，酸性和酰胺类氨基酸占比与颜色深浅和闻香间呈显著或极显著正相关，与纯正度和明亮度间呈极显著负相关;脂肪族氨基酸占比与片烟纯正度、油分和明亮度间呈显著或极显著负相关，环状亚氨基酸占比与该3个指标间则存在显著或极显著正相关，表明醇化过程中脂肪族氨基酸占比越小，环状亚氨基酸占比越大，片烟纯正度和明亮度越好，油分越多。芳香族、碱性、脂肪族和酰胺类氨基酸占比与片烟外观总分间呈负相关，其中，芳香族、脂肪族和酰胺类氨基酸占比与外观总分间的负相关达显著水平;酸性、含羟基类、含硫类氨基酸和环状亚氨基酸占比与片烟外观总分间呈正相关，仅环状亚氨基酸占比与外观总分间存在显著关系，表明醇化过程中，环状亚氨基酸占比越大，芳香族、脂肪族和酰胺类氨基酸占比越小，片烟外观质量越好。

2. 5 醇化过程中片烟游离氨基酸与感官质量的相关分析

将醇化过程中片烟游离氨基酸与感官质量进行简单相关分析（表4）发现，8类游离氨基酸含量与片烟感官指标间大多呈负相关，其中与香气质、香气量、杂气、甜度和评吸总分间均不存在显著关系，但与细腻程度、刺激性和余味关系较密切，存在显著或极显著负相关关系，表明醇化过程中片烟游离氨基酸含量越高，则片烟刺激性越大，余味和细腻程度越差。

8类游离氨基酸占比中，以脂肪族氨基酸占比与感官质量的关系较密切，與大多数感官指标间呈显著或极显著负相关;酰胺类氨基酸占比与之相反，与感官指标间均呈正相关，其中与香气量和刺激性分别呈极显著和显著正相关;仅酸性和酰胺类氨基酸占比与感官评吸总分呈极显著或显著正相关，脂肪族氨基酸占比与感官评吸总分呈显著负相关。

2. 6 醇化过程中游离氨基酸与片烟质量的回归分析

以X1～X17为自变量，分别以感官质量总分和外观质量总分为因变量，采用逐步回归分析法拟合回归模型，从表5可看出，酸性氨基酸含量（X2）、环状亚氨基酸含量（X8）、碱性氨基酸占比（X11）和游离氨基酸总量（X17）与醇化片烟外观质量总分的回归模型达极显著水平，真实值与预测值之间的误差为4.15%;酸性氨基酸占比（X10）、脂肪族氨基酸占比（X12）和酰胺类氨基酸占比（X14）与醇化片烟感官质量总分的回归模型达极显著水平，真实值与预测值之间的误差为1.73%，表明模型选出的酸性氨基酸含量（X2）、环状亚氨基酸含量（X8）、酸性氨基酸占比（X10）、碱性氨基酸占比（X11）、脂肪族氨基酸占比（X12）、酰胺类氨基酸占比（X14）和游离氨基酸总量（X17）作为与烟叶质量相关的主要指标，可用于估算醇化片烟感官质量及外观质量。

3 讨论

脯氨酸是一种重要的渗透调节物质，干旱、盐渍和低温胁迫情况下植物均可积累脯氨酸（Yoshiba et al.，1997）。本研究通过对比醇化过程中片烟游离氨基酸的含量和组成发现，环状亚氨基酸（脯氨酸）含量最高，其占比也最大，约占游离氨基酸总量的一半，而碱性氨基酸占比最小，仅为1%，与董洪旭等（2017）在初烤烟叶中发现的规律相似。这可能是因为烘烤调制阶段是烟叶在高温下进行的反应，烘烤过程中缺水胁迫造成初烤烟叶脯氨酸含量升高;而赖氨酸、组氨酸和精氨酸等碱性氨基酸具有较强的美拉德反应活性，烘烤及醇化过程中碱性氨基酸因参与美拉德反应被消耗的程度高，其含量相对较低（Kwak and Lim，2004）。

醇化过程中不同产地片烟游离氨基酸含量受区域影响，河南产地片烟氨基酸总量最高，其8类游离氨基酸含量均明显高于湖南、贵州和福建3个产地片烟，与李好丽等（2013）、董洪旭等（2017）的研究结果一致，表明產区间游离氨基酸含量的差异规律稳定，不受年份、烟叶加工环节、样品检测等因素限制。张峻松等（2004）研究认为进口白肋烟烟叶的游离氨基酸总量明显高于国产烟叶，但其未将国产烟叶按产地划分进行详细对比。本研究发现进口片烟游离氨基酸含量低于河南片烟，高于湖南、贵州和福建3个产地片烟，与云南片烟相接近;郭建华等（2018）研究发现进口烟叶物理特性与云南烟叶较接近，表明云南烟叶与进口烟叶在内在物质基础及烟叶加工性能方面均有一定的相似性，有替代进口优质烟叶的潜质。

醇化过程中，片烟游离氨基酸总量呈下降趋势，醇化33个月后，芳香族、碱性、脂肪族和含硫类氨基酸含量约下降一半，酸性氨基酸含量降幅最小，与王鹏等（2017）的研究结果一致，这是醇化过程中部分氨基酸参与非酶促棕色化反应所导致的。不同醇化阶段氨基酸含量变化幅度不一致，醇化15个月后福建和进口片烟氨基酸含量下降幅度较大，醇化33个月后福建和云南片烟氨基酸含量降幅大于其他产地。

简单相关分析结果表明，醇化过程中片烟游离氨基酸含量与感官指标间大多呈负相关，明显影响片烟抽吸品质，与初烤片烟及成品卷烟中的规律吻合（过伟民等，2018;向海英等，2019）。赵田等（2011）研究也认为，适量提高氨基酸含量对烟叶香吃味能产生优良的影响。氨基酸是美拉德反应的前体物，与还原糖等化合物发生缩合、聚合等反应，最终生成棕色甚至是黑色的大分子物质类黑精（郑文华和许旭，2005），这是导致醇化过程中片烟颜色转深的主要原因之一。本研究发现游离氨基酸含量及其占比与片烟颜色关系密切，除酸性氨基酸含量外，其余7类游离氨基酸含量均与片烟颜色深浅呈显著或极显著负相关，表明氨基酸含量越低，片烟颜色越深。由烟叶质量回归模型可看出，游离氨基酸含量及其占比对片烟感官质量和外观质量均有较好的拟合，为醇化过程片烟质量的预测提供了新方法，但现有游离氨基酸检测周期较长，今后可探索醇化片烟游离氨基酸含量的快速检测方法，提高样品检测效率。

4 结论

以游离氨基酸含量及组分构建的回归模型可准确估算醇化片烟外观质量和感官质量，为醇化片烟质量预测提供一种新方法，使卷烟配方人员及片烟管理人员不用传统感官评吸便可及时掌握库内醇化片烟的质量变化。

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（责任編辑 罗 丽）