不同类型烟叶原料加热卷烟化学成分和感官质量评价

欧阳一鸣，赵文涛，付秋娟，杨 菁，王 超，张洪博，谭家能，亓超凡，刘艳华*，窦玉青*

（1.中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101；2.上海烟草集团有限责任公司，上海新型烟草制品研究院，上海 200082）

烟叶化学成分是影响卷烟品质的重要内在因素，前人[1-4]对烟叶常规化学成分、氨基酸含量与传统卷烟感官评吸质量的关系做了大量研究。一致认为，随着烟碱含量的增加，卷烟劲头和吃味均增强，但含量过高会增加卷烟的辣味和刺激性；总糖、糖碱比、氮碱比等对卷烟的香气、杂气、刺激性和余味均有显著影响。氨基酸是美拉德反应的重要前体物，对烟草香气品质具有重要贡献[5-9]，但含量过高会增加刺激性、杂气，使香气品质变差，关于氨基酸对烟叶品质的影响前人的研究结果并不一致。目前，国内外对加热卷烟核心原料的研究较少，针对不同类型烟叶主要化学成分对加热卷烟感官质量影响的研究未见报道，限制了加热卷烟原料的开发与利用。本研究以来自全国不同省份的烤烟、晒黄烟、晒红烟以及白肋烟为原料，系统评价分析4 种类型烟叶常规化学成分、氨基酸含量与加热卷烟感官质量的关系，期望为我国加热卷烟原料的筛选和质量评价提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为2019—2020 年收集的来自于全国10个省份的调制后中部烟叶样品，包括烤烟10份、晒黄烟10 份、晒红烟18 份、白肋烟8 份，共46份试验样品。

1.2 试验方法

1.2.1 化学成分检测 制样：烟叶去梗干燥，研磨后过40 目筛，待测。

常规化学成分检测：按照YC/T 160—2002、YC/T 159—2019、YC/T 159—2019、YC/T 33—1996、YC/T 217—2007 及YC/T 162—2011 等行业标准分别进行烟碱、总糖、还原糖、总氮、钾、氯含量测定。

氨基酸检测：利用S-433D 全自动氨基酸分析仪（德国Sykam 公司），按照YC/T 282—2009 方法进行。选择指标为天冬氨酸（Asp）、苏氨酸（Thr）、丝氨酸（Ser）、天冬酰胺（Asn）、α-氨基己二酸（α-AAD）、脯氨酸（Pro）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、缬氨酸（Val）、胱氨酸（Cys）、蛋氨酸（Met）、亮氨酸（Leu）、酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）、γ-氨基丁酸（γ-ABA）、赖氨酸（Lys）、精氨酸（Arg）。

1.2.2 加热卷烟样品制作 采用辊压法将46 份烟末样品分别制成厚度约为0.2 mm 的烟草薄片（其中雾化剂为20%，羟甲基纤维素为3%），将薄片切丝，宽约1 mm，将约0.3 g/支的薄片填充到加热卷烟的空烟管中，制成加热卷烟烟支。

1.2.3 加热卷烟感官质量评价 由来自中国农业科学院烟草研究所、湖北中烟工业有限责任公司、云南省烟草农业科学研究院、上海烟草集团有限责任公司、湖北新业烟草薄片开发有限公司的21 位评吸专家按照香气质、香气量、杂气、劲头、刺激性、干燥感、苦涩感、残留、稳定性等项目以9 分制进行评吸打分，结果取平均值。感官质量评价参考国家标准GB 5606.4—2005《卷烟 第4 部分：感官质量技术要求》和企业标准Q/YNZY.J07.022—2015《新型卷烟感官评价方法》执行。

1.3 数据分析

采用Excel 2016 对数据进行整理；利用DPS 17.0 软件对不同类型烟叶常规化学成分、氨基酸及感官质量进行多重比较，并进行简单相关和逐步回归分析。

2 结 果

2.1 不同类型烟叶主要化学成分和感官质量方差分析

2.1.1 常规化学成分 采用Duncan’s 法对不同类型烟叶常规化学成分进行多重比较，结果见表1。从表1 可以看出，类型间钾氯比差异不显著，其他常规化学成分和比值均存在显著差异。白肋烟烟碱、总氮、钾及氯含量最高，总糖、还原糖最低，与晒黄烟和烤烟差异显著，与晒红烟除总糖、还原糖、两糖差、糖碱比外均差异显著。烤烟总糖、还原糖、两糖差及糖碱比最大，与白肋烟和晒红烟差异显著，但与晒黄烟除总糖外，还原糖、两糖差及糖碱比差异均未达显著水平。

表1 不同类型烟叶常规化学成分Table 1 Conventional chemical components of different types of tobacco leaf

2.1.2 氨基酸 不同类型烟叶氨基酸含量和差异显著性分析结果见表2。由表2 可以看出，除缬氨酸、蛋氨酸及赖氨酸外，不同类型烟叶氨基酸和总氨基酸差异均达显著水平。白肋烟天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、天冬酰胺、α-氨基己二酸、甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、γ-氨基丁酸、精氨酸及氨基酸总量均最高，与晒黄烟、晒红烟和烤烟差异达显著水平。烤烟中脯氨酸、胱氨酸、酪氨酸及苯丙氨酸含量最高，除酪氨酸与白肋烟差异不显著外，其他氨基酸均与晒黄烟、晒红烟及白肋烟差异显著。

表2 不同类型烟叶氨基酸含量Table 2 Amino acid content of different types of tobacco leaf mg/g

2.1.3 感官质量 不同类型烟叶加热卷烟感官质量指标差异显著性分析结果见表3，晒黄烟、晒红烟、白肋烟及烤烟，除劲头外，其他感官质量指标得分均有显著差异。其中烤烟香气质、刺激性、干燥感得分最高，其次为晒黄烟，均与白肋烟差异显著。晒黄烟香气量、杂气、苦涩感、残留、稳定性及感官质量总分均最高，与白肋烟差异显著；与晒红烟除感官质量总分外无显著差异；与烤烟除香气量、杂气、稳定性、感官质量总分外均呈显著差异。

表3 不同类型烟叶感官质量Table 3 Sensory quality of Sensory quality of different types of tobacco leaf

2.2 烟叶主要化学成分与加热卷烟感官质量的相关性

2.2.1 常规化学成分与感官质量相关性 对调制后烟叶常规化学成分与感官质量指标进行简单相关分析，结果见表4。总糖、还原糖、两糖差、糖碱比与香气质、刺激性、干燥感、苦涩感、残留及感官质量总分均呈正相关或显著/极显著正相关关系，而烟碱、总氮、钾、氯则与上述感官质量指标和残留负相关或显著负相关。所有常规化学成分及其比值与香气量、杂气及劲头的相关性均不显著，其中香气量、杂气与总氮、钾及氯负相关较强，而劲头与烟碱和两糖差正相关性较强。总糖、还原糖及糖碱比与稳定性呈显著和极显著负相关，其他化学成分及比值则与之相关性不显著。

表4 常规化学成分与感官质量的相关系数Table 4 Correlation coefficient between conventional chemical composition and sensory quality

2.2.2 氨基酸与感官质量相关性 氨基酸与感官质量相关分析结果（见表5）表明，缬氨酸、赖氨酸与感官质量指标和总分相关性均不显著。除了劲头和稳定性，天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、天冬酰胺、α-氨基己酸、甘氨酸、丙氨酸、γ-氨基丁酸、赖氨酸及氨基酸总量均与其他感官质量指标及感官质量总分负相关，与香气质、刺激性、干燥感、苦涩感、残留及感官质量总分显著或极显著水平负相关。天冬酰胺、胱氨酸和蛋氨酸与劲头显著正相关，而脯氨酸、酪氨酸、亮氨酸及苯丙氨酸则与稳定性显著或极显著负相关。脯氨酸、胱氨酸与香气质、刺激性极显著正相关，仅有胱氨酸与香气量、感官质量总分极显著正相关。

表5 氨基酸与感官质量的相关系数Table 5 Correlation coefficient between amino acid and sensory quality

2.3 回归模型建立

利用DPS 统计软件对烟叶常规化学成分、氨基酸与加热卷烟感官质量指标进行逐步回归分析，回归模型参数列于表6。由表6 可以看出，各模型入选变量的p值均小于0.05，具有统计学意义。根据标准回归系数绝对值的大小可以看出，香气质、香气量、残留、稳定性及感官质量总分受氨基酸的影响大于常规化学成分，其中脯氨酸、氨基酸总量、天冬氨酸及胱氨酸的影响效应最大，且胱氨酸为正效应，脯氨酸、氨基酸总量及天冬氨酸为负效应；杂气、劲头、苦涩感、刺激性及干燥感受常规化学成分的影响大于氨基酸，其中总糖、总氮及两糖差的影响效应最大，且总糖和两糖差为正效应，总氮为负效应。

表6 回归模型参数Table 6 The parameters of regression model

根据表6 参数建立的主要化学成分与加热卷烟感官质量各指标的回归方程列于表7。对回归方程进行方差分析，结果表明，回归方程均达极显著水平，对香气质、香气量、杂气、劲头、刺激性、干燥感、苦涩感、残留、稳定性及感官质量总分的决定系数R2分别为0.884、0.795、0.709、0.687、0.809、0.766、0.856、0.867、0.805、0.757，表明除劲头与化学成分回归模型解释率（68.7%）较低外，其余模型均能解释70%以上感官质量指标的变化，具有较高应用价值。

表7 烟叶主要化学成分与加热卷烟感官质量回归方程Table 7 Regression equations of major chemical compositions and sensory quality of heated cigarette

3 讨 论

烟叶是传统卷烟的主要原料，亦是加热卷烟制品的核心关键，不同类型烟叶化学成分存在显著差异，在卷烟工业中的利用价值亦不相同。本研究结果表明，除钾氯比、缬氨酸、蛋氨酸及赖氨酸外，其他化学成分不同类型烟叶差异显著，其中烤烟总糖、还原糖、两糖差、糖碱比、脯氨酸及胱氨酸含量最高，而白肋烟烟碱、总氮、钾、氯、天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、天冬酰胺、α-氨基己二酸、甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、γ-氨基丁酸、精氨酸及总氨基酸含量最高，与邓国宾等[6]、王树声等[10]、王保华等[11]的研究结果一致。晒黄烟香气量、杂气、苦涩感、残留、稳定性及感官质量综合评价得分均最高，而劲头得分低于烤烟，与传统卷烟感官质量评价结果不尽相同，可能与加热卷烟并未达到燃烧温度有关。

烟叶化学成分是感官质量形成的物质基础，但他们的关系复杂，受品种、产地、烟叶部位及卷烟制品等多因素的影响[6-7]。本研究表明，总糖、还原糖、两糖差、糖碱比与香气质、刺激性、干燥感及苦涩感呈显著或极显著正相关，其中总糖、两糖差的影响效应较大，总氮、烟碱和氯则与之呈负相关关系，其中总氮的影响效应较大，与李明建等[12]、窦玉青等[13]研究结果一致，但烟碱对香气量、杂气、劲头及感官质量总分均未达到显著水平，可能与烟叶中烟碱存在的形态有关，游离烟碱和结合态烟碱对卷烟感官质量的影响差异显著[14]。另外，在加热卷烟中，烟叶钾含量与香气质、干燥感、苦涩感、残留及感官质量综合评价总分均呈显著或极显著负相关，与传统卷烟的差异较大[2,15]，这可能是因为在传统卷烟中，钾对感官质量的正向效应主要是通过提高卷烟的燃烧性来实现的，但加热卷烟未达到燃烧状态，而钾在较低温度条件下是否会影响其他化学成分的转化或释放有待进一步研究。

本研究简单相关和回归分析表明，除胱氨酸与香气质、刺激性、香气量、劲头及感官质量综合得分，脯氨酸与香气质和刺激性，天冬氨酸、蛋氨酸与劲头显著或极显著正相关外，其余氨基酸和氨基酸总量与感官质量各指标均显著、极显著负相关或相关性不显著，其中胱氨酸、脯氨酸、氨基酸总量、天冬氨酸及苯丙氨酸对感官质量的影响效应最大，与徐磊等[8]、邓国宾等[6]、沈晗等[9]、王树声等[10]研究结果不尽一致，可能与加热卷烟的加热温度或试验材料不同有关。

4 结 论

不同类型烟叶常规化学成分、氨基酸含量差异显著，在加热卷烟中的应用价值亦不相同。常规化学成分对加热卷烟杂气、劲头、苦涩感、刺激性及干燥感的影响大于氨基酸，而氨基酸对香气质、香气量、残留、稳定性及感官质量总分影响大于常规化学成分；烟叶总糖、总氮、两糖差、脯氨酸、天冬氨酸、氨基酸总量及胱氨酸对感官质量的影响效应较大，其中总糖、两糖差及胱氨酸对感官质量指标的影响为正效应。晒黄烟和烤烟总糖、还原糖、两糖差、糖碱比及胱氨酸含量高，晒红烟和白肋烟烟碱、总氮、钾、氯、天冬氨酸、苏氨酸、α-氨基己二酸、甘氨酸、γ-氨基丁酸、赖氨酸、精氨酸及总氨基酸含量高，故以烤烟、晒黄烟为原料的加热卷烟香气质、干燥感、刺激性、苦涩感、残留及感官质量总得分均较高，在加热卷烟主料烟筛选中具有显著的优势；晒红烟在提高加热卷烟香气量和增加稳定性方面具有明显的优势；白肋烟在提高加热卷烟烟气烟碱含量和劲头方面具有一定的利用价值。最后建立的基于烟叶常规化学成分、氨基酸与加热卷烟感官质量指标的回归模型决定系数R2均大于0.68，拟合方程具有较高的参考价值，可用于我国加热卷烟原料的初步筛选与评价。