襄阳平原烤烟多酚、有机酸含量与国内外烤烟的差异比较

孟黎明，郭利，朱金峰，曹丽君，李志刚，许自成

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州　450002；2.湖北省烟草公司襄阳市公司，湖北 襄阳　441003;

3.河南省漯河市烟草公司，河南 漯河　462000；4.湖北中烟工业有限公司，湖北 武汉　430051)



襄阳平原烤烟多酚、有机酸含量与国内外烤烟的差异比较

孟黎明1，郭利2，朱金峰3，曹丽君2，李志刚4，许自成1

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州450002；2.湖北省烟草公司襄阳市公司，湖北 襄阳441003;

3.河南省漯河市烟草公司，河南 漯河462000；4.湖北中烟工业有限公司，湖北 武汉430051)

摘要：以国内外具有代表性的86份烤烟中部叶为试验材料，研究了襄阳平原烤烟挥发碱、多酚、有机酸含量与其他烟区烟叶的差异.结果表明：(1)襄阳烟叶挥发碱含量为(0.29±0.07)%，不同烟叶产区挥发碱含量表现为巴西>津巴布韦>襄阳>豫中>云南；(2)襄阳烟叶多酚总量为(23.91±2.27)mg/g，不同烟区烟叶多酚总量表现为豫中>襄阳>云南>巴西>津巴布韦；(3)襄阳烟叶有机酸总量为(125.92±13.65)mg/g，不同烟区烟叶有机酸总量表现为襄阳>豫中>云南>巴西>津巴布韦；(4)襄阳平原烤烟具有挥发碱较低、多酚含量较高、多元有机酸总量高、高级脂肪酸总量较低，非挥发有机酸总量高的特点，其较好的调和作用可用于卷烟配方中，且聚类分析表明襄阳平原烤烟化学成分与豫中最为相似，初步认为襄阳平原烤烟具有浓香型烟叶品质特征.

关键词：烤烟；挥发碱；多酚；有机酸；聚类分析；襄阳

Comparison of levels of polyphenols,organic acids in cured

烟草作为一种特殊的嗜好品，主要通过吸食而消费[1]，其烟叶质量决定着卷烟制品的优劣[2]，对烤烟评价多从外观质量、化学成分、感官质量、物理特性4方面进行[3].其中烤烟化学成分是烟叶感官质量形成的物质基础，是烟叶品质鉴定的重要指标，同时决定烟叶的质量与风格特色[4].目前，关于化学成分对烤烟质量的影响已有大量的研究，但基本都是从常规化学成分出发，而以烤烟中挥发碱、多酚、有机酸的含量进行分析烟叶质量的报道甚少，其中挥发碱是烟叶中的碱性组分，能使烟气酸性减弱，碱性增强，主要影响烟气浓度和刺激性，与烟碱显著相关[5]，挥发碱过多则烟气刺激性增强，过少，烟气劲头不足，吸味平淡[6].多酚是烟草中重要的香味物质，多酚参与棕色化反应，不仅直接影响烟叶的色泽，而且间接影响烟叶的香吃味.绿原酸、芸香苷和莨菪亭是烟草中主要的酚类物质，绿原酸占总酚量的 75%～95%，这些多酚类物质在烟叶燃吸过程中能产生酸性反应，中和部分碱性，从而协调烟气[6-7]，而非挥发性有机酸和高级脂肪酸虽然对烟草的香味没有明显的直接作用，但可以调节烟气的酸碱度，使吸味醇和，增加烟气浓度，某些有机酸通过氧化还可形成香气成分，从而影响烟叶及其制品的质量[8-9].而襄阳平原烟区属于北亚热带大陆性季风气候，夏热冬冷，春秋温和，四季分明；冬干夏湿，光照充足，无霜期长，雨量适当；由于处于岗地，地势开阔，云雾较少，日照时数较多，气候条件有利于优质烟叶生产.本研究对襄阳烟区烤烟及国内外优质烟叶的挥发碱、多酚、非挥发性多元有机酸和高级脂肪酸进行分析比较，旨在为襄阳特色优质烟叶原料的合理利用提供参考依据.

1材料与方法

1.1材料来源

2013年收集我国代表性烟区烤烟烟叶样品中部叶(C3F)59份，其中云南33份、豫中12份、襄阳14份.同时选取国外优质烤烟样品(津巴布韦13份、巴西14份)为对照.烟叶醇化条件为平均温度 23.7 ℃，平均相对湿度基本控制在 57%～66%.每个样品取1.0 kg，烟样烘干，样品粉碎后过 60目筛，用于化学成分的测定.

1.2测定方法

总挥发碱含量采用水蒸气蒸馏酸碱滴定法测定[10].参照 YC/T202-2006方法测定酚类化合物绿原酸、芸香苷和莨菪亭的含量，并计算总和.有机酸含量参照刘百战等[11]介绍的方法，用硫酸甲酯化-气相色谱进行测定.

1.3统计方法

采用EXCEL 2003和SPSS 21.0进行方差分析、多重比较和聚类分析.

2结果与分析

2.1襄阳平原烤烟与国内外烤烟挥发碱含量的差异

对襄阳烤烟与国内外烟叶的挥发碱含量进行分析(表1)，发现烤烟挥发碱含量以巴西地区烟叶最高，达到0.38%，襄阳烟区烟叶挥发碱含量为0.29%，显著低于巴西烤烟，但与津巴布韦、云南、豫中地区烤烟差异不显著.

表1　襄阳与国内外烤烟挥发碱含量的比较

同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

2.2襄阳平原烤烟与国内外烤烟多酚含量的差异

对襄阳烤烟与国内外烟叶的多酚含量进行分析(表2)，发现襄阳烟区与豫中烟区烤烟的绿原酸含量差异不显著(分别为15.78、16.7 mg/g)，但与津巴布韦、巴西、云南烟区差异达到显著水平；烤烟莨菪亭含量以巴西的烟叶最高，达到0.4 mg/g，襄阳烟区烟叶含量为0.38 mg/g，津巴布韦烟区烟叶含量为0.31 mg/g，襄阳烟区与国外烟区烟叶莨菪亭含量差异不显著，但显著高于国内其他烟区；烤烟芸香苷含量以云南烟区的烟叶最高，达到9.61 mg/g,襄阳烟区含量最低，仅为7.76 mg/g,与云南烟区差异显著，但与其他烟区差异并不显著；多酚对烟草香气和吃味有好的影响，烤烟总酚含量以豫中烟区烟叶含量最高，达到25.33 mg/g,襄阳烟区烟叶为23.91 mg/g，与国内烟区烟叶含量差异并不显著，但显著高于国外烟区.

表2　襄阳与国内外烤烟多酚含量的比较

同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

2.3襄阳平原烤烟与国内外烤烟多元有机酸、高级脂肪酸含量的差异分析

对襄阳烤烟多元有机酸及高级脂肪酸含量与国内外烟叶进行分析(表3),发现有机酸总量以襄阳烟区烟叶最高，平均为125.92 mg/g，变幅为106.42～150.00 mg/g，显著高于国内外其他烟区；多元有机酸主要研究了草酸、丙二酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸.草酸含量以津巴布韦的烟叶最高，达到了13.07 mg/g，襄阳烟区烟叶草酸含量为12.51 mg/g，各烟区之间烟叶草酸含量差异不显著；丙二酸能降低烤烟中的烟碱含量，其含量以襄阳烟区的烟叶最高，达到1.84 mg/g，变幅为1.02～2.38 mg/g，显著高于除豫中烟区外的其他烟区；琥珀酸含量以津巴布韦烟叶最高，平均为0.42 mg/g，襄阳烟区烟叶平均为0.37 mg/g，其含量显著低于津巴布韦烟叶，但与其他烟区烟叶无显著差异；适量的苹果酸可以提高根系活力，促进烟株的生长和烟株氮积累量，其含量以襄阳烟区烟叶最高，达到了88.52 mg/g，且显著高于其他国内外烤烟；柠檬酸含量与烟叶质量呈负相关，含量高影响烟叶吃味，其含量以襄阳烟叶最高为10.31 mg/g，与津巴布韦烤烟未达到显著差异，但显著高于巴西、云南、豫中烟区烟叶含量.

高级脂肪酸主要研究了月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、亚油酸、油酸和硬脂酸.月桂酸含量以巴西烟叶最高，达到了0.06 mg/g，襄阳烟区烟叶平均为0.05 mg/g，但不同烟区之间差异不显著；肉豆蔻酸含量以津巴布韦烟叶最高，变幅为0.09～0.16 mg/g，襄阳烟区烟叶平均为0.12 mg/g，其含量显著高于云南烟区，与其他烟区烟叶均没有达到显著差异；棕榈酸含量以云南烟叶最高，达到了2.57 mg/g，襄阳烟区烟叶平均为2.38 mg/g，其含量与云南、豫中地区烟叶差异不显著，但显著高于巴西、津巴布韦烟叶含量；亚油酸含量以巴西烟区烟叶最高，达到了1.73 mg/g，襄阳烟叶为1.51 mg/g，其显著低于巴西烤烟，但与津巴布韦、云南、豫中烟区烟叶差异不显著；烤烟油酸含量以云南烟叶最高，平均为3.97 mg/g，襄阳烟区烟叶含量为2.84 mg/g，其与津巴布韦烟区烟叶差异未达到显著，但显著低于其他烟区含量；硬脂酸含量以云南烟叶最高，达到了0.61 mg/g，津巴布韦烟叶最低,仅为0.45 mg/g，襄阳烟区烟叶为0.52 mg/g，其含量显著低于云南烟区，但显著高于津巴布韦烟区烟叶，而与豫中、巴西烟区烟叶差异不显著.

表3　襄阳与国内外烤烟有机酸含量的比较

津巴布韦132.68±0.32c2.07～3.16巴西143.41±0.53b2.74～4.90油酸云南333.97±0.52a3.28～5.06豫中123.24±0.75b2.03～4.21襄阳142.84±0.51c2.12～3.93津巴布韦130.45±0.08d0.35～0.58巴西140.47±0.13cd0.06～0.65硬脂酸云南330.61±0.07a0.45～0.74豫中120.56±0.09ab0.36～0.73襄阳140.52±0.06bc0.46～0.62津巴布韦1391.29±11.43c72.06～107.30巴西1491.6±15.48c66.67～113.06有机酸总量云南3392.7±14.04c61.32～122.31豫中12113.33±14.6b77.76～133.01襄阳14125.92±13.65a106.42～150.00

同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

2.4襄阳平原烟区与国内外烟区烤烟化学成分的聚类分析

选择挥发碱、绿原酸、莨菪亭、芸香苷、总酚、草酸、丙二酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、亚油酸、油酸、硬脂酸、有机酸总量17个与香味有关的化学指标，采用欧氏距离和离差平方和法，对襄阳与国内外烟区烤烟化学成分进行系统聚类(图1).在距离系数为5时，襄阳烟区烟叶与浓香型豫中烟区烟叶聚为一类；在距离系数为25附近，襄阳烟区烟叶与津巴布韦、巴西、云南烟区烟叶聚为一类；在距离系数为2附近津巴布韦、巴西、云南烟叶聚为一类.这说明襄阳烟区烟叶化学成分与浓香型豫中烟区最为相似，这可能与襄阳烟区与河南生态环境相似有关，烟草是一种对生态条件十分敏感的作物，某个区域的生态条件在很大程度上决定或影响着烟叶品质和香气风格[12].

图1襄阳与国内外烤烟化学成分的聚类

Fig.1Clustering of the chemical composition of

flue-cured tobacco between Xiangyang

and domestic and overceas

3讨论与小结

烟草挥发碱是指可以挥发的那部分胺类含氮化合物(包括氨、胺类、酰胺等)及游离态烟碱，优质烤烟总挥发碱含量范围为 0.3%～0.6%[10].毕淑峰等[13-14]研究了挥发碱与感官质量的关系，认为挥发碱与香气质、杂气、刺激性、余味等呈极显著或显著的负相关关系，而厉昌坤等[15]研究了挥发碱与烟气成分的关系，认为挥发碱与总粒相物、焦油、烟气烟碱、一氧化碳呈正相关性，与焦油/烟气烟碱比值呈显著负相关，可见，烟叶挥发碱含量较高，会对烟叶产生不利影响，襄阳烟区烟叶挥发碱含量为0.29%，与豫中烟区最为相近，但与优质烟叶相比，襄阳烟区烟叶挥发碱含量略低，表现为巴西>津巴布韦>襄阳>豫中>云南.

烟草酚类物质(包括酚及其衍生物)由烟株体内三大物质(糖类、脂类、蛋白质)之间的代谢形成[16]，是植物重要的次生物质之一[17]，其中绿原酸和芸香苷含量较高，占烟草中植物多酚含量的80%以上.多酚类物质与卷烟香气有关，其不但本身具有令人愉快的香气，在吸烟过程中，多酚及其热解产物也会产生芳香气味的成分转移到烟气中，对烟气香味有直接影响[18-20]，此外，多酚类物质在烟草燃烧时可发生酸性反应，中和部分碱性，使吸味醇和，襄阳烟区烟叶总酚含量为23.91 mg/g，其含量均比云南、国外烟区烟叶较高，与豫中烟叶无差异，表现为豫中>襄阳>云南>巴西>津巴布韦.

烟草中存在多种非挥发多元有机酸和高级脂肪酸，其中二元和三元羧酸约占烤烟羧酸总量的70%～90%，特别是苹果酸在烤烟中含量较多，其次是草酸[21-23].多元酸中的苹果酸可降低烟草中游离态烟碱的含量、调节烤烟烟叶的pH值、增强烟气浓度，并使烟气更加醇和、使吃味得到改善[19-20,24]，而草酸和柠檬酸则可导致烤烟的吃味变差，其含量与烟叶的燃吸品质呈负相关[25-27].襄阳烤烟苹果酸含量最高，达到88.52 mg/g，均显著高于其他烟区，表现为襄阳>豫中>巴西>云南>津巴布韦，柠檬酸含量也以襄阳地区烟叶最高，达到10.31 mg/g，其与津巴布韦的烟叶无显著差异，但显著高于其他烟区的烟叶，表现为襄阳>津巴布韦>豫中>云南，草酸含量以津巴布韦地区烟叶最高，襄阳地区烟叶次之，表现为津巴布韦>襄阳>巴西>云南>豫中.多元有机酸含量整体表现为襄阳>豫中>津巴布韦>巴西>云南.Davis[28]的研究表明，高级饱和脂肪酸可赋予烟气腊味、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，而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性.襄阳烤烟高级饱和脂肪酸含量以云南地区烟叶最高，达到3.34 mg/g，襄阳地区烟叶为3.07 mg/g，津巴布韦地区烟叶最低，仅为2.6 mg/g，表现为云南>豫中>襄阳>巴西>津巴布韦，高级不饱和脂肪酸含量也以云南烤烟最高，达到5.54 mg/g，襄阳地区烟叶为4.35 mg/g，津巴布韦地区烟叶最低，表现为云南>巴西>豫中>襄阳>津巴布韦.襄阳烟区烟叶高级脂肪酸中除油酸外均与浓香型豫中烟区无显著差异，整体表现为云南>豫中>襄阳>云南>津巴布韦.Weeks等[29]研究表明，这些有机酸虽然没有明显的香气，但它们具有减轻烟草的刺激性，使吸味醇和，增加烟气浓度的作用，在卷烟燃吸过程中，非挥发有机酸通过平衡烟气的酸碱度，进而影响烟气的吸味和香气质量，是烤烟中重要的酸性潜香型成分，但非挥发酸有机酸含量过高会使烟气中残留物增加，辛辣刺喉或涩口滞舌，余味不净，口感不适[30].襄阳烟区烟叶的有机酸总量为125.92 mg/g，均显著高于其他烟区烟叶，表现为襄阳>豫中>云南>巴西>津巴布韦.

综合看来，襄阳与国内外烤烟相比，具有挥发碱较低、多酚含量较高、多元有机酸总量高、高级饱和脂肪酸较高、高级不饱和脂肪酸较低、高级脂肪酸总量较低、非挥发有机酸总量高的特点，在卷烟配方中能够起到酸碱平衡、增香、减小刺激性、增加醇和度、增加烟气浓度的调和作用.而聚类分析表明襄阳平原烟叶化学成分与豫中烟区最为接近，可以认为襄阳平原烟区(枣阳)烤烟还具有浓香型烟叶特征，不过襄阳烤烟烟叶中草酸、柠檬酸含量较高，可以在生产实践中开展相关的调控措施，来降低其含量，进而提高襄阳烤烟的可配伍性.

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(责任编辑赵晓倩)

tobacco produced in Xiangyang plain with products

from other domestic and overseas areas

MENG Li-ming1,GUO Li2,ZHU Jin-feng3,CAO Li-jun2,LI Zhi-gang4,XU Zi-cheng1

(1.College of Tobacco Science,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China;2.Xiangyang

Branch of Hubei Provincial Tobacco Company,Xiangyang 441003,China;3.Luohe Branch of

Henan Provincial Tobacco Company,Luohe 462000;4.China Tobacco

Hubei Industrial Corporation,Wuhan 430051,China)

Abstract：Typical 86 middle leaves of flue-cured tobacco of domestic and overseas were used as materials.The difference content of volatile alkalis,polyphenols,organic acids from flue-cured tobacco were determined and compared between in plane of Xiangyang and in the others areas.The result showed that: (1) the average content of volatile alkalis of flue-cured tobacco of Xiangyang plain was (0.29±0.07)%.The volatile alkalis content indicated that Brazil>Zimbabwe>Xiangyang>central Henan>Yunnan.(2) The average polyphenols content of flue-cured tobacco of Xiangyang plain was (23.91±2.27)mg/g.Comparing the polyphenols content in tabacco-growing areas indicated that central Henan>Xiangyang>Yunnan>Brazil>Zimbabwe.(3) The total content of organic acids was (125.92±13.65)mg/g,namely Xiangyang>central Henan>Yunnan>Brazil>Zimbabwe.(4) As flue-cured tobacco of Xiangyang had a lower volatile alkalis and senior fatty acids,a higher polyphenols,multiple organic acids and non-volatile organic acids,a better harmonic function could be used in cigarette formulation.Clustering analysis showed Xiangyang plain tobacco had the most similar chemical constitution with central Henan,It is suggested that flue-cured tobacco of Xiangyang plain has the character of strong flavor style flue-cured tobacco.

Key words：flue-cured tobacco；volatile alkali；polyphenol；organic acid；Xiangyang

收稿日期：2014-04-03；修回日期：2014-04-28

基金项目：湖北省烟草公司科技攻关项目(027Y2013-012，027Y2011-053)；河南省烟草公司科技攻关项目(HYKJ 201105，HYKJ 201043).

通信作者：许自成,男，教授，博士，主要从事烟草品质生态与质量评价研究.E-mail:zcxu@sohu.com

中图分类号：S 572

文献标志码：A

文章编号：1003-4315(2015)01-0077-07

第一作者：孟黎明(1987-)，男，硕士研究生，主要从事烟草品质生态与质量评价研究.E-mail:shmengliming@163.com