烤烟游离氨基酸与感官质量的相关性研究*

邓国宾，曾晓鹰，薛红芬，周丽娟，王 超，胡巍耀

[1.云南瑞升烟草技术集团（有限）公司，昆明 650106；2.红云红河烟草（集团）有限责任公司，昆明 650202]

游离氨基酸是指以游离状态存在、未结合在蛋白质分子中的氨基酸。烟草中游离氨基酸与化学派生值之间存在着一定的相关性，杨德康等[1]研究发现，烟叶中丝氨酸、甘氨酸、缬氨酸的含量高，K与Cl的比值就高。柴家荣等[2]对不同品种白肋烟的游离氨基酸进行了研究，阐述了不同品种白肋烟香吃味与游离氨基酸的关系，表明如果白肋烟晾制21 d后总游离氨基酸含量在1.5%～2.4%范围内，则属于优质白肋烟的最适范围。

目前，感官评吸仍是鉴定烟叶内在品质，尤其是香吃味的主要方法。而氨基酸与烟叶香吃味关系密切，是形成烟叶香气物质的前体，烟草中适量的氨基酸有助于提高烟气劲头和增加丰满度，若过量则具有刺激性和苦味[3]。

本研究选取云南烟区具有代表性的 23个烟叶样品进行游离氨基酸检测和感官质量评价，并应用主成分分析、偏相关分析和典型相关分析等统计分析手段对结果进行了系统分析，探讨烟叶中氨基酸与烟叶内在质量之间的关系，为卷烟配方、烟叶加料、栽培调制以及发酵程度等提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选择昆明地区具有“清香型”风格特征的红花大金元C3F初烤烟叶作为研究材料，共计23个。为了方便结果的统计分析，样品依次编号为Y1至Y23。

1.2 游离氨基酸的提取

通过60目筛过滤制备试样，称取约1 g试样于100 mL磨口三角瓶中，精确至0.0 001 g。准确加入0.005 mol/L盐酸溶液50 mL，塞上塞子，室温下超声萃取30 min。经离心后，取上清液，使用0.45 µm水相滤膜过滤后即可上机检测。

1.3 HPLC法检测游离氨基酸

采用高效液相色谱法测定游离氨基酸。色谱条件：色谱柱：Hypersil ODSC18 2.1×200 mm；流动相A：20 mmol/L NaAc＋0.018 % TEA＋0.3 % THF；流动相B：20 %的100 mmol/L NaAc (pH=7.20±0.05)＋40 % CAN＋40 % MeOH；流速：0.45 ml/min；柱温：40 ℃；检测波长：0 ～ 16 min，338 nm；16 ～25 min，262 nm。

1.4 感官质量评吸鉴定

全部样品由红云红河烟草（集团）有限公司组织评吸专家进行评吸鉴定。

1.5 数据统计分析

利用 SPSS11.5统计软件包进行主成分分析和偏相关分析，利用SAS8.0进行典型相关分析。

2 结 果

2.1 游离氨基酸含量

烤烟中游离氨基酸含量测定结果见表1，其中，脯氨酸含量最高，组氨酸、缬氨酸、丙氨酸和天冬氨酸含量较高。这5种氨基酸约占游离氨基酸总量的80.62 %。甘氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、精氨酸和异亮氨酸这5种氨基酸含量较低，仅占游离氨基酸总量的8.75 %。

2.2 多变量统计分析

2.2.1 主成分分析 主成分分析是在尽可能保存原有资料信息条件下的一种降维处理的数学方法。通过对 16种游离氨基酸和多个感官评吸指标进行主成分分析，以提取能概括原始数据绝大部分信息的主成分。

2.2.1.1 游离氨基酸主成分分析 表2结果表明，前3个主成分的特征值均大于1，且其包含了游离氨基酸的 83.69%的信息，其方差贡献率分别为51.19%、25.05%和7.45%，他们能够概括原始数据的绝大部分信息，因此采用此3个主成分。

表2 因子分析初始解对原有变量总体描述（游离氨基酸）Table 2 Total variance explained by each component (free amino acids)

游离氨基酸中的16种氨基酸提取了以下3个主成分（表3）：

第一主成分：酪氨酸-精氨酸-蛋氨酸-亮氨酸-缬氨酸-甘氨酸-苏氨酸-赖氨酸。表达式为：F1=0.932×酪氨酸+0.902×精氨酸+0.888×蛋氨酸+0.881×亮氨酸–0.747×缬氨酸–0.742×甘氨酸+0.693×苏氨酸–0.690×赖氨酸；

第二主成分：组氨酸-谷氨酸-苯丙氨酸-丙氨酸-脯氨酸，表达式为：F2=0.906×组氨酸+0.894×谷氨酸+0.821×苯丙氨酸+0.784×丙氨酸+0.766×脯氨酸；

第三主成分：异亮氨酸，表达式为：F3 = 0.851× 异亮氨酸。

2.2.1.2 感官评吸主成分分析 从表4可以看出，前3个主成分的特征值均大于1，包含了感官评吸72.35%的信息，它们的方差贡献率分别为44.02 %、20.12 %和8.21 %，能够概括原始数据的绝大部分信息，因此采用此3个主成分。

表3 游离氨基酸主成分最大正交旋转后的因子载荷矩阵Table3 Rotated component matrix of tobacco free amino acids

表4 因子分析初始解对原有变量总体描述（感官评吸指标）Table 4 Total variance explained by each component (sensory quality)

感官评吸的14个指标提取的3个主成分（表5），表达式如下：

第一主成分：浓度-香气量-劲头-丰富性-绵延性，表达式为：F1=0.866×浓度+0.823×香气量+0.802×劲头+0.725×丰富性+0.596×绵延性；

第二主成分：柔和性-愉悦性-细腻度-透发性，表达式为：F2=0.895×柔和性+0.791×愉悦性+0.659×细腻度+0.628×透发性；

第三主成分：余味-甜度-杂气-刺激-成团性，表达式为：F3=0.793×余味+0.750×甜度+0.660×杂气+0.881×刺激+0.556×成团性。

表5 感官评吸指标主成分最大正交旋转后因子载荷矩阵Table 5 Rotated component matrix of the sensory properties

2.2.2 游离氨基酸含量与感官评吸指标之间的偏相关分析 从游离氨基酸与感官评吸偏相关分析可知，它们之间有较显著的相关性（表6）。（1）大多数游离氨基酸与感官评吸指标呈显著或极显著正相关。其中：

对愉悦性贡献较大的是：精氨酸、酪氨酸、蛋氨酸；

对丰富性的贡献较大的是：丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸；

对香气量的贡献较大的是：丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、丙氨酸、脯氨酸；

对浓度贡献较大的是：丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、苏氨酸、脯氨酸；

对劲头贡献较大的的是：丙氨酸与劲头呈显著正相关，表明在一定浓度范围内，丙氨酸含量提高，劲头得分增加，劲头适中；

对绵延性贡献较大的的是：丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、丙氨酸。

此外，酪氨酸、蛋氨酸与刺激呈显著正相关，表明随着这两种氨基酸含量的增加，刺激得分增加，刺激降低，对感官评吸有利。

精氨酸、蛋氨酸与杂气呈显著正相关，表明在一定范围内，精氨酸和蛋氨酸含量越高，杂气得分越高，而杂气越轻，对品质有利。

总游离氨基酸与丰富性、香气量、绵延性、浓度和评吸总分均呈显著或极显著正相关，表明游离氨基酸提高，有助于增加香气量，提升烟叶的丰富性，有利于提高烟叶抽吸品质。

（2）有部分游离氨基酸与感官评吸指标呈负相关。其中：

对丰富性影响较大的是：缬氨酸、赖氨酸；

对绵延性影响较大的是：缬氨酸；

对透发性影响较大的是：缬氨酸；对细腻度影响较大的：缬氨酸；

对甜度影响较大的是：缬氨酸、赖氨酸、组氨酸；

对成团性影响较大的：缬氨酸、赖氨酸；余味：缬氨酸。

从偏相关分析可以看出，在一定浓度范围内，提高精氨酸、蛋氨酸和酪氨酸的含量，并同时控制缬氨酸的含量，对提高烟叶抽吸品质较有利。

表6 游离氨基酸与感官评吸的偏相关性分析Table 6 Partial correlation analysis between the free amino acid and sensory qualities

2.2.3 游离氨基酸与感官评吸之间的主成分典型相关分析 典型相关分析是研究两组变量之间相关关系的一种多元统计方法，它能够揭示出两组变量之间的内在联系。对于试验结果，如果直接对这两组变量（游离氨基酸和评吸指标）进行简单的偏相关分析，只能反映变量内各项指标之间的简单相关性，但难以客观反映游离氨基酸含量与感官质量两组变量整体间的内在联系。因此，为了能够把多个变量与多个变量之间的简单相关性转化为两组变量之间的关系，进一步以提取的游离氨基酸主成分组和感官评吸主成分组为变量，然后采用典型相关分析对烟叶原料游离氨基酸含量与感官评吸指标之间关系进行了分析建模，结果见表7～8。

游离氨基酸与评吸指标主成份典型相关分析表明，第一典型相关模型系数检验在0.05水平上差异显著（表7），模型为（表8）：

游离氨基酸第一主成分得分权重为0.9671，相应评吸指标第一主成分和第三主成份得分权重分别为0.7267和0.6219。这表明，游离氨基酸第一主成分主要影响评吸指标第一主成分和第三主成份。

表7 典型相关系数检验Table 7 Test of canonical correlation model coefficient

表8 游离氨基酸与评吸指标主成分典型相关模型系数Table 8 Canonical correlation analysis of the relationship between free amino acid and sensory qualities

因此，结合典型相关分析和游离氨基酸主成分分析可以得出以下结论：

游离氨基酸第一主成分（酪氨酸-精氨酸-蛋氨酸-亮氨酸-缬氨酸-甘氨酸-苏氨酸-赖氨酸）对评吸指标的第一主成分（浓度-香气量-劲头-丰富性-绵延性）贡献较大，同时还与评吸指标的第三主成分（余味-甜度-杂气-刺激-成团性）呈正相关。但游离氨基酸与评吸指标第二主成分（柔和性-愉悦性-细腻度-透发性）无明显相关性。

3 讨 论

氨基酸对于烟草香味物质的形成起着重要的作用[7]。适量的氨基酸有助于提高烟气劲头和增加丰满度。若氨基酸含量太高，烟气辛辣、味苦，并且刺激性强烈，这是由于在燃烧过程中氨基酸通常生成 NH3等含氮化合物，个别氨基酸还产生 HCN等危害性烟气成分；若氨基酸含量太低，烟气则平淡无味缺少丰满度[8-10]。本研究发现，含量较高的缬氨酸与多个感官评吸指标得分呈负相关，随着缬氨酸含量的增加，烟叶的丰富性、甜度、绵延性、细腻度、成团性、余味和评吸总分等的得分降低，抽吸品质下降。这与杨德廉等[1]的研究结果不一致，原因可能是在一定浓度范围内，烤烟的抽吸品质随缬氨酸含量的提高而提高，超出适宜范围就会影响烟草的评吸质量。

王树声等[11]发现烤烟烟叶游离氨基酸组分与烟叶内在质量之间存在一定的相关性，此外，根据聂荣邦等[12]的研究，烟叶中氨基酸含量适当高一些，对增进品质、提高香吃味是必要的，这显然与某些氨基酸是烟叶陈化、燃吸过程中的非酶棕色化反应的前身物质有关。但是无论是鲜烟叶，还是烤后烟叶，在各成熟度档次中，适熟烟叶氨基酸含量并不是最高，而是较低[12]，这与本研究的分析结果一致，这说明烟叶香吃昧的形成是一个复杂的过程。探索游离氨基酸与烟叶感官评吸之间的相关关系，可为卷烟配方、烟叶加料、栽培调制和发酵程度等提供理论指导。

本研究表明，烤烟中游离氨基酸含量较高的有：脯氨酸、组氨酸、缬氨酸、丙氨酸、天冬氨酸，其中脯氨酸含量最高。这与王娟等[4]以及王玉林等[5]的研究结果一致。烟叶烘烤后，氨基酸的含量与比例发生明显的变化，尤其是脯氨酸的含量增幅较大，据分析这与烟叶变黄期的温湿度胁迫有很大关系[6]。此外，含量较低的游离氨基酸有：甘氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、精氨酸、异亮氨酸。

从偏相关分析可以看出，对感官评吸指标贡献较大的游离氨基酸主要有：丝氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、蛋氨酸、酪氨酸。而对烟叶感官评吸负面影响较大的游离氨基酸主要是：缬氨酸、赖氨酸，其中缬氨酸在烟叶中的含量较高。因此，在一定浓度范围内，提高精氨酸、蛋氨酸、酪氨酸的含量，并同时降低缬氨酸、赖氨酸的含量，对提高烟叶抽吸品质较有利。

游离氨基酸与感官评吸之间的主成分典型相关分析结果显示，游离氨基酸第一主成分（酪氨酸-精氨酸-蛋氨酸-亮氨酸-缬氨酸-甘氨酸-苏氨酸-赖氨酸）对评吸指标的第一主成分（浓度-香气量-劲头-丰富性-绵延性）贡献较大，同时还与评吸指标的第三主成分（余味-甜度-杂气-刺激-成团性）呈显著正相关。也就是说，第一主成分中这几类氨基酸含量的提高，有助于香气量、甜度的增加，提高烟叶劲头及丰富性，同时还能降低刺激性，减轻杂气。

典型相关分析结果与偏相关分析是相吻合的，即蛋氨酸、精氨酸、酪氨酸、甘氨酸对烟叶感官评吸指标贡献较大，在一定范围内提高其含量，有利于改善烟草的抽吸品质；而本研究显示，这4种游离氨基酸在烟叶中的含量都较低，说明适量的游离氨基酸对烟草抽吸品质较有利，但其含量超出一定浓度范围，反而会降低烟叶的品质。

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