南平特色烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸（鹽）與感官質(zhì)量的相關(guān)性分析

劉帥帥，王允白，王志華，曹建敏，于衛(wèi)松，郭承芳，高欣欣，丁根勝，夏范講

(1.農(nóng)業(yè)部煙草類作物質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，青島 266101；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081；3.山東中煙有限責(zé)任公司，濟(jì)南 250100；4.貴州中煙有限責(zé)任公司，貴陽 550000)

烤煙中的多元酸和高級脂肪酸等有機(jī)酸是影響烤煙感官質(zhì)量的重要因素之一[1-4]，其中非揮發(fā)性有機(jī)酸起到了重要的作用。揮發(fā)性和半揮發(fā)性的有機(jī)酸能直接揮發(fā)進(jìn)入煙氣，對吃味和香氣產(chǎn)生明顯影響[5-6]。然而，煙葉中有機(jī)酸主要是以非揮發(fā)性有機(jī)酸形式存在，烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸主要包括多元酸中的蘋果酸、檸檬酸、草酸、丙二酸、丁二酸及C10以上的肉豆蔻酸、十五烷酸、棕櫚酸、硬脂酸、亞麻酸等高級脂肪酸，這些非揮發(fā)性有機(jī)酸占煙葉重量的7%左右[7]。非揮發(fā)性有機(jī)酸主要用來調(diào)節(jié)煙氣酸堿度，影響煙氣的酸堿平衡，醇和煙氣，增加煙氣濃度，減輕刺激性，改善余味，間接影響煙草香氣。但亞油酸、亞麻酸等不飽和脂肪酸會增加吸食刺激性，產(chǎn)生澀味[8-9]。而且非揮發(fā)性有機(jī)酸與感官評吸間的關(guān)系研究也鮮有報道，因此，研究南平烤煙中的非揮發(fā)性有機(jī)酸與感官評吸指標(biāo)的相關(guān)性，以期為南平特色烤煙質(zhì)量評價提供重要的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

1.1.1 材料 煙葉樣品：試驗(yàn)于 2010年在福建南平煙區(qū)進(jìn)行，選取烤煙C3F煙葉52份和B2F煙葉34份。試劑：濃硫酸、甲醇、二氯甲烷均為分析純。標(biāo)準(zhǔn)品：試驗(yàn)所用有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)品己二酸、草酸、丙二酸、丁二酸、蘋果酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕櫚酸、硬脂酸、檸檬酸、亞油酸、油酸、亞麻酸均為分析純，純度≥99%（美國Alfa Aesar公司）。

1.1.2 儀器 6890氣相色譜儀（帶FID檢測器，美國安捷倫公司）；BS224S型電子天平（瑞士賽多利斯儀器有限公司）；LD5-2A離心機(jī)（北京醫(yī)療離心機(jī)廠）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 多元酸和高級脂肪酸提取 稱取2 g煙末于20 mL試管中，加入5 mL濃度為10%（體積比）的H2SO4-CH3OH溶液和1 mL己二酸內(nèi)標(biāo)溶液，搖勻后，超聲20 min，過夜，待甲酯化反應(yīng)后。分別加入一定量蒸餾水和二氯甲烷，用力搖勻，使二氯甲烷萃取完全，離心，吸取下層萃取液過濾膜，待測。

1.2.2 感官評吸 評吸指標(biāo)由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所評吸委員會專家根據(jù)GB 5606.4—2005卷煙第4部分進(jìn)行評吸。

1.2.3 GC/MS條件 色譜柱：HP-FFAP 50.0 m×320 μm×0.50 μm；進(jìn)樣口溫度 260 ℃；檢測器溫度270 ℃；載氣N2；流量1.8 mL/min；助燃?xì)饬髁浚嚎諝?00 mL/min，氫氣30 mL/min；尾吹氣N2：30 mL/min；分流比10:1；柱箱溫度80 ℃保持0 min，然后以10 ℃/min的速率升至150 ℃，保持0 min，最后以8 ℃/min的速率升至220 ℃，保持20 min；檢測器：火焰離子化檢測器；進(jìn)樣量1 μL。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析主要運(yùn)用 DPS v7.05軟件進(jìn)行。

2 結(jié) 果

2.1 非揮發(fā)性有機(jī)酸含量變化

南平煙區(qū)典型烤煙 86份煙樣主要非揮發(fā)性有機(jī)酸含量見表 1，可以看出，非揮發(fā)性酸含量變化都較大，丙二酸、蘋果酸和檸檬酸的變異系數(shù)超過30%，其中含量較高的非揮發(fā)性酸為蘋果酸、草酸、亞麻酸和檸檬酸，他們的含量之和占所檢測非揮發(fā)性酸含量的86.7%。

表1 南平烤煙86份煙樣主要非揮發(fā)性有機(jī)酸含量Table1 The nonvolatile organic acid contents of flue-cured tobacco in Nanping

2.2 非揮發(fā)性有機(jī)酸與評吸指標(biāo)間的簡單相關(guān)分析

南平烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸與感官指標(biāo)的簡單相關(guān)分析結(jié)果見表 2，可以看出，與香氣質(zhì)和余味間存在（極）顯著相關(guān)性的非揮發(fā)性有機(jī)酸有丙二酸、肉豆蔻酸、檸檬酸、油酸、亞油酸、草酸和亞麻酸，亞麻酸表現(xiàn)為正相關(guān)，其他物質(zhì)表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)；與香氣量間存在顯著相關(guān)性的非揮發(fā)性有機(jī)酸有丁二酸、十五烷酸和蘋果酸，都表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)；與雜氣和得分間存在（極）顯著相關(guān)性的非揮發(fā)性有機(jī)酸有丙二酸、肉豆蔻酸、檸檬酸、油酸、亞油酸、草酸、棕櫚酸和亞麻酸，棕櫚酸和亞麻酸表現(xiàn)為正相關(guān)，其他物質(zhì)表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)；與刺激性間存在（極）顯著相關(guān)性的非揮發(fā)性有機(jī)酸有丙二酸、肉豆蔻酸、檸檬酸、油酸、亞油酸、草酸、亞麻酸、棕櫚酸和硬脂酸，亞麻酸、棕櫚酸和硬脂酸表現(xiàn)為正相關(guān)，其他物質(zhì)表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。綜上所述，對感官評吸質(zhì)量存在顯著相關(guān)性的主要非揮發(fā)性有機(jī)酸為丙二酸、肉豆蔻酸、檸檬酸、油酸、亞油酸、草酸和亞麻酸。其中丙二酸、肉豆蔻酸和亞麻酸的相關(guān)系數(shù)較大，與前人[10]研究結(jié)果一致。

表2 非揮發(fā)性有機(jī)酸與評吸指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table2 Correlation analysis of nonvolatile organic acid and smoking quality of the flue-cured tobacco

2.3 非揮發(fā)性有機(jī)酸與評吸指標(biāo)間的典型相關(guān)分析

南平煙區(qū)非揮發(fā)性有機(jī)酸與評吸指標(biāo)之間的典型相關(guān)分析見表3、4，可以看出，前兩對典型相關(guān)系數(shù)很大，分別為0.8998和0.7595，通過卡方檢驗(yàn)都達(dá)到了極顯著性相關(guān)水平，因此，這兩對相關(guān)系數(shù)能夠反映出這兩組變量間相關(guān)的主要信息。

由第1組典型變量可以看出，非揮發(fā)性酸中的丙二酸和棕櫚酸的載荷較大，分別為 0.7222和-0.4986，在典型變量中起主要作用。其他成分載荷較小，在典型變量中起次要作用。在評吸指標(biāo)中，刺激性指標(biāo)的載荷較大，為-0.6086，在典型變量中起主要作用，其他指標(biāo)起次要作用。這說明棕櫚酸和丙二酸對評吸指標(biāo)的刺激性影響極大，其中棕櫚酸對刺激性的影響是正效應(yīng)，丙二酸對刺激性的影響是負(fù)效應(yīng)。

表3 非揮發(fā)性有機(jī)酸與評吸指標(biāo)間的典型相關(guān)系數(shù)Table3 Canonical correlation coefficient of nonvolatile organic acid and smoking quality of the flue-cured tobacco

表4 非揮發(fā)性有機(jī)酸與評吸指標(biāo)間的典型相關(guān)分析Table4 Canonical correlation analysis of nonvolatile organic acid and smoking quality of the flue-cured tobacco

由第2組典型變量可以看出，非揮發(fā)性酸中的肉豆蔻酸和亞麻酸的載荷較大，為-0.6233和-0.6045，在典型變量中起主要作用。其他成分載荷較小，在典型變量中起次要作用。在評吸指標(biāo)中，刺激性載荷較大，為-1.3533，在典型變量中起主要作用，其他指標(biāo)起次要作用。這說明肉豆蔻酸和亞麻酸對評吸指標(biāo)的刺激性影響極大，肉豆蔻酸和亞麻酸對刺激性指標(biāo)的影響是正效應(yīng)。

由典型相關(guān)分析可知，棕櫚酸、丙二酸、肉豆蔻酸和亞麻酸與感官評吸刺激性間存在典型相關(guān)性，與簡單相關(guān)的分析結(jié)果相同，對于亞麻酸和亞油酸對刺激性方面的研究與以往[10]研究結(jié)果一致。

2.4 非揮發(fā)性有機(jī)酸與評吸指標(biāo)間的通徑分析

為了進(jìn)一步探討南平煙區(qū)烤煙感官評吸指標(biāo)受非揮發(fā)性有機(jī)酸的直接影響，將非揮發(fā)性有機(jī)酸與評吸指標(biāo)進(jìn)行通徑分析，通徑系數(shù)見表5。

表5 非揮發(fā)性有機(jī)酸與評吸指標(biāo)間的通徑系數(shù)Table5 Path-coefficient analysis of nonvolatile organic acid and smoking quality of the flue-cured tobacco

在非揮發(fā)性有機(jī)酸中，亞麻酸和草酸對香氣質(zhì)的直接影響較大，都表現(xiàn)為直接正相關(guān)性；亞麻酸、油酸和棕櫚酸對香氣量的直接影響較大；亞麻酸和草酸對余味的直接影響較大，都表現(xiàn)為直接正相關(guān)性；丙二酸和草酸對雜氣的直接影響較大；亞油酸、丙二酸和草酸對刺激性的直接影響較大；丙二酸和肉豆蔻酸對總得分的直接影響較大。從整體而言，草酸和丙二酸的直接通徑系數(shù)都較大，原因可能是由于兩者的分子量較小，能夠直接發(fā)揮作用。而亞麻酸的直接通徑系數(shù)也較大，具體原因還有待于進(jìn)一步研究。

3 討 論

通過對南平煙區(qū)烤煙非揮發(fā)性有機(jī)酸與感官評吸指標(biāo)的簡單相關(guān)分析、典型相關(guān)分析和通徑分析可以看出，非揮發(fā)性有機(jī)酸對感官評吸結(jié)果存在密切關(guān)系，由簡單相關(guān)分析可知草酸、丙二酸、肉豆蔻酸、檸檬酸、油酸、亞油酸和亞麻酸含量與感官評吸指標(biāo)的香氣質(zhì)、余味、雜氣、刺激性和總得分存在（極）顯著的相關(guān)性；由典型相關(guān)分析可以得出棕櫚酸、丙二酸、肉豆蔻酸和亞麻酸在變換矩陣中的載荷較大，起主要作用，對感官評吸特別是對刺激性起主要影響；而由通徑分析結(jié)果顯示草酸、亞油酸和丙二酸的直接影響較大。

對南平煙區(qū)烤煙非揮發(fā)性酸與感官評吸的相關(guān)性顯示與吳興富[10]研究結(jié)果基本一致。然而一般認(rèn)為[7,11]不飽和有機(jī)酸會增加刺激性，與本文中亞油酸的分析結(jié)果相反，因此對不飽和有機(jī)酸還有待于進(jìn)一步研究。文中對丁二酸、十五烷酸（僅與香氣量存在簡單相關(guān)）和蘋果酸與感官評吸指標(biāo)的多元分析中沒有出現(xiàn)顯著相關(guān)性，這與以往研究結(jié)果[12-13]存在差異，分析原因，可能是由于這3種有機(jī)酸含量處在南平優(yōu)質(zhì)烤煙適宜的范圍內(nèi)或者與樣品選擇有一定關(guān)系，還需進(jìn)一步研究。

本研究僅選取12種非揮發(fā)性有機(jī)酸進(jìn)行分析，而影響煙草評吸質(zhì)量的化學(xué)成分很多，在通徑分析中對感官指標(biāo)的剩余通經(jīng)系數(shù)在 0.4954～0.8948，顯然其他化學(xué)成分對感官質(zhì)量存在影響，因此還有待從更全面的化學(xué)成分對感官評吸關(guān)系做進(jìn)一步的研究和探討。

[1]于建軍，龐天河，章新軍，等.鄂西南烤煙吸食質(zhì)量與致香物質(zhì)的關(guān)系[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006（4）：355-358.

[2]杜詠梅，張懷寶，付秋娟，等.烤煙非揮發(fā)有機(jī)酸、高級脂肪酸與其他成分及其感官品質(zhì)的關(guān)系[J].煙草科技，2011（6）：29-34.

[3]簡永興，董道竹，劉建峰，等.湘西北海拔高度對烤煙多元酸及高級脂肪酸含量的影響[J].湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報，2007（1）：72-75.

[4]王樹會，李天福，冉邦定 等.云南不同煙區(qū)煙葉中有機(jī)酸及乙醚提取揮發(fā)性成分含量研究[J].中國煙草科學(xué)，2004，25（2）：35-37.

[5]周冀衡，朱小平，王彥亭，等.煙草生理與生物化學(xué)[M].合肥：中國科技大學(xué)出版社，1996：369-393.

[6]肖協(xié)忠，李德臣，郭承芳，等.煙草化學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1997：38-40.

[7]劉百戰(zhàn)，徐亮，詹建波，等.云南烤煙中非揮發(fā)性有機(jī)酸及某些高級脂肪酸的分析[J].中國煙草科學(xué)，1999，20（2）：28-31.

[8]金聞博，戴亞，楊俊，等.煙草化學(xué)分析與煙氣分析[M].南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，1993：185-188.

[9]盧秀萍，許儀，許自成，等.不同烤煙基因型非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級脂肪酸含量的變異分析[J].中國煙草學(xué)報，2007，13（6）：47-51.

[10]吳興富.云南烤煙主要化學(xué)成分與評吸質(zhì)量相關(guān)性分析[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[11]胡建軍，周冀衡，李文偉，等.烤煙香味成分與其感官質(zhì)量的典型相關(guān)分析[J].煙草科技，2007（3）：9-15，22.

[12]左天覺.煙草的生產(chǎn)、生理和生物化學(xué)[M].朱尊權(quán)，譯.上海：上海遠(yuǎn)東出版社，1993：379-412.

[13]譚宏祥，程傳玲，趙桂銘，等.河南烤煙中多元酸和高級脂肪酸的分析研究[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2008（5）：33-34，139.