烤烟‘渝金香1号’致香物质含量分析

周 东，张 艳，吕 俊,3，张建奎,3，邓可宣,3，宗学凤,3，戴秀梅,3

（1四川中烟工业有限责任公司，成都 610066；2重庆烟草科学研究所，重庆 400716；3西南大学农学与生物科技学院，重庆 400716）

0 引言

香气是评价烟叶内在质量的核心内容和重要指标之一[1]。烟叶的香气质量与其内含的致香成分含量密切相关[2]，两者之间存在着很微妙的关系，各种物质成分的协调作用凸显了不同烟叶的品质特征[3]。通过分析致香物质含量，可以对不同品种的烟叶质量进行比较客观、准确的评价。周桂园等[4]分析了云南省曲靖、红河、昆明3个主要烟区的‘K326’、‘红花大金元’、‘云烟87’及‘NC297’4个烤烟品种烟叶原料的致香成分含量，表明不同品种、不同地区之间烟叶致香成分含量存在明显差异。夏时波等[5]对云南文山烟区3个主栽烤烟品种‘KRK26’、‘K326’和‘云烟87’的致香物质含量进行了分析，3个烤烟品种的多酚、有机酸、挥发性香气物质等致香成分含量存在显著差异。殷沛沛等[6]分析了云南昭通烟区‘K326’、‘PVH19’、‘KRK26’、‘红花大金元’、‘云烟203’、‘云烟 87’、‘云烟 97’、‘云烟 99’8 个烤烟品种致香物质含量，酮类和酸类致香物质含量以及类西柏烷、类胡萝卜素和苯丙氨酸类降解产物总量在不同品种间的差异不显著，醛类、醇类、酚类、酯类、杂环类和烯烃类致香物质含量以及美拉德反应产物总量在不同品种间的差异达到了显著水平。刘友杰等[7]分析了吉林省延吉烟区‘吉烟 9号’、‘中烟 100’、‘中烟98’、‘9407’、‘吉烟7 号’、‘吉烟1 号’、‘云烟87’、‘K326’和‘NC89’等烤烟品种中性致香物质含量的差异，不同基因型间中性挥发致香物质含量存在广泛的变异。冉霞等[8]对贵州毕节5个典型烟区烟叶样品的中性致香成分和潜香物质的分析表明，不同产地烟叶中多酚类潜香成分、中性致香成分存在显著差异。上述研究均说明，烟叶中致香物质含量是由品种遗传基因与环境条件共同控制的，不同烤烟品种的致香物质组成及其含量存在差异。‘渝金香1号’是由西南大学、重庆烟草科学研究所、中国农业科学院烟草研究所合作选育的烤烟新品种，2020年8月通过全国烟草品种审定委员会烟草新品种审定（审定编号202006），对‘渝金香1号’致香物质含量的分析还未见报道。本研究对烤烟新品种‘渝金香1号’的致香物质含量进行分析，旨在为该品种的推广应用、栽培技术改进以及卷烟配方应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 参试品种

参试品种为烤烟新品种‘渝金香1号’，以重庆烟区主栽烤烟品种‘云烟87’、‘K326’为对照。3个品种的烟叶样品均取自重庆市巫山县，按照当地优质烟叶生产标准进行规范化种植，严格成熟采收，按三段式烘烤工艺科学烘烤，按照GB 2635—92进行烟叶分级，每个品种采集中部C3F等级烟叶3 kg用于致香物质含量分析。

1.2 测定方法

致香物质含量由云南同创检测技术股份有限公司测定。将烟叶样品磨碎后过筛（60目），在平衡箱中平衡24 h（温度22℃、湿度60%），在同时蒸馏萃取装置中连续动态萃取2 h，经干燥浓缩后用气质联用分析仪进行分析。检测依据为该公司标准《烟草及烟草制品致香成分的测定同时蒸馏萃取-气相色谱质谱联用法(TCJC-ZY-Ⅳ-014-2012)》。

2 结果与分析

2.1 不同类型致香物质或潜香物质含量分析

烟叶中的致香物质包括致香物质和潜香物质，而潜香物质本身不具香味或对香味感受作用不大，只有在陈化或燃烧过程中才能进一步降解生成致香成分[8]。‘渝金香1号’及主栽对照品种‘云烟87’、‘K326’烟叶样品中测出70种致香物质或潜香物质成分，按照醛酮类、氮杂环类、醇类、呋喃类、酯类、酚类、酸类、萜烯类进行归类，其成分数量及其含量见表1。

表1 不同类型致香或潜香类物质含量

从表1可以看出，在致香物质中，醛酮类物质是检出种类最多的，达到33种，其含量也较高，在3个品种中醛酮类占总致香或潜香类物质的比例均超过10%，其中‘渝金香1号’醛酮类物质含量为62.399 μg/g，稍低于‘云烟87’(67.035 μg/g)和‘K326’(65.025 μg/g)；检出的醇类物质的含量也较高，检出醇类物质7种，‘渝金香1号’含量(40.07 μg/g)高于‘K326’(31.156 μg/g)、低于‘云烟87’(47.307 μg/g)；检出氮杂环类物质10种，‘渝金香 1 号’含量为 3.948 μg/g，高于‘云烟 87’和‘K326’；检出呋喃类、酯类物质各7种‘，渝金香1号’含量分别为3.372、8.615 μg/g，均表现为高于‘K326’、低于‘云烟87’；检出酚类物质3种‘，渝金香1号’含量为2.722 μg/g，高于‘云烟87’和‘K326’；检出酸类物质2种‘，渝金香1号’含量为3.306 μg/g，高于‘K326’、低于‘云烟87’；萜烯类含量‘渝金香1号’为405.445 μg/g，低于‘云烟87’和‘K326’。综上‘，渝金香1号’烟叶的萜烯类（新植二烯）、醛、酮类物质的含量稍低于2个对照品种，氮杂环类和酚类物质含量稍高于2个对照品种，而醇类、酯类、呋喃类和酸类物质低于‘云烟87’、高于‘K326’。

中部烟叶(C3F)样品检测出的致香物质和潜香物质与测出物质总量的比例分析见表2‘。渝金香1号’与2个对照品种的潜香物质占测出致香或潜香物质总量的比例达到76%～82%，其中以对照品种‘K326’稍高，为82.02%‘，渝金香1号’与对照品种‘云烟87’基本相当，分别为76.52%和77.26%。从致香物质占测出致香或潜香物质总量的比例分析‘，渝金香1号’与对照品种‘云烟 87’和‘K326’依次为 23.48%、22.74%、17.98%。由此可见，在同等条件下‘，渝金香1号’烟叶在陈化过程中降解生成致香成分的速率相对较快。

表2 致香或潜香类物质占检出物质总量的比例 %

2.2 质体色素类中性挥发性香味物质比较

烤烟质体色素类物质是烟叶中重要的香气前体物[9]，其降解产物占烟叶中性挥发性香味物质总量的85%～96%[10]。其中，叶绿素与类胡萝卜素及其降解物种类和含量，直接或间接地决定着烟叶的外观质量和内在品质[11]。

2.2.1 叶绿素降解产物比较 叶绿素降解过程中产生的叶绿醇（植醇）水解产生新植二烯，是烟叶中重要的萜烯类化合物，其再降解生成的植物呋喃，可转化成烟叶的清甜成分，以及其由噗啉环降解产生吡咯类化合物，都对烟草香气有重要的贡献[12]。从表3可以看出，与对照品种相比，‘渝金香1号’中部烟叶的新植二烯测出量和新植二烯与致香物质总量的比例均稍低，这对于降低烟气的刺激性、协调吃味有利，而对香气基本无影响。从新植二烯再降解生成的植物呋喃类成分含量和植物呋喃类含量所占新植二烯含量的比例看，‘渝金香1号’高于2个对照品种。可见，在相同栽培条件下，‘渝金香1号’更有益于彰显重庆烟叶的香气风格特色。

表3 叶绿素降解产物含量

2.2.2 类胡萝卜素及其降解物比较 类胡萝卜素降解产物是烤烟中重要的香气成分，其中，巨豆三烯酮具有可可香，可增加烟气的舒适口感，改善测流烟气香气；香叶基丙酮和二氢猕猴桃内酯可增加烟气香气，抑制刺激性[13]；β-二氢大马酮有强烈持久的玫瑰似的花香香气，以及苹果样的果香香韵[14]。‘渝金香1号’及对照品种‘云烟87’、‘K326’的类胡萝卜素降解产物含量列于表4。

表4 类胡萝卜素降解产物含量 μg/g

‘渝金香1号’中部烟叶中巨豆三烯酮总量为15.710 μg/g，明显高于对照品种‘云烟87’(13.163 μg/g)，与对照品种‘K326’(15.835 μg/g)基本相当；二氢猕猴桃内酯含量为0.602 μg/g，低于‘云烟87’，高于‘K326’；香叶基丙酮含量为1.783 μg/g，高于2个对照品种；β-大马酮含量为5.309 μg/g，高于‘K326’，但低于‘云烟87’；β-二氢大马酮和3-羟基-2-丁酮含量分别为1.797、0.412 μg/g，均明显高于‘K326’，稍高于‘云烟87’；2-环戊烯-1,4-二酮含量、6-甲基-5-庚烯-2-酮含量、1-戊烯-3-酮含量、氧化异佛尔酮含量则稍低于2个对照品种。‘渝金香1号’的类胡萝卜素降解产物总量为26.977 μg/g，比‘云烟 87’(25.385 μg/g)高 6.27% ，比‘K326’(25.580μg/g)高5.46%。由此可见，烤烟新品种‘渝金香1号’烟叶的类胡萝卜素重要香气成分含量大都较高。

2.3 叶面分泌物降解产物或衍生物比较

烟草的腺毛是产生致香物质的前体物质的重要来源。烟草叶面分泌物及其降解产物或衍生物是烟草香味和香气组分的重要前体物[15]。西柏三烯二醇是烟叶表面分泌物的主要成分，约占分泌物总量60%左右[16]。在调制后西柏三烯二醇大部分降解产生茄酮及其衍生物等多种香味成分。‘渝金香1号’及对照品种‘云烟87’、‘K326’的叶面分泌物降解产物或衍生物含量列于表5。

表5 叶面分泌物降解产物或衍生物含量比较 μg/g

‘渝金香1号’中部烟叶(C3F)的西柏三烯二醇含量为14.336 μg/g，稍高于‘K326’，略低于‘云烟87’；茄酮含量为17.296 μg/g，稍高于‘云烟87’，略低于‘K326’；降茄二酮含量为1.173 μg/g，明显高于对照品种‘云烟87’和‘K326’；茄那士酮含量为0.904 μg/g，稍高于 2 个对照品种；2,4-庚二烯醛A和2,4-庚二烯醛B的含量分别为0.415、0.186 μg/g，均明显高于2个对照品种。‘渝金香1号’叶面分泌物降解产物或衍生物总量为34.310 μg/g，高于对照品种‘云烟87’(32.996 μg/g)和‘K326’(32.490 μg/g)。表明‘渝金香1号’的叶面分泌物降解产物或衍生物含量比较高，这有益于彰显‘渝金香1号’烤后烟叶的香气特征。

3 结论与讨论

烟草致香物质是存在于烟草中的各种具有挥发性、作用于人体嗅觉器官、能使人产生愉悦感觉的化学成分的总称，与烟叶香气质、香气量和香型密切相关，直接影响烟草及卷烟制品的风格特征及品质优劣，是评价烟草品质的重要指标[17]。烟草中的关键致香物质主要源自类胡萝卜素、叶绿素、西柏烷类、苯丙氨酸类、赖百当类的降解和美拉德反应[18]。徐金巧等[19]根据内源性致香组分的定性定量分析结果，采用主成分分析法结合遗传算法和神经网络，建立了基于烟草内源性致香物质的感官质量评价预测模型。笔者对烤烟新品种‘渝金香1号’的致香物质进行分析，有助于了解‘渝金香1号’的品质特性，对该品种烟叶在卷烟中的配组及应用具有一定的指导作用。

烟叶中的致香物质包括致香物质和潜香物质，而潜香物质其本身不具香味或对香味感受作用不大，只有在陈化或燃烧过程中才能进一步降解生成致香成分[4]。本研究‘渝金香1号’与对照品种‘云烟87’、‘K326’检出的致香物质所占测出致香物质总量的比例依次为23.48%、22.74%、17.98%，表明在同等条件下，‘渝金香1号’烟叶在陈化过程中降解生成致香成分的速率相对较快。‘渝金香1号’、‘云烟87’、‘K326’新植二烯含量分别是405.445、514.952、519.014 μg/g，潜香物质占所测出致香物质总量的比例较高，达到76%～82%。多数分析报道烟叶中新植二烯含量都较高[5-8,20-21]。新植二烯降解生成的植物呋喃有助于形成烟叶的清甜成分，其由噗啉环降解产生的吡咯类化合物可增加烟叶陈化香，对烟草香气有重要的贡献。但新植二烯本身不具香气，且刺激性较大，新植二烯含量过高会增加烤烟生青气，新植二烯过度降解会导致焦香过度[4]。与对照品种相比，烤烟新品种‘渝金香1号’中部烟叶的新植二烯测出量和新植二烯与致香物质总量的比例均稍低，这对于降低烟气的刺激性、协调吃味有利，而对香气基本无影响。从新植二烯再降解生成的植物呋喃类成分含量和植物呋喃类含量所占新植二烯含量的比例看，‘渝金香1号’均高于对照品种‘云烟87’和‘K326’。可见，在相同栽培条件下，‘渝金香1号’更有益于彰显重庆烟叶的香气风格特色。

烟叶中性挥发性香气成分中很大一部分是类胡萝卜素降解产物。王湘琴等[20]研究表明湖南浓香型烟区湘烟3号成熟后期的类胡萝卜素降解量较大，香气品质较优。许多类胡萝卜素降解产物是烤烟中确定的重要香气成分，它们产生香味的阈值相对较低，刺激性较小，香气质较好，对烟气香气的贡献率大。比如，巨豆三烯酮具有可可香，可增加烟气的舒适口感，改善测流烟气香气；香叶基丙酮和二氢猕猴桃内酯可增加烟气香气，抑制刺激性[13]；β-二氢大马酮有强烈持久的玫瑰似的花香香气，以及苹果样的果香香韵[14]。本研究结果表明，烤烟新品种‘渝金香1号’烟叶的类胡萝卜素重要香气成分含量大都较高，是其香气品质较好的原因之一。

烟草叶面分泌物与香气关系密切。烟叶的某些特征香气来源于叶面分泌物及其降解产物或衍生物，不仅是构成烟叶品质的重要组成部分，而且能充分体现出品种的差异性。就烤烟而言，西柏三烯二醇是烟叶表面分泌物的主要成分，约占分泌物总量60%左右[16]。在调制后西柏三烯二醇大部分降解产生茄酮及其衍生物等多种香味成分。研究表明，影响烟叶表面分泌物的因素很多，包括烟株所处的自然生境、水肥条件等，但在相同条件下，其最主要的影响因素是烟草的遗传构成[22]。因此，叶面分泌物研究对提高烤烟品质和促进烟草品质育种均具有重要意义。本研究表明，烤烟新品种‘渝金香1号’的叶面分泌物降解产物或衍生物含量比较高，这有益于彰显‘渝金香1号’烤后烟叶的香气特征。

烟叶中致香物质含量除与品种有关外，还与烟叶产区生态条件有密切关系[23-24]。周伏叶等[25]研究发现中性致香物质含量在河南烟区呈现南高北低、西低东高的规律。胡亚杰等[26]研究发现广西贺州3个乡镇所产烟叶的中性致香物质种类和总含量上差别不明显，但是类胡萝卜素类和苯丙氨酸类等个别成分含量存在显著差异。烟叶中致香物质含量还与施肥等有关，如炭基肥与土壤微生物[27]、稀土肥[21]、灌溉水质[28]、钾含量[29]等有密切关系。本次测试的‘渝金香1号’烟叶样品采自重庆市巫山县，是在同一自然生境和相同栽培条件下获得的样品，烟叶样品地域来源单一，还需进一步对不同产区‘渝金香1号’烟叶中致香物质含量做系统性分析。

烟草品种是烟叶生产的重要生产资料，通过不断更新品种以适应不断变化的生产需求是实现可持续发展的重要途径。在各种农业生产措施中，优良品种是内因，是其他农业措施发挥作用的基础，在农业生产中占有核心地位。重庆是国内的主要烟区之一，目前重庆烟草推广品种只有‘云烟87’、‘K326’等少数品种，品种单一化问题突出，成为制约重庆烟叶生产的主要因素之一。‘渝金香1号’是重庆市第一个自育烤烟新品种，对TMV免疫，高抗气候斑点病，不易感野火病，中抗黑胫病，中感根结线虫病、赤星病、CMV和PVY；田间生长势强，可采叶数较多，分层落黄明显，上部叶开片好，易烘烤，烟叶产量和产值较高，综合经济性状良好。四川中烟工业有限责任公司技术中心对重庆产‘渝金香1号’烟叶原烟的感官质量评价表明‘，渝金香1号’烟叶的品质较好，主要表现在香气韵调较明显，香气量较足，甜润感较好，香气较透发，烟味较厚实，余味干净舒适，工业可用性较强，具有较大的推广应用价值。‘渝金香1号’在2020年通过全国烟草品种审定委员会品种审定后，目前正在重庆及周边烟区进行示范推广，具有较大应用潜力。