不同品种烤烟烘烤前后非挥发性有机酸含量的研究

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(1 湖南农业大学烟草科学与健康重点实验室，长沙 410128；2 湖南农业大学生物科学技术学院,长沙 410128；3 衡阳市南岳区质量技术监督局，湖南南岳 421900)

2011-12-23

管 维(1986—)，女 ，湖南衡阳人，硕士研究生，Email：guanweiyx@163.com。*通信作者。

不同品种烤烟烘烤前后非挥发性有机酸含量的研究

管维1,3，杨虹琦1*,尹光庭1，费明亮1，陈颐1，白柯1，刘学勇1，崔晓2

(1 湖南农业大学烟草科学与健康重点实验室，长沙 410128；2 湖南农业大学生物科学技术学院,长沙 410128；3 衡阳市南岳区质量技术监督局，湖南南岳 421900)

为探明不同产区主栽烤烟品种烘烤前后主要非挥发性有机酸含量的差异及其对烤烟香气风格的影响，以云南省主栽的3个品种云烟85、K326、红花大金元与福建省主栽的两个品种云烟87、翠碧1号的C3F等级烤烟叶为材料，进行了多元有机酸、高级脂肪酸烘烤前后含量变化的分析比较。结果表明：不同品种间棕榈酸、硬脂酸两种高级脂肪酸含量烘烤前后均无显著性差异，亚油酸、油酸含量烘烤后出现显著性差异，而草酸、苹果酸、柠檬酸3种主要有机酸含量存在极显著差异；云烟87的多元酸含量上升而高级脂肪酸含量降低，红花大金元的多元酸与高级脂肪酸含量均有所降低。对产区因素分析得出，云南产区烟叶烘烤前后非挥发性多元有机酸含量普遍高于福建产区，呈现出极显著差异，而高级脂肪酸略低于福建产区，表现出明显的产区差异。

烤烟；烘烤；非挥发性有机酸；多元有机酸；高级脂肪酸

有机酸是烟草中的主要酸性致香成分，能改善烟气酸碱度，使烟气吃味醇和芳香，所以烟叶中的有机酸与烟叶香吃味的形成有密切的关系。目前烟叶中已被鉴定出的有机酸达200多种，分为挥发性、半挥发性及非挥发性有机酸三类。而非挥发性有机酸又可细分为非挥发性多元有机酸和高级脂肪酸。其中含量较高的非挥发性多元有机酸主要是苹果酸、柠檬酸、草酸和丙二酸[1]。这4种多元有机酸占烟叶总有机酸的70%～80%[2], 含量很低的非挥发性多元有机酸有羟基乙酸、琥珀酸、延胡索酸和丙酮酸等。这些非挥发性多元有机酸常以有机酸盐的形式存在于烟叶细胞中，其含量一般反映烟叶的成熟情况[3]，是反映烟叶品质的重要指标。高级脂肪酸也是非挥发性有机酸中的重要成分。烤烟中碳原子数≥12的高级脂肪酸可赋予烟气蜡味、脂味及柔和的吸味，并且某些高级脂肪酸的甲酯和乙酯具有突出的芳香气味；高级不饱和脂肪酸及其甲酯化衍生物在热裂解过程中，易形成己醛、己烯醛等具有强烈杂气和刺激性的物质， 因而会增加烟气的刺激性和粗糙感。近年来非挥发性有机酸对于烟草品质的影响及其代谢情况已日益引起烟草工作者的关注，但关于不同地区不同主栽品种烟叶中非挥发性有机酸烘烤前后含量变化的报道相对较少。为了研究不同产区、不同烟叶品种烘烤前后多元有机酸和高级脂肪酸含量的差异及其对烤烟香气风格的影响，本研究以云南和福建5个烤烟品种烟叶为材料，分析比较了云南与福建两个产区不同烤烟品种烘烤前后烟叶中多元有机酸和高级脂肪酸的含量差异，以期为平衡烟气酸碱度，改善吸食口感品质,以及烟气的吸味和香气质量提供试验依据，并为卷烟生产中合理利用烤烟原料提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2008年7月分别在云南保山市隆阳区西邑乡、福建龙岩市武平县高梧村以及湖南农业大学烟草实验室进行。供试烤烟品种云南保山市隆阳区西邑乡为云烟85、K326、红花大金元3个品种，福建龙岩市武平县高梧村为云烟87、翠碧1号2个品种。5个烤烟品种均采收中部适熟烟叶进行编杆，同时取3份，装入智能化烤房，按三段式烘烤技术进行烘烤。编杆同时每份样各取3份烟叶样品杀青作为烤前试验分析材料。烘烤结束后选取C3F等级烟叶作为烤后试验分析材料。将烤烟样品去主脉，置 60℃恒温干燥箱中烘干，粉碎后过0.15 mm分样筛，装入塑料袋中密封，置低温下保存备用。

为消除105℃杀青样与60℃烤后样水分含量的差异，每个样品取3份，各称1 g (用于平行分析)，将60℃烤后样置烘箱中105℃平衡水分1 h,与105℃杀青样比较以得出水分差异。与同品种杀青样比较发现，云烟85、K326、红花大金元、云烟87和翠碧1号的相对含水率分别为6.9%，6.6%，5.4%，6.1%，5.5%。

1.2 试剂和方法

主要分析试剂：分析纯甲醇(上海国药集团化学试剂有限公司生产)；分析纯二氯甲烷(上海国药集团化学试剂有限公司生产)；分析纯硫酸(广东西陇化工厂生产)。草酸、丙二酸、延胡索酸、琥珀酸、苹果酸、戊二酸、柠檬酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、硬脂酸等有机酸标准品(Sigma公司产品)。

非挥发性有机酸的测定：每个样品称取3份各 0.5 g粉碎烤烟样品，置于100 mL干燥具塞三角瓶中，加入25 mL 10%硫酸-甲醇溶液(酯化作用)和戊二酸-甲醇溶液，摇匀后室温振荡24 h。然后过滤至分液漏斗中，用二氯甲烷萃取。萃取液加无水硫酸钠去除水分后，取l μL注入气相色谱进行分析，用内标法(戊二酸为内标)定量。多元有机酸和高级脂肪酸标样的处理过程完全相同。分析仪器为GC-TRACE ULTRA(美国Finnegan)；FID检测器，载气为高纯N2；DB-5弹性石英毛细管柱(30 m×0.32 mm id×0.25 μm df)，气化室和FID检测器温度均为250℃，分流比10/1；程序升温：初温40℃ ，保持1 min，10℃/min升温到150℃，再以15℃/min升到280℃。

1.3 数据分析

采用DPS软件对不同品种烟叶烘烤前后各种多元酸和高级脂肪酸含量进行单因素方差分析，并用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 多元有机酸和高级脂肪酸的气相色谱分析

气谱是非极性毛细管柱，需把样品酯化后才能检测，整个实验过程柱子不能进入水溶液，故采用硫酸甲醇酯化样品，戊二酸为标样。研究表明，采用非极性毛细管柱可以按照碳链长度以及羧基数目不同，有效地将样品中非挥发性有机酸分离。从样品中检测到的多元酸有草酸、柠檬酸、苹果酸，高级脂肪酸有棕榈酸、硬脂酸和油酸、亚油酸，可能由于样品中含量过低难以检测，其他有机酸均未检测到(图1)。实验所检测的8种有机酸均得到了良好分离。

图1 多元有机酸和高级脂肪酸的甲酯化标样和甲酯化烤烟样品气相色谱图Fig.1 Chromatogram of multiple organic acid and senior fatty-acid from the sample of standard and tobacco with methyl ester注：1.草酸；2.丙二酸；3.延胡索酸；4.琥珀酸；5.苹果酸；6.戊二酸；7.柠檬酸；8.月桂酸；9.肉豆蒄酸；10.棕榈酸；11.油酸；12.亚油酸+亚麻酸；13.硬脂酸

2.2 不同品种烟叶烘烤前非挥发性有机酸含量分析

分析结果可知(表1)，云烟85、K326、红花大金元、云烟87以及翠碧1号5个品种烤前烟叶中草酸、苹果酸和柠檬酸含量存在极显著差异，而棕榈酸、亚油酸、油酸及硬脂酸的含量差异不显著。其中红花大金元的草酸含量远高于其他4个品种，翠碧1号草酸含量极低，云烟87烟叶中未检测出草酸。云南烤烟苹果酸含量以K326最高，其次为红花大金元；云烟87和翠碧1号苹果酸含量远远低于其它3个烤烟品种，并且柠檬酸含量翠碧1号、云烟87和云烟85也低于其它2个品种。

表1 不同品种烤前多元有机酸与高级脂肪酸含量的差异及方差分析(mg/g)

注：同一列中小写字母不同表示差异显著,大写字母不同表示差异极显著。下同。

2.3 不同品种烟叶烘烤后非挥发性有机酸含量分析

由表2可知，云烟85、K326、红花大金元、云烟87以及翠碧1号5个品种烤后烟叶中草酸、苹果酸和柠檬酸含量存在极显著差异，而棕榈酸、亚油酸、油酸及硬脂酸含量的差异不显著，其中红花大金元的草酸含量远高于其他4个品种，翠碧1号草酸含量极低，云烟87烟叶中未检测出草酸。苹果酸含量以K326最高，其次为红花大金元，翠碧1号烤烟中的苹果酸含量最低；云烟87和翠碧1号苹果酸含量远远低于其它3个烤烟品种，表现为高油酸、低多元酸的特性。柠檬酸含量K326高于其它品种，翠碧1号则远低于其它品种。

表2 不同品种烤后烟样多元有机酸与高级脂肪酸含量的差异 (mg/g)

2.4 两个产区烟叶烘烤前多元有机酸及高级脂肪酸含量差异

分析结果表明，福建产区烤前烟样中多元有机酸均低于云南产区，其中草酸含量呈极显著性差异，福建产区草酸含量远远低于云南产区，并且苹果酸和柠檬酸呈现出显著差异，含量均低于云南产区；因而从多元酸含量可以区分云南和福建产区烤前烟样。福建产区的烤前烟样中高级脂肪酸含量均略高于云南产区，但差异均不显著(表3)。

表3 不同产区烤前烟样多元有机酸与高级脂肪酸含量的差异(mg/g)

2.5 两个产区烟叶烘烤后多元有机酸及高级脂肪酸含量差异

由表4可知：福建烤后烟样多元有机酸均低于云南产区，其中草酸、苹果酸、柠檬酸含量均呈现极显著性差异，福建产区草酸、苹果酸、柠檬酸含量远远低于云南产区；因而从多元酸含量可以区分云南和福建产区烤后烟样。福建产区的烤后烟样中高级脂肪酸含量均略高于云南产区，棕榈酸、亚油酸、硬脂酸的含量差异均不显著，油酸却显示出极显著性差异。

表4 不同产地烤后烟样多元有机酸与高级脂肪酸含量的差异(mg/g)

3 小结与讨论

(1)同一生态烟叶种植区不同品种烟叶中非挥发性有机酸和高级脂肪酸含量均有所不同：红花大金元表现为高草酸、中苹果酸、低柠檬酸；K326表现为低草酸、高苹果酸、高柠檬酸；云烟85表现为低草酸、低苹果酸、低柠檬酸；云烟87表现为高苹果酸、低柠檬酸；翠碧表现为低苹果酸、低柠檬酸。烟草燃吸品质受苹果酸和柠檬酸含量影响，一般苹果酸含量高燃吸品质好。但高含量的柠檬酸含量将降低燃吸品质。烤后烟样的多元有机酸总量除红花大金元外，其余4个品种均较烤前烟样表现为多元酸总量增加，其中草酸、苹果酸、柠檬酸3种多元酸含量均有大幅度增长。高级脂肪酸变化与品种因素也有一定关联。云烟87、翠碧1号表现为4种脂肪酸含量增加，而云85和红花大金元4种脂肪酸含量略有降低，但5个品种有机酸总量均表现为增长态势。

(2)福建产区属于低海拔地区，云南属于高海拔地区，对烘烤前后两个产区烟叶各非挥发性有机酸和高级脂肪酸含量进行比较，得出的研究结果与低海拔烟区烤烟具有低苹果酸和柠檬酸以及高海拔烟区烤烟具有高苹果酸和柠檬酸特征相符。又因福建和云南烟区在海拔上有一定代表性，从本研究还可推论低海拔烟区烤烟还存在低草酸，高海拔烟区具有高草酸的特征。通过对比分析福建、云南产区烟样，进一步发现所检测的烟样有机酸含量明显呈现出另外一个规律：福建产区烟样多元有机酸含量明显低于云南产区，而高级脂肪酸含量略微高于云南产区。

(3)目前的研究表明，烟草燃吸品质主要受苹果酸和柠檬酸含量影响。在烟叶烘烤阶段，随蛋白质和碳水化合物的分解烟叶中非挥发性有机酸含量不断提高。通常烟叶烘烤后，草酸和柠檬酸含量下降，苹果酸含量增加[8]。琥珀酸、苹果酸和柠檬酸是碳水化合物分解代谢过程中的重要产物，它们的含量会对烤烟香吃味产生很大影响，是烟株体内能量转化过程中的重要介质，参与能量、酸碱平衡等一系列重要代谢过程[7]，其它的非挥发性有机酸在代谢过程也各有其作用，在抽吸过程中也产生各不相同的口感。在抽吸过程中非挥发性有机酸通过平衡酸碱度影响烟气的吸味和香气质量。有评吸工作者认为多元有机酸含量过低，口感干燥，含量过高，又略感苦酸味。而高级脂肪酸对烟草的香气和吸味也可产生一定影响，饱和高级脂肪酸棕榈酸及硬脂酸可增加烟气的脂肪味与蜡味，赋予烟气柔和的吸味，并使烟气变得圆和，其含量与烟叶的燃吸质量呈正相关；亚油酸和亚麻酸等不饱和高级脂肪酸的含量与烟叶的香吃味呈负相关，它们能增加烟气的粗糙感、刺激性和青杂气，并产生涩味[2,9,10]。此外，烟草细胞中的16C棕榈酸是在细胞液中合成，18C硬脂酸则是在线粒体中由16C棕榈酸加长2C单位形成，而细胞中的油酸、亚油酸和亚麻酸等不饱和脂肪酸则是由去饱和酶催化18C硬脂酸脱氢形成。因此，在烟草栽培和调制过程中，如何促进细胞质中饱和脂肪酸的合成，抑制线粒体中不饱和脂肪酸的合成还有待于进一步深入研究[6]。

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ContentofNon-volatileOrganicAcidsofDifferentVarietiesofTobaccobeforeandafterFlue-curing

(1 Key Laboratory of Tobacco Science & Health, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128,China; 2 College of Bioscience and Biotechnology, HNAU，Changsha, Hunan 410128,China；3 Bureau of Quality and Technical Supervision of Nanyue District of Hengshan City , Nanyue, Hunan 421900, China)

In order to explore the major differences in the content of the main non-volatile organic acid before and after curing and their effects on flue-cured aroma style, the analysis comparison on the multivariate organic acids and senior fatty acids content of changes before and after baking was taken with the main materials of 3 species in Yunnan called K326，Y85 and Hong-hua-da-jin-yuan and 2 species in Fujian called Y87 and Cuibi1. The results showed that the content of palmitic acid and stearic acid in different varieties had no remarkable difference, however, the content of linoleic acid and oleic acid of different varieties were different before and after baking, and the 3 main organic acids: oxalic acid, malic acid and citric acid existed extreme difference. The content of multivariate acid of Y87 rose while the stearic acid reduced, and both of them in Hong-hua-da-jin-yuan reduced in some degree. Through the analysis of the region factor, we came to a conclusion that the content of non-volatile multivariate of organic species produced in Yunnan before curing was generally higher than that in Fujian, while senior fatty acid aspect was slightly lower than that of Fujian, which presented obvious regional differences.

Tobacco; Baking; Non-volatile organic acids; Multivariate organic acid; Senior fatty acid

S572.01

A

1001-5280(2012)02-0148-05

10.3969/j.issn.1001-5280.2012.02.10

责任编辑：黄燕妮