去主脉烘烤对烤烟有机酸和中性致香物质的影响

张真美，赵铭钦*，肖建国，王广山，姬小明，陶 陶，赵 喆，高净净

去主脉烘烤对烤烟有机酸和中性致香物质的影响

张真美1，赵铭钦1*，肖建国2，王广山3，姬小明1，陶 陶1，赵 喆1，高净净1

(1.河南农业大学烟草学院/国家烟草栽培生理生化研究基地，河南郑州 450002;2.平顶山市烟草公司汝州市分公司，河南平顶山 467599;3.中国烟草总公司郑州烟草研究院，河南郑州 450000)

【目的】在去主脉烘烤方式下，对烤烟有机酸与中性致香成分含量及其关系进行研究。【方法】采用热风循环标准烤房对烟叶进行烘烤，使用SPSS20.0对中性致香成分和有机酸含量进行相关分析。【结果】在去主脉烘烤中，中性致香成分总含量较常规烘烤增加44.64%，大部分中性致香成分较常规烘烤含量增加;有机酸总含量增加15.10%，富马酸、丁二酸、苹果酸和柠檬酸较常规烘烤含量增加，其他有机酸成分含量减少。相关性表明:有机酸含量与各类中性致香成分、有机酸含量与中性致香成分含量具有一定的极显著或显著相关性。【结论】去主脉烘烤，香气量和香气质都较常规烘烤高，其他评吸指标基本持平，改善了烤烟的香吃味。

烤烟;主脉;有机酸;中性致香成分;相关性

【研究意义】去主脉烘烤作为一种前瞻性的烘烤调制方式，由于在烘烤前人为的降低了烟叶烘烤过程中排出的水分总量，可以有效的降低烟叶烘烤过程的能量成本，进而降低烟叶生产过程中的总成本，提高经济效益。【前人研究进展】1983年10月，在华盛顿召开的第37届烟草化学家研讨会上，JAWeyberew曾指出，去梗调制可以大大增加有用性，去梗调制所消耗的能源为全叶调制的41%，调制时间可以缩短55%，意味着投资将减少一半[1]。我国也有类似的研究，研究了去梗调制、烘烤，由于减少了最后的干筋阶段时间，有利于节约能源与成本[2]。也有研究表明:在烘烤初始阶段，叶片含水量没有大的变化，而叶脉含水量却显著下降。若把叶片和叶脉分开烘烤，同一时间内，叶脉水分损失不大，而叶片含水量显著减少[3]，这可能会直接影响烟叶生理生化变化规律并进而对烟叶烘烤质量产生影响。有机酸对烟草的品质有重要影响[5-6]，很多有机酸及其衍生物是烟草香味的主要成分[7]。它们是三羧酸循环的中间产物，又是合成糖类、脂类和氨基酸的中间产物，直接影响烟叶及其制品的质量，对烟叶的香气贡献显著[8]。有机酸可以增加烟气酸性、使烟气醇和，使烟味变得甜润舒适[9]。对去主脉烘烤方式的研究，国内主要集中在调制过程中烤烟的生理生化反应方面，即水分动态变化、各种酶的活性、物理外观、化学成分的协调性等方面研究[10-15]，对其中的变化关系研究鲜有报道。【本研究切入点】本文主要研究去主脉烘烤方式对烤烟上部叶有机酸和中性致香物质的影响。【拟解决的关键问题】为推广去主脉烘烤节约能源及成本、提升经济效益提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验材料来自2015年汝州植烟区王寨乡烟站，供试品种为中烟100，等级为C3F;该区域土壤各项化验指标为:有机质17.65 g/kg，全氮1.04 g/kg，有效磷34.20 mg/kg，速效钾153.32 mg/kg。试验设置3次重复，在3个相同的密集烤房同时进行烘烤，每个处理设置10杆烟，其他烘烤工艺完全相同。

鲜烟叶的处理方法:选用长势一致的适熟烟叶，部分进行去主脉处理，仅保留较小的叶脉，去主脉重量约占去梗前烟叶鲜重的35%～55%，去主脉烘烤的烟叶采用特殊工具进行固定，2个处理每个重复设置10杆烟，分布在烤房的不同位置(排除烤房内位置差异对烤烟的影响)，另一个处理为常规烘烤。

烟叶样品均按照《烤烟》(GB/T2635-92)分级标准选取具有代表性的初烤烟叶样品4 kg。将1 kg烟样用碾子粉粹后过60目筛，用于有机酸、中性致香成分的测定。将其余3 kg烟样经回潮后，加工成0.9～1.0 mm宽的烟丝，并对切后的烟丝进行松散，卷制成不加香加料的单料烟，在温度(22±1)℃、空气相对湿度60%±2%的恒温恒湿条件下，平衡水分48 h，存放于-6℃低温环境中供感官评价使用。

1.2 有机酸的测定

试验共分析了11种有机酸，测定方法是使用HP5890Ⅱ-5972气质联用仪采用内标法进行定量分析。GC/MS分析条件为:色谱柱:HP-5(60 m× 0.2 5 mm.i.d.×0.25μm d.f.);载气及流速:He 0.8 mL·min-1;进样口温度:250℃;传输线温度: 280℃;离子源温度:177℃;升温程序:40℃(2 min)8℃min-1240℃(15 min);分流比和进样量:不分流进样1μl;电离能:70 eV;质量数范围:35～500 amu;MS谱库:NIST02。

1.3 中性致香物质的测定

中性致香成分的提取采用水蒸气蒸馏—二氯甲烷溶剂同时蒸馏萃取法[16]，所得样品有机相以GC/ MS鉴定结果和NIST库检索定性，各组分相对含量以其峰面积所占总峰面积的百分比表示，并将中性致香成分按香味前体物分为类胡萝卜素降解产物、棕色化反应产物、芳香族氨基酸裂解产物、西柏烷类降解产物和新植二烯5大类。

1.4 感官品吸方法

感官评吸由吉林烟草工业有限责任公司技术中心卷烟评吸委员会进行。每个处理设置3次重复，采用单料烟9分制评吸方式，即各个评吸指标均按各自的质量档次进行赋值计分，最后再计算评吸总得分。

1.5 数据处理

数据处理在Excel-2007和SPSS 20.0软件中进行。

2 结果与分析

2.1 去主脉烘烤与常规烘烤的有机酸含量分析

由表1显示，去主脉烘烤方式下，有机酸总含量较常规烘烤总含量增加15.10%，有机酸各成分含量部分增加。较常规烘烤，去主脉烘烤方式增加幅度为苹果酸(22.52%)＞富马酸(14.64%)＞丁二酸(12.12%)＞柠檬酸(7.20%)。草酸、丙二酸、γ-戊酮酸、十六酸、亚油酸、油酸、十八酸等较常规烘烤含量减少。其中减少幅度最大的是γ-戊酮酸，其次是亚油酸。有机酸中含量最高的是苹果酸，其次是柠檬酸，这与前人研究一致[17]。

2.2 去主脉烘烤与常规烘烤的中性致香成分含量分析

由表2显示，去主脉烘烤较常规烘烤中性致香物质的总量增加44.64%，类胡萝卜素降解产物30.77%，芳香族氨基酸裂解产物增加62.7%，棕色化降解产物增加28.22%，新植二烯增加45.80 %，其他类中性致香物质总量减少34.94%。β-环柠檬醛、苯甲醇、3，4-二甲基-2，5呋喃二酮、茄酮、愈创木酚含量减少，其他中性致香物质含量增加。增加幅度呈现出藏花醛(518.30%)＞苯乙醛(233.99%)＞苯甲醛(107.66%)＞6-甲基-5-庚烯-2-酮(104. 94%)，其他中性致香物质增加幅度在1.47%～91.12%。常规烘烤中，3-羟基-β-二氢大马酮、6-甲基-5-庚烯-2-醇为痕量，去主脉烘烤含量分别为0. 252、1.406μg/g。总体分析，在去主脉烘烤方式下，烤烟的中性致香物质多数成分含量增加，极少数的中性致香物质成分含量有所减少。

表1 去主脉烘烤与常规烘烤的有机酸含量分析Table 1 Analysis of organic acid content choppingmain vein and conventional baking(mg/g)

表2 去主脉烘烤与常规烘烤的中性致香成分含量分析Table 2 Analysis of neutral aroma components content choppingmain vein and conventional baking(μg/g)

续表2 Continued table 2

2.3 去主脉烘烤与常规烘烤有机酸含量与各类中性致香物质含量的相关性分析

由表3显示，有机酸总量与类胡萝卜素类总量成显著正相关，与芳香族氨基酸类总量、棕色化反应产物以及中性致香物质总量显著不相关，与其他类香气总量成显著负相关。草酸、丙二酸、十六酸、亚油酸、油酸和十八酸与类胡萝卜素类总量相关性系数为负，富马酸、丁二酸和苹果酸与类胡萝卜素类总量相关性系数为正，戊酮酸与类胡萝卜素类总量成显著负相关，柠檬酸与类胡萝卜素类总量成显著正相关。丙二酸和十六酸与芳香族氨基酸类总量成显著负相关，苹果酸与其成显著正相关，草酸、戊酮酸、亚油酸、油酸、十八酸与其的相关性系数为负，富马酸、丁二酸、柠檬酸与其的相关性系数为正。丁二酸与棕色化产物总量成极显著正相关，富马酸与其成显著正相关，草酸、丙二酸、亚油酸、油酸、十八酸与其成显著负相关，戊酮酸和十六酸与其的相关性系数为负，苹果酸和柠檬酸与其的相关性系数为正。十六酸和十八酸与香气其他总量成显著正相关，苹果酸与其成显著负相关，草酸、丙二酸、戊酮酸、亚油酸和油酸与其的相关性系数为正，富马酸、丁二酸和柠檬酸与其的相关性系数为负。富马酸与香气总量成极显著正相关，草酸、亚油酸与油酸与香气总量成极显著负相关，丙二酸与其成显著负相关，戊酮酸和十八酸与其的相关性系数为负，丁二酸、苹果酸、柠檬酸与其的相关性系数为正。

表3 去主脉烘烤与常规烘烤有机酸含量与各类中性致香成分含量的相关系数矩阵Table3 Correlation coefficientmatrix of organic acid and all kinds of neutral aroma components content choppingmain vein and conventional baking

2.4 去主脉烘烤与常规烘烤有机酸含量与中性致香成分含量的相关性分析

由表4显示，香气成分含量与有机酸成分含量存在极显著性正负相关性。芳樟醇与富马酸、二氢猕猴桃内酯与丁二酸、巨豆三烯酮1与苹果酸、巨豆三烯酮2与丁二酸、巨豆三烯酮3与丁二酸、螺岩兰草酮与富马酸、苯甲醛与苹果酸、糠醇与苹果酸、5-甲基糠醛与丁二酸、3，4-二甲基-2，5呋喃二酮与戊酮酸、2-乙酰基吡咯与丁二酸、β-二氢大马酮与柠檬酸、香叶基丙酮与柠檬酸、2，6-壬二烯醛与有机酸总量等之间存在极显著正相关。芳樟醇与草酸、亚油酸和油酸、β-二氢大马酮和香叶基丙酮与戊酮酸、β-环柠檬醛与苹果酸、螺岩兰草酮与草酸、亚油酸和油酸、二氢猕猴桃内酯与十八酸、巨豆三烯酮1与十六酸、巨豆三烯酮2与十八酸、巨豆三烯酮3与十八酸、苯甲醛与十六酸、糠醇与十六酸、3，4-二甲基-2，5呋喃二酮与柠檬酸、2-乙酰基吡咯与十八酸等之间存在极显著负相关。香气成分与有机酸成分含量之间存在显著正负相关性，氧化异佛尔酮与苹果酸、β-大马酮与富马酸、法尼基丙酮与丁二酸、苯甲醇与草酸等之间存在显著相关性，芳樟醇与丙二酸、β-大马酮与戊酮酸、二氢猕猴桃内酯与丙二酸、巨豆三烯酮2和巨豆三烯酮3与丙二酸、巨豆三烯酮4与戊酮酸等存在显著负相关。其他香气成分与有机酸含量之间存在一定的正负相关性，相关性系数不显著。

表4 去主脉烘烤与常规烘烤有机酸含量与中性致香成分含量的相关系数矩阵Table 4 Correlation coefficientmatrix of organic acid and neutral aroma components content between choppingmain vein and conventional baking

续表4 Continued table 4

表5 不同烘烤方式对烤烟评吸质量的指标统计Table 5 Index statistics of differentways of backing on smoking quality in tobacco

2.5 去主脉烘烤与常规烘烤的感官评吸质量的影响

通过对2种不同烘烤方式的烟叶进行感官质量评吸，结果表明去主脉烘烤较常规烘烤总体质量较好，具体表现在香气质、香气量较高，浓度较浓。而杂气、劲头、余味、刺激性、燃烧性等评吸指标表现基本一致(表5)。

3 讨 论

烤烟中有机酸的含量在一定程度上可以反映出烟叶的品质[17]，多元有机酸中的琥珀酸、苹果酸和柠檬酸是还原糖分解代谢过程中的重要产物，它们的含量对改善烟叶香吃味影响很大[7]。Abadallah[18]认为，在烟草中加入苹果酸可降低烟草中游离态烟碱的含量和劲头，使烟味柔和，而且苹果酸占有机酸含量比重最高。苹果酸、柠檬酸和草酸等非挥发性二元或三元羧酸虽然对烟气的香味没有明显的直接作用，但能与生物碱结合成盐，可以调节烟草的酸碱度，使吸味醇和，在烟气中起平衡作用[19]。也有研究证明[20]，苹果酸处理增加了致香物质含量，对改善香气质有明显作用。

烤烟中性致香物质含量与其感官质量是密切相关的[21-23]。在已有的研究里烤烟中性致香物质含量由品种、栽培技术、生态因素、和烘烤技术共同决定的，其中品种和生态条件对香气物质含量的影响十分显著，但烘烤技术对烟叶品质也具有重要影响。对密集烘烤不同变黄温湿度条件的研究表明低温中湿变黄处理能提高烟叶中性致香物质的含量[24]，卢贤仁等人[25]研究表明散叶和插签装烟方式可以增加烤后烟叶的中性致香成分含量，烟叶的香气物质含量与装烟方式密切相关。李伟、宫长荣等人研究表明通过调整装烟密度，使烟叶在调制过程中生成更多特定类型的致香物质，提高原料配伍能力[26]。以往的烘烤调制研究多集中在改变装烟密度、装烟方式、改变温湿度等方面来改变烤烟有机酸和中性致香物质含量，对直接处理鲜烟叶的方式鲜有研究，通过直接处理鲜烟叶烘烤技术是一种改善烤烟质量的新探索，对烤烟各项指标的影响值得研究思考。去主脉烘烤具有很多优势，同时也面临很多问题，即关于如何实现烟叶采收、去主脉、装烟、烤烟、分级等一系列问题，关于烤房内的设计也需要进一步改进，真正实现去主脉烘烤的一体化，以提高烟叶的品质、降低能耗、使烟叶生产生态化，减少不必要的环境污染等。

4 结 论

去主脉烘烤较常规烘烤，有机酸含量与中性致香成分含量都有所增加，其中中性致香成分含量增加较明显。相关性分析可知，有机酸含量与各类中性致香物质含量和有机酸含量与中性致香物质成分含量都存在较强的相关性，这与程亮[27]的研究一致。苹果酸与苯甲醛和糠醇含量存在极显著正相关;苹果酸与苯乙醇、糠醛含量存在显著正相关;有机酸总量与苯甲醛糠醛和糠醇含量存在显著正相关，苹果酸与芳香族氨基酸总量存在显著相关性。可见适当提高烟叶中苹果酸含量，有利于烟叶内中性致香物质的形成。去主脉烘烤有利于提高烤烟有机酸和中性致香物质成分的含量，两者也存在一定的内在转化关系，具体关系需进一步研究。感官评吸结果说明去主脉烘烤，改善了烟叶香吃味，增加了烟叶的可用性，为去主脉烘烤提供一定的理论支持。

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(责任编辑 陈 虹)

Effect of Chopping M ain Vein Curing Application on Organic Acid and Neutral Aroma Com ponents in Flue-cured Tobacco Leaves

ZHANG Zhen-mei1，ZHAO Ming-qin1*，XIAO Jian-guo2，WANG Guang-shan3，JIXiao-ming1，TAO Tao1，ZHAO Zhe1，GAO Jing-jing1
(1.College of Tobacco Science，Henan Agricultural University，Henan Zhengzhou 450002，China;2.Ruzhou Branch of Pingdingshan Tobacco Company of Henan Province，Henan Pingdingshan 467599，China;3.Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC，Henan Zhengzhou 450000，China)

【Objective】The contentoforganic acid and neutralaroma componentsand the interrelation between them were studied in chopping main vein flue-cured tobacco.【Method】A heated air circulation standard curing barn wasused for baking tobacco leaves，and the correlation of the content of neutral fragrantwith organic acid was analyzed by SPSS20.0.【Result】Through baked in chopping themain vein，the total amount of neutral aroma componentswas increased by 44.64%than thatof conventional baking，and the contents of themost other neutral aroma components were increased than that of conventional baking.The total contents of organic acid were increased by 15.10%，among which fumaric acid，butanedioic acid，malic acid and citric acid contentswere increased than thatof conventional baking，and the other organic acid contentswere decreased.The correlation analysis showed that the organic acid contentwith all kinds of neutral aroma components or the contentof neutralaroma constituents had very significantly or significantly positive correlation.【Conclusion】Aroma quantity and quality was higher than that of conventional baking，and the other sensory quality evaluation index basically reached the same level.The way baked in choppingmain vein improved the aroma and flavor of flue-cured tobacco leaves.

Flue-cured tobacco;Main vein;Organic acid;Neutral aroma components;Correlation

S572

A

1001-4829(2017)8-1746-08

10.16213/j.cnki.scjas.2017.8.009

2016-09-16

吉林中烟项目(JY2013001);河南省洛阳市烟草公司项目“洛阳‘崤山'牌烟叶风格特色解读与品牌提升工程”(LYKJ2014001);河南省高等学校重点科研项目(15A550017)

张真美(1988-)，硕士研究生，研究方向为烟草化学与烟草质量评价，E-mail:zhenmei8904@163.com;*为通讯作者:赵铭钦(1964-)，男，博士，教授，博士研究生导师，E-mail: zhaomingqin@126.com。