晾晒烟主要化学成分与其苦味程度的关系

窦玉青，沈 轶，朱先志，刘仕民，周 超，杨 凯，杜咏梅，张忠锋*



晾晒烟主要化学成分与其苦味程度的关系

窦玉青1，沈 轶2，朱先志3，刘仕民4，周 超1，杨 凯2，杜咏梅1，张忠锋1*

（1.中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101；2.上海烟草集团有限责任公司，上海 200082；3.山东临沂烟草有限公司，山东临沂276400；4.山东中烟工业有限责任公司，济南 250014）

对全国9个省份的41份地方晾晒烟样品的主要化学成分与苦味程度进行了检测评价，并采用相关分析、聚类分析和逐步回归分析等方法研究了晾晒烟样品化学成分与苦味程度的关系。结果表明，贵州省烟叶样品苦味程度较重，黑龙江省牡丹江地区、陕西省、湖南省怀化地区烟叶苦味中等，其余省份苦味较低。西松烷含量与烟叶苦味程度高度相关，是影响烟叶苦味程度的主要指标，可用于晾晒烟苦味程度的表征、评价及预测；芸香苷、巨豆三烯酮4、巨豆三烯酮3与烟叶苦味程度中度相关，可作为晾晒烟苦味程度表征的次要指标。

晾晒烟；化学成分；苦味

苦味是指食物在人的口腔内对味觉器官化学感受系统的刺激并产生的一种感觉。在自然界中，苦味物质要比甜味物质的种类多得多。从化学上看，它们基本上都属于萜类化合物的范畴，或者和萜类化合物的关系密切，而且多数是内酯的衍生物。苦味素可以分为一萜类、倍半萜类、二萜类和三萜类。对于苦味物质的研究，绝大多数集中在中药研究领域[1-4]和食品领域[5-7]。

在世界控烟越来越严峻的形势下，各国烟草生产者把口含型烟草制品研究和开发作为发展目标之一。我国的口含型烟草制品研发尚处于初级阶段。口含烟中苦味物质会给消费者带来不愉悦的感觉，但关于口含烟烟叶原料苦味的物质基础还未见报道。为此，本文分析了晾晒烟常规化学成分、高级脂肪酸、中性致香成分、非挥发有机酸与口含烟烟叶原料苦味的相关关系，旨在为我国口含烟烟叶原料的筛选和定向生产提供技术支撑。

1 材料与方法

2014年，分别采集山东（7份）、吉林（8份）、江西（6份）、四川（4份）、湖南（2份）、贵州（5份）、浙江（2份）、陕西（4份）和黑龙江（4份）9个省份的地方晾晒烟烟叶样品41份，每份样品2.0 kg，全部为中部烟叶。

烟叶样品在干燥箱内60 ℃烘干，旋风磨粉碎后过60目筛，得到烟叶样品粉末。一部分样品粉末，用行业推荐标准YC/T159~162—2002和YC/T173~174—2003规定的方法测定烟叶样品的总糖、还原糖、总植物碱、总氮、氯、钾含量；同时蒸馏萃取-气相色谱-质谱联用法(GC/MS)测定中性致香成分[8]；硫酸甲酯化-气相色谱-质谱联用(GC/MS)测定非挥发有机酸和高级脂肪酸[9]。

另一部分烟叶样品粉末，按照文献[10]的方法制作口含烟，由上海新型烟草制品研究院、山东中烟有限责任公司和中国农业科学院烟草研究所共同对41份口含烟的苦味进行定量打分。赋分规则：无苦味（0~0.9）、稍有苦味（1~1.9）、稍苦（2~2.9）、较苦（3~3.9）、苦（4~5）。

用Excel 2007、SPSS 20.0[11]和DPS 9.5[12]统计软件对检测数据和苦味感官评价得分进行统计分析。聚类分析采用Ward’s法。

2 结 果

2.1 晾晒烟化学成分变幅

41个晾晒烟烟叶样品26项化学成分变幅有一定差异（表1）。根据变异系数的划分等级：弱变异性，CV＜0.1；中等变异性，CV=0.1～1.0；强变异性，CV＞1.0[13]，还原糖、西松烷、新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸及芸香苷6种成分变异强度较大，剩余的20种物质归类于中等变异强度。对所有化学成分进行单样本正态分布检验，值见表1。经假设检验得出，西松烷、新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸以及苦味程度呈非正态分布，其他23项化学成分均呈现正态分布。

表1 晾晒烟烟叶主要化学成分

注：ND代表低于检测下限。

2.2 不同产区晾晒烟苦味差异及聚类分析

以9个省份晾晒烟的苦味平均值为指标聚类分析表明，当距离为5时，烟叶产区可以分为3类（图1）。第1类为苦味值低于1.0的晾晒烟样品，烟叶产地分别为，吉林延边州、浙江嘉兴、山东临沂、四川德阳、江西抚州以及吉林蛟河；第2类为苦味值为1.0~3.0之间的晾晒烟样品，烟叶产地分别为，黑龙江牡丹江、陕西省及湖南怀化；第3类为苦味值高于3.0的晾晒烟样品，烟叶产地为贵州省。

图1 不同产区烟叶的苦味程度分层聚类分析

2.3 晾晒烟化学成分与其苦味程度相关性

41个晾晒烟样品的26项化学指标与苦味程度的相关系数分析表明，有6种成分与苦味程度达到极显著相关（表2~3）。巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、西松烷、芸香苷与苦味程度呈极显著正相关，而总氮、新植二烯与苦味程度呈显著正相关。根据相关程度的划分标准[11]可知，西松烷与苦味程度高度相关，巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、芸香苷与苦味程度中度相关，其他21项化学指标与苦味程度弱相关。

2.4 晾晒烟化学成分回归分析

以与苦味程度赋分相关系数达到显著水平的巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、西松烷、芸香苷、总氮、新植二烯和烟碱、绿原酸共10个烟叶化学成分指标为自变量，以苦味程度为因变量进行逐步回归分析，得到烟叶化学指标与苦味程度的逐步回归模型为：苦味程度=0.3430+1.0140西松烷+0.2121芸香苷+4.5794巨豆三烯酮3-1.1011巨豆三烯酮4-0.0566醚提物（2=0.953），如表3、4所示。由晾晒烟烟叶化学指标与苦味程度的回归模型的显著性检验及残差诊断结果（表3、4）可知，回归模型的方差分析达到极显著水平；西松烷和芸香苷2个自变量的回归系数均达到极显著水平；残差诊断的Durbin-waston统计量=2.2908（接近于2，表示残差相互独立）。这表明，以上所建立的苦味程度回归模型可靠性较高，且西松烷对回归方程起决定作用。

表2 烟叶化学成分与苦味程度的相关性

注：*表示5%水平显著；**表示1%水平显著。

表3 晾晒烟化学指标与苦味程度回归模型

表4 晾晒烟化学指标与苦味程度的回归模型

2.5 晾晒烟化学成分对苦味的贡献

以与苦味程度相关性较强且进入回归方程的烟叶西松烷、芸香苷、巨豆三烯酮4、巨豆三烯酮3、醚提物为自变量进行通径分析，得出上述5项化学成分指标对烟叶苦味的贡献率，结果表明（表5），西松烷对烟叶苦味贡献起决定性作用；芸香苷、巨豆三烯酮4、巨豆三烯酮3起次要作用；醚提物作用微乎其微。

表5 晾晒烟化学指标对苦味的贡献

3 讨 论

烟碱（nicotine），是难闻、味苦、无色透明的油状液态物质[14]；绿原酸也是一种味苦的物质[15]。但本研究中烟碱、绿原酸与苦味的相关性并不强，可能与烟叶样本的烟碱含量离散度不高有关，也可能是其他苦味物质更强的致苦特性掩盖了烟碱、绿原酸的苦味。在自然界中，苦味物质要比甜味物质的种类多得多，如分布于植物体内的生物碱、萜烯类、苷类、内脂和肽类等化合物，有不少就是属于苦味的[16]。这类物质中的缩醛、内氢键、糖苷羟基等能形成螯合物结构的萜类物质具有苦味，有些萜类物质不仅味苦，而且具有毒性，如蕃薯酮、α酸、异α酸属于萜类衍生物，α酸又称甲种苦味酸，具有强烈的苦味[17-18]。

本研究发现，贵州黔西南、贵州黔东南、陕西旬邑和湖南怀化4个地区的晾晒烟烟叶苦味较重，都在较苦和苦的档次。这种现象的发生是晾晒烟品种差异，还是与其生长环境因素有关有待进一步研究。当然，本研究各个省份的烟叶样品数量有限，研究结论也只是初步研究结果。

邓晓彬[1]依据苦味形成机理，从干扰苦味形成的不同环节将中药苦味掩味技术分为，添加矫味剂混淆大脑味觉掩盖药物苦味；延缓或阻止药物在口腔释放，隔离药物和味蕾的接触；麻痹味觉细胞，提高苦味感受阈值；阻止苦味受体与苦味剂的结合，切断信号传导掩盖苦味。烟草原料的致苦物质，在制作口含烟的加工环节，也可借鉴中药苦味掩味技术，减轻烟叶本身的苦味，增加口含烟的舒适性。

苦味较低的烟叶产地分别为吉林延边州、浙江嘉兴、山东临沂、四川德阳、江西抚州以及吉林蛟河；苦味中等的烟叶产地分别为黑龙江牡丹江、陕西省及湖南怀化；苦味较重的烟叶产地为贵州省。

晾晒烟的西松烷含量与烟叶苦味程度高度相关，巨豆三烯酮、芸香苷含量与烟叶苦味程度中度相关，其他指标与苦味程度弱相关。西松烷以及芸香苷、巨豆三烯酮4、巨豆三烯酮3是晾晒烟苦味程度的主要指标，与苦味程度存在显著回归关系，共同决定了晾晒烟的苦味程度的95.3%。西松烷对烟叶苦味贡献起决定性作用，可用于晾晒烟苦味程度的表征、评价及预测。

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Relationship of Chemical Components and Bitterness of Sun Air-cured Tobacco Leaves

DOU Yuqing1, SHEN Yi2, ZHU Xianzhi3, LIU Shimin4, ZHOU Chao1, YANG Kai2, DU Yongmei1, ZHANG Zhongfeng1*

（1. Tobacco Research Institute Chinese Academy of Agricultural Sciences, Qingdao 266101, China; 2. Shanghai Tobacco Group Co., Ltd., Shanghai 200082, China; 3. Shandong Linyi Tobacco Co., Ltd., China Tobacco, Linyi, Shandong 276400, China; 4. Shandong Tobacco Group Co., Ltd., Jinan 250014, China)

Forty one samples of sun air-cured tobacco leaves were collected from 9 provinces to analyze the relationship between chemical components and bitterness with correlation analysis, hierarchical cluster analysis and stepwise regression analysis. The results showed that leaves fromGuizhouProvince were the bitterest, leaves fromHeilongjiang, Shanxi and Hunan were bitter, andsamples from the other regions were less bitter. The bitterness degree of tobacco leaves was significantly positively correlated with cembranoid content, middle positively correlated with concentration of megastigmatrienone and rutin, while the other tested indicators were weakly correlated with the bitter taste of tobacco leaves.The content of cembranoidwas the main index affecting the degree of bitter taste thus can be used for the characterization, evaluation and prediction of the degree of bitterness of sun air-cured tobacco leaves.Content of rutin, megastigmatrienone(Ⅳ),megastigmatrienone(Ⅲ) were secondary indicators of the degree of bitterness ofsun air-cured tobacco leaves.

sun air-cured tobacco; chemical component; bitterness

TS41+1

1007-5119（2017）02-0088-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2017.02.015

国家烟草专卖局项目“口含烟烟叶原料质量评价研究”[110201501004(XX-04)]

窦玉青（1972-），副研究员，主要从事烟草功能成分与综合利用。E-mail：douyuqing@caas.cn

，E-mail：zhangzhongfeng@caas.cn

2016-05-15

2016-12-19