不同产区雪茄茄芯烟叶关键挥发性香气成分分析

贺佩　王以慧　耿召良　方松　仇京范　徐继磊　邱军

摘要：为了解不同产区雪茄茄芯烟叶关键挥发性香气成分，采用 HS-SPME Arrow-GC-MS 法测定了印尼、巴西、多米尼加、墨西哥、海南和四川等产区雪茄茄芯烟叶中挥发性香气成分，采用 OPLS-DA 方法筛选出不同产区间主要差异成分，并分析了它们与感官品质的相关关系。结果表明，所测样品中挥发性香气成分共124种，除新植二烯外，杂环类、酸类、酮类和酯类占总量的84%以上；含量较高的是新植二烯、2，3-联吡啶、3-甲基戊酸、乙酸、3-乙酰基吡啶、二烯煙碱、二氢猕猴桃内酯等。不同产区中挥发性香气成分总量由高到低依次为印尼、海南、墨西哥、巴西、多米尼加和四川，印尼的芳香族、酮类和酯类含量最高，墨西哥的醛类和酸类含量最高，海南的醛类、醇类和杂环类含量最高。共筛选出不同产区差异性物质52种，主要为醇类和杂环类。相关分析结果表明，9种挥发性香气成分与香味指标显著正相关，其中7种与果香、花香和坚果香风味密切相关。研究结果为雪茄茄芯烟叶风格特色定位提供了参考。

关键词：不同产区；雪茄茄芯；关键挥发性香气成分；香味指标

中图分类号： TS41+1            文献标识码： A           文章编号：1007-5119（2023）01-0092-08

Study on Key Volatile Aroma Components of Cigar Filler from Different Producing Areas

HE Pei1，2， WANG Yihui3， GENG Zhaoliang4， FANG Song1， QIU Jingfan3， XU Jilei3， QIU Jun1*

（1. Tobacco Research Institute of CAAS， Qingdao 266101， China;2. Graduate School of CAAS， Beijing 100081， China;3. ChinaTobacco Shandong Industrial Co.， Ltd.， Jinan 250100， China;4. Haikou Cigar Research Institute of Hainan Provincial Company ofCNTC， Haikou 571100， China）

Abstract： In order to understand the key volatile aroma components in cigar core tobacco leaves from different producing areas， the volatile  aroma  components  in  cigar  core tobacco  leaves  from  Indonesia，  Brazil，  Dominica，  Mexico，  Hainan  and  Sichuan were determined by HS-SPME Arrow-GC-MS method， and the main different components were screened by OPLS-DA method. The correlation between them and sensory quality is analyzed. The results showed that there were 124 volatile aroma components in the samples， among which heterocyclic， acid， ketone and ester accounted for more than 84%. The high content compouns included neophydiene， 2，3'-bipyridine， 3-methylvaleric acid， acetic acid， 3-acetylpyridine， dienicotinine， and dihydrokiwi lactone， etc. The total amount of volatile aroma components in different producing areas from high to low was in the order of Indonesia， Hainan， Mexico， Brazil， Dominica and Sichuan. Indonesia had the highest content of aromatic， ketones and esters， Mexico had the highest content of aldehydes and acids， and Hainan had the highest content of aldehydes， alcohols and heterocyclic compounds. A total of 52 different substances were screened from different producing areas， mainly alcohols and heterocyclic compounds. Correlation analysis showed that 9 volatile aroma components were positively correlated with aroma indexes， and 7 of them were closely related to fruit， floral and nut aroma. The results provided a reference for the positioning of tobacco leaf style characteristics.

Keywords： different producing areas; cigar filler; key volatile aroma components; aroma index

挥发性香气成分是烟叶香味特征的重要物质基础[1]，尽管雪茄烟叶中大多数挥发性香气成分含量很少，但对香味却有十分重要的影响[2]。依据与前体物的关系香气成分可分为美拉德反应产物、苯丙氨酸类转化产物、西柏烷类降解产物、类胡萝卜素降解产物、质体色素降解产物等，目前针对雪茄烟叶香气成分的研究较少，仅涉及其中一部分。李浩等[3]按照质体色素降解产物、西柏烷类降解产物、美拉德反应降解产物、苯丙氨酸类降解产物对比分析四川不同产地和印尼雪茄烟叶的含量差异；姚芳等[4]研究不同氮用量处理对海南地区雪茄烟叶中性致香物质含量的影响，分析不同种类香气前体物的变化趋势；莫娇等[5]研究马杜罗茄衣发酵过程中不同种类中性香气成分的变化规律；于航等[6]测定不同产地雪茄烟叶79种致香成分，按照香气前体物分类比较古巴雪茄、国外非古巴雪茄和中国雪茄的48种致香成分含量；易凯等[7]以四川省主栽雪茄品种德雪1号、德雪3号和多米尼加长芯为材料，按照香气前体物分类比较不同品种的中性致香成分。

除按照香气前体物分类外，挥发性香气成分也可以按照官能团分类。刘峰峰等[8]分析雪茄茄衣深度发酵过程中挥发性香气成分组成和含量变化，鉴定出37种香气成分，以含氮化合物和醇类为主；刘晶等[9]研究国内外不同产地雪茄烟叶中酮类、醛类、醇类、有机酸类、酚类和杂环类等42种致香成分的含量。目前按官能团分类的研究较少，缺乏从化学结构角度对挥发性香气的系统研究，同时尚缺乏针对感官质量中对香味指标有较大影响的产区间差异挥发性香气成分的深入解析。本文以国内外6个产区雪茄茄芯烟叶为研究材料，采用顶空-箭型固相微萃取-气相色谱质谱联用法（HS-SPME  Arrow-GC-MS）测定其挥发性香气成分，结合正交偏最小二乘-判别分析（OPLS-DA）技术筛选不同产区雪茄茄芯烟叶差异性物质，并通过相关分析探索雪茄茄芯烟叶差异性物质与感官质量之间的关系，进一步深入挖掘与香味指标有关的物质，探寻不同产区间的关键挥发性香气成分，以期掌握不同产区雪茄茄芯烟叶的风格特征，为提高“中式雪茄”茄芯原料品质提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

雪茄烟样品均由山东中烟工业有限责任公司提供，取国内外6个产地的雪茄烟样品，其中国产雪茄2份，分别来自海南和四川产区；国外雪茄4份，分别来自印尼、巴西、多米尼加、墨西哥产区。

1.2試剂与仪器

7890A/5975C 气相色谱-质谱联用仪（美国 Agilent 公司）； ZZ-SPME-t 固相微萃取加热台（青岛贞正分析仪器有限公司）；FA2004电子天平（上海精密科学仪器有限公司）；箭型固相微萃取进样器及 SPME arrow 萃取头CAR/PDMS（120μm×20 mm）（瑞士 CTC 分析仪器有限公司）；乙酸苯乙酯（99%，湖北鸿运隆生物科技有限公司）。

1.3方法

1.3.1样品前处理准确称取雪茄烟末样品0.5 g 于20 mL 顶空瓶中，用微量注射器加入2?L 内标（105 mg/L 乙酸苯乙酯溶液），迅速压盖密封，振摇，置于60 C固相微萃取加热台上平衡20 min ，插入老化好的 SPME arrow 萃取头，萃取20min 后，拔出萃取头，立即插入气相色谱仪进样口，于250 C 解吸10 min，进行 GC-MS 检测。

1.3.2 GC-MS 条件色谱柱： HP-FFAP 石英毛细管（50 m ×0.32 mm ×0.50?m）；载气：高纯 He，纯度99.999%；流速：2.45 mL/min；进样口温度：250 C；进样模式：不分流进样；升温程序：初始温度45 C，保持1 min，先以5 C/min 升至230 C，保持10 min；离子源：EI 源；电离电压：70 eV；离子源温度：230 C；传输线温度：240 C；扫描方式：全扫描；扫描范围：33～400 amu。

1.3.3感官质量评价由山东中烟雪茄中心组织配方技术人员对雪茄茄芯烟叶样品进行评吸鉴定，评价指标为香型风格、劲头、浓度、味感、香气质、香气量、杂气、刺激性，其中香型风格、劲头满分9分，味感、香气质、香气量、刺激性满分15分，浓度、杂气满分10分。整体评价分值为上述指标之和，分值越高表明质量越好。

1.3.4数据处理数据经 GC-MS 分析后，利用 AMDIS 工作站解卷积功能对共流出色谱峰进行解析，采用 NIST 和 WILEY 质谱数据库标准离子片段检索，并结合正构烷烃保留指数比对等人工解析手段校正结果，最终对雪茄茄芯烟叶的挥发性香气成分进行定性分析。采用内标法对挥发性香气成分进行定量分析，通过内标的浓度和峰面积计算挥发性香气成分相对含量，假定校正因子为1。原始数据经标准化处理后，应用 SIMCA 软件进行正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA），以 VIP>1作为筛选差异物质的标准，应用 SPSS 软件进行数据分析， Origin 软件进行作图。

2结果

2.1不同产区雪茄茄芯烟叶挥发性香气成分及其差异

表1显示，雪茄茄芯烟叶共检测出挥发性香气成分124种。除新植二烯外，包括杂环类26种、酮类25种、芳香族20种、醇类14种、醛类14种、酸类13种、酯类9种、其他2种，其中杂环类、酸类、酮类和酯类是相对含量较高的挥发性香气成分，占总量的84%以上。挥发性香气成分总量在不同产区间差异显著，挥发性香气成分总量由高到低依次为印尼、海南、墨西哥、巴西、多米尼加和四川。从各类挥发性香气成分来看，印尼的芳香族、酮类和酯类含量最高，墨西哥的醛类和酸类含量最高，海南的醛类、醇类和杂环类含量最高，四川的醇类、芳香族、醛类、酮类、酯类含量均最低，巴西的酸类最低，多米尼加的杂环类最低。

数据经 UV 标准化处理后，绘制含量热图（图1）。从图1可见，挥发性香气成分中含量较高的是新植二烯、2，3-联吡啶、3-甲基戊酸、乙酸、3-乙酰基吡啶、二烯烟碱、二氢猕猴桃内酯等成分。不同产区间，新植二烯含量海南最高，印尼和墨西哥次之，巴西最低；2，3-联吡啶含量海南最高，印尼和墨西哥次之，多米尼加最低；3-甲基戊酸含量墨西哥最高，其次为多米尼加和印尼，巴西最低；乙酸含量墨西哥最高，印尼和海南次之，巴西最低；二烯烟碱含量巴西最高，印尼和墨西哥次之，海南最低；二氢猕猴桃内酯含量海南最高，印尼和墨西哥次之，四川最低。不同类别中优势挥发性香气成分也存在差异，醇类中植物醇含量最高，芳香族中苯甲醇的含量最高，醛类中辛醛的含量最高，酸类中乙酸的含量最高，酮类中含量最高的是巨豆三烯酮，杂环类化合物含量最高的是2，3-联吡啶，酯类中含量最高的是二氢猕猴桃内酯。

2.2不同产区雪茄茄芯烟叶差异性物质的筛选

为进一步了解不同产区雪茄茄芯烟叶中挥发性香气成分的差异性，将其定量分析结果标准化处理后导入 SIMCA 软件，采用有监督模式识别方法 OPLS-DA 进行分析（图2），R2X 为0.961，R2Y 为0.936，Q2为0.870，R2X-R2 Y<0.3，表明该模型可靠。VIP 值越大，表明该挥发性香气成分在不同产区之间差异越大。以 VIP>1为标准，筛选出对模型分类贡献较大的52个变量，包括10种醇类、10种杂环类、9种酮类、7种芳香族、5种酸类、5种醛类、5种酯类和1种其他类。

2.3不同产区雪茄茄芯烟叶感官质量评价

不同产区雪茄茄芯烟叶样品感官评价结果见表2，多米尼加的香型风格、味感、香气质、香气量评分最高，墨西哥的浓度、杂气评分最高，巴西的刺激性评分最高，印尼的劲头评分最高，整体评价从高到低依次为巴西、多米尼加、墨西哥、海南、印尼和四川。

2.4不同产区雪茄茄芯烟叶差异性物质与感官质量相关性分析

为筛选出与感官质量相关的差异性物质，对不同产区雪茄茄芯烟叶差异性物质与感官指标进行相关性分析（图3），由图3可知，与感官指标显著相关的挥发性香气成分有18种，分别为：反式-橙花叔醇、间二甲苯、6-甲基-2-庚酮、2-乙酰基呋喃、3-乙基-4-甲基-吡咯-2，5-二酮、苯甲酸、γ-丁内酯、6-甲基-5-庚烯-2-醇、芳樟醇、壬酸甲酯、α-松油醇、苯乙酸、辛醛、6-甲基-3，5-戊二烯-2-酮、2，6-二甲基吡啶、四甲基吡嗪、1，2，3-三甲基苯、异戊醇。其中9种与感官质量中香味指标（香型风格、浓度、味感、香气质和香气量）显著正相关，包括4种醇类（反式-橙花叔醇、α-松油醇、芳樟醇、6-甲基-5-庚烯-2-醇）、1種酯类（γ-丁内酯）、1种芳香族（间二甲苯）、1种酮类（6-甲基-2-庚酮）、1种杂环类（2-乙酰基呋喃）和1种醛类（辛醛）。

3讨论

不同产区雪茄茄芯烟叶挥发性香气成分种类基本相同，但含量表现差异显著，这可能是造成雪茄烟叶风格差异的原因之一。本研究通过挥发性香气成分的分析，初步明确了不同产区挥发性香气成分含量特征，与烤烟类似[10]，不同产区挥发性香气成分均以新植二烯含量最高。新植二烯本身不带香气或香气较弱[11]，通过热裂解产生醇类、醛类、酮类、酯类化合物，对烟草香味具有积极贡献[12]，其次是2，3-联吡啶。除新植二烯外，杂环类、酸类、酮类和酯类含量较高，占香气总量的84%以上。本研究中主要挥发性香气成分种类与前人结论较一致[8-9]，即杂环类是构成雪茄烟叶香气的主要物质，这可能与雪茄烟叶中氮含量高有关[13]。酮类和酯类含量较高，酸类在不同文献中存在差异[9]，但均认为是评价烟叶品质的重要指标[14]，研究表明[2]含有较多挥发性酸的烟叶香味好、吃味醇和。本研究中酸性致香物质含量较高可能是墨西哥烟叶品质较好的一个重要因素。廖惠云等[15]研究表明，烟叶的感官质量受挥发性香气成分的影响较为明显，与香气成分总量变化趋势一致。本研究中印尼和海南雪茄烟叶挥发性香气成分含量较高，但感官评价中香味指标评分略逊于墨西哥、多米尼加和巴西产区，这在一定程度上说明香气成分含量对香气的贡献率可能并不高。研究表明，香气成分对香气的贡献率与其香气阈值[16]和香气成分之间的相互作用[17]有关，所以仅依据香气成分的种类和含量还不能精确反映烟叶感官质量。

通过筛选不同产区雪茄茄芯烟叶中挥发性香气成分得到52种差异性物质，主要为醇类、杂环类。醇类通常具有花果香气特征[18]，杂环类化合物如吡咯、呋喃和吡嗪类化合物，多具有浓郁的烤香、坚果香和焦糖香[19]，上述52种差异性物质可能是导致不同产区香气特征差异的重要原因，可作为区分不同产区雪茄茄芯烟叶的潜在标志物。

雪茄烟草风味分为8大类型——植物、香料、花香、坚果、水果、泥土、其他风味和非风味类[20]，反式-橙花叔醇、α-松油醇、芳樟醇对花香风味贡献较大，γ-丁内酯、辛醛对果香风味贡献较大，间二甲苯、2-乙酰基呋喃对坚果香贡献较大。李秀妮等[21]研究表明巴西、多米尼加、印尼、海南、四川产区的风味差异为水果、花香和坚果风味。本研究中的9种关键差异香气成分有7种与这3种风味相关，与该结论较一致，即不同产区的风味差异主要为果香、花香、坚果香，这为揭示不同产区雪茄烟叶风格特征形成的物质基础提供了参考。由于关键挥发性成分的阈值不同，后期需结合气味活性值以及 GC-O 等对关键香味成分进一步分析，并在风味特征与风味物质联系机制方面开展深入研究。

4结论

本研究从不同产区雪茄茄芯烟叶中检测出124种挥发性香气成分，除新植二烯外，以杂环类、酸类、酮类和酯类为主，占总量的84%以上，含量以新植二烯最高，其次为2，3-联吡啶、3-甲基戊酸、乙酸、3-乙酰基吡啶、二烯烟碱、二氢猕猴桃内酯等香气成分。不同产区挥发性香气成分含量由高到低依次为印尼、海南、墨西哥、巴西、多米尼加和四川。筛选出不同产区雪茄茄芯烟叶差异性物质52种，其中与香味指标呈显著正相关的关键挥发性香气成分9种，主要与水果、花香和坚果风味密切相关。

参考文献

[1] 沈漫兮.烤烟不同时期成熟香气物质差异性研究[D].泰安：山东农业大学，2022.

SHEN  M  X. Study  on  the  difference  in  aroma  substances  of flue-cured  tobacco  leaves  matured  at  different  stages[D]. Taian， Shandong Agricultural University， 2022.

[2] 王瑞新.烟草化学[M].北京：中国农业出版社，2003.

WANG  R  X. Tobacco  chemistry[M]. Beijing： China  AgriculturePress， 2003.

[3] 李浩，韩利红，杨兴有，等.四川雪茄烟叶理化指标和中性致香成分含量分析[J].四川农业科技，2016（10）：48-52.

LI  H，  HAN  L  H，  YANG  X  Y，  et  al. Analysis  of physical  and chemical  indexes  and neutral  aromagenic  components  of Sichuan cigar  leaves[J]. Sichuan  Agricultural  Science  and  Technology， 2016（10）：48-52.

[4] 姚芳，王慧方，徐世杰，等.施氮水平對海南茄衣中性致香物质含量的影响[J].中国农学通报，2017，33（16）：83-90.

YAO F， WANG H F， XU S J， et al. Effects of nitrogen levels on contents  of  neutral  aroma  substances  of  hainan  cigar  wrapper tobacco[J]. Chinese  Agricultural  Science  Bulletin， 2017， 33（16）：83-90.

[5] 莫娇.马杜罗茄衣发酵过程中常规化学成分和中性气物质变化规律研究[D].郑州：河南农业大学，2017.

MO J. Study on the changes of the routine chemical compositionand neutral aroma components in the process of fermentation of maduro cigar wrapper-leavies[D]. Zhengzhou： Henan Agricultural University，2017.

[6] 于航，刘砚婷，尚梦琦，等.基于致香成分分析的雪茄烟产地间差异[J].烟草科技，2021，54（9）：58-71.

YU H， LIU Y T， SHANG M Q， et al. Cigar leaf differences from different  producing  areas  based  on  aroma  component  analysis[J]. Tobacco Science & Technology， 2021， 54（9）：58-71.

[7] 易凯，卢绍浩，雷云康，等.不同品种雪茄烟叶常规化学成分及中性致香物质含量分析[J].中南农业科技，2023，44（1）：62-64，68.

YI K， LU S H， LEI Y K， et al. Analysis of conventional chemical constituents and neutral aromatic substances in different varieties of cigar  tobacco  leaves[J]. South-Central  Agricultural  Science  and Technology， 2022， 53（6）：1543-1551.

[8] 刘峰峰，方欣，李林林，等.雪茄茄衣深度发酵过程中挥发性成分的变化[J].广东农业科学，2022，49（2）：158-164.

LIU F F， FANG X， LI L L， et al. Changes of volatile components in cigar wrapper during deep fermentation[J]. Guangdong Agricultural Sciences， 2022， 49（2）：158-164.

[9] 刘晶，张文军，白晓莉，等.国内外不同雪茄烟综合品质对比分析[J].西南农业学报，2022，35（1）：81-89.

LIU J， ZHANG W J， BAI X L， et al. Comparison and analysis on comprehensive  quality  of  different  cigar  tobacco  at  home  and abroad[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences， 2022， 35（1）：81-89.

[10]王冰，赵乐，余晶晶，等.不同生态区烟叶新植二烯含量的反吹气相色谱法检测与分析[J].中国烟草科学，2021，42（6）：66-73.

WANG B， ZHAO L， YU J J， et al. Determination and analysis of neophytadiene in tobacco leaves from different ecological regions by gas  chromatography  using  back-flushing  technique[J]. Chinese Tobacco Science， 2021， 42（6）：66-73.

[11]张锐新，任天宝，赵松超，等.晾制密度对雪茄烟中性致香成分的影响[J].天津农业科学，2018，24（6）：45-48.

ZHANG R X， REN T B， ZHAO S C， et al. Effects of drying density on  neutral  aroma  compounds  in  cigar  tobacco  leaves[J]. Tianjin Agricultural Sciences， 2018， 24（6）：45-48.

[12]胡超，张玎婕，胡志忠，等.烟叶新植二烯的提取及热裂解分析[J].食品与机械，2022，38（10）：178-186.

HU C， ZHANG D J， HU Z Z， et al. Study on extraction and pyrolysis analysis of newphytodiene in tobacco leaves[J]. Food & Machinery， 2022， 38（10）：178-186.

[13]过伟民，郭建华，董洪旭，等.烤烟游离氨基酸与感官品质的关联及烘烤过程的变化规律研究[J].中国烟草学报，2018，24（6）：16-25.

GUO W M， GUO J H， DONG X H， et al. Correlation between free amino  acids  and  smoking  quality  of  flue-cured  tobacco  and variations during flue-curing process[J]. Acta Tabacaria Sinica， 2018，24（6）：16-25.

[14]貊志杰，鄧帅军，史素娟，等.烤烟品种中烟特香301烤后烟叶石油醚提取物分析[J].中国烟草科学，2022，43（3）：71-77.

MO Z J， DENG  S J，  SHI S J， et al. Analysis of petroleum ether extracts from the characteristic fragrant flue cured tobacco variety zhongyantexiang301[J]. Chinese  Tobacco  Science， 2022， 43（3）：71-77.

[15]廖惠云，甘学文，陈晶波，等.不同产地烤烟复烤烟叶 C3F 致香物质与其感官质量的关系[J].烟草科技，2006（7）：46-50.

LIAO H Y，  GAN X W， CHEN J B， et al. Relationship Between aroma constituents and smoking quality of redried flue-cured tobacco C3F grown in different areas[J]. Tobacco  Science & Technology， 2006（7）：46-50.

[16]杨鹏飞，张增辉，何春雨，等.基于分子感官科学的烟用香精关键香气活性成分分析[J].轻工学报，2021，36（2）：34-42.

YANG  P  F，  ZHANG  Z  H，  HE  C  Y，  et  al. Analysis  of  key aroma-active  constituents  in  tobacco  flavors  based  on  molecular sensory science[J]. Journal of Light Industry， 2021， 36（2）：34-42.

[17]马宁.酱香型习酒特征香气成分鉴定及香气协同作用研究[D].上海：上海应用技术大学，2021.

MA N. Study on key aroma compounds and perceptual interaction among  odorants  in  soy  sauce  aroma  type  xi  baijiu[D]. Shanghai ： Shanghai Institute of Technology， 2021.

[18] YUN J，  CUI  C J， ZHANG  S H，  et  al. Use  of headspace GC/MScombined  with  chemometric  analysis  to  identify  the  geographic origins of black tea[J]. Food Chemistry， 2021， 360：130033.

[19]谢剑平，赵明月，吴鸣，等.白肋烟重要香味物质组成的研究[J].烟草科技，2002（10）：3-16.

XIE J P， ZHAO M Y， WU M， et al. Studies on  some important aroma  compositions  in  burley  tobacco[J]. Tobacco  Science & Technology， 2002（10）：3-16.

[20]王丽莉.雪茄客[M].上海：学林出版社，2013.

WANG  L  L. Cigar  ambassador[M]. Shanghai： Academia  Press，2013.

[21]李秀妮，闫铁军，吴风光，等.全球主要产地雪茄烟叶的风味特征初探[J].中国烟草学报，2019，25（6）：126-132.

LI X N， YAN  T J， WU F G，  et  al. Preliminary  study on  flavor characteristics of global typical cigar leaves[J]. Acta Tabacaria Sinica， 2019， 25（6）：126-132.