中烟207 及其亲本0953 高香气性状的物质基础研究

曹亚男，曹建敏，林润英，罗成刚，蔡宪杰，闫 鼎，潘旭浩，常爱霞*

（1.中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101；2.中国农业科学院研究生院，北京 100081；3.福建省烟草公司龙岩市公司，福建 龙岩 364000；4.上海烟草集团有限责任公司，上海 200082）

烟叶香气品质是评价烟叶及其制品内在质量的核心内容和重要指标[1-3]。中式卷烟降焦减害工程的持续实施以及国际上对卷烟外源香精香料的限制，使得卷烟工业对烟叶原料香气质和香气量要求也越来越高[4-8]。因此，通过多种技术途径生产或开发适合卷烟工业需求的高香优质烟叶原料，一直是烟草工农业生产努力的方向[9-11]。品种是烟叶香气品质的内在决定因子，培育及推广高香优质的烟草品种，是生产优质烟叶原料最经济有效的手段。而深入解析高香气品种的关键致香物质基础，则是促进高香优质品种培育、加快高香气品种原料在卷烟配方中利用的关键。

烤烟新品种中烟207（审定前编号CF227）是以优良烤烟品种云烟85 的雄性不育同型系为母本，以优质高香气、耐气候性斑点病的烤烟新品系0953为父本，经杂交选育而成的具有高香气性状的优良烤烟杂交种，2020 年通过全国烤烟品种审定委员会审定。根据多年育种材料评价（内部资料）以及中烟207 全国区域试验结果[12]，中烟207 及其亲本0953 烤后烟叶感官质量具有香气质好，香气量足，香气浓郁的特点，然而有关其致香物质的含量特点尚未见报道，其高香气性状形成的物质基础尚不明确。本文综合分析了本课题组多年来通过不同检测方法获得的中烟207 及其亲缘品种0953、云烟85、云烟87 烤后烟叶主要致香物质含量结果，探讨了中烟207 和0953 高香气性状形成的关键致香物质基础，以期为烤烟新品种中烟207 的开发利用以及烟草高香气品质育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 品种（系）材料

本研究涉及的中烟207、云烟85、云烟87 是已审定的推广品种，其种子由中国农业科学院烟草研究所烟草种质资源中期库提供；0953 是本课题组以红花大金元为母本、NC89 为父本杂交选育而成的稳定品系，该品系烤后烟叶感官香气浓郁，多年来被用作高香气亲本。

1.2 中烟207 和云烟87 致香物质与感官质量比较

2019 年，在四川泸州生产试验中，制备中烟207 和云烟87（生产对照品种）烤后烟叶C3F 等级样品，每个样品设置2 次重复，参照徐晓玲等[13]文献报道，利用顶空-固相微萃取法提取致香物质，非极性色谱柱分离检测。利用T 检验进行检测数据的显著性分析；相对标准偏差的计算方法为：相对标准偏差=标准偏差×100/平均值。每个样品取3 kg，制备卷烟样品，由农业农村部烟草产业产品质量监督检验测试中心进行感官质量鉴定。

1.3 中烟207 亲本0953 与云烟85 及生产对照云烟87 致香物质的比较

分别于2012 和2022 年，在中国农业科学院烟草研究所四川西昌试验基地种植云烟85、云烟87和0953 品种（系），制备各年度烤后烟叶C3F 等级样品，不设重复。参照曹建敏等[14]报道利用同时蒸馏萃取法提取致香物质，强极性色谱柱进行致香物质分离检测。使用仪器：气质联用仪，Agilent 7890A-5975C（美国Agilent 仪器公司）。

2 结 果

2.1 中烟207 和云烟87 中部烟叶致香成分及感官质量

根据2019 年四川泸州中烟207、云烟87 中部烟叶致香物质检测结果（表1），两品种共检测到5大类30 种烟草致香物质。中烟207 所有检出致香物质的相对标准偏差均低于10%，云烟87 除类胡萝卜素降解产物6-甲基-5-庚烯-2-酮、美拉德反应产物2-正戊基呋喃外，其余28 种致香物质的相对标准偏差低于10%，2 次检测结果的重复性较好。在检出成分中，中烟207 的类胡萝卜素降解物、叶绿素降解物、苯丙氨酸降解物和西柏烷类降解物总含量分别比云烟87 高4.70、6.58、11.40 和3.09 µg/g；美拉德反应产物总含量低4.62 µg/g；中烟207 致香成分总含量比云烟87 增加21.16 µg/g，提高了5.84%。

表1 2019 年四川泸州中烟207 和云烟87 中部烟叶致香物质测定结果Table 1 Contents of aroma substances in middle tobacco leaves for Zhongyan 207 and Yunyan 87 in Luzhou, Sichuan, 2019

从具体香气成分看，中烟207 类胡萝卜素降解物β-大马酮、β-二氢大马酮、金合欢基丙酮、3-羟基-β-二氢大马酮、3-氧代-α-紫罗兰醇、芳樟醇，美拉德反应产物5-甲基糠醛、2-正戊基呋喃、3-乙酰基吡啶、麦芽酚，西柏烷降解物茄酮等11 种香气成分含量（质量分数，下同）均比云烟87 提高24%以上，其中，除3-羟基-β-二氢大马酮、5-甲基糠醛、2-正戊基呋喃外，中烟207 其他8 种致香成分含量极显著或显著高于云烟87；此外，中烟207 美拉德反应物吡喃酮、苯丙氨酸降解物苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等4 种香气成分在烟叶中的含量比云烟87提高13.86%～15.69%；并且以上15 种成分的每一成分，在中烟207 致香物质中的相对比例均高于云烟87。因此，推测这15 种成分对中烟207 烤后烟叶高香气特性具有重要贡献。

根据四川泸州中烟207 和云烟87 烤后烟叶感官质量鉴定结果（表2），中烟207 的香气质、香气量、余味、杂气、刺激性等多个感官质量指标均优于云烟87。结合其样品致香物质检测结果（表1），中烟207 感官香气质量好，可能与其高致香物质含量特点有关。

表2 2019 年四川泸州中烟207 和云烟87 中部烟叶感官鉴定结果Table 2 The sensory quality of middle tobacco leaves for Zhongyan 207 and Yunyan 87 in Luzhou, Sichuan, 2019

2.2 0953 与云烟85、云烟87 烤后烟叶致香成分

0953、云烟85 以及云烟87 烤后烟叶中性致香物质检测结果（表3）表明，2012 年，3 品种中共检测到了5 大类29 种致香成分；2022 年，除2012年检测到的29 种成分外，还检出了2-甲基-2-庚烯-6-酮、氧化沉香醇、吡啶、吡咯和降茄二酮等5 种致香成分。从两年均检出的成分看，3 个品种在不同年份致香物质含量特点和趋势相似。高香气亲本0953 的类胡萝卜素降解物、叶绿素降解物、美拉德反应产物中各成分含量均高于云烟85 和云烟87 两个姊妹系品种；苯丙氨酸类降解产物中苯乙醇、苯酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量均高于云烟85 和云烟87，苯甲醇含量均低于云烟85，苯甲醛含量高于云烟85、低于云烟87。两年均检出的29 种成分中，仅有苯乙醛、茄酮2 种成分在3 个品种中的含量趋势年度间有差异。2022 年新检出的5 种成分中，0953 中2-甲基-2-庚烯-6-酮、氧化沉香醇、吡啶、吡咯等4 种物质的含量高于云烟85 和云烟87。2012 和2022 年的检测结果均显示，云烟85 的西柏烷降解物含量高于云烟87 和0953。年度间不同品种致香物质含量趋势相似的特点，反映了基因型对致香物质含量的内在决定性。0953 的基因型使其致香物质含量在不同年度均表现出了高致香物质的特点。

表3 2012、2022 年四川西昌不同品种致香成份测定结果Table 3 The contents of aroma components for different varieties in Xichang, Sichuan, 2012 and 2022

0953 中类胡萝卜素降解物、叶绿素降解物、美拉德反应产物、苯丙氨酸降解物含量高，可能是其高香气特性的重要物质基础。其中叶绿素降解物新植二烯占各品种测出成分总量的86.3%～89.4%。与0953 相比，除茄酮、苯甲醛、苯乙醛、苯甲醇等个别成分外，云烟85 和云烟87 两姊妹系品种各类致香物质含量相似，云烟87 新植二烯及总致香物质含量略高于云烟85。

3 讨 论

烟叶的香气质量与其致香物质含量密切相关。通过分析烟叶香气物质的类型和含量，可以相对客观地评价烟叶香气质量的优劣。基于以往有关烤烟致香物质的大量研究报道，不同烤烟品种中致香成分的种类基本相似，但各致香成分的含量及所占比例有所不同，最终造成不同烤烟品种香气质量具有一定差异[9,15-23]。已有研究表明，在致香物质种类基本相同的情况下，主要致香物质绝对含量和相对含量比例高的种质，大多表现高香优质的特点[24-25]。本研究中，不同烤烟品种的致香物质，种类基本相同，且具有高香气特色的中烟207、0953 两品种（系），其致香物质含量总体较高，研究结果进一步印证了以往的观点。

质体色素降解物、美拉德反应产物、苯丙氨酸降解物以及西柏烷类降解物等中性致香物质，对烟叶香气品质具有重要影响和贡献[9,15]。据报道，类胡萝卜素降解物多具有花香、果香和清甜香等令人愉悦的香味，并且其降解的香味物质感官阈值相对较低、刺激性较小，对烟叶香气贡献率大，常用作卷烟香精香料以改善卷烟香气品质[26-27]；美拉德反应产物中的糠醛类物质具有焦甜味，吡啶类、呋喃类等氮杂环类化合物具有烤香、烘焙香和坚果香，可明显增进烟叶的烤烟特征香味[28]；西柏烷降解的茄酮等香气物质可以增加烟草本香，使烟气更加丰满醇和，是形成烤烟浓郁香气风格的主要成分[29]；苯丙氨酸降解物如苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛、苯乙醛是烟草中含量较为丰富的香味成分，对烤烟香气具有良好的影响，尤其对烤烟果香、清香的贡献较大[30]。就烤后烟叶而言，本研究及全国烤烟品种区域试验[12]感官鉴定结果表明，中烟207 的香气质、香气量、浓度及余味等感官指标优于对照品种K326和云烟87，本研究中烟207 总致香物质含量较云烟87 提高5.84%，并且类胡萝卜素降解物β-大马酮、β-二氢大马酮、金合欢基丙酮、3-羟基-β-二氢大马酮、3-氧代-α-紫罗兰醇、芳樟醇，美拉德反应产物5-甲基糠醛、2-正戊基呋喃、3-乙酰基吡啶、麦芽酚、吡喃酮，西柏烷降解物茄酮，苯丙氨酸降解物苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等15 种成分的每一成分，在中烟207 致香物质中的绝对含量和相对比例均高于云烟87。因此推测，以上15 种成分，可能是中烟207 烤后烟叶高香气性状的重要物质基础。

不同年份间，0953、云烟85、云烟87 三品种绝大多数致香物质含量高低的趋势性基本一致，验证了基因型是烤烟香气质量的遗传基础[18]。周芳芳等[31]研究表明，遗传背景相似的烤烟品种，其致香物质含量相似性较高；李雪君等[25]研究表明，培育高香气烤烟品种需要选择致香物质含量高的亲本资源。本研究中，遗传背景基本相同的云烟85 和云烟87 两个姊妹系品种的致香物质含量特点也高度相似，但云烟85 的西柏烷降解物含量明显高于云烟87 和0953。综合中烟207、0953、云烟85、云烟87 的致香物质含量特点，可推测中烟207类胡萝卜素降解物、叶绿素降解物和苯丙氨酸降解物含量高的特性遗传自其高香气亲本0953，而其高西柏烷降解物特性则可能遗传自云烟85。

本研究进一步证明，在高香气品质育种中，选择配合力较好，遗传背景差异较大的高香气种质资源为亲本，更易于培育高香气烤烟新品种。

根据田间嗅闻结果，中烟207 鲜烟叶具有与高香气亲本0953 相同但不同于云烟85 的优雅香气。本研究仅探讨了中烟207 和0953 烤后烟叶高香气特性的物质基础，形成中烟207 和0953 鲜烟叶优雅香气的物质基础及遗传规律尚有待深入研究。

4 结 论

通过对中烟207 及其亲本烤后烟叶致香物质检测数据分析，结果表明，0953 烤后烟叶类胡萝卜素降解物、叶绿素降解物、美拉德反应产物各成分含量均高于云烟85 和云烟87，苯丙氨酸类降解物总含量高于云烟85 和云烟87，可能是0953 具有高香气特性的重要原因。云烟85 和云烟87 两个姊妹系品种致香物质含量特点高度相似，但云烟85 西柏烷降解物含量高于云烟87。中烟207 烤后烟叶类胡萝卜素降解物β-大马酮、β-二氢大马酮、金合欢基丙酮、3-羟基-β-二氢大马酮、3-氧代-α-紫罗兰醇、芳樟醇，美拉德反应产物5-甲基糠醛、2-正戊基呋喃、3-乙酰基吡啶、麦芽酚、吡喃酮，西柏烷降解物茄酮，苯丙氨酸降解物苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等15 种成分的含量和比例均高于云烟87，这些成分可能是中烟207 烤后烟叶高香气特性的重要物质基础。中烟207 烤后烟叶中类胡萝卜素降解物、叶绿素降解物、苯丙氨酸降解物总含量高于云烟87 的特点可能遗传自亲本0953。