不同產(chǎn)地片煙醇化進程中抗氧化物質(zhì)動態(tài)變化分析

陳 頤，楊佳玫，王玉平，楊虹琦*，盧志偉，熊 偉

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長沙 410128；2.貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，貴陽 550009）

不同產(chǎn)地片煙醇化進程中抗氧化物質(zhì)動態(tài)變化分析

陳 頤1，楊佳玫2，王玉平2，楊虹琦1*，盧志偉2，熊 偉1

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長沙 410128；2.貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，貴陽 550009）

為探究不同產(chǎn)地不同部位片煙在醇化過程中抗氧化物質(zhì)的變化規(guī)律，對貴州中煙6個原料基地上中2個部位片煙的類胡蘿卜素、多酚和維生素C含量進行了分析。結(jié)果表明，在醇化過程中，抗氧化物質(zhì)主要以氧化分解為主，類胡蘿卜素、多酚和維生素C含量呈現(xiàn)下降趨勢，類胡蘿卜素的分解主要發(fā)生在12～21個月期間，而多酚和維生素C的分解主要發(fā)生在0～12個月，且兩者含量呈極顯著正線性相關(guān)關(guān)系。片煙葉黃素和β-胡蘿卜素含量在醇化12～18和18～21個月期間均以四川涼山、福建三明和貴州遵義降解速度較快；綠原酸、蕓香苷和維生素C含量在醇化0～6個月期間均以云南保山、福建三明和四川涼山降解速度較快，在醇化6～18個月期間均以貴州遵義降解速度最快。相關(guān)分析表明，抗氧化物質(zhì)在醇化中的降解和轉(zhuǎn)化與片煙產(chǎn)地及香型均存在緊密關(guān)系。

片煙；醇化；抗氧化物質(zhì)；維生素C

煙葉醇化是一個與物理變化相伴隨的復(fù)雜的生理生化和化學(xué)反應(yīng)過程[1-4]。關(guān)于煙葉醇化機理，目前主要有3種觀點，即“氧化作用”、“酶的作用”和“微生物作用”。其中化學(xué)氧化假說最早在1867年由前蘇聯(lián)科學(xué)家涅斯列爾和什列晉格提出，認為煙葉所含的無機催化劑（鐵、鎂）或氧自由基是促使煙葉進行發(fā)酵的主要原因，是改善煙葉香吃味、提高煙葉品質(zhì)的原因。研究表明片煙中的主要化學(xué)物質(zhì)糖類、煙堿、類胡蘿卜素、多酚、不飽和脂肪酸及萜類化合物與醇化過程中的氧化反應(yīng)密切相關(guān)[5-6]。因此，系統(tǒng)研究醇化片煙中功能化學(xué)物質(zhì)對改善煙葉品質(zhì)和提高煙葉可用性具有重要意義。目前片煙化學(xué)成分和香氣前體物含量在醇化過程中的變化已有較多研究。趙銘欽等[7]對不同醇化條件下的多酚類物質(zhì)研究結(jié)果表明，隨著醇化時間的增加，總酚、綠原酸、蕓香苷含量整體呈下降趨勢，其中醇化0～12個月下降幅度較大，12～21個月較緩，此后至醇化結(jié)束基本穩(wěn)定。周恒等[8]和王曉輝等[9]對復(fù)烤煙葉B2F和C3F醇化過程中的化學(xué)成分研究結(jié)果表明，隨著醇化時間增加，總糖、還原糖、煙堿呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，在一定范圍內(nèi)達到平衡，這有利于其質(zhì)量的改善和提高。關(guān)于醇化過程中抗氧化物質(zhì)的變化還鮮見報道。特別是醇化片煙中的抗氧化物質(zhì)如類胡蘿卜素、多酚和維生素C在醇化進程中作用及氧化降解機理都值得研究。本研究以貴州中煙興義貯煙庫的湖南郴州、河南許昌的濃香型片煙、貴州遵義的中間香型片煙和四川涼山、云南保山及福建三明的清香型片煙為材料，研究了不同產(chǎn)地片煙類胡蘿卜素、多酚和維生素C在醇化進程中的動態(tài)變化，為闡明不同產(chǎn)地片煙的醇化機理、提高片煙醇化品質(zhì)及效率奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2013年6月至2015年6月在貴州中煙興義標準貯煙倉庫進行。選取經(jīng)打葉復(fù)烤后的湖南郴州、河南許昌濃香型上部和中部片煙，貴州遵義中間香型上部和中部片煙，四川涼山、云南保山和福建三明清香型上部和中部片煙各3箱作為試驗材料。片煙均按 GB/T 23220—2008煙葉儲存保管方法[10]和YC/T 300—2009片煙貯存養(yǎng)護 通用技術(shù)要求[11]進行養(yǎng)護管理，片煙裝箱水分統(tǒng)一控制在(13±0.5) %，裝箱溫度控制在(40±3) ℃，裝箱密度為200 kg/箱，煙箱距地面高度200 mm，每4～5個煙箱堆成一垛，距墻壁距離300 mm。

1.2 試驗設(shè)計

從片煙裝箱開始，每隔6個月取樣1次，至貯存期達到18個月后，每隔3個月取樣1次，共計取樣6次，醇化周期為24個月。取樣方法為開箱取樣，棄表層片煙后，按照對角線取樣法從每個箱煙中切取長15 cm×寬15 cm×厚10 cm的塊狀樣混合均勻，再從中取約2 kg片煙并分成2份，1份切絲用于感官評吸；1份粉碎并過60目篩，裝入樣品袋密封并保存于4 ℃冰柜中，用于化學(xué)成分指標的檢測。

1.3 測定項目和方法

多酚和色素含量采用楊虹琦等方法[12-13]進行測定；維生素C含量測定采用張華峰等[14]的方法進行改進：準確稱取煙樣（干燥、磨細、過60目篩）0.200 g于150 mL的三角瓶中，加入10 mL1.0 %鹽酸和1/3角勺粉狀活性炭，振蕩10 min，然后過濾和離心，并吸取1 mL溶液定容到50 mL，以備測定用，蒸餾水做空白，用UV-1800紫外分光光度計在245 nm波長下進行比色，結(jié)果用每克干物質(zhì)中維生素C的毫克數(shù)表示?？寡趸镔|(zhì)下降幅度的計算方法：每種抗氧化物質(zhì)下降幅度（PC%）按下列計算，PC%=(EC始-EC末)/EC始×100%。式中：EC始表示起始的抗氧化物質(zhì)的含量，EC末表示醇化一段時間后的抗氧化物質(zhì)的含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

所有數(shù)據(jù)均采用EXCEL、SPSS17.0等分析軟件進行方差分析、計算和統(tǒng)計作圖表。

2 結(jié) 果

2.1 類胡蘿卜素含量的變化

類胡蘿卜素（葉黃素和β-胡蘿卜素）是煙草香氣中重要的萜烯類化合物，對煙葉香味品質(zhì)的形成具有重要的作用[15]。由表1中不同產(chǎn)地上部和中部片煙類胡蘿卜素在不同醇化時期含量可知，在片煙醇化過程中，葉黃素和β-胡蘿卜素在醇化過程中呈持續(xù)、同步下降的規(guī)律。云南保山上部和中部片煙

葉黃素和β-胡蘿卜素起始含量均較高，分別為81.15、88.86、84.06和81.95 μg/g，其次是福建三明片煙；而貴州遵義上部和中部片煙葉黃素最低，分別為63.90和 64.46 μg/g，河南平頂山上部和中部片煙β-胡蘿卜素含量最低，分別為57.01和55.43 μg/g，湖南郴州片煙居中。

由表1中不同產(chǎn)地上部和中部片煙在醇化過程中類胡蘿卜素含量的下降幅度可知，在片煙醇化過程中，葉黃素和β-胡蘿卜素含量在醇化0～6個月和18～21個月下降幅度均達到了極顯著性差異（p＜0.01），而在醇化12～18個月均達到了顯著性差異（p＜0.05）。在醇化0～6個月，湖南郴州和河南平頂山濃香型煙葉葉黃素和 β-胡蘿卜素降解速度極顯著快于其他香型煙葉；在醇化12～18個月，葉黃素的降解速度以貴州遵義最快，而β-胡蘿卜素降解速度上部葉以四川涼山最快；在醇化18～21個月葉黃素的降解速度上部葉以四川涼山最快，中部葉以貴州遵義最快，而β-胡蘿卜素含量降解速度上部葉以福建三明最快，中部葉以貴州遵義最快。這表明醇化起初的6個月中，醇化片煙類胡蘿卜素的下降幅度在1%～24%，濃香型片煙降解幅度最大；在醇化12～18和18～21個月，葉黃素和β-胡蘿卜素的氧化速度顯著加快，下降幅度分別在 26%～48%和13%～36%之間，四川涼山、福建三明和貴州遵義片煙降解幅度較大。

2.2 多酚化合物的變化

多酚類化合物是煙葉中重要的香氣前體物，其中綠原酸和蕓香苷含量最高，占煙葉多酚含量的80 %以上，可賦予煙草制品清香和烤香等香氣特征[16]。由表2可知，在片煙醇化過程中，多酚含量在醇化過程中變化呈持續(xù)下降的規(guī)律，且上部和中部片煙的下降趨勢相似。云南保山上部和中部片煙綠原酸和蕓香苷含量均最高，其次是四川涼山片煙；而湖南郴州上部和中部片煙綠原酸和蕓香苷含量均最低。綜合分析表明，云南保山片煙類胡蘿卜素和多酚初始含量較高，這可能與醇化環(huán)境和煙葉本身的香型風(fēng)格密切相關(guān)[17]。

表1 不同產(chǎn)地不同部位片煙類胡蘿卜素含量在醇化過程中的下降幅度Table 1 The range of decrease in carotenoid content for flue-cured tobacco strips of different producing areas and different parts during the process of aging

由表2中不同產(chǎn)地上部和中部片煙在醇化過程中多酚含量的下降幅度可知，在片煙醇化過程中，綠原酸和蕓香苷含量在醇化0～6個月均達到了極顯著性差異（p＜0.01），而在6～12個月和12～18個月均達到了顯著性差異（p＜0.05），其中在醇化0～6個月湖南郴州煙葉綠原酸和蕓香苷含量降解幅度最低，而云南保山、福建三明和四川涼山較高；在醇化 6～18個月綠原酸和蕓香苷含量的降解幅度均以貴州遵義最高。這表明，片煙中多酚的降解幅度在醇化起初的 6個月中最大在 23%～34%，以云南保山片煙降解速度最快；在醇化6～12和12～18個月氧化速度逐漸減緩，下降幅度分別在 11%～20%和7%～17%，以貴州遵義片煙降解速度較快。

2.3 維生素C含量變化

維生素C是一種極不穩(wěn)定的化合物，具有很強的抗氧化性。它能影響煙葉香氣，能減少煙堿、焦油的不利影響，對吸食的人有減害的作用[18]。由表3可知，在片煙醇化過程中，不同產(chǎn)地上部和中部片煙維生素C含量在醇化過程中均呈持續(xù)下降的規(guī)律，且上部和中部片煙的下降規(guī)律相似。云南保山上部和中部片煙維生素C含量均最高，分別為2.87和2.29 mg/g，其次是四川涼山片煙；而湖南郴州上部和中部片煙維生素C含量均最低，分別為1.18和1.24 mg/g，貴州遵義片煙居中。

由表3中可知，在片煙醇化過程中，不同產(chǎn)地上部和中部片煙維生素C含量下降幅度在醇化0～6個月和6～12個月均達到了極顯著性差異（p＜0.01），而在醇化12～18個月均達到了顯著性差異（p＜0.05）。其中在醇化0～6個月，湖南郴州煙葉維生素C含量下降幅度最低，而四川涼山最高；在醇化6～12個月和12～18個月，均以貴州遵義最高。

2.4 片煙醇化過程中多酚、色素含量與維生素C含量的相關(guān)性

從圖1可以看出，樣品中的維生素C與葉黃素和 β-胡蘿卜素含量之間的關(guān)系均是非線性正相關(guān)的，兩者之間的回歸方程分別為 y=-14.382x2+57.78x+25.187（r=0.796，p=0.000 1），y=-11.291x2+48.605x+23.962（r=0.806，p=0.000 1），均達到極顯著水平。樣品中的維生素C與綠原酸和蕓香苷含量之間均呈極顯著正相關(guān)，兩者之間的直線回歸方程分別為 y=2.313x+3.952（r=0.890，p=0.000 1），y=2.045x+3.700（r=0.839，p=0.000 1），表明片煙醇化過程中，維生素C含量的減少與綠原酸和蕓香苷含量變化是同步的，而與葉黃素和β-胡蘿卜素含量變化有所不同，由此可見，維生素C含量表現(xiàn)出的氧化規(guī)律與多酚含量及其相似，與類胡蘿卜素含量存在一定的差異性。

表2 不同產(chǎn)地不同部位片煙多酚含量在醇化過程中的下降幅度Table 2 The range of decrease in polyphenol content for flue-cured tobacco strips of different producing areas and different parts during the process of aging

表3 不同產(chǎn)地不同部位片煙維生素C含量在醇化過程中的下降幅度Table 3 The range of decrease in vitamin C content for flue-cured tobacco strips of different producing areas and different parts during the process of aging

圖1 片煙醇化過程中類胡蘿卜素、多酚含量與維生素C含量的關(guān)系曲線Fig. 1 The relationship curves of vitamin C content and carotenoid-polyphenol content for flue-cured tobacco strips during the process of aging

3 討 論

在醇化0～6個月期間，湖南郴州和河南許昌濃香型片煙葉黃素和β-胡蘿卜素降解速度較快，而在醇化12～21個月期間，四川涼山、福建三明和貴州遵義片煙葉黃素和β-胡蘿卜素降解速度較快。造成這現(xiàn)象的原因可能是濃香型片煙中游離的 β-胡蘿卜素占的比重較多，游離的β-胡蘿卜素很容易被單線態(tài)氧分子攻擊，生成3種氧化物中間體，進一步發(fā)生分子重排后分解生成氧化產(chǎn)物，但是醇化片煙中游離β-胡蘿卜素含量總體較少，其余均由酯化的類胡蘿卜素組成，氧化能力不強，而類胡蘿卜素含量到醇化12～21個月后降解速度才加快，這與微生物活動代謝產(chǎn)生脂氧合酶有關(guān)[19-20]。而任夏等[21]研究表明，在醇化過程中，山東諸城片煙類胡蘿卜素類分解主要發(fā)生在 0～12個月期間。這可能在研究過程中所選片煙材料的香型、品種以及醇化環(huán)境等均有一定的關(guān)系。

在醇化0～6個月期間，云南保山、福建三明和四川涼山片煙多酚和維生素C含量降解速度較快，而湖南郴州降解速度較慢；在醇化6～12個月期間，貴州遵義多酚和維生素C含量降解速度較快，而湖南郴州降解速度較慢。綜合分析表明不同產(chǎn)地片煙多酚和維生素 C醇化過程中變化幅度存在一定差異，這是由于在片煙中多酚和維生素C均易與環(huán)境中的氧自由基發(fā)生反應(yīng)，其中多酚類化合物B環(huán)上的3'，4'-O-二羥基基團，C環(huán)上與4-酮基基團結(jié)合的2，3-雙鍵以及3-羥基基團均易發(fā)生氧化反應(yīng)[22-23]；另一方面多酚極易在多酚氧化酶作用下形成多醌，在與氨基酸發(fā)生非酶促棕色化反應(yīng)，生成吡咯、吡啶等香氣物質(zhì)[24]。歸根到底就是不同產(chǎn)地的醇化片煙多酚類化合物的變化受化學(xué)結(jié)構(gòu)中的主要官能團和酶活性影響極大。維生素C作為煙草內(nèi)最常見的抗氧化物質(zhì)，也是植物中抗氧化系統(tǒng)中的重要組成部分，本研究首次提出在醇化過程中不同產(chǎn)地維生素C含量變化規(guī)律的差異，主要是維生素作為一種具有潛在羰基組分的化合物，極易氧化形成脫氫抗壞血酸，再水合形成2,3-二酮古洛糖酸，脫水、脫羧后形成木糖，最后產(chǎn)生還原酮，還原酮會參與美拉德反應(yīng)的中間及最終階段[25-26]。當(dāng)氧氣完全消耗或低至某一濃度時便開始進行無氧分解，進一步與氨基酸、蛋白質(zhì)等含氮化合物發(fā)生非酶促棕色化反應(yīng)[27]，這點與多酚含量變化相類似，這是由于維生素C為內(nèi)酯環(huán)中與羰基共軛的烯醇式結(jié)構(gòu)，極易與空氣中氧發(fā)生氧化反應(yīng)。本文還只初步、定量的分析片煙中抗氧化物質(zhì)的動態(tài)變化規(guī)律，有關(guān)不同產(chǎn)地片煙抗氧化物質(zhì)在醇化過程中變化差異與微生物活動代謝以及酶活性之間的關(guān)聯(lián)還有待進一步的研究。

4 結(jié) 論

對不同產(chǎn)地上部和中部片煙醇化過程中類胡蘿卜素、多酚和維生素C的研究結(jié)果表明，在醇化過程中，抗氧化物質(zhì)主要以氧化分解為主，類胡蘿卜素的分解主要發(fā)生在12～21個月，而多酚和維生素C的分解主要發(fā)生在0～12個月。維生素C含量的氧化與多酚含量降解呈現(xiàn)極顯著正線性關(guān)系，而與類胡蘿卜素含量降解呈非線性關(guān)系。醇化0～6個月期間，湖南郴州和河南許昌濃香型片煙葉黃素和β-胡蘿卜素降解速度較快，云南保山、福建三明和四川涼山清香型片煙多酚和維生素C含量降解速度較快；在醇化6～18個月期間，貴州遵義中間香型片煙抗氧化物質(zhì)降解速度均較快；在醇化12～21個月期間，四川涼山、福建三明和貴州遵義片煙葉黃素和β-胡蘿卜素降解速度較快。

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Dynamic Variation Analysis of Antioxidant Substances in Flue-cured Tobacco Strips from Different Producing Areas during Aging

CHEN Yi1, YANG Jiamei2, WANG Yuping2, YANG Hongqi1*, LU Zhiwei2, XIONG Wei1
(1. Hunan Agricultural University, College of Biological Science and Technology, Changsha 410128, China; 2. Technology Center,China Tobacco Guizhou Industrial Co., Ltd., Guiyang 550009, China)

The contents of carotenoid, polyphenol and vitamin C of flue-cured tobacco strips of upper and middle leaves from six raw material bases, China Tobacco Guizhou Industrial Co., Ltd, were analyzed, to study the trend of antioxidant substances of different producing areas and leaf positions during the process of aging. The results showed that, during aging, the decomposition of antioxidant substances was mainly oxidative decomposition, and the contents of carotenoids, polyphenol and vitamin C showed trends of declining.Carotenoids decomposition occurred mainly in 12-21th months while polyphenol and vitamin C decomposition occurred manly in 0-12th months. Contents of polyphenol and vitamin C showed a significant positive linear correlation. The degradation of lutein and βcarotene in tobacco strips was faster in Liangshan Sichuan, Sanming Fujian and Zunyi Guizhou, after aging for 12-18 and 18-21 months.The degradation of Chlorogenic acid, rutin and Vitamin C in flue-cured tobacco strips was fatser in Baoshan Yunnan, Sanming Fujian and Liangshan Sichuan during 0-6 months of aging, and was the fastest in Zunyi Guizhou after aging for 6-18 months. Correlation analysis indicated that there was close relationships between the speed of degradation and transformation of antioxidant substances and the producing areas and aroma type of flue-cured tobacco strips.

flue-curd tobacco strips; aging; antioxidant substance; vitamin C

TS41+1

1007-5119（2017）05-0093-07 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2017.05.016

貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司項目“煙葉醇化過程質(zhì)量研究”（12121）

陳 頤（1987-），男，在讀博士研究生，主要從事煙草倉貯技術(shù)研究。E-mail：229781579@qq.com。*通信作者，E-mail：csyhq@sina.com

2017-01-26

2017-08-30