劉冰 梁洪波 張海偉 王建兵 劉光亮 李立新 張啟明 苑舉民 陳愛國

摘 ?要：為明確江西產區(qū)烤煙香氣成分特征及其關鍵氣象影響因子，比較了我國5個不同中間香及濃香型產區(qū)烤煙香氣物質含量，明確了江西烤煙香氣成分特征，并分析了江西省烤煙香氣成分特征的區(qū)域差異及與氣象因子的關系。結果表明：（1）江西烤煙中性香氣物質含量較低，但巨豆三烯酮含量較高、在中性香氣物質中所占比例最高且代謝轉化最強;（2）江西烤煙中各巨豆三烯酮異構體含量及其總量存在較大的產地差異，其異構體含量及總量均與大田中后期的氣象因子密切相關，尤其是成熟期的均溫?？偟膩砜?，巨豆三烯酮含量較高是江西烤煙重要的香氣成分特征，成熟期均溫是影響江西烤煙巨豆三烯酮含量及其產地差異的關鍵氣象因子。

關鍵詞：烤煙;香氣成分;氣象因子;關聯(lián)分析

中圖分類號：S572.01 ?????????文章編號：1007-5119（2019）06-0042-07 ?????DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2019.06.006

Aroma Component Characteristics of Jiangxi Tobacco Leaves and Association Analysis with Meteorological Factors

LIU Bing^1，2， LIANG Hongbo¹， ZHANG Haiwei³， WANG Jianbing⁴， LIU Guangliang¹，

LI Lixin³， ZHANG Qiming³， YUAN Jumin³， CHEN Aiguo^1*

（1. Tobacco Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Key Laboratory of Tobacco Biology and Processing， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Qingdao 266101， China;?2. Graduate School， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081， China;?3.Tobacco Science Research Institute of Jiangxi Province， Nanchang 330025， China; 4.China Tobacco Jiangxi Industrial Co.， Ltd.， Nanchang 330096， China）

Abstract：To clarify aroma component characteristics of Jiangxi tobacco leaves and key meteorological impact factors， ?aroma component contents of flue-cured tobacco from five different pure-sweetness type or burnt-sweetness type tobacco-planting areas in China were compared， and regional differences of characteristic aroma components in flue-cured tobacco and their association with meteorological factors in Jiangxi were analyzed in this study. The results showed that： （1） Megastigmatrienone content was higher in Jiangxi tobacco leaves， which accounted for the highest proportion of neutral aroma components and had the strongest metabolic formation from 3-oxo-α-ionol to megastigmatrienone， although neutral aroma component content in Jiangxi tobacco leaves was lower than that in other areas. （2） There were obvious regional differences in the contents of megastigmatrienone isomers and their total amount in Jiangxi tobacco leaves， which were closely associated with meteorological factors during mid-late stages of growth in the field， especially with the average temperature at mature stage. Therefore， high content of megastigmatrienone is an important aroma component characteristic of Jiangxi tobacco leaves， and average temperature at mature stage is a key meteorological factor impacting on formation and accumulation of megastigmatrienone in tobacco leaves and regional differences of megastigmatrienone contents in Jiangxi.

Keywords：flue-cured tobacco; aroma component; meteorological factor; association analysis

植物中萜類化合物、多酚類化合物和生物堿類化合物等三大次生代謝產物是農產品香氣風味的主要物質基礎^[1]。在烤煙中，香氣物質的含量和組成決定了煙葉原料的香氣質量^[2]，其中，萜類化合物是種類最豐富的香氣前體物^[3]，一些重要的香氣物質均來源于萜類化合物的降解，如茄酮來源于類西柏烷類物質的降解，紫羅蘭酮、大馬酮、巨豆三烯酮等來源于類胡蘿卜素類物質的降解^?[4]。研究表明，環(huán)境因素是影響香氣物質含量和組成的主要因素^[5]，而不同烤煙品種的香氣成分種類基本相同，其含量及組成比例的差異造就了不同的烤煙香型風格^[6]。我國烤煙主體香氣成分為茄酮、大馬酮和巨豆三烯酮^[7]。受不同生態(tài)因素影響，茄酮在濃香型煙葉中含量較高，大馬酮在清香型煙葉中含量較高^[8]，巨豆三烯酮作為香氣底蘊物質，在我國煙葉原料中含量整體偏低，約為優(yōu)質津巴布韋煙葉中含量的1/3～1/2^[9]。這些主體香韻與不同產區(qū)煙葉的特征香韻共同形成了煙葉的地方風格，為中式卷煙風格特色提供了原料支撐。根據(jù)“濃香型特色優(yōu)質煙葉開發(fā)”項目研究報告，江西煙葉除具備典型濃香型煙葉的特征外，還有自身的特色和特征，以干草香、焦甜香、正甜香、焦香、木香等為特征香韻，焦甜香韻突出，香氣濃郁而沉溢，具有良好的甘甜特征。然而，目前江西烤煙香氣成分特征研究未見報道。

煙草香氣物質主要由香氣前體物在煙葉成熟期間合成積累，在調制加工期間降解生成^[4]，因而，提高烤煙香氣物質含量的關鍵在于提高香氣前體物的合成積累。在煙葉生長發(fā)育過程中，生態(tài)因素通過影響煙葉香氣前體物質合成積累而最終決定煙葉的風格特色^[10]。研究表明，氣候是造成烤煙香氣物質含量出現(xiàn)區(qū)域差異的最重要的生態(tài)因素^[11-13]，不同煙區(qū)的氣候資源配置影響了香氣物質的含量、組成及比例^[14]。因此，闡明江西煙區(qū)香氣成分特征與生態(tài)因素，尤其是與氣象因子的關系，對江西煙區(qū)特色優(yōu)質煙葉開發(fā)具有重要的理論和實踐意義。本研究通過不同中間香及濃香型煙區(qū)煙葉中性香氣物質含量比較，明確江西烤煙的香氣物質特征，分析了香氣成分特征與氣象因子的關系，探討關鍵氣象影響因子，以期為江西特色優(yōu)質煙葉原料生產與開發(fā)提供理論支撐。

1?材料與方法

1.1 ?煙葉樣品和氣象數(shù)據(jù)來源

國內5個中間香型及濃香型產區(qū)25份煙葉樣品于2013年采集，品種為K326，C3F樣品，各2.5 kg。分別為江西（4份）、湖南（8份）、貴州（4份）、河南（5份）、和重慶（4份）。

江西產區(qū)煙葉樣品于2016—2017年采集，共12個植煙縣62份K326品種的C3F煙葉樣品，各2.5 kg。分別為贛縣（2份）、石城（10份）、瑞金（10份）、安遠（8份）、信豐（7份）、會昌（9份）、廣昌（1份）、樂安（8份）、黎川（1份）、安福（4份）、泰和（1份）、萬安（1份）。江西日均氣象數(shù)據(jù)（2007—2016）由國家氣象局提供。

1.2 ?中性香氣物質提取與檢測

提取方法：煙葉去梗粉碎后過60 目篩，在溫度（22 ± 1）℃和相對濕度（60 ± 3）%的環(huán)境下平衡24 h。采用同時蒸餾法萃取，添加正己烷內標定量。

檢測條件：

儀器型號：Agilent 6890A GC/MS 5975;GC/MS條件：毛細管柱HP-5MS（30 m×0.25 mm × 0.25 μm）;載氣：氦氣;流速1.0 mL/min;升溫程序：50 ℃（保持10 min）→4 ℃/min的速度升溫至160 ℃（保持2 min）→4 ℃/min的速度升溫至240 ℃（保持15 min）;進樣口溫度260 ℃，傳輸線溫度280 ℃;EI離子源溫度200 ℃;掃描范圍35～455 amu，掃描速率1.65 scan/s;NBS75譜庫檢索定性。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)整理采用Excel 2016;SNK多重比較采用SAS 9.1，數(shù)據(jù)標準化（Z-score）后的層次聚類法熱圖分析采用MeV 4.9.0;灰色關聯(lián)度分析采用DPS 7.5進行，分辨系數(shù)（ρ）計算參照東亞斌^[15]的方法。

2 ?結 ?果

2.1 ?江西烤煙香氣成分特征

由表1可見，與我國其他中間香及濃香型產區(qū)煙葉中性香氣物質含量相比，江西煙葉中茄酮、香葉基丙酮、降茄二酮、氧化紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內酯、3-羥基大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、β-法尼烯含量較低，而巨豆三烯酮含量較高，

其中，巨豆三烯酮（1、2、4及總量）含量僅次于湖南烤煙，但與其他產區(qū)比較均無顯著差異。江西烤煙中巨豆三烯酮總量變異達43.282%，在5個產區(qū)中變異最大，高于湖南烤煙巨豆三烯酮總量上限值的占25%（圖1），表明巨豆三烯酮可以較好地表征江西烤煙的特點。

此外，巨豆三烯酮主要由前體物類胡蘿卜素經(jīng)3-氧代-α-紫羅蘭醇途徑降解生成^[16]，巨豆三烯酮與3-氧代-α-紫羅蘭醇的含量比值以江西顯著較高（表2），達到了95.504%，說明江西烤煙中3-氧代-α-紫羅蘭醇向巨豆三烯酮的轉化最多。而且，5個產區(qū)中，江西烤煙中性香氣物質中巨豆三烯酮所占比例最高，達到了9.166%（表2）。因此，盡管江西烤煙中性香氣物質總量較低，但其巨豆三烯酮所占比例最高且代謝轉化最強。

2.2 ?江西烤煙巨豆三烯酮含量的產地差異

為明確江西省內烤煙巨豆三烯酮含量的產地差異，對烤煙巨豆三烯酮含量數(shù)據(jù)進行標準化處理，熱圖分析結果如圖2所示。江西12個產地烤煙大體可聚為3類：第1類為巨豆三烯酮各異構體含量及總量均高的安福;第2類為部分巨豆三烯酮異構體含量較高、總量中等的石城、萬安及信豐;第3類為各巨豆三烯酮異構體含量及總量均偏低的會昌、贛縣、廣昌、瑞金、樂安、安遠、黎川及泰和。因此，江西烤煙的巨豆三烯酮含量具有明顯的產地差異。

2.3 ?江西烤煙巨豆三烯酮含量與氣象因子的關聯(lián)分析

2.3.1 ?江西不同產地氣象條件 ?根據(jù)江西煙葉移栽至中部葉成熟采收階段（3—6月）各生育期的時間分布，伸根前期為3月上旬—3月中旬，伸根后期為3月下旬—4月上旬，旺長前期為4月中旬—4月下旬，旺長后期為5月上旬—5月中旬，下部葉成熟期為5月下旬—6月上旬，中部葉成熟期為6月中旬—6月下旬。各氣象指標在相應生育階段的數(shù)值如表3所示。

2.3.2 ?江西烤煙巨豆三烯酮含量與氣象因子的灰色關聯(lián)度分析 ?田間生長階段的氣象因素對烤煙香氣前體物合成積累的影響隨時間累加愈發(fā)顯著，而灰色關聯(lián)度分析可以很好地解析具有時間序列變化特征的指標間的關系^[11，14]。通過18個氣象因子與巨豆三烯酮含量的數(shù)值初值化，計算所有差值絕對值的均值（?v）與最大差值（?max），根據(jù)ρ取值規(guī)則，確定ρ的適宜取值為0.37。

選取關聯(lián)度排名前三的氣象因子，結果如表4所示。巨豆三烯酮1主要受大田前期降水影響，尤其是伸根前期降水;巨豆三烯酮2主要受大田中后期光溫影響，尤其是中部葉成熟期日照時數(shù);巨豆三烯酮3主要受大田后期均溫與降水影響，尤其是中部葉成熟期均溫;巨豆三烯酮4主要受大田中后期光熱影響，尤其是中部葉成熟期日照時數(shù);巨豆三烯酮總量主要受大田中后期均溫影響，尤其是下部葉成熟期均溫。綜合分析，大田中后期的氣象條件對巨豆三烯酮影響較大，尤其是此期間的均溫。

3 ?討 ?論

本研究比較了全國5個不同中間香及濃香型產區(qū)烤煙香氣物質的含量，認為江西烤煙中性香氣物質含量總體較低，但巨豆三烯酮（1、2、4及總量）含量較高，僅次于湖南烤煙，且區(qū)域間變異較大。王鵬澤等^[17]研究認為江西煙葉中類胡蘿卜素降解產物低于河南煙葉，但贛中東烤煙中的巨豆三烯酮含量顯著高于其他濃香型產區(qū)煙葉。研究結果有所差異，可能與煙葉香氣物質的年際差異有關，但都表明了江西烤煙巨豆三烯酮含量較高。本研究表明，江西烤煙中性香氣物質中巨豆三烯酮所占比例最高（9.166%），且3-氧代-α-紫羅蘭醇向巨豆三烯酮的轉化最強。王兵等^[18]研究認為，湖南、廣東、江西、安徽烤煙以濃香型為主，巨豆三烯酮含量最高，是凸顯該產區(qū)濃香型煙葉的獨特香氣風格特征。王能如等^[19]研究認為江西烤煙本香濃郁，而煙草本香受巨豆三烯酮影響極大。以上研究結論與本研究結果一致。因此，中性香氣物質中巨豆三烯酮的高比例組成及強代謝轉化，可能是江西烤煙香氣物質形成的重要原因和表征。

依據(jù)聚類分析結果，本研究認為江西烤煙的巨豆三烯酮含量存在產地差異，并可大致分為3類。就地理位置而言，第一、二類產地多位于贛西，第三類產地散布于贛西及贛東，總體上西部煙葉的巨豆三烯酮含量較東部更為豐富。

陳頤等^[20]研究表明，苗期增溫補光有利于巨豆三烯酮的積累。成熟期較長的日照時數(shù)、干旱和高溫能顯著促進類胡蘿卜素的分解代謝^[21-24]，從而生成更多的致香物質。因此，巨豆三烯酮的前體物類胡蘿卜素的合成積累受光、溫、水等生態(tài)因素影響較大。在本研究中，大田中后期的氣象條件是影響江西烤煙巨豆三烯酮總量的關鍵生態(tài)因素，尤其是下部葉成熟期的均溫。趙東杰等^[25]認為巨豆三烯酮 1、巨豆三烯酮 3與撫州煙區(qū)高溫強光條件下煙葉質量密切相關。李玲燕等^[26]認為巨豆三烯酮含量與成熟期均溫顯著正相關，這些與本研究結果較為一致。此外，苗春雨等^[27]認為巨豆三烯酮含量與大田中后期的降水量和日照時數(shù)有關，與本研究結果不一致，這可能與其使用的簡單相關分析并不適宜于時間序列分析有關。

烤煙中香氣物質及其前體物大都是次生代謝產物，因而生態(tài)因素影響香氣物質的合成實際上是

對次生代謝途徑的調控^[28]。然而，目前對生態(tài)因素影響巨豆三烯酮代謝的關鍵通路及其前體物合成積累的調控機制的研究仍是空白。煙草中巨豆三烯酮的前體物類胡蘿卜素主要是通過甲基赤蘚醇-4-磷酸（MEP）途徑合成，當前有關類胡蘿卜素代謝途徑上的中間產物、關鍵酶及編碼酶的基因已基本明確^[29-32]。隨著現(xiàn)代分子生物學和代謝工程技術的發(fā)展，未來有望揭示生態(tài)影響的烤煙巨豆三烯酮積累及其前體物合成代謝機制。

4 ?結 ?論

與我國其他4個中間香及濃香型產區(qū)煙葉相比，江西烤煙的中性香氣物質總量較低，但其巨豆三烯酮（1、2、4及總量）含量較高、變異范圍較大、占中性香物質比例最大、代謝轉化最強，可以較好地表征江西烤煙的香氣特點。江西產區(qū)烤煙巨豆三烯酮異構體含量及總量均具有明顯的產地差異，其各類異構體含量及總量與大田中后期的溫度、光照及降水等氣象因子的關聯(lián)度較大，尤其是成熟期的均溫。在此基礎上進一步探討成熟期溫度影響烤煙巨豆三烯酮及其前體物的合成積累機制對改善我國烤煙巨豆三烯酮含量偏低現(xiàn)狀具有重要意義。

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