基于致香成分分析的雪茄烟产地间差异

于 航，刘砚婷，尚梦琦，黄光莉，方 一，林 琳，曲亚玲，左巧美

北京市烟草质量监督检测站，北京市通州区梨园镇九棵树西路196 号 101121

雪茄烟是一种具有特殊香气和独特魅力的烟草制品。近年来，雪茄烟消费在我国经济发达地区迅速兴起，具有良好的市场发展前景［1］。目前，按产地可将雪茄烟主要分为古巴雪茄和产自多米尼加、尼加拉瓜等地的非古巴雪茄两类，这些进口雪茄在国内市场具有较高的知名度和市场占有率；而中国雪茄烟目前仍以中低端产品为主，且产量相对较低，整体竞争力弱。由于生产原料的来源和生产工艺不同，雪茄烟产品具有较为明显的区域特色，尤其是古巴雪茄在感官上有着强烈的辨识度。近年来，我国烟草行业大力支持雪茄烟产业的发展，一方面在烟叶种植和生产工艺等领域积极借鉴国外先进技术和成熟经验，全面提升中国雪茄烟的产品质量；另一方面努力培育具有独特风格和中国特色的中式雪茄产品，与进口雪茄烟进行差异化竞争。而无论采用何种发展策略，首先均应明确差距和差异产生的原因。

致香成分是决定烟草产品风格特征的关键因素之一［2］，与产品质量密切相关。因此，尝试从致香成分的角度对不同产地雪茄烟产品的差异进行分析，从而客观评价国内外雪茄烟产品质量，明确各产地雪茄烟的风格特征。目前，国内对雪茄烟致香成分的研究较少，且主要集中在烟叶原料方面［3-5］，从成品的角度分析不同产地雪茄烟致香成分差异的报道更少。因此，测定了国内外47 个雪茄烟样品的共79 种致香成分，研究了古巴雪茄、国外非古巴（以下简称非古）雪茄和中国雪茄产品致香成分质量分数的差异，旨在为中国雪茄烟产品质量的提升和中式雪茄烟产品的品类构建提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

47 个牌号雪茄烟，其中产地为古巴的雪茄24个，非古雪茄14 个（包括多米尼加产品11 个、尼加拉瓜产品3 个），中国雪茄9 个，样品信息如表1 所示。成品雪茄烟在储存期间可能继续发生醇化，致香成分质量分数也在不断变化。因此在选择样品时，尽可能采用相近年份的样品以增强可比性；但雪茄烟样品的收集较为困难，为保证研究的覆盖范围较大，依然选用了个别年份相差较大的样品。同时需要指出，仅有古巴雪茄烟有盒标出厂日期，可知其出厂年份；中国雪茄烟出厂年份由厂家提供；进口非古雪茄烟样品的出厂年份无法得知。此外，有些雪茄烟由不同年份的烟叶一起卷制而成，且不同牌号雪茄烟卷制完成后在厂家内部的储存时间不同，因此同样出厂年份的雪茄烟所经历的醇化时间也往往是不同的。

表1 雪茄烟样品信息Tab.1 Information of cigar samples tested

表1（续）

致香成分标准物质：苯乙酸乙酯、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-乙酰基吡咯、2-乙酰呋喃、α-松油醇、新植二烯、2，3-戊二酮、3-羟基-2-丁酮、3-甲基-3-丁烯-1-醇、异戊醇、3-甲基-1-戊醇、α-当归内酯、己醇、苯乙烯、2-庚酮、二甲基三硫、辛醛、γ-己内酯、对甲基苯乙酮、癸醛、愈创木酚、4-乙烯基愈创木酚、十五醛、α-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮、α-大马酮、苯甲醇、苯甲醛、苯乙醇、苯乙醛、苯乙酮、吡嗪、芳樟醇、糠醇、糠醛、5-甲基糠醛、柠檬醛、β-环柠檬醛、戊醛、异戊醛、异氟尔酮、4-氧代异佛尔酮、吲哚、植醇、二氢猕猴桃内酯、降龙涎香醚、香叶基丙酮和法尼基丙酮（≥99%，北京百灵威科技有限公司）；二氯甲烷、无水乙醇、无水硫酸钠和氯化钠（AR，国药集团化学试剂有限公司）；超纯水（自制，电阻率≥18 MΩ·cm）。

Clarus 680/SQ8T 气相色谱-质谱联用仪（美国Perkin Elmer 公司）；同时蒸馏萃取仪（定制）；R-210 旋转蒸发仪（瑞士Büchi 公司）；XP204 电子天平（感量0.000 1 g，瑞士Mettler Toledo 公司）；LC-222 鼓风干燥箱（日本Espec 公司）；Mili-Q Integral 5 超纯水仪（美国Millipore 公司）；FW80 试样粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 雪茄烟致香成分的检测

参考并优化周芳芳等［6］的方法，采用同时蒸馏萃取-气相色谱-质谱法检测雪茄烟致香成分。利用NIST 2.2 软件定性检测成分。有标准物质和无标准物质的成分分别采用内标法和校正因子法进行定量，设目标物峰面积与内标峰面积校正因子为1。

1.2.2 数据处理

利用SPSS 21.0 软件进行数据分析，采用Kruskal Wallis 法进行产地间雪茄烟致香成分差异的显著性检验，采用判别分析法区分雪茄烟产地。

参考《Cigar Inspector》网站报道的雪茄风味轮盘［7］进行致香成分风味的分类，如图1 所示。

图1 雪茄烟风味轮盘Fig.1 Flavor wheel of cigars

2 结果与讨论

2.1 不同产地雪茄烟致香成分质量分数的差异

2.1.1 致香成分的比较

79 种致香成分及其保留时间如表2 所示。

表2 雪茄烟的致香成分及其保留时间Tab.2 Aroma components in cigars and their retention time

表2（续）

按照产地将雪茄烟样品分为古巴雪茄、非古雪茄和中国雪茄3 类，进行致香成分质量分数差异的显著性检验。在79 种致香成分中，有43 种的质量分数具有显著性差异，致香成分总量也具有显著性差异，但除去新植二烯外的致香成分总量无显著性差异。致香成分的平均值、质量分数范围和组间差异显著性如表3 所示。

表3 不同产地雪茄烟致香成分的质量分数及组间差异Tab.3 Contents of aroma components in cigars from different producing areas and differences among three groups

表3（续）

表3（续）

结果表明：与其他两类产地雪茄相比，①古巴雪茄中质量分数较高的致香成分为3-甲基-3-丁烯-1-醇、异戊醇、异戊烯醇、3-甲基-1-戊醇、叶醇、5-甲基糠醛、二甲基三硫、苯乙醇、吲哚、茄酮、β-大马酮、α-大马酮、α-姜黄烯、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、螺岩兰草酮和新植二烯，质量分数较低的成分为苯乙烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮、6-甲基-3，5-庚二烯-2-酮、香叶基丙酮和巨豆三烯酮1。②非古雪茄中质量分数较高的致香成分为己醛和3-乙酰基吡啶，质量分数较低的成分为糠醛、糠醇、2-乙酰基呋喃、5-甲基糠醛、苯酚、苯甲醇、苯乙醛、α-松油醇、臧红花醛、紫罗烯、β-环柠檬醛、4-乙烯基愈创木酚、β-大马酮、雪松醇、十五醛和降龙涎香醚。③中国雪茄中质量分数较高的致香成分为糠醛、α-当归内酯、2-乙酰基呋喃、苯酚、6-甲基-5-庚烯-2-醇、γ-己内酯、对甲基苯乙酮、巨豆三烯酮1 和雪松醇；质量分数较低的成分为吲哚、α-姜黄烯和巨豆三烯酮3。

另外，α-姜黄烯和雪松醇质量分数在各产地雪茄烟样品间存在数量级上的差异，如图2 所示。古巴雪茄中α-姜黄烯的质量分数明显高于其他产地，其最低值是中国样品中最高值的6.21 倍。在古巴和非古雪茄样品中，有多达19 个样品中未检出雪松醇；而中国雪茄中全部检出雪松醇，且其质量分数明显高于其他产地。

图2 不同产地雪茄烟中α-姜黄烯（a）和雪松醇（b）的质量分数Fig.2 Contents of α-curcumene and cedrol in cigars from different producing areas

2.1.2 按照致香成分前体物分类比较

烟叶中的部分致香成分由前体物转化或反应得到，按照不同来源可分为叶绿素降解物、类胡萝卜素降解物、美拉德反应产物、苯丙氨酸类降解物、西柏烷类降解物和赖百当类降解物［8］。按照前体物类别比较各产地雪茄烟致香成分的质量分数，可为雪茄烟叶的种植和生产环节提供理论参考，结合前体物检测数据，能够进一步明确不同产地雪茄烟中致香成分的差异来源于原料本身还是调制过程。本研究中检出的致香成分中有42 种可按前体物进行分类（表4）。

表4 按照前体物分类的致香成分Tab.4 Aroma components classified according to different precursors

将致香成分质量分数按照前体物进行分类汇总，按样品产地进行差异显著性检验。结果表明，不同产地雪茄烟中，叶绿素降解物、苯丙氨酸类降解物、西柏烷类降解物和赖百当类降解物的质量分数具有显著性差异。组间差异显著性和按前体物分类的致香成分总质量分数平均值（即同属一类前体物的致香成分的质量分数之和除以样品数量）如表5 所示，标准化后的数据如图3所示。结果表明，古巴雪茄的叶绿素和西柏烷类降解物的质量分数明显相对较高，非古雪茄的苯丙氨酸类和赖百当类降解物的质量分数明显较低，中国雪茄的叶绿素降解物质量分数明显较低。

图3 标准化后的不同产地雪茄烟按前体物分类的致香成分质量分数Fig.3 Contents after standardization of aroma components classified according to precursors in cigars from different producing areas

表5 不同产地雪茄烟按前体物分类的致香成分质量分数及组间差异Tab.5 Contents of aroma components classified according to different precursors in cigars from different producing areas and differences between three groups

2.1.3 按照致香成分的风味分类比较

致香成分所呈现风味的强度，可以用气味活性值来体现；气味活性值越大，致香成分对香气的贡献就越大。气味活性值的计算方法如公式（1）所示［13］，致香成分在体系中的浓度在本研究中即为质量分数，其单位为μg/g。察觉阈值的单位为mg/kg，对于烟草制品，察觉阈值可以通过评吸的方法来确定［14］，在没有评吸数据的情况下，使用致香成分在水中的察觉阈值作为替代亦是一种有效的办法［15］。

通过查询文献资料，得到79 种致香成分中58种的察觉阈值［16-18］和风味描述［8-10，19-29］。致香成分的察觉阈值如表6 所示。

表6 致香成分的察觉阈值①Tab.6 Sensory detection thresholds of aroma components

表6（续）

计算致香成分气味活性值后，将其按照所提供的风味进行分类汇总，之后对不同产地雪茄烟的风味强度进行比较，结果见表7，标准化后的数据见图4。不同产地雪茄烟6 种风味的气味活性值总和存在显著性差异。其中古巴雪茄的草药香料、水果、花香和其他风味的气味活性值相对较大。非古雪茄的植物、水果、坚果、花香和其他风味的气味活性值相对较低。

图4 标准化后的不同产地雪茄烟按风味分类的致香成分气味活性值Fig.4 Odor activity values after standardization of aroma components classified according to different flavors in cigars from different producing areas

表7 不同产地雪茄烟按风味分类的致香成分气味活性值Tab.7 Odor activity values of aroma components classified according to different flavors in cigars from different producing areas

从总体风味强度来看，这79 种致香成分在水果和花香风味上的气味活性值较高，主要可能是因为同时具备这两类风味的β-大马酮的察觉阈值较低。

2.2 同牌号不同年份雪茄烟致香成分质量分数的比较

研究了编号6 和7，编号8 和9，编号14～16 三组同牌号不同年份的雪茄烟样品，以相对平均偏差表示每组样品中各致香成分质量分数的差异，如表8 所示。结果表明，同牌号不同年份样品间致香成分质量分数差异较大，3 组致香成分相对平均偏差的平均值均大于23%。3-乙酰基吡啶和3-羟基-β-二氢大马酮在3 组中的相对平均偏差均大于40%。由于部分样品中未检出雪松醇，该成分出现了相对平均偏差100%的情况。仅苯乙酮和β-环柠檬醛的质量分数在不同年份样品间的差异相对较小，3 组相对平均偏差均小于15%。

表8 同牌号不同年份雪茄烟样品间致香成分质量分数的相对平均偏差Tab.8 Relative average deviations of contents of aroma components in cigar samples of the same brand produced in different years

不同年份样品间的差异，可能来源于不同年份烟叶原料本身的差异，由于储存时间不同所导致的醇化程度的差别，以及手工卷制所带来的随机性等。由于仅研究了3 个牌号，且每个牌号只有2～3 个批次样品，因此本研究中同牌号不同年份雪茄烟致香成分质量分数差异的结果仅为初步探索。

2.3 雪茄烟产地的判别分析

以致香成分质量分数为指标对雪茄烟产地判别分析的结果见表9。选取9 个致香成分作为变量，构建2 个判别函数，变量和函数的Wilks’s Lambda 显著性［30］均为0，说明每一步加入的变量对判别分析具有显著作用，且可以接受函数判别规则。构建平面图，以2 个函数的计算结果为坐标，选择与坐标距离最小的质心作为判别结果。47 个雪茄烟样品的判别结果见图5。

图5 雪茄烟3 个产地判别分析结果Fig.5 Results of discriminant analysis of cigars from three producing areas

表9 3 个产地雪茄烟判别分析变量及函数Tab.9 Variables and functions for discriminant analysis of cigars from three producing areas

全部判别共出现1 例误判，为1 个中国雪茄被误判为非古雪茄，判别准确率为97.9%。为进一步验证判别模型，进行交叉检验，即每个案例均按照从该案例以外的所有其他案例派生的函数分类，交叉检验共出现2 例误判，为2 个中国雪茄被误判为非古雪茄，准确率为95.7%。

使用同样的方法，将产地只分为古巴雪茄和非古雪茄（含中国雪茄）2 类，进行产地判别分析。所得判别分析变量、函数和结果如表10 和图6 所示。结果表明，用1 个判别函数即可对样品产地进行区分。47 个样品的初始判别和交叉验证均未出现误判，判别准确率为100%。

表10 2 个产地雪茄烟判别分析变量及函数Tab.10 Variables and functions for discriminant analysis of cigars from two producing areas

图6 雪茄烟2 个产地判别分析结果Fig.6 Results of discriminant analysis of cigars from two producing areas

3 结论

（1）43 种致香成分的质量分数在不同产地雪茄烟中差异显著，其中α-姜黄烯和雪松醇的差异最为明显。古巴雪茄的叶绿素和西柏烷类降解物的质量分数相对较高，非古雪茄的苯丙氨酸类和赖百当类降解物的质量分数相对较低，中国雪茄的叶绿素降解物质量分数较低。

（2）本研究中测定的79 种致香成分的水果和花香风味的气味活性值较大，古巴雪茄的草药香料、水果、花香和其他风味的气味活性值相对较大，非古雪茄的植物、水果、坚果、花香和其他风味的气味活性值相对较低。

（3）以致香成分质量分数为变量建立的判别函数，可对雪茄烟的产地进行有效区分。