采收成熟度对烟叶致香物质与感官质量的影响

曹超逸，潘义宏，王全贞，闫宏伟，彭胜强，杨 飞，保 华，冯永红，张晓龙*

（1.西南林业大学化学工程学院，云南 昆明 650224；2.云南五佳生物科技有限公司，昆明 650106；3.云南省烟草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655000；4.河北中烟工业有限责任公司，石家庄 050051）

烤烟各部位的烟叶根据采收时生长时间的不同，有不同的成熟程度。成熟度的不同让烟叶在色、香、味3 个方面有不同的表现，因此，成熟度是烟叶按照国家标准进行分级时参考的第一质量因素［1-6］。在品种、栽培、管理这3 个前提条件不变的情况下，将不同成熟度的烟叶进行对比试验，结果表明，不同成熟度的烟叶中物质的积累量不同，调制后烟叶的品质也不相同。一般来说，在进行烘烤处理后，成熟度较好的烟叶表现出来的品质也相对更优［7，8］。

烟叶致香成分的含量是衡量烟叶品质的重要因素［9］，也是能反映烟草化学质量、烟叶香气质、香气量以及香型评价的重要指标［10］，且不同的烟叶致香成分与烟叶感官质量的线性相关性也不尽相同。通过对烟叶致香物质含量的分析，可以对烟叶质量进行比较客观的评价［11］。相关研究表明，烟叶采收成熟度对烟叶致香成分含量及感官质量均有较大影响［12-16］。这方面的研究大多针对致香成分或感官质量，对不同部位、不同成熟度烟叶与感官质量、致香成分间相互关系的研究较少。本研究通过不同的烟叶田间外观特征设置不同采收成熟度处理，分析不同采收成熟度对不同部位烤后烟叶各类致香物质和感官质量的影响以及二者间的关系，旨在明确不同部位烟叶科学合理采收的外观特征标准以及影响感官质量的关键致香物质，为完善研究区烟叶生产技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与方法

试验于2020 年在曲靖市宣威热水烟区开展，供试品种为云87，种植密度15 000 株/hm2，烟株有效留叶数20 片。植烟土壤养分含量为pH 5.60，有机质29.85 g/kg，速效氮118.76 mg/kg，速效磷98.71 mg/kg，速效钾129.12 mg/kg。烟株分上、中、下3 个部位，中、上部烟叶设置3 个成熟度处理，分别是S1 适熟、S2 成熟、S3 过熟；下部烟叶由于S2 与S1、S3 外观特征差异不大，故设置2 个处理，S1 适熟、S3 过熟。

试验采用完全随机重复设计，每个处理3 次重复，分别按表1 所示成熟度田间外观特征进行采收。供试烤房为气流上升式密集烤房，并严格按照三段式烘烤工艺进行调制。

1.2 烟叶致香成分提取及感官评价

1.2.1 致香成分提取与分析 烟叶调制结束后回潮，分别选取各处理B2F、C3F、X2F 烟叶样品各2.5 kg 用于分析。烟叶致香成分的提取及GC/MS 的分析条件参照陈越立等［17］的方法进行定量。

1.2.2 烟叶感官质量评价 将各处理烟叶切丝后卷制成单料烟，经过48 h 水分平衡后，由7 名持证评吸专家按照YC/T 138—1998 标准中“九分制”的方法对烟气的刺激性、浓度、余味、燃烧性、香气质、香气量、灰色、杂气和劲头等指标进行打分，计算平均值［18］。

1.3 数据分析

数据采用Excel 2003 软件进行处理。采用SPSS 14.0 和Origin 2018 统计软件进行单因素方差分析，参考董凤鸣等［19］、才让加［20］、杨雄等［21］的线性回归分析方法进行线性回归分析，判断相关程度高低的标准是线性相关系数r=0，表明x和y完全不相关；0＜r＜0.3 时，不相关；0.3＜r≤0.5 时，低度相关；0.5＜r≤0.8 时，显著相关；0.8＜r≤1.0 时，高度相关。

2 结果与分析

2.1 不同采收成熟度烟叶致香物质的分类分析

依据烟叶中各种致香物质本身所具有的特征香味，以及各种致香物质的含量在香气前体降解物总量中的比例，从64 种主要化学致香成分中挑选19 种成分作为烟叶特征致香物质，并将其分为类胡萝卜素类、棕色化反应产物类、苯丙氨酸类和类西柏烷类［5］，而由于烟叶中新植二烯的含量较高，所以将其单独分为一类来进行分析，分析结果见表2。

表2 不同采收成熟度对烟叶各部位特征致香物质的影响

从表2 中可看出，对于上部烟叶来说，S2 处理致香物质总量显著高于S1 和S3 处理（P＜0.05），达到了538.19 μg/g；S2 和S3 处理烤烟棕色化反应产物含量显著高于S1 处理（P＜0.05），分别达3.99、3.61 μg/g；S2 处理苯丙氨酸主要降解产物含量显著高于S1 处理（P＜0.05），达10.08 μg/g；S2 处理新植二烯含量显著高于S3 和S1 处理（P＜0.05），达485.30 μg/g；S1 处理西柏烷类主要降解产物含量达18.56 μg/g，高于S3处理且有显著差异（P＜0.05），高于S2 处理但无显著差异。

中部叶S2 处理致香物质总量显著高于S1 和S3处理（P＜0.05），达到677.62 μg/g；S2 处理烤烟西柏烷类主要降解产物含量显著高于S1 处理（P＜0.05），达20.11 μg/g；S2 处理烤烟棕色化反应产物、新植二烯含量均显著高于S3和S1处理（P＜0.05），分别达3.41、629.21 μg/g；S3 处理烤烟类胡萝卜素主要降解产物含量显著高于S1 和S2 处理（P＜0.05），达21.61 μg/g。

对于下部叶来说，S1 和S3 处理间致香物质总量无显著差异；S1 处理烤烟类胡萝卜素主要降解产物含量显著高于S3 处理（P＜0.05），为28.70 μg/g；S3 处理烤烟西柏烷类主要降解产物含量显著高于S1 处理（P＜0.05），达9.32 μg/g。其他物质含量间无显著差异。

2.2 3 个部位烟叶不同采收成熟度烤烟感官质量分析

从表3 中可以看出，对于上部叶来说，S2 处理的香气质、杂气、刺激性、余味和燃烧性的分数均高于S1 和S3 处理；S2 和S3 处理香气量的分数相同且均高于S1 处理；S3 处理浓度的分数高于S2 处理，S1 处理的分数最低，S2 处理的总分最高，达46.00 分，S1处理的总分最低，仅为37.00 分。

对于中部叶来说，S2 处理的香气质、香气量、刺激性、余味和燃烧性的分数均高于S1 和S3 处理；S1和S3 处理的杂气相同且均高于S2 处理；S3 处理浓度的分数高于S2 处理和S1 处理；S2 处理的总分最高，达45.00分，S1处理的总分最低，仅为38.00分。

对于下部叶来说，S1 处理的香气质、香气量、刺激性、余味、燃烧性和总分的分数均高于S3 处理；S1与S3 处理的杂气和浓度的分数相同。

2.3 烟叶致香物质与烟叶感官质量的线性相关性分析

致香物质是烟叶内在品质的重要组成部分，是衡量其品质和可用性的重要因素［22］。为探究烟叶中致香物质与烟叶感官质量间的关系，将烟叶感官质量的评吸得分作为因变量（y，表3），烟叶中的各项致香物质含量作为自变量（x），拟合出回归方程（表4）。结果表明，苯丙氨酸降解物总量与感官质量总分的相关系数r为0.752，呈显著相关，其中苯甲醇和苯乙醇的r分别为0.531 和0.574，与烟叶感官质量的关系为显著相关；棕色化反应产物总量与烟叶感官质量的r为0.625，二者显著相关。其中，糠醛与感官质量间的r为0.643，二者显著相关；新植二烯与感官质量总分的相关系数r为0.558，二者显著相关。

表4 不同采收成熟度烟叶特征致香物质与感官质量总分线性回归分析

由于苯丙氨酸降解物、棕色化反应产物、新植二烯分别与烟叶感官质量的关系为显著相关，所以对苯丙氨酸降解物、棕色化反应产物和新植二烯分别与烟叶感官质量各指标进行相关性分析。

2.3.1 苯丙氨酸降解物与烟叶感官质量的相关性分析 根据苯丙氨酸降解物与感官质量总分的线性关系，选取与感官质量总分相关性系数较大的苯甲醇以及苯乙醇作为特征物质分别与感官质量各指标进行线性相关分析。由表5 可知，苯丙氨酸降解物总含量与香气质、香气量、余味和刺激性的r分别为0.705、0.828、0.604 和0.738，与其他指标不相关。

表5 苯丙氨酸降解物与烟叶不同感官质量评价因子的相关性分析

苯丙氨酸降解物中的苯甲醇与香气量的r为0.933 接近1.000，呈显著正相关；与香气质、刺激性和浓度的r分别为0.707、0.699 和0.585，线性关系为显著线性相关，与其他指标均为低度相关或不相关。

苯乙醇与香气量和刺激性的r分别为0.741 和0.582，线性关系为显著正相关，与其他指标间均为低度相关或不相关。

2.3.2 棕色化反应产物与烟叶感官质量的相关性分析 根据棕色化反应产物与感官质量总分的线性关系，选取与感官质量总分相关性系数较大的糠醇作为特征物质与感官质量各指标进行线性相关分析。从表6 中可知，棕色化反应产物总量与香气量、香气质、余味和刺激性的r分别为0.619、0.552、0.572 和0.573，线性关系为显著线性相关；与燃烧性、杂气和浓度为低度相关或不相关。

表6 棕色化反应产物与烟叶不同感官质量评价因子的相关性分析

糠醛与香气质、香气量、余味和刺激性的r分别为0.572、0.609、0.615 和0.572，线性关系为显著线性相关；与杂气、燃烧性和浓度的线性关系为低度相关或不相关。

2.3.3 新植二烯与烟叶感官质量的相关性分析 根据新植二烯（x）与感官质量总分（y）的线性关系，将其与感官质量各指标进行线性相关分析。从表7 中可知，新植二烯与余味和燃烧性的r分别为0.607 和0.626，线性关系为显著线性相关，与香气质、香气量、杂气、刺激性和浓度的线性关系为低度相关或不相关。

表7 新植二烯与烟叶不同感官质量评价因子的相关性分析

3 小结与讨论

对于下部叶来说，S1 处理致香物质总量高于S3处理，达574.45 μg/g；S1 处理烤烟类胡萝卜素主要降解产物含量显著高于S3 处理，为28.70 μg/g；S3 处理烤烟西柏烷类主要降解产物含量显著高于S1 处理，达9.32 μg/g，其他物质含量间无显著差异。

各部位不同采收成熟度对烟叶致香物质含量和感官质量均有一定影响，上部叶除西柏烷类降解产物外，各种致香物质含量表现为成熟采收时达到最大值，棕色化反应产物、苯丙氨酸主要降解产物和新植二烯含量分别达3.99、10.08、485.30 μg/g；中部叶除类胡萝卜素降解产物外，各种致香物质含量表现均为成熟采收时达到最大值，西柏烷类主要降解产物、棕色化反应产物、新植二烯含量分别达20.11、3.41、629.21 μg/g；下部烟叶类胡萝卜素、苯丙氨酸降解产物和新植二烯含量在适熟采收时达到最大值，分别为28.70、7.14、528.69 μg/g，而棕色化反应产物和西柏烷类降解产物含量在过熟时到达最大值，分别为2.64、9.32 μg/g。总体来说，中、上部烟叶成熟采收、下部烟叶适熟采收可以获得较好的感官品质，总分分别为46.00、45.00 和42.00，这与汪耀富等［15］、扈强等［23］、艾永峰等［24］、黄珍平等［25］和闫凯等［26］的研究结果一致。

研究发现，中部和上部烟叶在成熟阶段采收，烟叶中性致香物质含量最大［27］，赵铭钦等［12］研究也发现，中部烟叶在成熟采收时大多数致香物质含量达到最大值，之后开始降低。本研究上部和中部烟叶采收成熟度和致香物质含量变化规律与之相似。田间成熟度好的烟叶，体内的大分子物质含量丰富，这些物质经过正确的调制能转化为致香物质，从而提高烟叶香气的质和量。本研究中部叶和上部叶在适熟基础上推迟至成熟进行采收，棕色化反应产物、苯丙氨酸降解物和新植二烯含量显著高于其他采收成熟度烟叶。苯丙氨酸降解物能产生较优的果香和清香［5，28］，棕色化反应产物可以产生甜香和可可香［29］，新植二烯是烟叶中重要的萜烯类化合物，可直接大量转移到烟气中，减轻刺激并柔和烟气，同时还具有促使烟叶中其他致香物质和香气成分进入烟气的作用［30，31］，上述三类物质含量增加有助于促进烤烟感官评吸质量。中、上部烟叶具有较高含量棕色化反应产物、苯丙氨酸类产物和新植二烯可能是由于中部叶和上部叶具有较好的光照条件，能较快地促进体内干物质的积累，导致烟叶组织结构紧密，化学成分协调性差，而适当延长中、上部烟叶田间采收时间，能有效促进烟叶内碳水化合物的消耗，使烟叶化学成分和碳氮代谢趋于协调［16］。在此基础上结合科学的配套调制技术，能有效提高烟叶的各类中性致香物质含量，从而提高烟叶的品质。此外，烟叶香气受品种、生态环境、栽培措施和调制方式等多种因素的影响［16］，因此，需根据实际生产情况进行各项技术的组合与配套，才能在一定程度上实现烟叶品质的提高。

张豹林等［32］认为烟叶中的中性挥发性香味物质是烟草香气评价研究的重要化学组分，也是对烟叶香气质、量及香型评价的重要指标。王彩霞等［33］、曹建敏等［34］、王鹏泽等［35］在研究中发现，苯甲醇具有弱花香且香味圆和，苯乙醇具有甜香和坚果香，对烟草感官评吸质量起着重要作用。本研究发现，苯丙氨酸降解产物总量与烟气中的香气量、香气质、余味和刺激性呈显著正相关，其中，苯丙氨酸降解产物中的苯甲醇与香气量的线性关系为高度相关，与香气质、浓度和刺激性的线性关系为显著正相关。苯丙氨酸降解产物中的苯乙醇与香气量和刺激性的线性关系为显著正相关。棕色化反应产物总量与香气量、香气质、余味和刺激性的线性关系为显著正相关。其中，糠醛与香气质、香气量、余味和刺激性的线性关系为显著正相关。新植二烯与余味和燃烧性的线性关系为显著正相关。张迪等［36］和徐成龙等［37］的研究与本研究所得结论一致。说明中性致香物质成分中的苯丙氨酸降解产物、棕色化反应产物以及新植二烯对烟叶感官质量影响和贡献较大。其中，对于宣威烟叶来说，这些致香物质中尤以苯甲醇、苯乙醇、糠醛和新植二烯等关键物质对烟叶感官质量的正向影响较大。

本研究通过对不同采收成熟度处理各部位烟叶致香物质和感官质量的综合分析发现，正确的采收成熟度（中、上部成熟采收，下部适熟采收）能提升烟叶致香物质含量和感官质量。表明通过正确把握田间烟叶采收成熟度能使烟叶品质向有利的方向转化。在分析了烟叶中致香物质与烟叶感官质量间线性关系的基础上，通过相应的烟叶生产技术和烘烤技术调控，增加与烟叶感官质量有密切线性相关性的致香物质苯丙氨酸降解物（苯甲醇、苯乙醇）、棕色化反应产物（糠醛）以及新植二烯的含量，将有助于改善烟叶的感官质量。