两种木质容器醇化处理对雪茄烟支挥发性成分的影响

刘利平，潘 勇，谭再钰，方 欣，吴英乔，周亚彬，朱婷婷，王荣浩，黄友谊，王 剑*

1. 湖北中烟工业有限责任公司，武汉市东西湖金山大道1355 号 430040

2. 华中农业大学园艺林学学院，武汉市洪山区狮子山街1 号 430077

3. 华中农业大学生命科学技术学院，武汉市洪山区狮子山街1 号 430077

烟叶醇化又被称为“陈化”，是一种过程缓慢且温和的发酵方式，可以消除青杂气、减轻刺激性、改善余味等，是改善烟叶内在品质的重要工序［1-4］。烟叶的香味成分和感官品质受醇化时间影响，在自然醇化过程中，香味成分质量分数和感官质量在初期快速上升，中期缓慢增加并达到最大值，后期开始下降［5］。香料烟陈化过程中，温度在不同时期对烟叶品质和化学成分的影响不同，如在陈化前期淀粉质量分数随温度的升高而增加，陈化后期这种差异逐渐缩小；烟碱质量分数在陈化过程中减小幅度较大，温度过高或过低都不利于烟碱质量分数的降低；在低温条件下陈化时烟叶质量的改进较为缓慢，在高温条件下陈化前期烟叶质量变化较为激烈，但达到一定陈化阶段时烟叶的感官评吸质量趋于下降［6］。此外，醇化处理中装箱方式［7-8］、氧气浓度［9-10］等条件也影响着醇化过程中烟叶品质的变化。目前，对于烟叶醇化方面的研究多集中于烤烟、白肋烟和晒黄烟［11-13］，而对雪茄烟支成品方面的研究较少［14-15］，木制容器醇化处理对雪茄烟支品质的影响鲜见报道。因此，本研究中以雪茄成品烟支为材料，利用杉木和香柏木两种材质的容器进行醇化处理，分析两种处理方式对雪茄烟支挥发性成分和感官品质的影响，旨在为提升雪茄烟支品质及风格特征等提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

实验烟支为湖北中烟工业有限责任公司三峡卷烟厂生产的叶束式手卷雪茄“雪之梦9号”（180 mm×11 mm）在制品。雪茄烟支醇化容器分别为杉木盒子（52 cm×21 cm×25 cm，四川什邡利康木业有限公司）和香柏木盒子（63 cm×35 cm×37 cm，肇庆市峤丞木制品有限公司）。

正构烷烃（C7～C40）（色谱纯，上海安谱实验科技股份有限公司）；二氯甲烷（色谱纯）、乙酸苯乙酯（内标，98%，0.101 µg/µL）（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）。

TRACE 1300+ISQ7000 气相色谱-质谱联用仪（美国Thermo Fisher 科技公司）；固相微萃取手柄、CAR/PDMS萃取头（75 μm）（美国Supleco公司）。

1.2 方法

1.2.1 烟支的醇化处理和取样

用杉木盒子和香柏木盒子分别盛装雪茄烟支，所占容积比例均为80%。采用透明无味塑料袋密封盒子，然后将盒子置于温度为21 ℃、相对湿度为75%的恒温恒湿环境中醇化处理45 d。醇化前后按五点取样法［16］（先确定对角线的中点作为中心抽样点，再在对角线上选择4个与中心抽样点距离相等的点作为抽样点）取样，样品经密封后于-20 ℃保存。

1.2.2 雪茄烟支的挥发性成分分析

采用顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱（headspace solid phase microextraction gas chromatography/mass spectrometry，HS-SPME-GC/MS）法分析雪茄烟支的挥发性成分。将雪茄烟支样品剪碎后，用液氮处理，在低温下研磨粉碎，过孔径0.425 mm（40 目）分样筛。取0.2 g 筛后样品，置于20 mL 顶空进样瓶中，添加20 µL 乙酸苯乙酯内标后，密封，进行顶空处理。顶空处理条件：平衡温度70 ℃，平衡时间20 min；吸附温度70 ℃，吸附时间30 min。顶空处理好后，及时从顶空瓶中拔出萃取头，并立即插入GC 进样口，在250 ℃下解吸5 min，进行GC-MS 检测。检测条件：

色谱柱：HP-INNOWAX 毛细管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气：He；进样方式：不分流进样，流速1.8 mL/min；进样口温度：250 ℃；传输线温度：280 ℃；离子源温度：230 ℃；升温程序：60 ℃（2230 ℃（10 min）；电离能：70 eV；质量扫描范围：35～450 amu。经计算机通过NIST谱库进行检索匹配，结合数据库中的匹配值和保留指数，以匹配值＞700或保留指数误差＜25 为标准进行定性分析；假定校正因子为1，采用内标法进行半定量分析。

1.2.3 雪茄烟支的感官评价

雪茄烟支的感官质量评价由湖北中烟工业有限责任公司三峡卷烟厂组织5位感官质量评吸人员（其中，2 人为国家评烟委员会雪茄烟分委会委员，另3人为雪茄烟研发人员）完成，按照GB/T 15269.4—2011［17］中对雪茄烟支的感官技术要求，对烟支的颜色、光泽、香味、杂气、刺激性、余味和灰度等指标进行评价。

1.2.4 数据分析

使用软件EXCEL 2006、SPSS 23.0、Origin 2019、TBtools v1.098765和联川生物平台（www.omicstudio.cn）中云工具进行数据整理及基本图表绘制。

2 结果与分析

2.1 醇化雪茄烟支中挥发性成分的种类

从3种雪茄烟支样品中共检测出55种挥发性成分，根据挥发性成分的结构可分为8类，包括烯烃类（30种）、含氮化合物（7种）、醇类（5种）、酮类（5种）、芳香烃类（3种）、烷烃类（2种）、酯类（2种）和酸类（1种），见图1a和表1。

图1 原料和醇化处理雪茄烟支中挥发性成分的种类Fig.1 Types of volatile components in cigar samples before and after aging

由表1 和图1b 可知，雪茄原料烟支以及香柏木和杉木醇化处理烟支中鉴定出的挥发性成分数量依次为35、52 和44 种，以香柏木醇化处理烟支的数量最多，其次为杉木醇化处理烟支。杉木醇化处理烟支与原料烟支中共同检测到的挥发性成分有33种，在杉木醇化烟支中新检出的挥发性成分有11 种，包括α-长叶蒎烯、β-荜澄茄油烯、cis-muurola-3,5-diene、γ-榄香烯、α-葎草烯、α-松油醇、β-红没药烯、β-倍半水芹烯、花侧柏烯、绿花醇和乙酸柏木酯；香柏木醇化烟支与原料烟支中共同检测到的挥发性成分有34种，在香柏木醇化烟支中新检出的挥发性成分有18 种，包括δ-榄香烯、衣兰烯、α-长叶蒎烯、α-古芸烯、β-荜澄茄油烯、9-aristolene、cis-muurola-3,5-diene、γ-榄香烯、γ-古芸烯、α-葎草烯、喇叭烯、β-红没药烯、β-倍半水芹烯、去氢白菖烯、杜松烯醇、表荜澄茄油烯醇、绿花醇和乙酸柏木酯。对3种烟支的挥发性成分进行比较，3 种烟支共有挥发性成分33种，δ-榄香烯、衣兰烯、α-古芸烯、9-aristolene、γ-古芸烯、喇叭烯、去氢白菖烯、杜松烯醇和表荜澄茄油烯醇9种为香柏木醇化烟支中所特有的挥发性成分，α-松油醇和花侧柏烯为杉木醇化烟支中所特有的挥发性成分，原料烟支中所特有的挥发性成分仅1种，为十五烷。以上结果表明，以香柏木、杉木醇化处理，可以显著增加雪茄烟支中挥发性成分的种类，均主要以增加烯烃类挥发性成分为主；且香柏木醇化处理的雪茄烟支中挥发性成分种类的数量最多，特异性香气成分种类最多。

表1 醇化雪茄烟支挥发性成分的种类及质量分数Tab.1 Types and mass fractions of volatile components in aged cigar samples（µg·kg-1）

表1（续） （µg·kg-1）

2.2 醇化雪茄烟支中挥发性成分的变化

原料烟支和两种木材醇化处理烟支中各类挥发性成分质量分数及挥发性成分总量的结果见表2。可知，各样品中挥发性成分的质量分数均以含氮化合物为主，其次为烯烃类，但不同样品之间各类挥发性成分的质量分数有所差异。与原料烟支相比，香柏木醇化烟支中烯烃类、醇类、芳香烃类和酯类成分的质量分数显著增加（P＜0.05），但烷烃类和酸类成分的质量分数显著减少（P＜0.05），而酮类和含氮化合物的质量分数无显著性变化（P＞0.05）；杉木醇化烟支中烯烃类、醇类、酮类、含氮化合物、芳香烃类和酯类成分的质量分数均显著增加（P＜0.05），但烷烃类成分的质量分数显著减少（P＜0.05），而酸类成分的质量分数无显著性变化（P＞0.05）。与香柏木醇化烟支相比，杉木醇化烟支中烯烃类和芳香烃类成分的质量分数显著降低（P＜0.05），但醇类、酮类、含氮化合物和酸类成分的质量分数则显著增加（P＜0.05），而酯类和烷烃类的质量分数无显著变化（P＞0.05）。由此可知，两种木材醇化处理对雪茄烟支中不同类型挥发性成分的质量分数具有一定程度的影响，整体呈增加趋势，但二者之间存在一定的差异；香柏木醇化烟支中烯烃类和芳香烃类成分的质量分数更高，而杉木醇化烟支中醇类、酮类、含氮化合物和酸类成分的质量分数更高。

表2 醇化处理雪茄烟支中挥发性成分的主要类型及质量分数①Tab.2 Main types and mass fractions of volatile components in aged cigar samples(µg·kg-1)

2.3 醇化雪茄烟支中的主要差异挥发性成分

为了筛选醇化处理雪茄烟支中主要的差异性挥发性成分，结合倍数变化（Fold change，FC）分析和独立样本T检验筛选差异挥发性成分，并以火山图的形式直观展示（图2），分析不同木材醇化处理对雪茄烟支挥发性成分的影响。

图2 雪茄烟支差异挥发性成分筛选火山图Fig.2 Volcano plot of volatile components with differential mass fractions in cigar samples

与原料烟支相比，杉木醇化烟支中有23 种挥发性成分显著上调（P＜0.05，FC＞2.0），除杉木醇化样品中新检出的11 种挥发性成分外，显著上调的挥发性成分还包括α-柏木烯、1,7-二表-β-雪松烯、β-石竹烯、β-榄香烯、β-柏木烯、罗汉柏烯、（E）-β-金合欢烯、γ-依兰油烯、大香叶烯、β-桉叶烯、α-依兰油烯和柏木脑共12种；显著下调（P＜0.05，FC＜0.5）的挥发性成分仅有2种，即杉木醇化样品中未检测到的十五烷和香橙烯（图2a）。与原料烟支相比，香柏木醇化烟支中有34种挥发性成分显著上调（P＜0.05，FC＞2.0），除香柏木醇化烟支中新检出的18种挥发性成分外，显著上调的挥发性成分还有α-荜澄茄油烯、α-蒎烯、α-柏木烯、β-石竹烯、β-榄香烯、β-柏木烯、罗汉柏烯、香橙烯、（E）-β-金合欢烯、γ-依兰油烯、大香叶烯、β-桉叶烯、α-依兰油烯、δ-杜松烯、α-姜黄烯和柏木脑等16种；显著下调（P＜0.05，FC＜0.5）的挥发性成分仅有1种，即在香柏木醇化烟支中未检测到的十五烷（图2b）。

与杉木醇化烟支相比，香柏木醇化烟支中有19种挥发性成分显著上调（P＜0.05，FC＞2.0），除香柏木中新检出的10 种成分外，还有α-荜澄茄油烯、α-蒎烯、cis-muurola-3,5-diene、γ-榄香烯、α-葎草烯、γ-依兰油烯、α-依兰油烯、δ-杜松烯和α-姜黄烯共9 种；显著下调（P＜0.05，FC＜0.5）的挥发性成分仅5 种，除在香柏木醇化烟支中未检测到的α-松油醇和花侧柏烯外，还有α-柏木烯、β-柏木烯和乙酸柏木酯。从杉木、香柏木醇化处理前后分别筛选到的主要差异挥发性成分分别有25、35种，主要差异挥发性成分均以烯烃类为主；其中，除个别挥发性成分显著下调外，多数差异挥发性成分呈显著上调趋势。与杉木醇化处理相比，香柏木醇化处理后有更多挥发性成分呈显著上调趋势（图2c）。

2.4 醇化处理雪茄烟支的感官评价结果

雪茄烟支样品的感官评价结果见表3。可知，与原料烟支相比，杉木和香柏木醇化处理对雪茄烟支的颜色、色泽和灰度指标无影响，但香味、杂气、刺激性、余味和整体评价（总分）的得分均有一定程度的增加，且香柏木醇化处理烟支的得分明显高于杉木醇化处理。表明以杉木和香柏木醇化处理均能够明显提升雪茄烟支的感官品质，且香柏木的醇化效果优于杉木。杉木和香柏木醇化处理后烟支杂气、刺激性和余味指标的得分增加可能与挥发性成分中十五烷的减少或α-荜澄茄油烯、α-蒎烯、α-柏木烯、β-石竹烯、β-榄香烯、β-柏木烯、罗汉柏烯、香橙烯、（E）-β-金合欢烯、γ-依兰油烯、大香叶烯、β-桉叶烯、α-依兰油烯和δ-杜松烯等多种香气成分释放量的增加有关。

表3 雪茄烟支的感官评价得分Tab.3 Scores for sensory evaluation of cigar samples

3 讨论

香气是评定烟叶及其制品品质的重要指标之一，优质烟叶的标准是在燃烧过程中产生的香气量大且质纯、香型突出、余味醇和。烟叶的香气质、香气量和香型风格是由多种香气成分的组成、质量分数、比例及其相互作用共同决定的［18］。通过使用木制品提升产品香气及品质的研究，在葡萄酒等产品中已趋于完善和系统化［19-24］。而烟草领域关于这方面的研究还处于初级阶段，仅有少量研究表明使用橡木桶发酵烟叶能够在一定程度上改善其香气质、刺激性和甜度等品质［25-26］，缺乏木制容器醇化对烟叶化学成分尤其是挥发性成分影响方面的研究。本研究结果表明，杉木和香柏木醇化处理能够明显改变雪茄烟支中挥发性成分的种类及质量分数，其中，以烯烃类化合物的种类及含氮化合物的质量分数变化最为明显，但不同木制容器醇化处理对雪茄烟支中挥发性成分的影响不同。木制容器醇化处理后雪茄烟支中挥发性成分种类及质量分数增加，如α-长叶蒎烯、β-荜澄茄油烯、β-红没药烯、β-倍半水芹烯、花侧柏烯、α-柏木烯和β-柏木烯等挥发性成分，其主要原因可能是烟支吸附了木材的挥发性成分［27-29］，而香柏木醇化烟支提升的程度更高可能与香柏木的挥发性成分质量分数更高或更适宜于被雪茄烟支吸附有关；其次可能是更有利于烟支在醇化过程中自身香气前体物等的转化。但对于雪茄烟支吸附木材挥发性成分的规律，主要香气活性成分的种类及变化，以及醇化时间、温度和湿度等因素的影响，还有待于进一步研究。

4 结论

（1）香柏木和杉木醇化处理均能够明显增加雪茄烟支中挥发性成分的种类，增加的挥发性成分种类主要以烯烃类为主，且香柏木醇化处理雪茄烟支时挥发性成分的增加数量更多。

（2）香柏木和杉木醇化处理能够在不同程度上改变雪茄烟支挥发性成分的质量分数，其中，香柏木醇化处理的雪茄烟支以烯烃类和芳香烃类的质量分数增加为主，杉木醇化处理的雪茄烟支以醇类、酮类、含氮化合物和酸类化合物的质量分数增加为主。

（3）杉木和香柏木醇化处理均能够明显提升雪茄烟支的感官品质，且香柏木醇化处理的效果优于杉木。