烤烟游离氨基酸组分与感官品质的相关分析

徐 磊，刘 伟，过伟民，袁 帅，董洪旭，郭建华，刘晓利，韩加所

1.陕西中烟工业有限责任公司技术中心，陕西省宝鸡市高新大道100号 721000 2.中国烟草总公司郑州烟草研究院 烟草行业生态环境与烟叶质量重点实验室，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001 3.云南省烟草公司曲靖市公司沾益分公司生产科，云南省曲靖市珠江源大道1415号 655331

烟叶化学成分与感官品质的相关性一直是烟叶品质评价领域的研究热点之一。研究发现，还原糖、总糖等碳水化合物指标与烟叶感官品质总体呈正相关，即在一定范围内提高糖含量对烟叶感官品质有利。生物碱、蛋白质和游离氨基酸为烟叶中主要的含氮化合物，其中烟碱与烟气生理满足感有关，一般认为蛋白质燃烧时可产生如同燃烧羽毛的臭味，影响烟叶香气和吸味［1-4］。氨基酸对烟叶品质的影响存在两面性，一方面燃烧可产生如氨等具有刺激性的化合物，影响烟气品质；另一方面产生的非酶促棕色化产物（吡咯、吡嗪和呋喃类化合物）可赋予烟叶特有的香气［5］。目前关于游离氨基酸与烟叶品质的关系报道较多，王树声等［6］、邓国宾等［7］、吴文斗等［8］提出了游离氨基酸组分与烟叶感官品质存在相关性，但相关性强的组分不一致。而周芸等［9］则提出清香型烟叶产区芳香族氨基酸、碱性氨基酸等12种游离氨基酸含量与感官品质呈负相关；过伟民等［10］、陈颐等［11］对烘烤过程中烟叶游离氨基酸含量的分析发现，美拉德反应中不同活性游离氨基酸在烘烤过程的变化存在差异。可见游离氨基酸含量与烟叶感官品质的关系尚不明确，为此采集制备了基本涵盖各品质档次的我国7个生态区烟叶品质梯度样品，并系统分析了初烤烟叶游离氨基酸组分与评吸品质和外观品质指标的相关性，旨在为完善烟叶化学成分适宜性评价指标体系提供依据。

1 材料与方法

1.1 烟叶采集与样品制备

初烤烟叶采集：于2015—2016年采集我国闽西（三明）、滇东（曲靖）、川西南（凉山）、豫中（许昌）、湘南（郴州）、鄂西南（恩施）、桂西北（贺州）共7个生态区的中部（9～13叶位）和上部（16～18叶位）初烤烟叶。采集方法为农户定点取样，选定各产区1～2个代表性站点3～4户代表性烟农，具体为每户烟农烟叶烘烤结束后，随机采集未经挑选和分级的烟叶，品种为当地主栽品种。每产地每年采集烟叶150 kg左右。

品质梯度样品制备：根据烟叶分级标准［12］，参考文献［9］的方法，分别制备各产区不同品质档次的烟叶样品。两个年份共制备各产区品质梯度烟叶样品412个，基本涵盖了各产地可能出现的各种烟叶品质档次。

1.2 方法

1.2.1 游离氨基酸测定

按照 YC/T 282—2009［13］方法测定烟叶游离氨基酸含量（质量分数）。

1.2.2 外观品质评价

由我国烟叶标样分标委委员、高级技师组成的外观品质鉴定专家组（6人）完成烟叶外观品质评价。评价指标包括颜色深浅、颜色纯正度、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度，并按参考文献［14］的方法计算外观品质综合分值。

1.2.3 感官品质评价

由具备烟草行业感官评吸鉴定资质的人员（每组7～9人）完成感官评吸鉴定。评价指标包括香气质、香气量、浓度、劲头、杂气、刺激性、余味，并参考文献［14］计算感官品质指标的综合分值。由于感官评吸鉴定存在主观性，且所有样品的感官品质评价无法在同一时间内完成，为避免打分尺度波动对评价结果的影响，保证同产区、同年份的烟叶样品由同一组评吸人员在同一时间内完成。

1.3 数据分析

采用SPSS 19.0软件进行数据统计分析。参考文献［10］的分类方法，将烟叶游离氨基酸按侧链结构不同分为8类，包括芳香族氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸、脂肪族氨基酸、含羟基氨基酸、含硫类氨基酸、酰胺类氨基酸、亚氨基酸（脯氨酸）。由于感官评吸指标较多，参考文献［9］以香气质、香气量和杂气分值加和作为香气品质表征分值，以刺激性和余味分值加和作为口感特征表征分值。

2 结果与分析

2.1 烤烟游离氨基酸组分的描述统计分析

各产区烟叶游离氨基酸组分的描述统计分析结果见表1。8类游离氨基酸中，脯氨酸含量较高，占游离氨基酸总量比例（占比）平均为50%～70%；其次为酰胺类氨基酸，占比平均为10%～20%；其余种类氨基酸含量相对较低，占比多在5%以内。不同产区烟叶游离氨基酸各组分含量和占比差异明显，如滇东和豫中产区烟叶游离氨基酸总量比闽西和湘南产区高100%以上。滇东产区表现出总量高、脯氨酸占比高的特点；豫中产区表现出总量高、碱性氨基酸占比高的特点；闽西产区表现出总量低、脯氨酸占比低的特点。

表1 烟叶游离氨基酸组分的描述统计分析Tab.1 Descriptive statistics of free amino acids in tobacco leaves

2.2 烤烟游离氨基酸组分与感官品质的相关分析

2.2.1 散点图分析

烟叶游离氨基酸含量与评吸品质和外观品质指标综合分值散点图见图1～图2（以滇东、湘南、鄂西南产区的游离氨基酸总量为例）。总体来看，随着烟叶中游离氨基酸总量的提高，烟叶感官评吸和外观品质指标综合分值存在下降趋势。

2.2.2 相关分析

由于不同产区烟叶游离氨基酸组分存在明显的区域性差异，不同评吸组的评吸品质指标分值存在系统性差异，因此按产区和部位分析烟叶游离氨基酸含量与香气品质和口感特征指标分值的相关性。从图3看出，游离氨基酸总量与香气品质分值在多数产区未表现出显著相关关系，而在多数产区除脯氨酸外的其他氨基酸含量与香气品质指标分值呈显著负相关，即这种相关关系受产区、评价人员和年份波动的影响较小。从图4看出，游离氨基酸含量与口感特征指标分值的相关性与香气品质指标一致。

进一步分析游离氨基酸各组分占比与评吸品质指标分值的相关性，结果见图5。在绝大多数产区碱性氨基酸占游离氨基酸总量比例与评吸品质指标分值呈显著负相关。此外，虽然脯氨酸含量与评吸品质的相关关系不显著，但其占游离氨基酸总量比例与评吸品质指标分值在多数产区中表现出显著正相关。总体来看，初烤烟叶的游离氨基酸组分与评吸品质密切相关，除脯氨酸外的多数氨基酸含量占比越高，烟叶香气品质和口感舒适性相对越差，脯氨酸占游离氨基酸总量比例越高，烟叶评吸品质相对较好。

烤烟游离氨基酸含量与外观品质指标的相关分析结果见图6。游离氨基酸各组分含量与外观品质的相关性与评吸品质相似，除脯氨酸外的多数氨基酸含量与烟叶颜色纯正度、油润感和色泽的均匀饱满程度（色度）指标分值呈显著负相关，脯氨酸含量与烟叶颜色深浅（由浅到深）呈正相关。烤烟游离氨基酸各组分占比与外观品质指标的相关分析结果见图7。除脯氨酸外的多数氨基酸（尤其是碱性氨基酸）占游离氨基酸总量比例与烟叶颜色深浅、颜色纯正度、油润感等外观品质指标呈显著负相关，脯氨酸占比的规律则与其他氨基酸相反。总体来看，初烤烟叶游离氨基酸组分与烟叶品质（评吸和外观品质）存在产区、部位、年份间一致的相关关系。

图1 烤烟游离氨基酸总量与评吸品质综合指标分值散点图Fig.1 Scatter diagram of total free amino acid content and sensory quality score of flue-cured tobacco

图2 烤烟游离氨基酸总量与外观品质综合指标分值散点图Fig.2 Scatter diagram of total free amino acid content and appearance quality score of flue-cured tobacco

图4 烤烟游离氨基酸含量与口感特征指标分值的相关性Fig.4 Correlation between contents of free amino acids and taste quality score of flue-cured tobacco

图5 烤烟游离氨基酸组分占比与香气品质指标分值的相关性Fig.5 Correlation between proportions of free amino acids and aroma quality score of flue-cured tobacco

图6 烟叶游离氨基酸含量与外观品质指标分值的相关性Fig.6 Correlation between contents of free amino acids and appearance quality score of tobacco leaves

图7 烟叶游离氨基酸组分占比与外观品质指标分值的相关性Fig.7 Correlation between proportions of free amino acids and appearance quality score of tobacco leaves

3 讨论

通过我国7个烤烟生态区2015—2016年400余个品质梯度样品的制备和系统分析评价，烤烟游离氨基酸组分在不同生态区间差异明显，滇东和豫中产区烟叶的游离氨基酸总量较闽西和湘南产区高100%以上。因此，需分区域对初烤烟叶游离氨基酸组分进行分析评价。

游离氨基酸组分与烟叶感官品质存在产区间一致、年份间稳定的相关关系。从游离氨基酸各组分含量来看，除含量最高的脯氨酸外，碱性、芳香族等多数氨基酸含量与烟叶感官品质呈负相关；从各组分占比来看，碱性氨基酸占游离氨基酸总量比例与烟叶感官品质呈负相关，脯氨酸占比则与烟叶感官品质呈正相关。同一产区内的烟叶，除脯氨酸外的其他氨基酸含量越低，游离氨基酸中的碱性氨基酸占比越低，脯氨酸占比越高，其香气和口感等评吸品质指标和颜色纯正度、油分、色泽均匀饱满程度等外观品质指标相对较好，且烟叶颜色相对较深。这与周芸等［9］针对清香型产区游离氨基酸与评吸品质的相关分析，董洪旭等［15］对福建、贵州、河南3个产区游离氨基酸与外观品质的相关分析研究结果相似，而与王树声等［6］、吴文斗等［8］的研究结果不同，原因可能与游离氨基酸组分及含量的区域差异有关。本试验中所分析的7类产区，游离氨基酸总量最大差异超过100%，不考虑区域差异可能难以得到相对准确的结果。

Wahlberg等［16］认为，以游离氨基酸和还原糖为主要底物的美拉德反应是烘烤过程烟叶香味物质形成的主要途径之一。目前对高温加热体系的研究认为［17-18］，美拉德反应中碱性氨基酸（Lys为代表）和芳香族氨基酸（Trp为代表）活性较强，而脯氨酸活性一般或较弱。根据前人关于烘烤过程美拉德反应底物和产物变化的相关报道［10-11，19］，在烟叶烘烤中后期（定色期）美拉德反应产物大量生成，美拉德反应中活性强的碱性氨基酸含量下降幅度大，且占游离氨基酸总量比例持续下降，而美拉德反应中活性相对较弱的脯氨酸占比则上升或相对稳定。与本试验结果相比，美拉德反应中活性强的碱性氨基酸与烤后烟叶感官品质的负相关关系在不同产区间表现一致，而活性相对较弱的脯氨酸（占比）则与烟叶感官品质呈正相关，因此在烘烤阶段通过调控游离氨基酸组分含量和占比，以提高烤后烟叶感官品质方面还有待进一步深入研究。

4 结论

我国不同生态区初烤烟叶的游离氨基酸含量和组成差异明显，需分区域对游离氨基酸进行分析和评价。游离氨基酸与烟叶感官品质存在产区间一致、年份间稳定的相关关系，碱性氨基酸含量及其占游离氨基酸总量比例、脯氨酸占游离氨基酸总量比例等指标可反映烟叶感官品质优劣，并应用于初烤烟叶化学成分的适宜性评价。