云烟品牌卷烟主体烟叶原料挥发性物质含量的因子分析与比较

胡永斌

（山西昆明烟草有限责任公司，山西 太原 030012）

烤烟香气风格的主要差异是由致香成分间组成比例不同而造成的。随着对烟叶内在化学品质和香气研究的不断深入，人们明确认识到烟叶香气品质的优劣主要受遗传因素和环境因素共同决定[1]。在生态因素相似的情况下，遗传因素对烟叶致香物质的种类、组成和烟叶的香味品质起到决定性作用[2]。而云南省具有种植烟草的特有生态气候条件，生产出的烤烟色泽橘黄、香气量足且质好，清甜香风格特色突出，是云烟品牌卷烟的主体原料。其中，烤烟品种红大、K326具有更独特的品质特征，满足云烟品牌高档高端产品配方需求。近年来，虽然关于烟叶致香物质的研究比较多，但对于云烟品牌所需的主体原料的致香物质含量的因子分析与差异研究却尚未见报道。通过对云南烟区4个主栽品种（红大、K326、云烟87、云烟85）进行致香成分分析与建立因子模型，旨在分析评价不同品种间致香物质含量的差异，建立致香物质评价方法，为优质卷烟原料的合理使用及配方设计提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

供试的烟叶样品于2009年在红云红河集团的昆明市5个原料基地采集。供试品种包括红大、K326、云烟87、云烟85，共采集100个烟叶样品（安宁、富民、官渡、晋宁、石林各20个样品）。烟样由专职质检员按照“GB 2635—92烤烟标准”选取。每个烟样3 kg，烘干、粉碎、过60目筛后装瓶备分析测定用。

1.2 主要挥发性香气物质的分析

将烟叶样品磨碎，过40目筛子，在平衡箱中于温度（22±1）℃、相对湿度（60±2）%条件下平衡24 h，准确称取平衡后的烟末样品25.0 g，置入同时蒸馏萃取装置中，并加入固定量的内标化合物（乙酸苯甲酯），采用二氯甲烷作为溶剂对烟末进行连续动态萃取2 h，所得提取物经干燥后浓缩定容至1.0mL.

浓缩液采用Agilent6890N/5975气质联用分析仪进行分析，所得图谱经计算机谱库（NIST05，Wiley275）检索，按照文献[3]的方法计算各峰的相对含量按照化学官能团结构进行化合物分类，具体分析成分、分类情况见表1、表2（新植二烯单列）。

表1 主要致香成分和香气指标

代号NO.香气成分/指标Aroma component/index代号NO.香气成分/指标Aroma component/index代号NO.香气成分/指标Aroma component/index X24 2，4-庚二烯醛 X55 香叶基丙酮X25 4-吡啶甲醛 X56 未知物X26 1H-吡咯-2-甲醛 X57β-紫罗兰酮+未知物X27 2，4-庚二烯醛B X58 2，4-二（1，1-二甲基乙基）-苯酚3-（1-甲基乙基）(1H)吡唑[3，4-b]吡嗪X29 3，4-二甲基 -2，5-呋喃二酮 X61 2，3’-联吡啶X30 苯乙醛 X62二氢猕猴桃内酯X31 2-甲基苯酚 X63 巨豆三烯酮A X28 苯甲醇 X60

表2 致香成分分类表

1.3 GC/MS的分析条件

毛细管柱：HP-5MS（30m×0.25mm×0.25μm）；进样口温度：240℃；载气：He，1mL/min；程序升温：50℃（1min）—8℃/min—160℃（2min）—8℃/min—260℃（15min）；进样量：0.5μL；分流比：25∶1；传输线温度：280℃；电离方式：EI；电离能量：70 eV；离子源温度：230℃；四级杆温度：160℃；质量范围35~455 aum.

1.4 数据处理方法

所有数据处理借助SPSS13.0（Statistics Package for Social Science）统计分析软件。83种致香成分分析应用因子分析功能（Factor Analysis）中的方差最大旋转（Varimax Rotation）进行统计；不同品种烤烟致香成分含量差异分析应用相关分析模块（Correlate）的双变量相关分析(Bivariate)进行统计。双尾检测，“*”表示显著水平为5%，“**”表示显著水平为1%.

2 结果与分析

2.1 不同品种中部烟叶致香成分的因子分析

评价指标间经常存在一定的相关性，统计数据所反映的信息在一定程度上有重叠。为了避免评价指标之间的相关性所引起的权重偏倚，且能较好地反映各指标的变化，可采用因子分析方法。如果评价指标之间有较强的相关关系，指标间可以共享公共因子，有利于对复杂多项指标进行解释[4-5]。原始数据的无量纲化。对数据进行“中心化”处理，以消除各指标间的差别［6］，便于数据比较，据此可求得4个品种烟叶主要致香成分指标的标准化值。

2.1.1 不同品种KMO检验与Barlett球度检验

表3 KMO检验与Barlett球度检验结果

由表3可知，KMO检验值为0.491，说明样本量尚需扩充和增加，但从Bartlett球度检验结果显示，近似卡方值为478.331，自由度为192，检验达到极显著水平，因此认为因子分析的适用性较好。

2.1.2 不同品种方差解释及其累计和

表4 不同品种致香成分的解释方差及其累计和

品种Cultivars等级Grades因子Factor旋转平方和载入Rotation Sums of Squared Loadings特征值eigenvalue方差%Variance%累计%Cumulation%因子1 20.226 24.368 24.368云烟87 Yunyan87 C3F因子2 7.853 9.461 33.829因子3 6.923 8.341 42.170因子4 6.702 8.075 50.245因子5 4.490 5.410 55.655因子6 4.401 5.303 60.958因子7 3.985 4.801 65.759云烟85 Yunyan85 C3F因子1 13.090 15.771 15.771因子2 11.215 13.512 29.283因子3 8.700 10.482 39.765因子4 4.959 5.974 45.740因子5 4.766 5.742 51.482因子6 4.530 5.458 56.940因子7 4.333 5.220 62.160

由表4可知，4个品种致香成分含量的解释方差表给出了每个因子所解释的总方差比例，以及解释方差的累计和。观察旋转平方和载入的“累计%”一列，4个品种前7个公因子的特征值都大于1，且旋转后解释的累计方差都达到60%以上。根据因子分析特征值大于0.6的原则[5]，提取了7个因子进行分析，分析结果见表4.红大、K326、云87、云85对评价指标的累积贡献率分别是61.301%、62.141%、65.759%和62.160%.

2.1.3 不同品种旋转后的因子载荷矩阵

表5 不同品种致香成分旋转成分矩阵

如表5所示，给出了旋转后因子载荷矩阵。4个品种致香成分旋转成分矩阵是经过旋转后的载荷矩阵，一般情况下，经过因子旋转后变量在因子的载荷分布更加分散，因而比未旋转时更容易解释，而“载荷绝对值”一列是把在每个因子上载荷较大的前8个变量依次提取出来，以便对各因子的具体变量进行深入分析。

2.2 不同品种烤烟致香物质含量差异分析

2.2.1 不同品种烤烟中部叶致香物质含量差异分析

表6 烟叶主要挥发性香气成分分类指标的基本统计特征

由表6可知，为各个评价指标的基本统计特征值，从表中可以看出4个品种烟叶主要挥发性香气物质的变异系数都较大，说明烟叶样本间的差异较大。

2.2.2 不同品种烤烟中部叶致香物质含量方差分析

为了研究云烟品牌卷烟主体原料之间的差异，采用方差分析中的LSD检验方法对两两品种之间各类物质含量的均值进行比较检验。表7显示了不同品种中部烟叶各类致香物质的多重比较检验结果。

表7 昆明产区中部烟叶各类化合物的多重比较检验

从表7可以看出，对于不同品种的中部烟叶来说，在显著水平0.05的情况下，红大与K326、云87在醇类化合物上具有显著性差异；红大与K326、云87在酯类和内酯化合物上具有显著性差异；红大与K326、云87，云85和云87在酚类化合物上具有显著性差异；红大与云87，K326与云87在呋喃类化合物上具有显著性差异；红大与云85在氮杂环化合物上具有显著性差异；红大与K326、云87在新植二烯上具有显著性差异。

3 结束语

以云南5个种植点2009年收集的K326、红大、云烟87、云烟85烟叶样品为对象，根据83种致香成分的含量进行因子旋转分析可以看出4个品种之间的主要致香成分存在明显差异，分类效果较好，各自影响的第一主因子（表4）的最大载荷变量差异明显。

红大与其他品种差异的重要组分主要是由新植二烯分解转化为植物呋喃类物质和美拉德（Maillard）反应的产物。植物呋喃具有清香、兰草香气息，能使烤烟产生明显的清香气息[7]，美拉德反应产物是形成烤烟高香气量的主要原因之一[8-9]。这些致香物质都具备焦甜、烤甜、清甜香气品质，其挥发性相对较强，阈值较高，这些致香成分对烤烟形成清香气息产生积极的影响。

K326具有“清香偏浓”的风格特征，其重要原因可能是第一主因子差异的重要组分有很多化合物与胡萝卜素、与类胡萝卜素的降解产物有关。胡萝卜素的代谢产物，是烤烟形成浓郁香型和香气量大、质纯、香型突出的重要原因之一[10-13]。类胡萝卜素降解产物的含量仅次于叶绿素降解产物（占8%～12%）[14]，其降解产生的香味物质阈值相对较低、刺激性较小,香气质较好，对烟叶香气供献率大，是影响烟叶香气质和香气量的重要组分[15]。

云87第一因子中的吡咯、吡啶都是氮杂环类物质，吡咯是叶绿素甲酯酸脱镁、加氧的产物，具有柔和烟气，陈化烟香的作用[16]。据冼可法等对云南和河南的烤烟香气成分进行了比较研究，发现烟草的香型与氮杂环类香气成分含量有关，浓香型烟叶氮杂环类香气成分较高，清香型烟叶含量相对较低[17]。云烟85第一因子中的茄酮是西柏烷类萜类物质主要降解产物，它是烟草中含量丰富的中性香味物质之一，它不但本身具有很好的香气，而且由茄酮转化的产物，如茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮等也是很重要的烟草香味物质[18]。

通过多重比较检验（表7）得知，不同品种烤烟中部叶的差异主要集中在酚类物质上；不同品种烤烟中部叶的差异主要集中在醇类和酚类物质上；酚类化合物的差异是红大与其他品种的主要差异。

[1]史宏志，刘国顺.烟草香味学[M].北京：中国农业出版社，1998.

[2]王瑞新.烟草化学[M].北京：中国农业出版社，2003．

[3]周冀衡，王勇.产区国部分烟区烤烟质体色素及主要挥发性香气物质含量的比较[J].湖南农业大学学报，2005，31（2）：128～132．

[4]范国忠，杨作廪.现代统计分析方法[M].北京：中国统计出版社，1992.

[5]杜强，贾丽艳.SPSS统计分析[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[6]何晓群.现代统计方法与应用[M].北京：中国人民大学出版社，2001.

[7]杨红琪，周冀衡，罗泽民，等.烟叶质体色素与香味物质形成关系的研究[C].中国烟叶学术论文集，2004：471-474.

[8]胡建军，周冀衡，李文伟，等.烤烟香味成分与其感官质量的典型相关分析[J].烟草科技，2007（3）：9-15.

[9]肖协忠，王防，贺英，等.烤烟致香成分与香气质量的相关性分析[J].中国烟草科学，2008，29（6）：1-6．

[10]邵岩，宋春满，邓建华，等.云南与津巴布韦烤烟致香物质的相似性分析[J].中国烟草学报，2007，13（4）：19-25．

[11]邵岩，方敦煌，邓建华，等.云南与津巴布韦烤烟致香物质含量差异研究[J].食品科学，2007，23（8）：70-75.

[12]刘金，刘复初，朱洪友.巨豆三烯酮的合成研究概况[J].云南化工，2006，33（1）：38-40.

[13]王建林，杨少龙，许炎妹，等.巨豆三烯酮的合成及表征[J].光谱学与光谱分析，2005（3）：467-469.

[14]周冀衡，杨虹琦，周桂华，等.我国不同烤烟产区烟叶主要挥发性香气物质的研究[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2004，30（1）：20-23.

[15]刘百战，洗可法.不同部位、成熟度及颜色的云南烤烟种某些中性香味成分的分析研究[J].中国烟草学报，1993（3）：46-53.

[16]赵铭钦，陈秋会，陈红华.中外烤烟烟叶中挥发性香气物质的对比分析[J].华中农业大学学报，2007，26(6)：875-879．

[17]洗可法.云南烤烟中性物质分析研究[J].中国烟草学报，1991（2）：1-9.

[18]周冀衡，王勇，邵岩，等.产区国部分烟区烤烟质体色素及主要挥发性香气物质含量的比较[J].湖南农业大学学报，2005，31（2）：128～132．