不同类型晾晒烟种质资源的化学成分和几种致香成分分析

许美玲

云南省烟草农业科学研究院，昆明，650021

晾晒烟是指在阴凉通风处晾制或利用阳光调制而成的烟叶，主要有浅色晾烟和深色晾烟及晒红烟和晒黄烟之分[1]。晾晒烟的烟叶是混合型卷烟的主要原料之一。在烤烟型卷烟中添加晾晒烟叶能有效降低焦油，增加卷烟浓度、香气，在混合型卷烟中使用适量的晒黄烟，可使吃味醇和，香气浓郁，味香色更加协调[2-3]。烟草化学成分决定其评吸质量和烟气特性[4]；致香物质是一类与烟叶香气密切相关的化学物质，主要包括酸性、中性与碱性致香物质等[5]；多酚对烟叶品质、色泽和烟气生理强度等方面以及烟草生长发育均有重要影响[6-7]，还与感官质量（香气质、香气量、刺激性）密切相关[8]；石油醚提取物含量高的烟叶化学成分含量一般比例协调，色度饱满，光泽强，油分多，弹性好，香气纯正丰满，吃味醇和舒适，劲头适中，综合质量较好[9-10]。

有研究认为，中性致香物质和多酚类物质各指标对香气量、香气质的直接影响均不同[11]；同时，提高烟草中绿原酸的含量，可以提高烟草的香气质、香气量及透发性，降低刺激性[12]；另外，影响烟叶中石油醚含量的因素有部位、类型和产地等[13]；同一部位和相同颜色的烟叶，等级越高，多酚、总糖和还原糖含量越高[14]。但是，以上相关研究多集中在烤烟或少数的烟草类型和品种上[15-19]，而涉及到晾晒烟[20]或多类烟草种质资源的相关研究较为鲜见。为此，本文对35 份含量晒烟、马里兰烟、雪茄烟、黄花烟、深色晾烟等种质资源中部烟叶（以晾晒调制为主）的化学成分、多酚、石油醚提取物和有机酸等进行系统分析，比较不同类型资源成分的差异，并筛选出优质的资源供育种和科研选择利用。

1 材料和方法

田间试验于2014 年在云南省烟草农业科学研究院玉溪研和试验基地开展，单行种植30～40 株/份，分小区采收，统一进行晾晒调制。然后，取同一年田间种植的不同类型的晾晒烟种质的中部烟叶的调制样品35份见表1（晒烟22份、黄花烟4份、马里兰烟2份、深色晾烟3 份、雪茄烟3 份），送云南省烟草农业科学研究院分析测试中心检测烟叶主要常规化学成分和部分致香成分（多酚、石油醚提取物、草酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、柠檬酸、十四酸、棕榈酸、十八酸、油酸、亚油酸、亚麻酸），并对检测结果进行分类比较和聚类分析。

表1 烟草种质资源的类型、编号和名称Tab. 1 Type, number and name of the tobacco germplasm resources

2 结果与分析

2.1 主要化学成分和致香成分分析

对各种质资源的主要化学成分和致香成分进行分类统计的结果见表2。各指标变异系数CV在8.89%～138.18%之间，十八酸为弱变异性（＜10.0%），糖碱比和淀粉为强变异性（CV≥100%），其余成分均为中等变异性；马来西亚晒烟、普格黄花烟1、木里黄花烟、艾口烟、香烟、PR 4-65 等种质有2 项以上最高或最低值。

表2 主要化学成分和致香成分分析及其极值对应的种质资源Tab. 2 Analysis of main chemical composition and aroma components and its extremum of the corresponding germplasm resources

续表2

2.2 各化学成分和致香成分间的相关性

在各化学成分和致香成分间做相关性分析，结果表明：糖与淀粉、多酚呈显著正相关，与柠檬酸呈显著负相关；钾与丁二酸、苹果酸、柠檬酸等呈显著正相关，与烟碱、多酚、石油醚提取物、亚油酸等指标呈显著负相关；烟碱与总氮、草酸、丙二酸呈极显著正相关，与糖碱比、钾呈显著负相关；苹果酸与钾、柠檬酸、丁二酸呈显著正相关。具体相关性分析结果见附表1（仅见于电子稿）。

2.3 不同类型烟草种质资源化学成分、淀粉、多酚和石油醚提取物的差异

对不同类型烟草种质资源分类统计的结果表明，总糖、还原糖、两糖差、总氮、烟碱、糖碱比、钾等化学成分均值差异较明显。其中总糖、还原糖、两糖差以晒烟最高，雪茄烟次之，黄花烟最低；烟碱和糖碱比以晒烟最高，钾以马里兰烟最高；各类种质资源的多项化学成分、多酚、多元酸、高级脂肪酸等均为中变异性（CV在10.00%～99.99%之间），而晒烟的淀粉为强变异性（CV为120.51%），黄花烟、马里兰烟、深色晾烟的淀粉、丙二酸等和雪茄烟的多项为弱变异性（CV＜10.00%）。淀粉和多酚以晒烟最高，石油醚提取物以雪茄烟最高，多酚和石油醚提取物含量以黄花烟种质资源最低（表3）。

表3 不同类型的烟草种质资源化学成分、多酚和石油醚提取物差异Tab. 3 Difference of chemical components, polyphenol and petroleum ether extracts of different type of tobacco germplasm resources

2.4 不同类型烟草种质资源的多元酸和高级脂肪酸的差异

各类烟草种质资源的多元酸和高级脂肪酸以草酸、苹果酸、柠檬酸等成分含量较高（占88.50%～96.21%），差异较大；苹果酸以马里兰烟最高，黄花烟次之，晒烟最低；柠檬酸以黄花烟最高，晒烟最低；其他成分含量低，差异较小（表4）。

表4 不同类型烟草种质资源多元酸和高级脂肪酸含量差异 Tab. 4 Difference of polybasic acids and higher fatty acids of different type of tobacco germplasm resources mg/g

2.5 同类不同种质间化学成分和致香成分的差异

2.5.1 黄花烟和马里兰烟种质资源间的差异性比较

不同的黄花烟种质资源的总糖、还原糖、钾、石油醚提取物、苹果酸、柠檬酸等化学成分和致香成分差异较大，其中，总糖、还原糖、石油醚提取物、苹果酸等以昭觉黄花烟最高，烟碱4385L 5-6 较高，普格黄花烟1 较低。不同的马里兰烟种质资源的化学成分和致香成分有差异，总糖、还原糖、多酚、草酸、苹果酸等成分Maryland 10-1 明显高于Maryland609，而总氮、烟碱、钾、石油醚提取物、柠檬酸等成分Maryland609 高于 Maryland 10-1；其余成分差异较小（表5）。

表5 黄花烟和马里兰烟种质资源的化学成分和致香成分含量差异Tab. 5 Difference of the chemical components and aroma components of Nicotiana rustica and Maryland tobacco germplasm resources

2.5.2 晒烟种质资源间的差异性

不同的晒烟种质资源的化学成分和致香成分差异较大。其中，总糖、还原糖、糖碱比、淀粉、石油醚提取物、草酸、丙二酸、苹果酸、柠檬酸等差异较大（表6 和表7）。

表6 不同晾晒烟种质资源化学成分、多酚和石油醚提取物含量差异Tab. 6 Difference of chemical components, polyphenol and petroleum ether extracts of different air-cured tobacco germplasm resources

表7 不同晾晒烟草种质资源多元酸和高级脂肪酸含量差异Tab. 7 Difference of polybasic acids and higher fatty acids of different air-cured tobacco germplasm resources mg/g

续表7

2.5.3 深色晾烟和雪茄烟种质资源间的差异性

不同的深色晾烟和雪茄烟种质资源的化学成分和致香成分有差异（表8）。总糖、还原糖、钾以雪茄烟PR4-65 为高，2-5-3B 为低；烟碱、总氮、淀粉以2-5-3B 为高；多酚以NL madole Lc 为高，KY171 为低；草酸以NL madole Lc 为高，PR4-65 为低；苹果酸以PR4-65 为高，NL madole Lc 为低；柠檬酸以Va359为高，PR4-65 为低；其余指标差异不明显。

表8 深色晾烟和雪茄烟种质资源的化学成分和致香成分含量差异Tab. 8 Difference of chemical components and aroma components of dark air-cured and cigar tobacco germplasm resources

续表8

2.6 部分化学成分和致香成分含量较高的种质

在化学成分和致香成分指标中，烟碱、钾、多酚、石油醚提取物、草酸、苹果酸、柠檬酸、亚麻酸、亚油酸等的含量对烟叶品质的影响较大，因此，将这些成分含量较高的种质列于表9 中，便于资源的研究和利用。

表9 主要化学成分和致香成分含量较高的烟草种质资源Tab. 9 Tobacco germplasm resources with higher contents of main chemical components and aroma components

2.7 聚类分析

对35 份烟草种质资源表2 中的23 项化学成分和致香成分指标，采用标准化转化、欧氏距离，离差平方和法进行系统聚类，在截距为1.7 左右处将35 份资源分成5 类，各类所包含的种质资源详见图1。各类间化学成分和致香成分差异明显（图2），各类内除第5 类的氯和第4 类的油酸为强变异性（CV≥100%）外，其余为弱（或中）变异性，各类主要特征特性分述如下。

图1 聚类分析图Fig. 1 The diagram of clustering analysis

图2 聚类分析的各类的化学成分和致香成分差异Fig. 2 Radar Chart of clustering analysis of chemical components and aroma components

第1 类（4 份）：均为黄花烟种质（1、3、2、4），其主要特征为：总糖、还原糖、两糖差、糖碱比、淀粉、多酚、石油醚提取物、草酸、丙二酸等含量低，钾、苹果酸、柠檬酸等含量高。

第2 类（5 份）：包含2 份马里兰烟（5、6）、2 份雪茄烟（34、35）和1 份晒烟（29），其主要特征为：石油醚提取物含量高，苹果酸和柠檬酸等含量较高，总氮、多酚、丙二酸、苹果酸、棕榈酸、十八酸、亚油酸等多项成分为弱变异性。

第3 类（16 份）：包含1 份深色晾烟（31）和15 份 晒 烟（7、9、11、16、8、22、24、13、12、15、19、20、21、25、27），其主要特征为：多酚含量高。

第4 类（6 份）： 包 含3 份 晒 烟（10、14、28），2 份深色晾烟（32、33）和1 份雪茄烟；其主要特征为：总氮、烟碱含量高，草酸含量较高，各成分。

第5 类（4 份）： 均 为 晒 烟（17、18、26、23），其主要特征为：总糖、还原糖、淀粉等含量高，两糖差、糖碱比、氮碱比高，苹果酸、柠檬酸等含量低。

3 讨论

通过对各化学成分和致香成分间的相关性、差异性、变异系数以及各类烟草种质资源的差异性分析，结合相关学者的研究情况，对相关问题进行讨论。

3.1 烟碱含量

烟碱是评价烟叶和卷烟质量的重要指标之一，同时还是烟碱农药的重要原料，在绿色食品生产中具有重要位置[21]。烟碱目前还作为化工原料被广泛应用，广东还从90 份烟草资源中筛选出烟碱＞ 4.0% 的密节金丝尾、桐乡烟、棍子烟、奀种牛利、软枝牛利、硬枝牛利、东莞牛利、中方密节和棉城烟等种质，其中密节金丝尾最高为5.138%[22]。本项研究筛选出烟碱＞8.00%、7.00%～7.99%、6.00%～6.99%、5.00%～5.99%不同层次的资源分别为4 份、7 份、3 份、6 份（表6）；可为高烟碱资源的选择应用提供参考。

3.2 钾含量

烟叶含钾量影响烟叶的燃烧性、香气味及烟叶制品安全性等多个品质性状，是烟叶品质的重要指标。高含钾量是优质烟叶的一项重要指标，杨欢等通过两年田间试验筛选获得了6 份高钾型烟草材料（嘎吉红大、长叶红大、达白1 号、达白2 号、MFZS、930032-7）[23]。本项目筛选出钾含量较高（3.42%）的普格黄花烟，钾含量＞2.50%的资源云晒1 号、Maryland609（表6）。

3.3 淀粉

淀粉是烟叶内的重要物质。适宜的淀粉含量是烟叶质量的重要体现。不同烟草类型间烟叶淀粉含量有显著的差异，即使同一类型不同品种之间，由于遗传基础的差异，烟叶淀粉含量也不同[24-25]，如调制后的白肋烟品种TN90 淀粉含量在3%左右[26]，与烤烟截然不同。本项研究显示，淀粉与总糖、还原糖、两糖差、糖碱比、总氮、烟碱等呈显著或极显著的正相关；而与柠檬酸等呈极显著的负相关。35 份晾晒烟资源中，犍为晾烟1 和马来西亚晒晾烟淀粉含量较高为9.45%和8.44%。

3.4 石油醚提取物

石油醚提取物对烟叶外观和内在质量有好的影响，而且不同产区、不同部位的烟叶含量有差异，栽培技术可以提高石油醚提取物的含量[27-30]。杨威等研究表明，寸三皮、肯那、拉加、晒黄烟4 个晒烟品种的石油醚提取物含量为6.56%～8.78%，烤烟品种为6.05%～8.91%[31]；不同地产的香料烟品种的石油醚提取物含量4.85%～6.50%[32]。而且，油分越多石油醚提取物含量越高，油分越少其含量越低；色度越浓、越强其含量越高，色度越弱、越淡其含量越低[24]。本项研究中，8 份资源的石油醚提取物含量＞8.00%，5份为7.00%～7.99%；雪茄烟色度较强、较浓，石油醚提取物含量较高，而黄花烟油分少、色度淡，研究结果与文献一致。

3.5 酸类物质

酸类物质在烟草香味中占有重要的地位，非挥发性有机酸（以草酸、苹果酸及柠檬酸为主）对抽吸品质有重要影响；而且，柠檬酸在白肋烟中含量较多，苹果酸和草酸在烤烟和香料烟中含量较多[18]。有研究认为非挥发性有机酸和高级脂肪酸在不同基因型间存在广泛的变异, 每一种有机酸在不同类群之间都存在较大的差异[33]。多位学者研究认为，不同品种烟叶有机酸含量的差异[34-35]。本文35 份晾晒烟种质资源酸类物质差异较大，特别是草酸、苹果酸、柠檬酸等差异更明显，类型特征及界线明显。如黄花烟全被聚在第1 类，马里兰烟和2 份雪茄烟被聚在第2 类，第5 类全为晒烟。

4 结论

通过相关分析、聚类分析以及各类以晾晒调制的烟草种质资源的比较分析发现，不同的晾晒烟种质资源类型间，同一类型的不同种质间的化学成分、多酚、石油醚提取物、有机酸等致香成分差异较大。其中，烟碱、多酚含量较高的是晒烟资源；钾含量较高的有晒烟和马里兰烟；苹果酸、柠檬酸较高的是黄花烟种质资源；草酸较高的有晒烟和深色晾烟。通过聚类将35 分晾晒烟资源分聚类分析为5 类，各类的特征特性差异较大，筛选出的各类优异烟草种质资源，可供烟草育种和科研进行进一步利用。