煙草質(zhì)量評價(jià)

1、煙草質(zhì)量評價(jià)課程論文煙 草 香 氣 前 體 物 與 烤 煙 質(zhì) 量 的 關(guān) 系煙草香氣前體物與烤煙質(zhì)量的關(guān)系 摘要：煙草香味是評價(jià)煙葉及卷煙感官質(zhì)量的重要指標(biāo)，研究煙草中的香味化學(xué)成分對于提高煙草品質(zhì)、監(jiān)控卷煙質(zhì)量具有重要的意義。分別介紹了氨基酸、酚類化合物、生物堿、有機(jī)酸、質(zhì)體色素等煙草香氣前體物與煙草質(zhì)量之間的關(guān)系。 關(guān)鍵詞：煙草，香氣，質(zhì)量煙草香氣前體物是指在煙葉生長發(fā)育過程中形成，本身不具有香氣特征，但在煙葉成熟、調(diào)制、醇化和燃燒過程中，通過酶促反應(yīng)和高溫條件下的氧化、重排和裂解反應(yīng)，可轉(zhuǎn)化形成香氣物質(zhì)的化合物1。由于它既是成熟、調(diào)制后煙葉中的積累物質(zhì)，也是烤煙醇化和煙絲燃燒產(chǎn)生揮發(fā)性

2、香氣物質(zhì)的主要前體，因而具有“承上啟下”的作用。香氣前體物在煙葉生長、成熟、調(diào)制、醇化和燃燒過程中的積累、轉(zhuǎn)化和降解，將直接影響烤煙的香氣風(fēng)格、香氣質(zhì)和香氣量。 1 氨基酸氨基酸既是合成蛋白質(zhì)的原料，又是蛋白質(zhì)的降解產(chǎn)物，不僅參與煙株碳、氮代謝，而且與煙葉調(diào)制、陳化、燃吸過程所發(fā)生的復(fù)雜生物化學(xué)變化關(guān)系密切，與煙葉品質(zhì)形成有密切關(guān)系。氨基酸在賦予烤煙色香味方面具有雙重作用，一方面，氨基酸在有氧條件下燃燒會(huì)產(chǎn)生氨，影響煙氣質(zhì)量；另一方面，烤煙在調(diào)制和醇化過程中，氨基酸和糖類會(huì)發(fā)生非酶棕化反應(yīng)，主要是梅拉德反應(yīng)，形成大量具有煙草特征香味的揮發(fā)性化合物和大分子棕色化合物，如羰基化合物、呋喃化合物以及

3、吡嗪類和吡咯衍生物等。它們不但賦予煙氣烤焙香、堅(jiān)果香和甜焦糖味，而且還使煙量感增加，尤其是呋喃類成分，對煙氣的香味有重要作用。某些氨基酸還是煙堿合成的前體物質(zhì)。氨基酸和糖的非酶棕色化反應(yīng)即梅拉德(Maillard)反應(yīng),被認(rèn)為是香氣成分形成的重要過程之一2。Weybrew 等報(bào)道3煙葉在調(diào)制過程中,總游離氨基酸含量逐漸增加,調(diào)制后的煙葉含有44種氨基酸，其中以脯氨酸和天門冬酰胺的含量最多。氨基酸在調(diào)制過程中還可直接轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性羰基化合物。Prabhu等4應(yīng)用同位素示蹤的方法證明，游離氨基酸在煙葉調(diào)制過程中可轉(zhuǎn)化形成醛類和酮類化合物，并且它們可進(jìn)一步縮合形成吡類化合物。在煙葉醇化過程中,許多棕色

4、化反應(yīng)產(chǎn)生的揮發(fā)性成分將進(jìn)一步轉(zhuǎn)化形成大量的香氣物質(zhì)，如2-甲酰吡咯、乙酰吡咯、2-乙酰呋喃等，尤其是乙酰吡咯的大量增加，將使煙葉香氣品質(zhì)進(jìn)一步改善。此外，煙草中苯丙氨酸代謝產(chǎn)物苯甲酸、苯乙酸、苯甲醇、苯乙醇等也是煙草中含量較豐富的香味成分之一。2 酚類化合物煙草中含有多種酚類物質(zhì)，其含量對煙草品質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在顏色、香氣、吸味和煙氣安全性等方面。目前，在煙葉和煙氣中己鑒定出的酚類及其相關(guān)化合物多達(dá)280余種，按其結(jié)構(gòu)可分為簡單酚和多酚5,6。簡單酚包括苯酚、甲基苯酚、兒茶酚(鄰苯二酚)等一元和多元酚，以及鄰苯二酚的衍生物丁香酚和愈創(chuàng)木酚。它們對煙氣的香吃味有一定影響，而且在烤煙醇化過程中，

5、對甲基苯酚、對乙烯基苯酚和2-甲氧基-對乙烯基苯酚等簡單酚的含量均增加。煙草中發(fā)現(xiàn)的多酚類物質(zhì)主要包括單寧類的綠原酸及其異構(gòu)體和水解產(chǎn)物，如咖啡酸、奎尼酸。實(shí)際上綠原酸是咖啡酸與奎尼酸的二縮酯，它是煙草中唯一的單寧類化合物。在煙草中的酚類物質(zhì)幾乎都以葡萄糖苷和酯的形式存在，并且以咖啡酸、綠原酸、蕓香苷和莨菪亭在煙草中的含量最豐富。多酚是煙草尤其是烤煙中重要的香氣前體物，一般認(rèn)為酚類化合物對煙葉香氣和吃味有好的影響。多酚化合物對煙草品質(zhì)最顯著的影響是煙葉的顏色。多酚化合物對煙葉顏色至少存在兩個(gè)方面的影響，一方面，多酚類物質(zhì)在過氧化酶和多酚氧化酶的作用下，易氧化產(chǎn)生淡紅色至黑褐色的酮類物質(zhì)及其聚合

6、物，導(dǎo)致煙葉顏色由黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榻埸S或不同程度的棕褐色；另一方面，多酚類物質(zhì)及其氧化產(chǎn)物還可與氨基酸、糖類和礦物質(zhì)等發(fā)生酶促棕化反應(yīng)，形成許多分子量大小不等、顏色各異的復(fù)合色素。與對煙葉顏色的影響相反，一般認(rèn)為多酚類物質(zhì)對煙草吃味和香氣有好的影響。煙草中的多酚類物質(zhì)揮發(fā)性低，燃吸過程中直接進(jìn)入煙氣的量很少，而且多酚類物質(zhì)大多被熱解成二元酚類和糠醛衍生物，其中許多熱解產(chǎn)物對煙氣的香味有直接影響，可賦予煙氣清甜香和烤香。多酚類在煙草燃燒時(shí)產(chǎn)生酸性反應(yīng)，能中和部分堿性，使吃味醇和。多酚化合物不但本身具有令人愉快的香氣而且在燃吸時(shí)由于干餾、氧化、裂解的結(jié)果，產(chǎn)生各種各樣芳香氣味的成分。因此，多酚化合物被認(rèn)

7、為是產(chǎn)生煙草香氣的主要成分之一，曾有人提出用煙草的酚類物質(zhì)含量與蛋白質(zhì)氮含量的比值作為“芳香值”。在實(shí)際中也發(fā)現(xiàn)，多酚化合物含量與煙葉等級相一致，高等級煙葉多酚含量高，低等級煙葉多酚含量低。3 生物堿煙草中含有多種生物堿，目前己經(jīng)鑒定出的生物堿就有20余種，但烤煙栽培品種含有的生物堿主要有4種：煙堿、降煙堿、假木賊堿和新煙草堿，其中以煙堿含量最高，常占烤煙生物堿總量的90%以上，其它3種生物堿含量之和占生物堿總量的比例一般很少超過6%，故稱這3種生物堿為微量生物堿。微量生物堿的含量雖低，但其對煙葉品質(zhì)具有重要影響7-9，它們能增加煙氣的刺激性，直接影響到煙葉的香氣品質(zhì)、可用性與安全性10。因此

8、，微量生物堿的含量及其組成是評價(jià)煙葉品質(zhì)的重要依據(jù)，如降煙堿對燃吸品質(zhì)具有負(fù)作用，很小的量即增加煙氣的刺激性11；假木賊堿和新煙草堿的含量越高，刺激性也越大。近來，國內(nèi)外逐漸認(rèn)識到微量生物堿含量對烤煙品質(zhì)的負(fù)面影響，開展了對微量生物堿的定量分析，常采用毛細(xì)管柱氣相色譜法測定煙草中的生物堿組成12。4 有機(jī)酸有機(jī)酸廣泛存在于烤煙中，目前己被鑒定出的有機(jī)酸己達(dá)200多種，其中大部分是二元酸和三元酸，而脂肪酸在煙草中的含量比二元酸和三元酸低得多。包括揮發(fā)性的低級脂肪酸、半揮發(fā)性的高級脂肪酸及非揮發(fā)性的多元酸(二元酸、三元酸)。有機(jī)酸是煙草中的酸性致香成分，它們能改善煙氣酸堿度，使煙氣吃味醇和芳香，對

9、煙葉的品質(zhì)具有相當(dāng)重要的影響，它們被列為評價(jià)煙草品質(zhì)的有效指標(biāo)13,14。因此，煙草中有機(jī)酸的分析一直受到國內(nèi)外煙草工作者的高度關(guān)注15,16。高級脂肪酸在煙葉陳化、發(fā)酵過程中，在酶或非酶的作用下可形成醇、醛、酮、酸和酯等低分子量的揮發(fā)成分。飽和高級脂肪酸以棕櫚酸、硬脂酸等為主，能增加煙氣的脂肪味、臘味并使之圓和，賦以煙氣柔和的吸味。不飽和高級脂肪酸主要是亞油酸、亞麻酸，能增加煙氣的粗糙度、刺激性和青雜氣，并產(chǎn)生澀味。韓錦峰等研究表明，亞油酸、亞麻酸和棕櫚酸的含量與煙葉的香吃味呈負(fù)相關(guān)，它們含量過高影響煙葉的品質(zhì)，尤其是亞油酸和亞麻酸顯著地影響香氣量、勁頭和余味17。不飽和脂肪酸的含量隨著煙葉

10、成熟度的增加而極顯著地減少，其含量的高低可反映煙葉的成熟度；煙葉在自然醇化過程中，不飽和脂肪酸的含量亦呈下降趨勢，它們分子中的不飽和雙鍵被氧化斷裂，生成低級醛類，再氧化成低級脂肪酸并可進(jìn)一步與醇類結(jié)合生成酯類，這些反應(yīng)對降低煙氣的刺激性和青雜氣，增加醇和性具有特別重要的意義18。在煙草中還存在許多非揮發(fā)性脂肪酸和有機(jī)酸，這些不揮發(fā)酸對煙草的香氣沒有明顯的作用，但它們具有減輕煙氣刺激性的作用，可使煙草的吸味變得醇和，并能增加煙氣的濃度。很顯然，這些不揮發(fā)脂肪酸和有機(jī)酸可通過調(diào)節(jié)煙草的pH值，還能與生物堿結(jié)合成鹽，調(diào)節(jié)煙草中堿性成分的揮發(fā)性；在燃燒過程中其分解產(chǎn)生的酸性片段可調(diào)節(jié)煙氣中質(zhì)子化和游離

11、態(tài)煙堿的比例，進(jìn)而影響煙氣的吸味和香氣，在卷煙抽吸過程中起平衡酸堿度的作用。到目前止已發(fā)現(xiàn)的二元酸與三元酸主要為蘋果酸、檸檬酸、草酸和丙二酸，這些化合物不是以游離酸而是以鹽的形式存在于煙葉中。如蘋果酸能改善煙氣，使煙氣平和、煙氣濃度升高，特別是對煙堿含量高的煙葉有良好的影響19,20但檸檬酸、草酸的含量與煙葉的燃吸品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，含量高導(dǎo)致烤煙的吃味變差19?？傊瑹熑~中低碳鏈飽和脂肪酸的含量高、長鏈不飽和脂肪酸的含量低有利于提高煙葉的香吃味品質(zhì)，此時(shí)香氣量大、勁頭適中、余味舒適。5 質(zhì)體色素烤煙在生長過程中煙葉的質(zhì)體色素主要有葉綠素a、葉綠素b、葉黃素、新黃質(zhì)、紫黃質(zhì)和-胡蘿卜素，煙草質(zhì)體色素

12、的總量和組成隨煙草類型、品種、生長階段、加工處理方法的不同而不同。一般來說，新鮮煙葉中的葉綠素含量變化范圍為0.5%一4%，其中葉綠素a約占70%，葉綠素b約占30%。成熟煙葉中胡蘿卜素和葉黃素的總量約為葉綠素含量的1/5至1/3?？緹煙熑~的胡蘿卜素是由68%的-胡蘿卜素和32%的新-胡蘿卜素組成的混合物。而葉黃素類的組成為60%的葉黃素，22%的新黃質(zhì)和18%的紫黃質(zhì)。葉綠素是所有綠色植物中最重要的標(biāo)致性物質(zhì)，葉綠素是綠色植物進(jìn)行光合作用吸收光能和光能轉(zhuǎn)化的主要物質(zhì)?？緹熤械娜~綠素在未降解之前，在燃燒過程中將產(chǎn)生嚴(yán)重的青雜氣，對卷煙的評吸質(zhì)量將產(chǎn)生不利的影響。但其降解后形成的產(chǎn)物是新植二烯和

13、植物呋喃。新植二烯是葉綠素降解產(chǎn)物葉醇進(jìn)一步脫水后形成的降解產(chǎn)物，這些物質(zhì)也是烤煙中揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量最高的化合物，具有清香氣息。因此，烤后煙葉中葉綠素含量越低，所降解產(chǎn)生的新植二烯和植物吠喃越多，則烤煙的采收成熟度和烘烤成熟度掌握的越好，煙葉的質(zhì)量也越高。類胡蘿卜素是植物進(jìn)行光合作用吸收光能和防止光(紫外光、藍(lán)紫光)氧化的主要質(zhì)體色素。目前己知類胡蘿卜素在植物體內(nèi)主要有以下功能：作為集光色素把激發(fā)能傳遞到反應(yīng)中心色素分子；保護(hù)葉綠素分子，使其不至于被光氧化而破壞；保護(hù)脂類，調(diào)節(jié)類囊體膜的物理性質(zhì)；消除活性氧自由基的傷害,阻止脂質(zhì)過氧化；感受藍(lán)紫光，參與脫落酸的生物合成；作為色素決定植物葉、花

14、、果實(shí)的顏色。煙草中類胡蘿卜素以-胡蘿卜素和葉黃素的含量居多(葉黃素是-胡蘿卜素的含氧衍生物)。研究表明，類胡蘿卜素也是影響烤煙香氣質(zhì)量最重要的潛香型萜烯類化合物，類胡蘿卜素的降解和熱裂解產(chǎn)物可生成的近百種香氣化合物，這些化合物是構(gòu)成烤煙細(xì)膩、高雅、清新的主要香氣成分，也是烤煙中除新植二烯以外含量較高的揮發(fā)性香氣物質(zhì)組分。結(jié)語煙草香氣前體的研究已取得較大的進(jìn)展。但就研究深度與廣度而言，仍有大量的工作要做。相信隨著煙草香氣前體研究的不斷深入，人們對煙草香氣形成機(jī)理的認(rèn)識將更加全面，這對促進(jìn)高香抗逆煙草品種選育、高香煙草栽培及調(diào)制技術(shù)創(chuàng)新都具有重要的理論和實(shí)際意義。參考文獻(xiàn)：1 楊虹琦. 中國烤煙

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