烟叶中性致香物质含量分析
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时间：2017-09-20
1 材料与方法
1.1 试验概况
供试烤烟品种为云烟87。试验点为四川烤烟生产6个具有代表性的烤烟生产区：攀西地区的冕宁县回龙乡新堡子村、西昌市黄水镇双龙村、会理县南阁乡南山村、仁和区平地镇大村和米易县普威镇街村及川南地区的古蔺县观文镇小屯村。
1.2 试验方法
试验选取土地平整、灌排方便的地块。试验地面积为666.7 m2，试验地烟叶的栽培管理，按当地的优质烟叶栽培规程进行，行株距120 cm×50 cm。试验用烤后烟叶样品，在烟叶调制后采集。
采集方法：在各试验点，用“S”型取样方法在田间采集适熟烟叶进行烘烤，然后，采集烤后烟叶中的C3F等级烟叶各2 kg，于40 ℃烘箱中烘干，粉碎后过60目筛备用。
中性致香物质含量的测定参照张丰收[16]等方法，将烟叶样品除去主叶脉后，粉碎过60目筛，在温度22 ℃、相对湿度60%的环境下平衡24 h，采用同时蒸馏萃取法提取烟叶中的致香成分。同时蒸馏萃取装置一端连接圆底烧瓶，圆底烧瓶中盛有25 g烟叶样、一定量内标化合物（乙酸苯甲酯）和500 mL蒸馏水，用电热套加热；另一端连接盛有30 mL二氯甲烷的100 mL烧瓶，将该烧瓶置于60 ℃恒温水浴锅中加热，蒸馏萃取2 h。将二氯甲烷萃取液用无水硫酸钠干燥后浓缩至1 mL。采用Agilent 6890N/5975气质联用分析仪对浓缩液进行分析，所得图谱经计算机谱库（NIST98，Wiley275）检索，并用内标校正归一化法计算相对含量。GC/MS分析条件为，毛细管柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 mm）；载气：He；流速：1 mL/min；进样口温度：260 ℃；升温程序：初温50 ℃（保持1 min），以8 ℃/min速率升至160 ℃（保持2 min），再以8 ℃/min速率升至280 ℃（保持15 min）；进样量：0.5 μL；分流比：25∶1；接口温度：280 ℃；离子源：EI源；电子能量：70 eV；离子源温度：230 ℃；质量数范围：35～455 mau。
1.1 试验概况
供试烤烟品种为云烟87。试验点为四川烤烟生产6个具有代表性的烤烟生产区：攀西地区的冕宁县回龙乡新堡子村、西昌市黄水镇双龙村、会理县南阁乡南山村、仁和区平地镇大村和米易县普威镇街村及川南地区的古蔺县观文镇小屯村。
1.2 试验方法
试验选取土地平整、灌排方便的地块。试验地面积为666.7 m2，试验地烟叶的栽培管理，按当地的优质烟叶栽培规程进行，行株距120 cm×50 cm。试验用烤后烟叶样品，在烟叶调制后采集。
采集方法：在各试验点，用“S”型取样方法在田间采集适熟烟叶进行烘烤，然后，采集烤后烟叶中的C3F等级烟叶各2 kg，于40 ℃烘箱中烘干，粉碎后过60目筛备用。
中性致香物质含量的测定参照张丰收[16]等方法，将烟叶样品除去主叶脉后，粉碎过60目筛，在温度22 ℃、相对湿度60%的环境下平衡24 h，采用同时蒸馏萃取法提取烟叶中的致香成分。同时蒸馏萃取装置一端连接圆底烧瓶，圆底烧瓶中盛有25 g烟叶样、一定量内标化合物（乙酸苯甲酯）和500 mL蒸馏水，用电热套加热；另一端连接盛有30 mL二氯甲烷的100 mL烧瓶，将该烧瓶置于60 ℃恒温水浴锅中加热，蒸馏萃取2 h。将二氯甲烷萃取液用无水硫酸钠干燥后浓缩至1 mL。采用Agilent 6890N/5975气质联用分析仪对浓缩液进行分析，所得图谱经计算机谱库（NIST98，Wiley275）检索，并用内标校正归一化法计算相对含量。GC/MS分析条件为，毛细管柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 mm）；载气：He；流速：1 mL/min；进样口温度：260 ℃；升温程序：初温50 ℃（保持1 min），以8 ℃/min速率升至160 ℃（保持2 min），再以8 ℃/min速率升至280 ℃（保持15 min）；进样量：0.5 μL；分流比：25∶1；接口温度：280 ℃；离子源：EI源；电子能量：70 eV；离子源温度：230 ℃；质量数范围：35～455 mau。
1.3 数据处理
为了分析的方便，按烟叶致香前体物，将所测定的致香物质分为类胡萝卜素类、类西柏烷类、苯丙氨酸类、棕色化产物类以及新植二烯等5类，采用Excel软件对数据进行分析。
2 结果与分析
2.1 不同烟叶产区间中性致香物质总量的比较
对不同产区烟叶样品的中性致香物质总量进行了比较，结果見表1。可以看出，就烟叶中中性致香物质的总量（除新植二烯外）而言，所分析的四川6个产地不尽相同，地区之间差异较大，其趋势可以表示为仁和>古蔺>米易>会理>冕宁>西昌。总含量最高的仁和与最低的西昌，中性致香物质总量相差接近2倍。就致香物质的各个组分来说，各地烟叶均以新植二烯含量最高，其次为类胡萝卜素类、类西柏烷类、棕色化反应产物类以及苯丙氨酸类。其中，冕宁与会理烟叶中的棕色化反应产物类物质的含量要高于类西柏烷类。
中性致香物质总量的分析结果说明，四川各烟叶产地中性致香物质的种类相同，但总量上有所不同，由此可能导致各地烟叶的香气量有所差异。
2.2 类胡萝卜素降解产物含量的比较
类胡萝卜素是烟叶中重要的致香物前体物，其降解产物如大马酮、巨豆三烯酮等是烟叶中重要的中性香味成分，而且其降解产物的总量在中性致香物质中占比最大。四川各烤烟产地烟叶中类胡萝卜素降解产物见表2。可以看出，在类胡萝卜素降解产物的总量方面，以古蔺烟叶的含量最高，其趋势表现为古蔺>仁和>会理>西昌>冕宁>米易。在所测定的13种类胡萝卜素降解物质方面，β-大马酮、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮4、法尼基丙酮以及β-二氢大马酮等5种物质含量较高，占13种降解物质总量的80%以上。就这5种物质的含量情况来看，除法尼基丙酮外，其余4种物质均以古蔺烟叶的含量最高；烟叶中法尼基丙酮含量最高的则来自仁和。
巨豆三烯酮是烟草天然香气的重要成分，与烟叶的香气质量息息相关，其含量在四川烟区各产地间差异明显。巨豆三烯酮有4种异构体，其中，巨豆三烯酮4、巨豆三烯酮2含量较高，各地烟叶间均表现相同的趋势。从巨豆三烯酮总量来看，含量最高的为古蔺烟叶，其次为会理、西昌、仁和、冕宁，最低的为米易烟叶。由于烟叶的巨豆三烯酮含量高，其烟气趋于浓香[6]。因此，在所采集的烟叶样品中，古蔺的烟叶的香型可能偏浓香。
2.3 对类西柏烷类致香物质含量
茄酮为烟草中含量最丰富的中性香味物质之一，是西柏三烯的降解产物。茄酮本身的香气质较好，更为重要的是，其降解转化产物，如茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等也是重要的香味物质。
在本研究中，四川各烟叶产区间，其烟叶中茄酮的含量差异较大，含量最高的来自仁和烟叶，达到了46.46 μg/g，其次为米易、古蔺烟叶，西昌、会理、冕宁烟叶的茄酮含量基本相同，都在18 μg/g左右。仁和烟叶的茄酮含量是冕宁烟叶的163.9%（表1）。
烟叶中的茄酮含量与气温、光照、降雨等气候条件密切相关，也受栽培条件的影响。四川各产区间烟叶茄酮含量的不同，既说明了各地气候条件的迥异，也是导致其烟叶风格特征不同的原因之一。
2.4 苯丙氨酸类致香物质含量
苯丙氨酸类物质也是烟草的一类重要的致香物质，主要包括苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛及苯乙醛等4种物质。四川各产区烤烟苯丙氨酸类致香物质含量见表3。可以看出，从苯丙氨酸类物质含量总量来看，其趋势为仁和>古蔺>西昌>米易>冕宁>会理，最高与最低含量间相差近3倍。
另外，所采集的烟叶样品中，这4种苯丙氨酸类物质含量也不尽相同。其中，苯甲醇的含量在各产区烟叶之间差异显著，最高的为仁和烟叶，最低的为会理烟叶，两者之间相差逾10倍；苯乙醛的含量以古蔺烟叶为最高，冕宁烟叶最低，其趋势为古蔺>西昌>会理>米易>仁和>冕宁。
2.5 棕色化产物类致香物质
烟叶的棕色化产物类物质，是氨基酸与糖类作用的产物，与烟气的香气优劣关系密切，可以使烟叶呈现坚果香、甜香、爆米花香等优质香气[5]。四川各产区烤烟的棕色化产物类致香物质的含量见表4。可以看出，从棕色化产物类致香物质总量来看，含量最高的为会理烟叶，其次为仁和、古蔺、冕宁、米易烟叶，最低的为西昌烟叶。会理烟叶的这类物质的含量是西昌烟叶的4.3倍。
在烟叶棕色化产物类致香物质中，糠醛是含量最大的一个组分。从表4可以明显看出，西昌烟叶糠醛的含量较其他地区少了20倍左右。
2.6 新植二烯含量
作为叶绿素的主要降解产物，新植二烯是烟叶重要的萜烯类化合物，本身即具有一定的香气。此外，其降解的小分子产物，也是烟叶的香味成分来源[5]。
本研究的分析结果显示（表1），古蔺烤后烟叶的新植二烯含量是所有测试样品中最高的，各地烟叶新植二烯含量的表现趋势为古蔺>仁和>西昌>会理>米易>冕宁。周冀衡等[17]研究发现，新植二烯可以认为是清香和浓香型的一个标志，清香型烤烟的新植二烯含量和比例均高于浓香型和中间香型烤烟。由此表明，四川烟叶的香型偏清香。
2.7 其他类致香物质含量
本研究还检测出了一些诸如愈创木酚、2，6-壬二烯醛、藏花醛、β-环柠檬醛及面包酮等香味物质。这些物质并不隶属于上述的各个分类，但也是烤烟的较为重要的中性致香物质。这些物质的总量，在所测试的样品中表现各异、差别较大。其含量高低的趋势为仁和>会理>冕宁>米易>古蔺>西昌（表5）。
3 结论与讨论
本研究分析了四川省各6个烤烟产地的烟叶中性致香物质含量，结果表明，各地烟叶在中性致香物质组分种类方面基本相同，但各组分的含量却存在较大的差异。这6个产地中，古蔺烟叶的中性致香物质总量及新植二烯的含量最高。
烟叶中的中性致香物质，与烟叶的香气质、香气量及香气类型密切相关[4]，其形成受遗传背景[10-12，18]、栽培调制措施[3，13-15，19]以及生态因素[8-10，17]等方面的影响。在烤烟的中性致香物质中，类胡萝卜素降解产物和新植二烯的含量最高，对烤烟清香风格有较为积极的影响，尤其是类胡萝卜素的降解产物是形成烤烟特有香气的主要成分[5]。杨虹琦等[20]的研究也说明，烟叶清香型风格的产生，以及香气质是否醇和，主要取决于新植二烯和类胡萝卜素降解物各组分之间的含量协调性。本研究结果也表明，四川各产地烟叶的中性致香物质的组分相同，但含量各不相同，这与周冀衡等[17]、周淑平等[8]研究结果相类似。同时，本研究结果也显示，古蔺烟叶无论在类胡萝卜素降解物总量，还是新植二烯的含量，均为参试样品中最高的。古蔺位于四川省川南地区的川黔交界处，其烟叶具有较为典型的中间香型风格特点。而仁和位于四川省的攀西地区，其烟叶具有典型的清香型风格。在中性致香物质含量方面，仁和烟叶虽然在类胡萝卜素降解物总量，以及新植二烯的含量方面稍逊于古蔺烟叶，但在中性致香物质总量、茄酮、苯丙氨酸类物质方面却位居第一。这就反映出了中性致香物质组分及比例与烟叶香型之间的复杂关系，很可能有些香气物质含量虽不高，但对烟叶香气质与香气量的贡献却很大[21-23]。因此，四川烟叶中性致香物质与其香型风格之间的关系，值得做更进一步的探讨。
为了分析的方便，按烟叶致香前体物，将所测定的致香物质分为类胡萝卜素类、类西柏烷类、苯丙氨酸类、棕色化产物类以及新植二烯等5类，采用Excel软件对数据进行分析。
2 结果与分析
2.1 不同烟叶产区间中性致香物质总量的比较
对不同产区烟叶样品的中性致香物质总量进行了比较，结果見表1。可以看出，就烟叶中中性致香物质的总量（除新植二烯外）而言，所分析的四川6个产地不尽相同，地区之间差异较大，其趋势可以表示为仁和>古蔺>米易>会理>冕宁>西昌。总含量最高的仁和与最低的西昌，中性致香物质总量相差接近2倍。就致香物质的各个组分来说，各地烟叶均以新植二烯含量最高，其次为类胡萝卜素类、类西柏烷类、棕色化反应产物类以及苯丙氨酸类。其中，冕宁与会理烟叶中的棕色化反应产物类物质的含量要高于类西柏烷类。
中性致香物质总量的分析结果说明，四川各烟叶产地中性致香物质的种类相同，但总量上有所不同，由此可能导致各地烟叶的香气量有所差异。
2.2 类胡萝卜素降解产物含量的比较
类胡萝卜素是烟叶中重要的致香物前体物，其降解产物如大马酮、巨豆三烯酮等是烟叶中重要的中性香味成分，而且其降解产物的总量在中性致香物质中占比最大。四川各烤烟产地烟叶中类胡萝卜素降解产物见表2。可以看出，在类胡萝卜素降解产物的总量方面，以古蔺烟叶的含量最高，其趋势表现为古蔺>仁和>会理>西昌>冕宁>米易。在所测定的13种类胡萝卜素降解物质方面，β-大马酮、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮4、法尼基丙酮以及β-二氢大马酮等5种物质含量较高，占13种降解物质总量的80%以上。就这5种物质的含量情况来看，除法尼基丙酮外，其余4种物质均以古蔺烟叶的含量最高；烟叶中法尼基丙酮含量最高的则来自仁和。
巨豆三烯酮是烟草天然香气的重要成分，与烟叶的香气质量息息相关，其含量在四川烟区各产地间差异明显。巨豆三烯酮有4种异构体，其中，巨豆三烯酮4、巨豆三烯酮2含量较高，各地烟叶间均表现相同的趋势。从巨豆三烯酮总量来看，含量最高的为古蔺烟叶，其次为会理、西昌、仁和、冕宁，最低的为米易烟叶。由于烟叶的巨豆三烯酮含量高，其烟气趋于浓香[6]。因此，在所采集的烟叶样品中，古蔺的烟叶的香型可能偏浓香。
2.3 对类西柏烷类致香物质含量
茄酮为烟草中含量最丰富的中性香味物质之一，是西柏三烯的降解产物。茄酮本身的香气质较好，更为重要的是，其降解转化产物，如茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等也是重要的香味物质。
在本研究中，四川各烟叶产区间，其烟叶中茄酮的含量差异较大，含量最高的来自仁和烟叶，达到了46.46 μg/g，其次为米易、古蔺烟叶，西昌、会理、冕宁烟叶的茄酮含量基本相同，都在18 μg/g左右。仁和烟叶的茄酮含量是冕宁烟叶的163.9%（表1）。
烟叶中的茄酮含量与气温、光照、降雨等气候条件密切相关，也受栽培条件的影响。四川各产区间烟叶茄酮含量的不同，既说明了各地气候条件的迥异，也是导致其烟叶风格特征不同的原因之一。
2.4 苯丙氨酸类致香物质含量
苯丙氨酸类物质也是烟草的一类重要的致香物质，主要包括苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛及苯乙醛等4种物质。四川各产区烤烟苯丙氨酸类致香物质含量见表3。可以看出，从苯丙氨酸类物质含量总量来看，其趋势为仁和>古蔺>西昌>米易>冕宁>会理，最高与最低含量间相差近3倍。
另外，所采集的烟叶样品中，这4种苯丙氨酸类物质含量也不尽相同。其中，苯甲醇的含量在各产区烟叶之间差异显著，最高的为仁和烟叶，最低的为会理烟叶，两者之间相差逾10倍；苯乙醛的含量以古蔺烟叶为最高，冕宁烟叶最低，其趋势为古蔺>西昌>会理>米易>仁和>冕宁。
2.5 棕色化产物类致香物质
烟叶的棕色化产物类物质，是氨基酸与糖类作用的产物，与烟气的香气优劣关系密切，可以使烟叶呈现坚果香、甜香、爆米花香等优质香气[5]。四川各产区烤烟的棕色化产物类致香物质的含量见表4。可以看出，从棕色化产物类致香物质总量来看，含量最高的为会理烟叶，其次为仁和、古蔺、冕宁、米易烟叶，最低的为西昌烟叶。会理烟叶的这类物质的含量是西昌烟叶的4.3倍。
在烟叶棕色化产物类致香物质中，糠醛是含量最大的一个组分。从表4可以明显看出，西昌烟叶糠醛的含量较其他地区少了20倍左右。
2.6 新植二烯含量
作为叶绿素的主要降解产物，新植二烯是烟叶重要的萜烯类化合物，本身即具有一定的香气。此外，其降解的小分子产物，也是烟叶的香味成分来源[5]。
本研究的分析结果显示（表1），古蔺烤后烟叶的新植二烯含量是所有测试样品中最高的，各地烟叶新植二烯含量的表现趋势为古蔺>仁和>西昌>会理>米易>冕宁。周冀衡等[17]研究发现，新植二烯可以认为是清香和浓香型的一个标志，清香型烤烟的新植二烯含量和比例均高于浓香型和中间香型烤烟。由此表明，四川烟叶的香型偏清香。
2.7 其他类致香物质含量
本研究还检测出了一些诸如愈创木酚、2，6-壬二烯醛、藏花醛、β-环柠檬醛及面包酮等香味物质。这些物质并不隶属于上述的各个分类，但也是烤烟的较为重要的中性致香物质。这些物质的总量，在所测试的样品中表现各异、差别较大。其含量高低的趋势为仁和>会理>冕宁>米易>古蔺>西昌（表5）。
3 结论与讨论
本研究分析了四川省各6个烤烟产地的烟叶中性致香物质含量，结果表明，各地烟叶在中性致香物质组分种类方面基本相同，但各组分的含量却存在较大的差异。这6个产地中，古蔺烟叶的中性致香物质总量及新植二烯的含量最高。
烟叶中的中性致香物质，与烟叶的香气质、香气量及香气类型密切相关[4]，其形成受遗传背景[10-12，18]、栽培调制措施[3，13-15，19]以及生态因素[8-10，17]等方面的影响。在烤烟的中性致香物质中，类胡萝卜素降解产物和新植二烯的含量最高，对烤烟清香风格有较为积极的影响，尤其是类胡萝卜素的降解产物是形成烤烟特有香气的主要成分[5]。杨虹琦等[20]的研究也说明，烟叶清香型风格的产生，以及香气质是否醇和，主要取决于新植二烯和类胡萝卜素降解物各组分之间的含量协调性。本研究结果也表明，四川各产地烟叶的中性致香物质的组分相同，但含量各不相同，这与周冀衡等[17]、周淑平等[8]研究结果相类似。同时，本研究结果也显示，古蔺烟叶无论在类胡萝卜素降解物总量，还是新植二烯的含量，均为参试样品中最高的。古蔺位于四川省川南地区的川黔交界处，其烟叶具有较为典型的中间香型风格特点。而仁和位于四川省的攀西地区，其烟叶具有典型的清香型风格。在中性致香物质含量方面，仁和烟叶虽然在类胡萝卜素降解物总量，以及新植二烯的含量方面稍逊于古蔺烟叶，但在中性致香物质总量、茄酮、苯丙氨酸类物质方面却位居第一。这就反映出了中性致香物质组分及比例与烟叶香型之间的复杂关系，很可能有些香气物质含量虽不高，但对烟叶香气质与香气量的贡献却很大[21-23]。因此，四川烟叶中性致香物质与其香型风格之间的关系，值得做更进一步的探讨。
4 参考文献
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