浓香型产区烤烟品种间化学成分和中性致香物质的差异

朱咸鑫，朱列书*，胡日生，向世鹏，詹莜国，陈前锋，李云霞，王凯歌



浓香型产区烤烟品种间化学成分和中性致香物质的差异

朱咸鑫1，朱列书1*，胡日生2，向世鹏2，詹莜国3，陈前锋2，李云霞4，王凯歌5

(1.湖南农业大学农学院，湖南长沙410128；2.中国烟草中南农业实验站，湖南长沙410004；3.昆明市烟草公司，云南昆明650000；4.郴州市农业科学研究所，湖南郴州423000；5.永州市烟草公司，湖南永州425000)

在湖南省桂阳烟区选择K326、云烟87、YZ206–9、湘烟3号4个烤烟品种，测定它们的化学成分和中性致香物质含量。结果显示：云烟87的总糖、还原糖和淀粉含量最高(30.26%、28.11%、4.74%)，K326的烟碱含量(3.00%)最高，湘烟3号的总氮最高(2.16%)，YZ206–9的石油醚提取物最高(5.46%)。4个烤烟品种烟叶除总糖、还原糖和氯含量均超出优质烤烟标准范围，其他化学成分含量均符合优质烟叶的标准。氮碱比和糖碱比也在优质烟叶范围，但钾氯比低于优质烟叶的标准。品种间烟叶的中性致香物质的种类一致，但含量差异显著。云烟87的中性致香物质总量以及大部分质体色素降解产物、美拉德反应产物、苯丙氨酸类降解产物含量都最高，显著高于其他品种。K326的类西柏烷类产物含量最高，显著高于云烟87和湘烟3号。湘烟3号与K326大部分美拉德反应产物和苯丙氨酸类降解产物含量相近，差异不显著。YZ206–9美拉德反应产物和苯丙氨酸类降解产物含量普遍低于其他品种。不同烤烟品种的化学成分和中性致香物质所占比例不同，含量也有较大差异。

烤烟；浓香型烟叶；化学成分；中性致香物质；桂阳烟区

湘南烟区得天独厚的生态环境是造就其烟叶“浓香、焦甜、透发、醇厚”风格特色和优良品质的基础[1]，浓香型产区烟叶是中式卷烟香味中的基础香气来源之一，燃烧后在卷烟香气中提供令人满足的后味，在吸味上具有香气浓馥沉溢、焦甜香韵和香气传感速度较慢的特点[2]。湖南郴州桂阳是中国最大的典型浓香型烟叶产区，K326、云烟87和湘烟3号该地的是该地的主栽品种[3]。不同烤烟品种在同一产区种植，因品种的遗传因子控制相应基因的选择性表达，其烟叶品质和感官质量会出现较大的区别。通过对烟叶的主要化学成分和中性致香物质组成分析，能够准确、有效地衡量烟叶品质和感官质量[4]。不断有研究发现且证实烟叶内部化学成分是决定烟叶品质的内在因素，烟叶品质则影响烟草及其制品的质量[5]。烟叶内中性致香物质的种类和含量与烟草及其制品的香气质量密切相关，烟叶的香气质量决定了卷烟的口感吃味[6]，因此，对浓香型产区主栽品种烟叶主要化学成分和中性致香物质差异进行比较分析，明确当地主栽品种烟叶的主要化学成分和关键香气成分，对特香型品种选育具有积极意义。对于同一品种在不同产区的常规化学成分和中性物质差异分析已有不少，而关于不同烤烟品种的化学成分与中性致香物质的差异对其内在品质的影响还缺乏系统性的研究。笔者对湖南桂阳典型浓香型烟叶产区主栽品种K326、云烟87和湘烟3号、YZ206–9的常规化学成分和中性致香物质进行了对比分析，旨在分析不同品种(基因型)烟叶的化学组成和香气成分特点，以期为提高特色品种烟叶工业可用性提供参考。

1　材料与方法

1.1　材料

参试烤烟品种为K326、云烟87、湘烟3号和引进品种YZ206–9。

1.2　试验设计

试验在湖南郴州桂阳县仁义镇梧桐村汪山组试验田进行。采用随机区组设计，3次重复，每小区至少安排三行区且小区面积90.0 m2。每小区栽植150株。区组和小区尽量考虑“方形区组，长形小区”，做到同一重复内地力相同，合理安排设置保护行。田间管理严格按照生产规范要求进行，在同一天内进行的各项农事操作务必保持一致。在烟叶成熟期，将每个品种3次重复、所有烟株9~12叶位(从下往上数)的3片烟叶挂牌，烟叶达到成熟标准时按品种、小区采摘烟叶(带牌)，在同一烤房烘烤所采烟叶(带牌)。烘烤后，按品种、小区收集烤后原烟(带牌)，干燥保存。经机器切丝分装1 kg于自封袋中，置于4 ℃的冰箱中保存，备用。

1.3　烟叶化学成分和中性致香成分测定

1.3.1化学成分测定

采用AAⅢ型连续流动化学分析仪, 按文献[7]方法测定烟叶中常规化学成分含量。

1.3.2中性致香物质测定

通过同时蒸馏萃取烟样后，经GC/MS上机内标半定量法[8]测定烟样的中性致香物质种类及含量，委托云南佳汇检测技术有限公司完成。

1.4　数据分析

利用DPS软件进行统计分析。

2　结果与分析

2.1　桂阳烟区烤烟品种间化学成分的差异

4个烤烟品种总糖、烟碱和石油醚提取物含量无显著性差异，其他化学成分含量差异显著，见表1。云烟87总糖、还原糖和淀粉含量最高，K326、湘烟3号和YZ206–9依次递减。K326的烟碱含量最高，湘烟3号的次之，云烟87和YZ206–9的较低。湘烟3号总氮含量最高，其他品种的相对较低。YZ206–9的氯和石油醚提取物含量最高，湘烟3号的次之，云烟87和K326的较低。4个品种氮碱比基本一致，差异不显著。云烟87、K326和湘烟3号糖碱比有显著差异，依次递减，K326与YZ206–9的相近，无显著差异。云烟87、K326和湘烟3号钾氯比有显著差异，依次递减，K326与云烟87的相近，无显著差异。

表1　桂阳烟区烤烟品种的常规化学成分含量

表中同列数据后不同小写字母表示存在显著差异(<0.05)。

2.2　桂阳烟区烤烟品种中性致香物质的差异

烤烟品种烟叶中性致香物质种类一致，但含量存在显著差异。从烟叶中共测得38种中性致香物质，按香气前体物分为苯丙氨酸类、类西柏烷类、美拉德反应类、质体色素降解产物4大类[9–10]。质体色素降解产物在中性致香物质中占比最大，接近60%(表2)。云烟87的中性致香物质总量最高，达到1 381.19 μg/g，显著高于其他品种。K326、湘烟3号和YZ206–9中性致香物质总量无显著差异。

表2　桂阳烟区烤烟品种的中性致香物质含量

表中同列数据后不同小写字母表示存在显著差异(<0.05)。

质体色素降解产物包括类胡萝卜素降解产物和新植二烯[11]。15种质体色素降解产物中，新植二烯的占比最高，5，6–环氧–β–紫罗兰酮的占比最低(表3)。品种间的金合欢基丙酮和香叶基丙酮含量无显著差异，其他质体色素降解产物存在显著差异。云烟87的绝大多数质体色素降解产物(β–大马酮、β–紫罗兰酮、脱氢二氢–β–紫罗兰酮、β–环柠檬醛、芳樟醇、4–氧化异氟尔酮、5，6–环氧–β–紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮 A、巨豆三烯酮 B、巨豆三烯酮 C、巨豆三烯酮D和新植二烯)含量最高。云烟87、K326和湘烟3号的β–大马酮、β–环柠檬醛、4–氧化异氟尔酮、5，6–环氧–β–紫罗兰酮新植二烯含量存在显著差异，依次递减。K326的5，6–环氧–β–紫罗兰酮的含量显著高于湘烟3号，湘烟3号与YZ206–9接近，差异不显著。湘烟3号的β–紫罗兰酮的含量与YZ206–9相似，都显著高于K326。K326的脱氢二氢–β–紫罗兰酮、4–氧化异氟尔酮含量与湘烟3号的接近，都显著低于YZ206–9的。K326、湘烟3号与YZ206–9的β–环柠檬醛、芳樟醇、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮 A、巨豆三烯酮 B、巨豆三烯酮 C、巨豆三烯酮 D含量无显著差异。

表3　桂阳烟区烤烟品种的质体色素降解产物含量

烤烟品种4–氧化异氟尔酮5，6–环氧–β–紫罗兰酮巨豆三烯酮A巨豆三烯酮B巨豆三烯酮C巨豆三烯酮D类胡萝卜素类降解产物合计新植二烯 云烟872.932 2a1.989 2a18.526 8a100.890 6a34.020 1a93.230 4a385.179 6a504.624 8a K3262.222 9c1.752 3b 9.828 7b 70.710 5b22.290 2b56.795 0b253.784 5b414.078 4b 湘烟3号2.229 6c1.454 6c11.536 6ab 75.568 4b23.880 5b60.825 8b272.308 3b350.689 5c YZ206–92.595 6b1.576 3c13.141 0ab 95.903 6ab27.346 8b83.358 7ab311.032 5ab393.616 9b

表中同列数据后不同小写字母表示存在显著差异(<0.05)。

美拉德反应产物在中性致香物质中的占比最低。12种美拉德反应产物中，糖醛占比最高，2–乙酰吡咯啉占比最低(表4)。品种间面包酮、糠醇的含量无显著差异，其他美拉德反应产物存在显著差异。云烟87的吡啶、糠醛、2–乙酰吡咯、2–乙酰吡咯啉含量最高，且显著高于其他品种。湘烟3号、K326和YZ206–9的吡啶、糠醛、2–乙酰吡咯、2–乙酰吡咯啉含量差异不显著。云烟87的丁内酯含量显著低于其他品种，湘烟3号、K326和YZ206–9的丁内酯含量无显著差异。K326的5–甲基糠醇含量最高，与云烟87和湘烟3号存在显著差异，依次递减，K326与YZ206–9的接近，无显著差异。云烟87的2，3–二氢苯并呋喃和吲哚的含量最高，云烟87、K326和湘烟3号存在显著差异，依次递减，K326与YZ206–9的无显著差异。湘烟3号的2，6–壬二烯醛的含量与K326的接近，显著高于云烟87和YZ206–9的，而云烟87和YZ206–9的接近，无显著差异。

表4　桂阳烟区烤烟品种的美拉德反应产物含量

烤烟品种丁内酯吡啶面包酮5–甲基糠醇2，6–壬二烯醛2–乙酰吡咯啉 云烟873.365 8b1.791 9a1.712 90.880 9b0.644 0b0.248 8a K3261.928 4a1.234 7b1.337 81.272 0a0.899 9ab0.174 3b 湘烟3号1.990 4a1.153 7b1.300 90.456 0c0.963 5a0.201 3b YZ206–92.327 6a1.240 8b1.375 61.180 1a0.623 9b0.208 2ab

表中同列数据后不同小写字母表示存在显著差异(<0.05)。

4种苯丙氨酸类产物中，苯甲醇占比最高，苯甲醛占比最低(表5)。云烟87苯丙氨酸类产物的含量最高，云烟87、湘烟3号和K326存在显著性差异，依次递减，K326与YZ206–9的接近，无显著差异。

表5　桂阳烟区烤烟品种的苯丙氨酸类产物的含量

表中同列数据后不同小写字母表示存在显著差异(<0.05)。

类西柏烷类产物占比以西柏三烯二醇A最高，降茄二酮最低(表6)。4个品种茄那士酮含量相近，差异不显著，绝大多数类西柏烷类产物存在显著差异。K326的茄酮、降茄二酮、西柏三烯二醇A、西柏三烯二醇B、西柏三烯二醇C、西柏三烯二醇D含量显著高于其他品种，而湘烟3号、云烟87与YZ206–9之间的差异不显著。

表6　桂阳烟区烤烟品种的类西柏烷类产物含量

表中同列数据后不同小写字母表示存在显著差异(<0.05)。

3　结论和讨论

参照中国的优质烤烟标准，总氮含量1.5%～3.0%，总糖18%～22%，还原糖16%～18%，淀粉4%以下，烟碱1.5%～3.5%，钾2%以上，氯1%以下，石油醚5.0%～9.0%，氮碱比≤1，糖碱比在8～12，钾氯比≥4[12–16]，桂阳烟区4个烤烟品种烤后烟叶的总氮、淀粉、烟碱、钾和石油醚提取物含量均符合优质烟叶的标准，氮碱比和糖碱比都在优质烟叶范围，但钾氯比偏低，对卷烟的燃烧性会有不良影响。K326、湘烟3号、云烟87和YZ206–9的总糖、还原糖含量均超出优质烤烟标准范围，说明桂阳烟区的烟叶糖类含量可能受当地生态环境影响偏高。烟叶中的水溶性总糖和还原糖是影响烟气醇和度的关键性因素，烟草行业内部认为烤烟水溶性总糖含量在18%～22%、还原糖含量在16%～20%时，烟叶总体评价好，外观质量较优，具体表现为叶片柔软有弹性、色泽鲜亮油分足[17]，因此，桂阳烟区的水溶性还原糖含量应采取相应措施控制。K326、湘烟3号和云烟87的氯含量符合优质烟叶的标准，但YZ206–9的氯含量过高，会使口感较差，烟气不醇和，严重影响品质。

4个品种烟叶中性致香物质种类一致，但含量差异明显。在所测定的38种中性致香物质中，新植二烯的含量是占比最高的，接近35%，说明新植二烯在不同品种中性致香物质含量差异中处于主导地位，这与周冀衡等[18]和杨虹琦等[19]的研究结果一致，新植二烯含量以云烟87最高，湘烟3号最低，K326和YZ206–9间差异不显著。

综合分析不同品种的化学成分和中性致香物质差异，桂阳产区以云烟87内在化学品质最好，组分协调，香气质量得到最可靠保证。K326与湘烟3号化学品质较好，组分相对协调，香气质量略有欠缺，这与王湘琴的湘烟3号品质最好，云烟87最差的结果[20]不一致，可能是受到天气波动的影响而导致的差异，也可能是取样的原因。YZ206–9品质较差，组分协调性差，香气质量也不尽人意。云烟87作为桂阳烟区的主栽品种能够得到较好的品质及经济效益保障，K326与湘烟3号在香气物质的量上稍有不足。

烤烟烟叶的品质和香型是由其内在化学成分和中性致香物质共同决定的，也是工业适用性的重要参考指标[21]。不同品种间的化学成分和中性致香物质种类上基本一致，但含量有所差异，这与张双双等[22]和顾少龙等[23]结果相同。同一产区不同品种化学成分和中性致香物质含量的差异，反映了不同品种之间中性致香物质所关联的基因表达的差异性，这可能是导致不同基因型烤烟表现出不同的香吃味质量和风格的重要原因。随着化学分析检测技术的不断更新，烟叶中被分离出来的中性致香物质种类也不断增多。中性致香物质种类及含量对烟叶香味的作用和贡献还有待进一步分类别、分梯度研究。烤烟的香型不仅与化学成分和香气物质的种类含量有关，更与各种化学成分和中性致香物质之间、与其他化学成分之间的比例是否协调也有关，可能更为密切[24–29]。不同栽培措施[30]和烘烤工艺[31]都会对烤烟的化学成分和香气质量产生不可忽视的影响，因此，有必要采取分子生物学和基因组学手段研究环境因子和遗传因子对浓香型烤烟香型的互作影响，并明确浓香型特色品种彰显烟叶浓香风格特色的分子机制和遗传规律，为浓香型特色烤烟品种选育、推广和工业应用提供科学依据。

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责任编辑：罗慧敏

英文编辑：罗维

Difference in chemical components and neutral aroma substances among different flue–cured tobacco varieties in full aroma style tobacco producing area

ZHU Xianxin1, ZHU Lieshu1*, HU Risheng2, XIANG Shipeng2, ZHAN Youguo3, CHEN Qianfeng2, LI Yunxia4, WANG Kaige5

(1.College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2.Central South Agricultural Experiment Station of China Tobacco, Changsha 410004, China; 3.Kunming Municipal Tobacco Company, Kunming 650000, China; 4.Chenzhou Institute of Agricultural Sciences, Chenzhou, Hunan 423000, China; 5.Yongzhou Municipal Tobacco Company, Yongzhou, Hunan 425000)

s: Varieties K326, Xiangyan3, Yunyan87 and YZ206–9 were selected in Guiyang tobacco–growing area of Hunan province to determine the chemical composition and neutral aroma substances in tobacco leave. The results showed the content of total sugar, reducing sugar and starch in Yunyan87 was the highest (30.26%, 28.11%, 4.74% respectively), K326 had the highest content of nicotine (3.00%)，Xiangyan 3 had the highest content of total nitrogen (2.16%), YZ206–9 had the highest content of petroleum ether extract (5.46%). Chemical components contents in leaves from 4 varieties of flue–cured tobacco are in line with standards of quality tobacco except for total sugar, reducing sugar and chlorine content which exceeded the standard range of high quality tobacco. The ratio of nitrogen to nicotine and the ratio of sugar to nicotine are in the range of high quality tobacco, while the ratio of potassium to chlorine was below the standard of high quality tobacco. The varieties of neutral aroma constituents in leaves from 4 varieties of flue–cured tobacco were the same, but the contents of which showed significant difference. The total amounts of neutral aroma substances, the degradation products of most of the plastid pigment, the products of Maillard reaction and the content of phenylalanine degradation products in Yunyan87 were the highest, which significantly higher than those in other varieties. K326 had the highest content of cembranoids product, which significantly higher than that of Yunyan87 and Xiangyan3. Xiangyan3 and K326 showed similar contents in most of Maillard reaction products and degradation products of phenylalanine, with no significant differences. Contents of Maillard reaction products and phenylalanine degradation products in YZ206–9 were generally lower than those in other varieties. There are difference both in proportions and contents of chemical constituents and neutral aroma substances among different flue–cured tobacco varieties.

flue–cured tobacco; aromatic tobacco leaves; chemical components; neutral aroma components; Guiyang tobacco–growing area

S572.01

A

1007-1032(2017)05-0512-06

2017–01–22

2017–07–28

湖南省烟草专卖局重点项目(ZDAa2013–2017)

朱咸鑫(1992—)，男，湖南衡阳人，硕士研究生，主要从事烟草育种研究，zhuxianxinstudent@qq.com；*通信作者，朱列书，研究员，主要从事烟草原料与初加工技术研究，zls5888@aliyun.com.cn

投稿网址：http://xb.hunau.edu.cn