抚州地区高温逼熟烟叶化学成分与致香成分的相关性

赵东杰，赵 喆，毛亚博，赵铭钦，秦言敏，万应发，周国旺，张 蕊

（1.河南农业大学烟草学院，河南郑州450002；2.江西省烟草公司抚州市公司，江西抚州344000）

抚州地区高温逼熟烟叶化学成分与致香成分的相关性

赵东杰1，赵 喆1，毛亚博1，赵铭钦1，秦言敏2，万应发2，周国旺2，张 蕊2

（1.河南农业大学烟草学院，河南郑州450002；2.江西省烟草公司抚州市公司，江西抚州344000）

为了解江西抚州烟区高温逼熟烟叶质量，提高烟叶可用性，以抚州6个产烟县的36个烟叶样品为材料，对其常规化学成分和中性致香物质含量进行了简单相关分析和典型相关分析。结果表明，常规化学成分与中性致香物质关系密切，相关性达到极显著或显著水平，烟叶中还原糖、烟碱和总氮对中性致香成分有重要影响。通过典型相关分析，可以将苯甲醛（-0.846 7**）、苯甲醇（0.774**）、茄酮（0.589**）、糠醇（0.761**）、氧化异佛尔酮（0.882**）、巨豆三烯酮1（-0.822**）、巨豆三烯酮3（-0.786**）、还原糖、烟碱和总氮作为抚州烟区高温逼熟的评价指标。

烟叶质量；高温逼熟；典型相关；常规化学；中性致香物质

烟叶大田生育期温度对烤烟品质有着重要的影响[1-2]。江西烟叶产区是全国浓香型烟叶的重要产区，其具有良好的生态条件，大田生育期雨量充沛，气温高，光照强，日均温达到27℃，具有生产优质烟叶的良好生态条件。但是这种高温强光的胁迫作用在江西格外明显[3]。以抚州地区为例，该地属于亚热带湿润性气候[4]，自2003年以来，每年≥35℃的高温天气在40 d以上。程林仙等[5]研究认为，烤烟生长期内温度高于30℃，特别是在35℃时，干物质消耗大于积累，整株迅速落黄，烟叶分层落黄层次消失，烟叶品质明显下降。生态因素的不协调，致使抚州烟区生产上频繁发生烟叶成熟期不能正常落黄，烟叶白化、棕斑严重，影响了烟叶的质量和可用性。香气物质是反映烟叶质量的重要品质因素，是影响烟叶质量最直接的化学成分[6]，烟草的品质是由其内在化学成分的种类和含量决定的，烟叶化学成分是决定评吸质量和烟气特性等质量特性的内在因素[7]。在水稻等农作物上关于“高温逼熟”现象进行过大量研究[8-10]，而在烟草领域相关研究少有报道[11]，针对江西烟区的研究更是罕见报道。高温逼熟严重制约了江西烟区烟叶的可持续发展。

本研究探讨了抚州地区高温逼熟烟叶常规化学成分以及中性致香物质含量的相关性，旨在明确其烟叶的化学组成和香气成分相关特点，为提高抚州地区烟叶质量和可用性及改进烤烟烟叶生产技术提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试品种为云烟87。

1.2 试验方法

试验选取抚州市6个主要植烟县：宜黄、黎川、资溪、崇仁、乐安、广昌，各县选取2个取样点，分别为宜黄的新丰、棠阴，黎川的德胜、潭溪，资溪的高阜、乌石，崇仁的许坊、礼陂，乐安的罗陂、湖溪，广昌的甘竹、塘坊。采集2015年高温逼熟烟叶的，上部桔色二等烟叶（B2F），3次重复，每个烟叶3 kg，共取烟样36个。

1.3 测定项目及方法

常规化学成分包括总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、氯采用连续流动分析仪对其指标含量进行测定，并计算糖碱比、氮碱比、钾氯比，检测方法按文献[12-13]进行；中性致香成分采用水蒸气蒸馏-二氯甲烷溶剂同时蒸馏萃取法[14]测定，最后由GC/MS鉴定结果，并由NIST02库检索定性（检测项目均由河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地测定）。

1.4 数据处理方法

数据结果采用Excel和SPSS 19.0软件进行简单相关分析和典型相关分析。

2 结果与分析

2.1 致香成分与化学成分的简单相关分析

表1 烤烟中性致香成分与常规化学成分的简单相关系数

从取样烟叶中共检测出31种中性致香成分， 根据前体物分类，共分为芳香族氨基酸降解产物（4种）、西柏烷类降解产物（2种）、棕色化反应产物（5种）、胡萝卜素降解产物（14种）和其他种类（5种），新植二烯量级较大，单独为一组。由表1结果得知，芳香族氨基酸降解产物中，苯甲醛与总氮呈显著正相关；苯甲醇与总糖含量呈显著负相关；苯乙醛与总糖和还原糖含量呈显著负相关；苯乙醇与钾含量显著正相关。西柏烷类降解产物中，只有茄酮与还原糖呈显著正相关，降茄二酮与常规化学成分无明显相关关系。棕色化反应产物中，糠醛与烟碱呈显著负相关，与氮碱比呈显著正相关；糠醇与还原糖呈显著负相关；3，4-二甲基-2，5呋喃二酮与总氮和氮碱比呈显著正相关，与烟碱呈显著负相关；2-乙酰基吡咯与总糖呈显著负相关；5-甲基糠醛与总氮和氮碱比呈极显著正相关，与糖碱比呈显著正相关，与烟碱呈极显著负相关。胡萝卜素降解产物中，β-环柠檬醛与总氮呈极显著正相关，与氮碱比呈显著正相关，与烟碱呈显著负相关；氧化异佛尔酮与总氮和氮碱比呈极显著正相关，与烟碱呈极显著负相关；β-大马酮与总糖、还原糖、总氮和钾氯比均呈显著负相关；香叶基丙酮与总氮、糖碱比和氮碱比呈显著正相关，与烟碱呈显著负相关；巨豆三烯酮的4种同分异构体均与总氮呈显著正相关，其中巨豆三烯酮1与总氮呈极显著正相关；其他中性致香成分中，芳樟醇和愈创木酚与总氮、糖碱比和氮碱比呈极显著正相关，与烟碱呈极显著负相关；藏花醛与总氮呈极显著正相关，与氮碱比呈显著正相关，与烟碱呈显著负相关。还有部分中性致香成分与常规化学成分的相关性不显著。

2.2 中性致香成分与常规化学成分的典型相关分析

2.2.1 芳香族氨基酸降解产物与常规化学成分的典型相关分析 将试验烟样的苯甲醛（x1）、苯甲醇（x2）、苯乙醛（x3）及苯乙醇（x4）4项中性致香成分指标作为第1组变量，将试验烟样的常规化学成分指标的总糖（y1）、还原糖（y2）、烟碱（y3）、氯（y4）、钾（y5）、总氮（y6）、糖碱比（y7）、氮碱比（y8）及钾氯比（y9）9项指标作为第2组变量，对2组变量进行典型相关分析。由于中性致香成分与常规化学成分之间的计量单位不同，需采用标准化的典型系数相关模型mi和li，并计算原始变量与典型变量之间的相关系数ri。分析结果只取P＜0.01（后续中性致香成分与常规化学成分典型相关分析方法与此相同，将中性致香成分作为第1组变量，常规化学成分作为第2组变量。新植二烯量级较大，因此与不同香气类型和香气总量合并分析）。

由表2可知典型变量的回归方程如下。

从u1与原始数据xi的相关系数可以看出，在4种芳香族氨基酸降解产物中，u1与苯甲醛呈极显著负相关，与苯甲醇呈极显著正相关；从v1与原始数据yi的相关系数中看出，v1与还原糖呈极显著正相关，与总糖呈显著相关，与总氮和糖碱比呈极显著负相关，与烟碱和钾氯比呈显著负相关。因此，综合2个方程u1和v1，氨基酸类降解产物的苯甲醛和苯甲醇与常规化学成分的总糖、还原糖、烟碱、总氮、糖碱比和氮碱比有着密切联系。

表2 芳香族氨基酸降解产物与常规化学成分的典型相关分析

2.2.2 西柏烷类降解产物与常规化学成分的典型相关分析

表3 西柏烷类降解产物与常规化学成分的典型相关分析

从表3可以得出，典型变量的回归方程如下。

由u1方程可知，在2种西柏烷类降解产物中，茄酮与u1呈极显著显著正相关；v1方程的的相关系数表明，v1与还原糖、烟碱和氮碱比呈显著正相关，与总糖、氯呈显著负相关。由方程u1和v1可知，茄酮与总糖、还原糖、烟碱、氯和氮碱比可作为比较西柏烷类降解产物和常规化学成分的显著性指标。

2.2.3 棕色化反应产物与常规化学成分的典型相关分析 由表4可知典型变量的回归方程如下。

从u1回归方程可以看出，u1与棕色化反应的糠醇呈极显著正相关，与糠醛呈显著负相关；v1的回归方程可知，v1与常规化学成分中的烟碱、总氮和钾氯比呈显著正相关，与氮碱比呈极显著负相关，与钾呈显著负相关。综合2个方程的u1和v1可知，棕色化反应产物的糠醛和糠醇与常规化学成分的烟碱、钾、总氮氮碱比和钾氯比相互之间有所影响。

表4 棕色化反应产物与常规化学成分的典型相关分析

2.2.4 胡萝卜素降解产物与常规化学成分的典型相关分析 由表5可知典型变量的回归方程如下。

从u1与原始数据xi的相关系数可以看出，u1与胡萝卜降解产物中的氧化异佛尔酮呈极显著正相关，与6-甲基-5-庚烯-2-醇、巨豆三烯酮2和巨豆三烯酮4呈显著正相关；与巨豆三烯酮1和巨豆三烯酮3呈极显著负相关，与β-大马酮、β-二氢大马酮、香叶基丙酮和3-羟基-β-二氢大马酮呈显著负相关；v1与总氮呈极显著正相关，与烟碱呈极显著负相关，与还原糖、糖碱比和氮碱比呈显著负相关。综合2个方程可知，6-甲基-5-庚烯-2-醇、氧化异佛尔酮、6-甲基-5-庚烯-2-醇、β-大马酮、β-二氢大马酮、香叶基丙酮、3-羟基-β-二氢大马酮和巨豆三烯酮的4种同分异构体与总糖、还原糖、烟碱、总氮、糖碱比和氮碱比具有显著相关性。

表5 胡萝卜素降解产物与常规化学成分的典型相关分析

2.2.5 其他香气产物与常规化学成分的典型相关分析 由表6可知典型变量的回归方程如下。

从第1组u1变量的相关系数可以看出，它与愈创木酚呈极显著正相关，与芳樟醇呈显著正相关，与藏花醛呈显著负相关；第2组v1与烟碱和总氮呈显著正相关，与氮碱比呈极显著负相关。

表6 其他香气产物与常规化学成分的典型相关分析

2.2.6 不同致香前体物、新植二烯和香气总量与常规化学成分的典型相关分析 由表7可知，第1典型变量的回归方程如下。

表7 不同致香前体物、新植二烯和香气总量与常规化学成分的典型相关分析

通过典型相关方程可以看出，在u1方程中，西柏烷类降解产物、棕色化反应产物、类胡箩卜素类降解产物和新植二烯与u1呈显著性正相关，香气总量与其呈显著性负相关；常规化学成分的烟碱和总氮与v1呈显著正相关，而还原糖和氮碱比与v1呈显著负相关，其他变量相关性不明显。

3 讨论

综合中性致香成分与常规化学成分的简单相关分析可以看出，芳香族氨基酸降解产物与总糖和还原糖有显著相关性；棕色化反应产物与总氮有较强相关性；胡萝卜素类降解产物则与烟碱和总氮相关性显著。有研究认为，影响烤烟吃味的主要因素是烟叶燃烧时热解出的糖类及含氮化合物的平衡问题，糖碱比是从酸碱的角度来衡量烟叶吃味品质[15]。5-甲基糠醛与烟碱、总氮和氮碱比的相关系数分别达到-0.726**，0.715**，0.684**。此外，氧化异佛尔酮和巨豆三烯酮也与烟碱和总氮有极显著关系，说明抚州地区高温逼熟烟叶的常规化学成分的还原糖和总氮对中性致香成分中芳香族氨基酸降解产物、棕色化反应产物和胡萝卜素降解产物有重要影响[16-18]。这与张晓兵等[19]关于总氮对于中性致香成分的研究结果一致。王能如等[20]、尹启生等[21]研究表明，还原糖的影响未体现出与香气成分的相关性，这可能与抚州烟区的烟叶特性有关。

总氮含量相对较低，还原糖含量较高，烟碱含量适中的烟叶评吸质量较好[22-24]。由典型相关分析可知，抚州地区高温逼熟烟叶的常规化学成分显著性指标是以还原糖、烟碱和总氮为主，以总糖、氮碱比为辅，这与杜咏梅等[15]的研究结果相吻合；中性致香成分的极显著性指标为苯甲醛、苯甲醇、茄酮、糠醇、氧化异佛尔酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮3。由此可说明，抚州地区高温逼熟烟叶的还原糖、总氮和烟碱与中性致香成分苯甲醛、苯甲醇、茄酮、糠醇、氧化异佛尔酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮3含量有着密切联系；西柏烷类降解产物、棕色化反应产物、类胡萝卜素类降解产物和新植二烯含量与还原糖、烟碱、总氮和氮碱比关系密切，这与简单相关分析结果有所不同，原因是由于简单相关分析的整体性不够,不能完全反映一些变量作为一个整体与另一些变量作为一个整体之间的内在联系[25]。

4 结论

江西抚州烟区高温逼熟烟叶的中性致香成分与常规化学成分关系紧密，简单相关分析与典型相关分析的结果基本一致，以苯甲醛、苯甲醇、茄酮、糠醇、氧化异佛尔酮、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮3和还原糖、烟碱、总氮为影响烟叶质量的主要评价指标。因此，在结合生态条件、栽培技术、品种基础上，选择烟叶质量主要评价指标作为切入点，对提高和完善江西抚州烟区烟叶质量具有参考价值。

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Correlation Analysis between Chemical Composition and Aroma Components of High Temperature Induced Maturity Tobacco Leaves in Fuzhou Area

ZHAODongjie1，ZHAOZhe1，MAOYabo1，ZHAOMingqin1，QINYanmin2，WANYingfa2，ZHOUGuowang2，ZHANGRui2

（1.College ofTobacco，Henan AgriculturalUniversity，Zhengzhou 450002，China；2.Fuzhou City Tobacco Company ofJiangxiProvince，Fuzhou 344000，China）

To understand the high temperature induced maturity oftobacco quality in Fuzhou tobacco of Jiangxi area in taking the usability oftobacco in 36 tobacco samples from 6 tobacco planting counties in Fuzhou as materials,the routine chemicalcomponents and neutralaroma components were simple correlation analyzed and canonicalcorrelation analyzed.The results showed thatthe relationship between the conventionalchemicalcomponents and neutralaroma compounds was closely related,and the correlation coefficientreached extremely significantorsignificantlevel.The reducing sugar,nicotine and totalnitrogen in tobacco leaves had importanteffects on neutral aroma components.By canonicalcorrelation analysis,benzaldehyde（-0.846 7**）,benzyl alcohol（0.774**）,solanes（0.589**）,furfuryl alcohol（0.761**）,isophorone oxide（0.882**）,monascalinone 1（0.822**）,monascalinone 3（-0.786**）,reducing sugar,nicotine and total nitrogen could be used as indicators ofhigh temperature induced maturity in Fuzhou area.

tobacco quality;high temperature induced maturity;canonical correlation;conventional chemistry;neutral aroma substances

S572

：A

：1002-2481（2017）09-1420-06

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.09.07

2017-04-19

烤烟“高温逼熟”形成机制及代谢调控技术研究（201401006）

赵东杰（1991-），男，四川成都人，在读硕士，研究方向：烟草栽培生理生化。赵铭钦为通信作者。