雪茄茄芯和茄衣烟叶不同区段化学成分和品质差异性分析

李晶晶，荣仕宾，2，秦艳青，周 骏，曾代龙，钟 秋，赵园园，刘德水，张瑞娜，史宏志

（1.河南农业大学烟草学院∕烟草农业减害研究中心，河南 郑州 450002；2.河南省烟草公司许昌市公司襄城县分公司，河南 襄城 461700；3.四川省烟草公司，四川 成都 600041；4.上海烟草集团北京卷烟厂，北京 100024；5.四川中烟工业有限责任公司长城雪茄烟厂，四川 什邡 618400；6.四川省烟草公司德阳市公司，四川 德阳 618000）

雪茄是一种特殊的烟草制品，传统意义上的雪茄是指全部用烟叶手工卷制而成的吸用烟卷[1]。制作雪茄的烟叶按其在产品中的用途可分为茄芯、茄套和茄衣，其中茄衣是表征雪茄风味的重要因素，占雪茄生产成本的50%以上；茄芯则对雪茄口味的贡献率更高，对雪茄成品的风格特征和整体层次具有决定性作用[2-3]。近年来，随着雪茄市场的蓬勃发展，手工卷制的雪茄产量逐渐无法满足市场需求，机制雪茄和半机制雪茄的市场份额逐步增加。无论是机制雪茄还是手工雪茄，烟叶都是其生产过程中的重要原料和基础，其风格特征和质量特性将直接影响雪茄产品的优劣[4-5]。

环境微生态对烟叶生长发育的影响很大[6-7]，即使是同一片叶，也可能会因为茎叶角不同等因素造成不同区段烟叶的光合特性存在差异[8-9]，再加上烟叶生理特性[10]、栽培技术等[11-12]对其内含物积累的影响，各区段之间的质量和可用性也不尽相同[13-14]。目前，国内机制雪茄普遍为烟片式茄芯，其制片过程多采用配方打叶技术以充分混匀烟片，稳定烟支感官质量。手工卷制雪茄则对雪茄烟叶的部位进行了明确的细化区分以及位置安排，在雪茄烟卷制过程中，习惯将整片烟叶从叶中部分裁切或者扯断错位叠接，以使雪茄燃烧段和评吸段的香气成分和烟气浓度从设计和制作的角度达到平衡。尽管如此，雪茄成品的质量仍存在一定的差异，生产上往往通过增加烟叶的种类来调配维持雪茄口味。由于雪茄卷制是采用片烟直接卷裹，明确同一片烟叶不同区段片烟的化学成分和质量差异尤为重要。对于烟叶不同区段的质量分析在白肋烟、烤烟中已有很多研究，邸慧慧等[15-16]研究表明，烤烟叶片不同区域中性香气成分具有显著差异，叶片中部香气成分含量丰富，而叶尖、叶缘更有利于烟碱等含氮化合物的积累；白肋烟的生物碱分布与烤烟较为相似，也以叶尖和叶缘处含量较高[17]。目前，在雪茄烟中尚未见到叶片不同区段质量分析的相关报道，因此对雪茄茄芯和茄衣烟叶不同区段化学成分、香气成分、烟草特有亚硝胺（Tobacco-specific nitrosamines，TSNAs）含量及感官质量进行比较，以期对其在雪茄卷制过程中的配方应用提供参考。

1 材料和方法

1.1 供试材料

供试雪茄品种为德雪1 号，取2019 年发酵后质量均匀一致的雪茄一等茄芯和茄衣烟叶各1 000 g，其中茄芯烟叶叶长49～52 cm，茄衣烟叶叶长46～48 cm，由四川省烟草公司提供。

1.2 测定项目及方法

考虑到传统雪茄成品规格以5 英寸（12.7 cm）为主，因此将供试烟叶从叶基到叶尖按长度等分为叶基、近叶基、叶中、近叶尖和叶尖5个区段，分别测定各区段烟叶的常规化学成分、中性香气成分和TSNAs 及其前体物的含量，并对其感官评吸质量进行评价，各指标重复测定3次。

常规化学成分采用连续流动分析法进行检测。参考标准为YC∕T 159—2019（总糖、还原糖）、YC∕T 559—2018（生物碱）、YC∕T 161—2002（总氮）、YC∕T 249—2008（蛋白质）。

烟叶中性香气成分含量采用水蒸气蒸馏-二氯甲烷溶剂萃取法的前处理和GC∕MS方法测定[18]。

4-（N-甲基亚硝胺基）-1-（3-吡啶基）-1-丁酮（NNK）、N'-亚硝基降烟碱（NNN）、N-亚硝基新烟碱（NAT）、N-亚硝基假木贼碱（NAB）4 种TSNAs 含量由上海烟草集团北京卷烟厂按照在线SPE-液相色谱质谱联用（SPE-LC-MS∕MS）法（SPE-LC：Spark Holland，Symbiosis Pico；MS∕MS：AB Sciex triple quad 5500）测定[19]；生物碱含量测定采用气相色谱-质谱联用法，参照标准YC∕T 559—2018；硝酸盐含量测定采用戴亚等[20]的方法。

将烟叶各区段样品切丝卷制单料烟，由四川中烟工业有限责任公司技术中心和河南农业大学烟草学院评吸专家按九分制对其主要品质指标进行评价，包括香气量、香气质、透发性、杂气、劲头、刺激性和余味等7 项指标。7 项指标的评价标准为，香气质：较好、中偏上（6.1～9.0 分），中等、中偏下（3.1～6.0分），较差（≤3分）；香气量：较足、尚足（6.1～9.0 分），有（3.1～6.0 分），较少，少（≤3.0 分）；透发性：强、较强（6.1～9.0 分），中等（3.1～6.0 分），较弱、弱（≤3.0 分）；杂气：无、较轻（6.1～9.0 分），有（3.1～6.0分），略重、较重、重（≤3.0 分）；劲头：大、较大（6.1～9.0 分），中等（3.1～6.0 分），较小、小（≤3.0 分）；刺激性：微有（6.1～9.0 分），有（3.1～6.0 分），略大、较大（≤3.0 分）；余味：舒适、较舒适（6.1～9.0 分），尚适（3.1～6.0分），欠适、滞舌（≤3.0分）。

1.3 数据分析

试验数据用Excel 2010 和SPSS 22.0 进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 雪茄茄芯和茄衣烟叶不同区段常规化学成分含量变化

茄芯和茄衣烟叶不同区段的常规化学成分含量如表1 所示。由表1 可知，各区段雪茄烟叶的化学成分含量均存在极显著差异。茄芯烟叶的还原糖和总糖含量在区段间差异较大，变异系数分别为22.61%和13.69%。从叶基至叶尖，茄芯中的还原糖和总糖含量均呈先上升后下降趋势，在近叶尖区段最高，分别为1.28%和2.67%，在叶基区段最低，分别仅有0.71%和1.82%。茄芯烟叶总氮和蛋白质含量的最大值出现在近叶基区段，而烟碱含量则以近叶尖区段最高。不同区段烟叶的氮碱比从叶基至叶尖持续下降，介于0.96～1.07。

表1 雪茄茄芯和茄衣烟叶不同区段的常规化学成分含量Tab.1 Conventional chemical composition content in different sections of cigar filler and wrapper leaves

茄衣烟叶在不同区段间含量差异最大的是烟碱，变异系数为16.74%；其次是还原糖，变异系数9.90%。从叶基到叶尖，各区段烟叶的还原糖、总糖含量持续增加，叶基区段两糖含量最低，分别比叶尖区段低20.79%和13.95%。茄衣中烟碱、总氮和蛋白质含量变化趋势与茄芯相似，但明显低于茄芯，最高分别仅有2.85%、2.53%和7.21%。茄衣烟叶的氮碱比从叶基至叶尖先减小后增大，在叶中区段最小，为0.74，叶基区段最大，为1.07。

2.2 雪茄茄芯和茄衣烟叶不同区段的中性香气成分含量变化

雪茄烟叶各区段的中性香气成分含量差异很大（表2）。从叶基至叶尖，茄芯烟叶中性香气成分总量呈先上升后下降趋势，叶基区段最低，为794.29µg∕g，在叶中区段达到最大值（962.06µg∕g），是叶基区段的1.21 倍。从叶基至叶尖，除芳香族氨基酸降解产物总量持续下降外，其他各类香气成分含量均呈先上升后下降趋势。类胡萝卜素降解产物和棕色化反应产物含量在近叶尖区段最高，分别为174.46 µg∕g 和29.61 µg∕g，茄酮和新植二烯含量在叶中区段最高，为87.32 µg∕g 和629.75 µg∕g。茄芯烟叶各区段间差异最大的是类胡萝卜素降解产物含量，变异系数为12.64%，其次是芳香族氨基酸降解产物含量，变异系数为11.89%。

表2 雪茄茄芯和茄衣烟叶不同区段的中性香气成分含量Tab.2 Content of neutral aroma components in different sections of cigar filler and wrapper leavesµg∕g

茄衣烟叶各区段中性香气成分总量变化趋势与茄芯相同，从叶基到叶尖先增加后减少，但是含量最高的区段与茄芯有所差异，近叶基区段的香气成分总量最高，为1 046.86 µg∕g，比叶尖区段高44.41%。此外，从叶基到叶尖，茄衣中5类香气成分各自的总量均呈先上升后下降趋势，在近叶基区段达到峰值。其中，类胡萝卜素降解产物总量、芳香族氨基酸降解产物总量、棕色化反应产物总量在叶基区段含量最低，西柏烷类降解产物和叶绿素降解产物在叶尖区段最低。棕色化反应产物总量在烟叶各区段间差异最大，变异系数达26.05%，其余香气成分含量变异系数在8.75%～14.05%。

2.3 雪茄茄芯和茄衣烟叶不同区段的TSNAs及其前体物含量变化

不同区段雪茄烟叶中TSNAs 含量如表3 所示。从叶基到叶尖，茄芯和茄衣烟叶4 种TSNAs 及其总量均呈明显下降趋势，差异达到极显著水平。叶基区段TSNAs 含量最高，茄芯、茄衣分别为2 687.13 ng∕g 和2 412.50 ng∕g，叶尖区段TSNAs 含量最低，分别为853.10 ng∕g 和1 684.25 ng∕g，分别较叶基区段下降68.25%和30.19%。茄芯烟叶近叶尖区段的NNK 含量比叶基区段降低79.54%；叶尖区段NNN和NAT 含量分别较叶基区段下降74.73% 和62.25%，NAB 含量较叶基区段下降幅度相对较小，为49.56%。茄衣烟叶不同区段间4 种TSNAs 含量的变化幅度低于茄芯，叶尖区段与叶基区段相比降幅在4.70%～35.05%。

表3 雪茄茄芯和茄衣烟叶不同区段的TSNAs含量Tab.3 TSNAs content in different sections of cigar filler and wrapper leavesng∕g

茄芯烟叶中的生物碱和硝酸盐含量从叶基至叶尖均呈先上升后下降趋势（表4），亚硝酸盐含量持续下降，各区段间差异达到极显著水平。近叶尖区段的生物碱和硝酸盐含量最高，分别为4.90%和1 412.50 µg∕g，叶基区段最低，为4.29%和985.58µg∕g，叶基区段的亚硝酸盐含量最高，为14.11µg∕g，是叶尖区段的2.14 倍。茄衣烟叶中的生物碱、硝酸盐含量和亚硝酸盐含量在不同区段间的变化趋势与茄芯相同，但是生物碱含量在叶中区段最高，为3.85%，较叶基区段增加66.67%，硝酸盐和亚硝酸盐含量分别在近叶尖区段和叶基区段最高，为1 211.25µg∕g和13.41µg∕g。

表4 雪茄茄芯和茄衣烟叶不同区段的生物碱和硝酸盐含量Tab.4 Alkaloid and nitrate contents in different sections of cigar filler and wrapper leaves

2.4 雪茄茄芯和茄衣烟叶不同区段的感官质量变化

如表5 所示，不同区段雪茄烟叶的感官质量差异很大。从叶基至叶尖，雪茄烟叶的香气质先提升后下降，香气量、烟气浓度先升高后降低。劲头和刺激性自叶基至近叶尖先增大后减小，杂气先减小后增大，近叶尖区段余味较好，叶尖区段相对较差。综合来看，茄芯和茄衣烟叶的叶中和近叶尖区段烟叶的感官质量得分明显优于其他部位，说明该区段烟叶的香气质好、香气量足，且该区段烟叶浓度适中，杂气少，刺激性小，余味舒适，具有较好的感官评价。

表5 雪茄茄芯和茄衣烟叶不同区段的感官质量分Tab.5 Sensory quality in different sections of cigar filler and wrapper leavesScore

3 结论与讨论

手工雪茄有助于雪茄工业企业打造高端雪茄品牌，树立品牌形象，而机制雪茄则是企业提升雪茄销量的重要基础，无论是手工雪茄还是机制雪茄，其茄芯和茄衣的挑选对烟叶质量都存在一定的要求。本研究结果显示，茄芯和茄衣烟叶的常规化学成分在区段间存在显著差异，2 种烟叶中的还原糖和总糖含量很低，均不超过3%，且随叶片伸展不断累积，以叶尖和近叶尖区段含量较高，叶基区段含量最低。总氮和蛋白质主要分布在叶基和近叶基区段，且茄衣烟叶烟碱、总氮和蛋白质含量低于茄芯，这与前人的研究结果相似[21-22]。

雪茄茄芯烟叶的中性香气成分含量从叶基至叶尖先增加后减少，在叶中区段达到最大值，茄衣烟叶香气成分含量的变化趋势与茄芯相同，但在近叶基区段最高，说明随叶片的延伸生长，香味物质积累量逐渐增加，而下半段香气含量又开始下降，这可能是由于叶片成熟过程中从边缘处开始衰老，此处的营养物质会再活化至其他区段[23]，且叶片下半段厚度薄，在调制过程中首先褐变，香味物质降解较多[24-25]。

雪茄烟叶TSNAs 含量从叶基至叶尖显著下降，这可能是由于叶基部分主脉相对较粗，在调制过程中失水最慢，有较多的硝酸盐在微生物活动下还原成亚硝酸盐，进而与生物碱反应形成大量TSNAs。生物碱和硝酸盐含量在茄衣烟叶中分别以叶中和近叶尖区段最高，在茄芯烟叶中均以近叶尖区段最高，但在2种雪茄烟叶中都以叶基区段最低，亚硝酸盐含量在叶基区段最高，叶尖区段最低，这与前人的研究结果一致[26-27]。

从评吸结果来看，叶中、近叶尖区段的香气质量好，杂气、刺激性轻，余味舒适，这是由于烟草的株型结构导致叶基区段遮挡较多，而叶片的中下区段光照充足，内含物质转化充分，中性香气成分积累，化学成分协调[15]。根据雪茄的燃吸方式，燃烧端产生的各种粒相物在后半段逐渐积累，因此，在雪茄烟卷制过程中，习惯将雪茄烟叶从叶中处折断，将叶基与叶尖分别并放在折断的叶中处，以保证雪茄燃吸的前段、中段、后段的香味与浓度基本稳定。根据本研究结果，在雪茄烟卷制时，应充分考虑烟叶不同区段化学成分和质量的差异性，以平衡雪茄吸食品质。

综合来看，不同区段雪茄烟叶的质量存在显著差异，叶基区段烟叶化学成分积累不足，香气质量差，TSNAs 含量最高，评吸质量低；叶中、近叶尖区段烟叶的化学成分更为协调，烟气香味浓郁，劲头大，有害成分相对较低，评吸质量好；叶尖区段TSNAs 含量最低，但是烟叶香气质量稍次，余味欠舒适。生产上可根据不同区段烟叶质量和安全性特点进行雪茄配方和卷制。