楊月先，李宗平，饒雄飛，付慶靈，吳哲寬，李 浩

（1. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430070；2. 湖北省煙草科學(xué)研究院，湖北 武漢 430030）

雪茄是一種特殊的煙草制品，由茄衣、茄套、茄芯組成[1]，具有香氣馥郁、吸味豐滿、勁頭大、有害成分含量低等特點[2]。工業(yè)上一般采用優(yōu)質(zhì)曬煙或白肋煙作為雪茄外包皮煙，但因其色澤暗淡、葉片厚而成為限制雪茄品質(zhì)的主要因素[3]。

煙堿作為雪茄煙葉化學(xué)成分的重要組成物質(zhì)[4]，直接影響煙草制品的生理強度、煙氣特征和安全性[5]。適量的煙堿能為吸食者帶來良好的體驗感?？偀焿A含量低會使煙氣平淡、味不足；而總煙堿含量過高會出現(xiàn)雜氣，使刺激性增強，而且會危害雪茄吸食者的健康[6]。

煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分在晾制過程中會發(fā)生變化，影響煙葉品質(zhì)。其中，以淀粉、糖為主要代表的碳代謝是最基本的生理代謝，對煙葉化學(xué)成分組成、含量和比例也有較大影響[7]。Weeks[8]的研究表明，調(diào)制后煙葉殘留淀粉會對煙葉色、香、味產(chǎn)生不利影響。

礦物元素也是烤煙生長必需的營養(yǎng)元素，對維持煙株的正常生理代謝和酶活性至關(guān)重要[9-10]。目前，前人關(guān)于烤煙、白肋煙的化學(xué)成分及吸食品質(zhì)的研究較多，而關(guān)于雪茄茄衣葉片煙堿及其他主要化學(xué)成分動態(tài)變化及相互關(guān)系的研究較少。

筆者以晾制天數(shù)作為固定因子，側(cè)重分析了雪茄茄衣葉片內(nèi)煙堿含量的變化，并研究了其在自然晾制狀態(tài)下與煙葉內(nèi)部其他化學(xué)成分的相互影響，可根據(jù)恩施地區(qū)晾煙次生代謝產(chǎn)物含量的變化，為優(yōu)質(zhì)煙葉晾制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020年8月在恩施七里坪智能茄衣晾房內(nèi)進行，供試品種為CX-07，以中部葉為供試材料。試驗田土壤pH 值6.43，土壤堿解氮含量159.23 mg/kg，有效磷含量58.18 mg/kg，速效鉀含量268.41 mg/kg，小區(qū)面積約200 m2，土壤類型為黃棕壤。按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)優(yōu)質(zhì)雪茄煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進行統(tǒng)一管理，挑選生長正常、無任何破損的完好煙葉，品種、部位、批次等保持一致。

主要儀器有API 微量連續(xù)流動式自動化學(xué)分析儀（美國Astoria-Pacific International 公司）、原子吸收分光光度計（KCHG-GGX900）、火焰光度計（Sherwood410）。

1.2 樣品晾制及采集設(shè)計

1.2.1 晾制工藝 （1）凋萎期：時間3～5 d，葉片完全變軟凋萎、葉尖葉緣變黃，保持相對濕度80%～85%，溫度26～28℃，避免陽光直射、高溫灼傷。（2）變黃期：時間5～8 d，葉色綠色完全減退、變黃，保持相對濕度75%～80%，通過開關(guān)門窗調(diào)節(jié)濕度，必要時調(diào)整煙桿距離來輔助調(diào)節(jié)。（3）變褐期：時間10～15 d，煙葉由變黃完全變褐，葉尖葉緣開始干燥，控制相對濕度為70%～80%，調(diào)控方法同變黃期。（4）干筋期：煙葉顏色進一步加深，主脈完全干燥，晾房內(nèi)相對濕度應(yīng)保持在40%～50%，時間約15 d。

1.2.2 采樣設(shè)計 對萎凋后在晾房晾制的煙葉，每2 d 取樣1 次，每次取樣5 片，直至下架。去主脈后立即105℃烘干，制成粉末樣品，進行化學(xué)成分檢測。

1.3 測定項目與方法

分別采用煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法測定煙葉煙堿[11]、淀粉[12]、總糖和還原糖[13]、鉀[14]、鈣[15]、鎂[16]、氯[17]的含量（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計）。各處理樣品重復(fù)測定3 次，取平均值作為最終測定結(jié)果。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 21.0 和Excel 2019 軟件對數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析，利用origin 2018 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉晾制過程中煙堿含量變化

如圖1 所示，雪茄茄衣煙葉在整個晾制過程中煙堿含量在1.8%～4.0%之間波動，均值為2.4%，這與劉國順[4]的研究結(jié)果成熟的雪茄煙葉煙堿含量可達(dá)2%～4%大體一致。煙堿含量隨著晾制天數(shù)的變化呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在晾制0～4 d 內(nèi)變化幅度不明顯，晾制第6 天，煙堿含量急劇上升，晾制第8 天達(dá)到最大，為4.0%，之后其含量逐漸降低并趨于穩(wěn)定。王小東等[18]研究了烤煙葉片不同區(qū)位化學(xué)成分含量，結(jié)果表明，烤煙內(nèi)、中、外緣的煙堿含量均在2.5%左右。孫雨琦等[19]分析了4 個不同產(chǎn)區(qū)和類型雪茄煙的生物堿含量，發(fā)現(xiàn)茄衣煙堿含量為0.66%～2.36%。鄧小華[20]的研究表明，當(dāng)烤煙煙葉中煙堿含量為2.5%～3.5%時，香味和吃味較佳，煙堿含量為3.0%時，評吸質(zhì)量最佳。胡建軍等[21]對4 個省份烤煙煙葉主要化學(xué)成分及其吸食品質(zhì)進行了灰色關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果表明，煙堿含量與香氣質(zhì)、香氣量、余味、燃燒性和評吸總分呈負(fù)相關(guān)，尤其對勁頭的影響最為顯著。

圖1 雪茄茄衣晾制過程中煙堿含量變化

2.2 雪茄茄衣晾制過程中糖分含量變化

如表1 所示，淀粉、總糖和還原糖的含量在整個晾制過程中變化趨勢大體上較為一致，均呈現(xiàn)先上升后下降之后趨于穩(wěn)定的趨勢，含量分別集中在0.4%～1.1%、0.6%～1.1%、0.3%～0.6%，均值分別為0.6%、0.7%、0.4%。在晾制前2 d，還原糖含量基本保持不變，而總糖和淀粉的變化呈相反趨勢，總糖含量逐漸上升，而淀粉含量有所下降。這可能是因為晾制初期煙葉失水而導(dǎo)致機體系統(tǒng)不能正常運作，為了維持原來的代謝狀態(tài)，植物體內(nèi)儲存能量的物質(zhì)如淀粉開始分解轉(zhuǎn)化為多糖來提供能量。因此，在短時間內(nèi)出現(xiàn)淀粉含量下降，而總糖含量上升的情況。晾制第8 天，3 種糖分含量均急劇上升，且均在晾制第10天達(dá)到最大值；而晾制第12 天3 種糖分含量均迅速回落至急劇上升前水平，隨后逐漸趨于穩(wěn)定。

糖是煙草中碳水化合物的主要代表物質(zhì)，淀粉是煙葉最主要的能量存儲形式。董維杰[22]認(rèn)為，煙葉中淀粉的含量與葉片成熟度、油分以及總糖含量呈正相關(guān)，且淀粉含量高于3.8%時會對煙葉內(nèi)外品質(zhì)產(chǎn)生較大影響。閆克玉等[23]對河南省各等級烤煙樣品吸食品質(zhì)與主要理化指標(biāo)的逐步回歸分析結(jié)果表明，總糖和還原糖主要影響香氣量和濃度。李海林等[24]研究表明，總糖與煙葉透發(fā)性顯著負(fù)相關(guān)；而還原糖與焦甜香顯著正相關(guān)，但其對刺激性有顯著負(fù)影響。

常愛霞等[25]認(rèn)為，兩糖比與煙葉的感官質(zhì)量密切相關(guān)，可以作為評價煙葉質(zhì)量的指標(biāo)?？梢娞穷愐彩菦Q定煙氣醇和度的重要因素，糖含量與煙葉香氣、吃味密切相關(guān)。范幸龍等[26]的研究也表明，降低糖堿比、提高氮堿比值可顯著改善滇東生態(tài)區(qū)煙氣的綜合品質(zhì)。從表1 中可以看出，還原糖與總糖比例在整個晾制過程中維持在0.47～0.57 之間，晾制前和晾制第10 天均達(dá)最大值。糖堿比在整個晾制過程中大體呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢；晾制0～6 d 內(nèi)，糖堿比相對于晾制前有所升高，增加了0.03，可能是由于晾制初期，淀粉短時間內(nèi)分解成為多糖，糖含量提高，而煙堿含量在晾制0～6 d 有所下降，致使糖堿比在晾制前期有所升高；晾制8～18 d 時，糖堿比、淀粉、總糖、還原糖均下降。這是因為晾制期間煙葉沒有外源能量物質(zhì)的供給，茄衣葉片開始大量消耗自身糖分來提供能量，而煙堿的降解速率低于總糖，所以糖堿比會呈現(xiàn)下降趨勢。之后，糖堿比逐漸上升并趨于穩(wěn)定，維持在0.37 左右。

表1 雪茄茄衣晾制過程中糖分含量的變化

2.3 雪茄茄衣晾制過程中礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量變化

如表2 所示，茄衣葉片內(nèi)各礦質(zhì)元素含量除氮外，其余成分隨晾制天數(shù)的變化，變幅波動均較為平緩，其中鉀和鈣含量的變化趨勢呈波浪形，鎂和氯含量在晾制過程中基本保持不變。雪茄茄衣葉片內(nèi)鉀的含量主要集中在4.86%～6.11%范圍內(nèi)，晾制第10 天和第28 天分別達(dá)到最低和最高。氮含量在晾制18～20 d 時急劇上升，第20 天達(dá)到最大值。鎂含量主要集中在0.37%～0.48%范圍內(nèi)，均值為0.4%，這與王寶林等[27]對烤煙中鎂含量的分布研究結(jié)果較一致。

表2 雪茄茄衣晾制過程中礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量的變化

鉀是煙草中含量較高的礦質(zhì)元素之一，不但能顯著改善煙葉的燃燒性和煙葉香吃味，提高煙葉油分與彈性，還能降低煙葉焦油產(chǎn)生量[28]?？偟菬熑~中各種含氮化合物的總稱，對香氣量的影響較為明顯，主要影響煙葉的濃度和余味，煙葉中總氮含量為1.6%～2.2%時，香味和吃味均較佳，總氮含量為3.0%時，評吸質(zhì)量最優(yōu)[20]。而此試驗中，茄衣煙葉鉀含量在4.86%～6.11%、氮含量在0.13%～5.56%之間變化，在晾制的各個時期，氮含量始終低于鉀含量，這可能是鉀含量的提高增加了煙草的生物學(xué)產(chǎn)量，對氮形成一個稀釋效應(yīng)，從而降低氮的含量；也可能是受烤煙品種、生態(tài)環(huán)境、施肥量和土壤質(zhì)地多方面的影響。

鉀和氯的含量關(guān)系對煙葉的燃燒性和吸濕性有著重要的影響。有研究表明，維持煙葉燃燒性的關(guān)鍵因素是有機鉀（是指與有機酸結(jié)合的鉀）含量。有機鉀含量較低時，即使總鉀含量在較高水平下，煙葉的燃燒性也比較差；而氯和鉀的結(jié)合會降低鉀和有機酸的結(jié)合比例，從而使有機鉀的含量降低[29]。張嘉雯等[30]認(rèn)為鉀氯比在4 以上時煙葉才具有較好的燃燒性，韓富根[31]也贊同此觀點。試驗測定了雪茄茄衣葉片的鉀和氯含量，發(fā)現(xiàn)鉀氯比在晾制過程中呈現(xiàn)出先下降后上升再下降的趨勢，主要在17.30～42.70 之間波動，晾制第8 天時達(dá)到最低。晾制結(jié)束相較于晾制開始時鉀氯比有所降低，減少了約0.5，雪茄茄衣整個晾制過程中鉀氯比均高于4。而氮堿比在晾制過程中呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，主要集中在1.10～2.77范圍內(nèi)，晾制第10 天時降到最低，接近于1，到后期氮堿比有所上升，相比于晾制起始增加了0.70，可能與后期葉片內(nèi)氮含量急劇上升有關(guān)。這說明此試驗所選品種有著平衡的礦質(zhì)營養(yǎng)，在燃燒和吃香味性質(zhì)上具有優(yōu)良的品質(zhì)，可以作為一個較好的原料品種。

2.4 雪茄茄衣晾制過程中化學(xué)成分指標(biāo)間的相關(guān)性

以雪茄茄衣葉片晾制天數(shù)、煙堿、3 個糖分指標(biāo)（總糖、還原糖、淀粉）、5 個礦質(zhì)元素指標(biāo)（總氮、鈣、鎂、鉀、氯）和4 個化學(xué)成分指標(biāo)（兩糖比、糖堿比、鉀氯比、氮堿比）這14 項指標(biāo)為變量，對供試茄衣品種進行了內(nèi)部化學(xué)成分的相關(guān)性分析，結(jié)果如表3所示。

表3 茄衣晾制過程中內(nèi)部化學(xué)成分相關(guān)分析

雪茄茄衣晾制過程中，葉片內(nèi)煙堿與淀粉、總糖、還原糖、鈣和氯呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與總氮、鉀含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；3 種糖分含量均與鈣、氯呈極顯著正相關(guān)，與總氮、鉀呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與鎂呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。而Mothes[32]的研究表明，白肋煙烤煙中氮與煙堿含量在高氮條件下呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。這與此研究結(jié)果相反，可能與Mothes 的試驗所用白肋煙烤煙材料有較高的氮水平，并且煙草內(nèi)部化學(xué)成分含量在生育過程中受品種、生態(tài)以及栽培調(diào)控措施的影響比較大有關(guān)。而該研究發(fā)現(xiàn)，雖然氮與煙堿含量極顯著負(fù)相關(guān)，但是在晾制過程中，氮的含量與煙堿的累積表現(xiàn)并不同步，在晾制前期和中期，氮的含量基本無較大波動，而煙堿的累積變幅波動很明顯，這表明煙堿含量的變化不僅受到氮的影響，還與其他因素有關(guān)。

煙葉內(nèi)部各化學(xué)成分的比例，兩糖比（還原糖/總糖）、糖堿比（總糖/煙堿）、鉀氯比（總鉀/氯）、氮堿比（總氮/煙堿）之間兩兩相關(guān)，相關(guān)性均達(dá)到了極顯著水平；其中，兩糖比與糖堿比、鉀氯比、氮堿比均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；糖堿比與鉀氯比呈極顯著負(fù)相關(guān)，與氮堿比呈極顯著正相關(guān)；鉀氯比與氮堿比呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。煙堿、淀粉、還原糖三者均與兩糖比呈極顯著正相關(guān)，與鉀氯比、氮堿比呈極顯著負(fù)相關(guān)；鉀氯比與鎂之間相關(guān)性不顯著，與其他各原生指標(biāo)均達(dá)到極顯著相關(guān)，可能是由于該地區(qū)降雨量比較大，土壤中的氯元素主要以游離態(tài)存在，導(dǎo)致氯的利用率比較低所致。

根據(jù)表3 的相關(guān)性分析結(jié)果，選取了茄衣煙堿、還原糖、總糖、淀粉、氮、鈣、鎂、鉀、氯等化學(xué)成分指標(biāo)進行了主成分分析，結(jié)果如圖2 所示，展示了第一，第二主成分的投影值聚類的結(jié)果。從圖2 中可以看出，各成分投影緊密接觸，說明各成分之間相關(guān)性比較好；煙堿、淀粉、還原糖、總糖、氯、鈣均在第一四象限內(nèi)，說明兩兩呈正相關(guān)，相關(guān)性的密切程度依次排列；鉀、總氮、鎂在第二象限內(nèi)，說明三者均與煙堿、淀粉、還原糖、總糖、氯、鈣呈負(fù)相關(guān)。綜上所述，雪茄茄衣在晾制過程中，各化學(xué)成分之間關(guān)系比較密切，其中煙堿與其他化學(xué)成分相關(guān)性最顯著，其次是淀粉。

圖2 茄衣晾制過程中內(nèi)部化學(xué)因素主成分分析

3 結(jié) 論

以恩施市崔壩鎮(zhèn)馬炮山CX-07 品種中部葉為原料進行雪茄茄衣晾制，探究晾制過程中煙葉煙堿、還原糖、總糖、淀粉等物質(zhì)和鉀、氯、鈣、鎂、總氮等礦質(zhì)元素的含量變化，并分析各化學(xué)成分指標(biāo)之間的相關(guān)性。結(jié)果表明：在雪茄茄衣晾制過程中，煙堿含量先上升后下降，主要集中在1.8%～4.2%，均值為2.4%，晾制第8 天時達(dá)到最大值；淀粉、總糖、還原糖含量分別集中在0.4%～1.1%、0.6%～1.1%、0.3%～0.6%，均晾制第10 天達(dá)到最大值，三者變化趨勢與煙堿大體一致；礦質(zhì)元素鉀含量相對較高，在4.86%～6.11%之間波動；雪茄茄衣在晾制過程中各化學(xué)成分之間關(guān)系比較密切，其中煙堿與其他化學(xué)成分相關(guān)性最好；煙堿含量與淀粉、總糖、還原糖、鈣和氯含量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與總氮、鉀含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；煙堿、淀粉、還原糖三者均與兩糖比呈極顯著正相關(guān)，與鉀氯比、氮堿比呈極顯著負(fù)相關(guān)。