鄧國(guó)賓，曾曉鷹，薛紅芬，周麗娟，王 超，胡巍耀

[1.云南瑞升煙草技術(shù)集團(tuán)（有限）公司，昆明 650106；2.紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，昆明 650202]

游離氨基酸是指以游離狀態(tài)存在、未結(jié)合在蛋白質(zhì)分子中的氨基酸。煙草中游離氨基酸與化學(xué)派生值之間存在著一定的相關(guān)性，楊德康等[1]研究發(fā)現(xiàn)，煙葉中絲氨酸、甘氨酸、纈氨酸的含量高，K與Cl的比值就高。柴家榮等[2]對(duì)不同品種白肋煙的游離氨基酸進(jìn)行了研究，闡述了不同品種白肋煙香吃味與游離氨基酸的關(guān)系，表明如果白肋煙晾制21 d后總游離氨基酸含量在1.5%～2.4%范圍內(nèi)，則屬于優(yōu)質(zhì)白肋煙的最適范圍。

目前，感官評(píng)吸仍是鑒定煙葉內(nèi)在品質(zhì)，尤其是香吃味的主要方法。而氨基酸與煙葉香吃味關(guān)系密切，是形成煙葉香氣物質(zhì)的前體，煙草中適量的氨基酸有助于提高煙氣勁頭和增加豐滿度，若過(guò)量則具有刺激性和苦味[3]。

本研究選取云南煙區(qū)具有代表性的 23個(gè)煙葉樣品進(jìn)行游離氨基酸檢測(cè)和感官質(zhì)量評(píng)價(jià)，并應(yīng)用主成分分析、偏相關(guān)分析和典型相關(guān)分析等統(tǒng)計(jì)分析手段對(duì)結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)分析，探討煙葉中氨基酸與煙葉內(nèi)在質(zhì)量之間的關(guān)系，為卷煙配方、煙葉加料、栽培調(diào)制以及發(fā)酵程度等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

選擇昆明地區(qū)具有“清香型”風(fēng)格特征的紅花大金元C3F初烤煙葉作為研究材料，共計(jì)23個(gè)。為了方便結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，樣品依次編號(hào)為Y1至Y23。

1.2 游離氨基酸的提取

通過(guò)60目篩過(guò)濾制備試樣，稱取約1 g試樣于100 mL磨口三角瓶中，精確至0.0 001 g。準(zhǔn)確加入0.005 mol/L鹽酸溶液50 mL，塞上塞子，室溫下超聲萃取30 min。經(jīng)離心后，取上清液，使用0.45 μm水相濾膜過(guò)濾后即可上機(jī)檢測(cè)。

1.3 HPLC法檢測(cè)游離氨基酸

采用高效液相色譜法測(cè)定游離氨基酸。色譜條件：色譜柱：Hypersil ODSC18 2.1×200 mm；流動(dòng)相A：20 mmol/L NaAc＋0.018 % TEA＋0.3 % THF；流動(dòng)相B：20 %的100 mmol/L NaAc (pH=7.20±0.05)＋40 % CAN＋40 % MeOH；流速：0.45 ml/min；柱溫：40 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)：0 ～ 16 min，338 nm；16 ～25 min，262 nm。

1.4 感官質(zhì)量評(píng)吸鑒定

全部樣品由紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限公司組織評(píng)吸專家進(jìn)行評(píng)吸鑒定。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用 SPSS11.5統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行主成分分析和偏相關(guān)分析，利用SAS8.0進(jìn)行典型相關(guān)分析。

2 結(jié) 果

2.1 游離氨基酸含量

烤煙中游離氨基酸含量測(cè)定結(jié)果見表1，其中，脯氨酸含量最高，組氨酸、纈氨酸、丙氨酸和天冬氨酸含量較高。這5種氨基酸約占游離氨基酸總量的80.62 %。甘氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、精氨酸和異亮氨酸這5種氨基酸含量較低，僅占游離氨基酸總量的8.75 %。

2.2 多變量統(tǒng)計(jì)分析

2.2.1 主成分分析 主成分分析是在盡可能保存原有資料信息條件下的一種降維處理的數(shù)學(xué)方法。通過(guò)對(duì) 16種游離氨基酸和多個(gè)感官評(píng)吸指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，以提取能概括原始數(shù)據(jù)絕大部分信息的主成分。

2.2.1.1 游離氨基酸主成分分析 表2結(jié)果表明，前3個(gè)主成分的特征值均大于1，且其包含了游離氨基酸的 83.69%的信息，其方差貢獻(xiàn)率分別為51.19%、25.05%和7.45%，他們能夠概括原始數(shù)據(jù)的絕大部分信息，因此采用此3個(gè)主成分。

表2 因子分析初始解對(duì)原有變量總體描述（游離氨基酸）Table 2 Total variance explained by each component (free amino acids)

游離氨基酸中的16種氨基酸提取了以下3個(gè)主成分（表3）：

第一主成分：酪氨酸-精氨酸-蛋氨酸-亮氨酸-纈氨酸-甘氨酸-蘇氨酸-賴氨酸。表達(dá)式為：F1=0.932×酪氨酸+0.902×精氨酸+0.888×蛋氨酸+0.881×亮氨酸–0.747×纈氨酸–0.742×甘氨酸+0.693×蘇氨酸–0.690×賴氨酸；

第二主成分：組氨酸-谷氨酸-苯丙氨酸-丙氨酸-脯氨酸，表達(dá)式為：F2=0.906×組氨酸+0.894×谷氨酸+0.821×苯丙氨酸+0.784×丙氨酸+0.766×脯氨酸；

第三主成分：異亮氨酸，表達(dá)式為：F3 = 0.851× 異亮氨酸。

2.2.1.2 感官評(píng)吸主成分分析 從表4可以看出，前3個(gè)主成分的特征值均大于1，包含了感官評(píng)吸72.35%的信息，它們的方差貢獻(xiàn)率分別為44.02 %、20.12 %和8.21 %，能夠概括原始數(shù)據(jù)的絕大部分信息，因此采用此3個(gè)主成分。

表3 游離氨基酸主成分最大正交旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣Table3 Rotated component matrix of tobacco free amino acids

表4 因子分析初始解對(duì)原有變量總體描述（感官評(píng)吸指標(biāo)）Table 4 Total variance explained by each component (sensory quality)

感官評(píng)吸的14個(gè)指標(biāo)提取的3個(gè)主成分（表5），表達(dá)式如下：

第一主成分：濃度-香氣量-勁頭-豐富性-綿延性，表達(dá)式為：F1=0.866×濃度+0.823×香氣量+0.802×勁頭+0.725×豐富性+0.596×綿延性；

第二主成分：柔和性-愉悅性-細(xì)膩度-透發(fā)性，表達(dá)式為：F2=0.895×柔和性+0.791×愉悅性+0.659×細(xì)膩度+0.628×透發(fā)性；

第三主成分：余味-甜度-雜氣-刺激-成團(tuán)性，表達(dá)式為：F3=0.793×余味+0.750×甜度+0.660×雜氣+0.881×刺激+0.556×成團(tuán)性。

表5 感官評(píng)吸指標(biāo)主成分最大正交旋轉(zhuǎn)后因子載荷矩陣Table 5 Rotated component matrix of the sensory properties

2.2.2 游離氨基酸含量與感官評(píng)吸指標(biāo)之間的偏相關(guān)分析 從游離氨基酸與感官評(píng)吸偏相關(guān)分析可知，它們之間有較顯著的相關(guān)性（表6）。（1）大多數(shù)游離氨基酸與感官評(píng)吸指標(biāo)呈顯著或極顯著正相關(guān)。其中：

對(duì)愉悅性貢獻(xiàn)較大的是：精氨酸、酪氨酸、蛋氨酸；

對(duì)豐富性的貢獻(xiàn)較大的是：絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸；

對(duì)香氣量的貢獻(xiàn)較大的是：絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、丙氨酸、脯氨酸；

對(duì)濃度貢獻(xiàn)較大的是：絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、蘇氨酸、脯氨酸；

對(duì)勁頭貢獻(xiàn)較大的的是：丙氨酸與勁頭呈顯著正相關(guān)，表明在一定濃度范圍內(nèi)，丙氨酸含量提高，勁頭得分增加，勁頭適中；

對(duì)綿延性貢獻(xiàn)較大的的是：絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、丙氨酸。

此外，酪氨酸、蛋氨酸與刺激呈顯著正相關(guān)，表明隨著這兩種氨基酸含量的增加，刺激得分增加，刺激降低，對(duì)感官評(píng)吸有利。

精氨酸、蛋氨酸與雜氣呈顯著正相關(guān)，表明在一定范圍內(nèi)，精氨酸和蛋氨酸含量越高，雜氣得分越高，而雜氣越輕，對(duì)品質(zhì)有利。

總游離氨基酸與豐富性、香氣量、綿延性、濃度和評(píng)吸總分均呈顯著或極顯著正相關(guān)，表明游離氨基酸提高，有助于增加香氣量，提升煙葉的豐富性，有利于提高煙葉抽吸品質(zhì)。

（2）有部分游離氨基酸與感官評(píng)吸指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)。其中：

對(duì)豐富性影響較大的是：纈氨酸、賴氨酸；

對(duì)綿延性影響較大的是：纈氨酸；

對(duì)透發(fā)性影響較大的是：纈氨酸；對(duì)細(xì)膩度影響較大的：纈氨酸；

對(duì)甜度影響較大的是：纈氨酸、賴氨酸、組氨酸；

對(duì)成團(tuán)性影響較大的：纈氨酸、賴氨酸；余味：纈氨酸。

從偏相關(guān)分析可以看出，在一定濃度范圍內(nèi)，提高精氨酸、蛋氨酸和酪氨酸的含量，并同時(shí)控制纈氨酸的含量，對(duì)提高煙葉抽吸品質(zhì)較有利。

表6 游離氨基酸與感官評(píng)吸的偏相關(guān)性分析Table 6 Partial correlation analysis between the free amino acid and sensory qualities

2.2.3 游離氨基酸與感官評(píng)吸之間的主成分典型相關(guān)分析 典型相關(guān)分析是研究?jī)山M變量之間相關(guān)關(guān)系的一種多元統(tǒng)計(jì)方法，它能夠揭示出兩組變量之間的內(nèi)在聯(lián)系。對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果，如果直接對(duì)這兩組變量（游離氨基酸和評(píng)吸指標(biāo)）進(jìn)行簡(jiǎn)單的偏相關(guān)分析，只能反映變量?jī)?nèi)各項(xiàng)指標(biāo)之間的簡(jiǎn)單相關(guān)性，但難以客觀反映游離氨基酸含量與感官質(zhì)量?jī)山M變量整體間的內(nèi)在聯(lián)系。因此，為了能夠把多個(gè)變量與多個(gè)變量之間的簡(jiǎn)單相關(guān)性轉(zhuǎn)化為兩組變量之間的關(guān)系，進(jìn)一步以提取的游離氨基酸主成分組和感官評(píng)吸主成分組為變量，然后采用典型相關(guān)分析對(duì)煙葉原料游離氨基酸含量與感官評(píng)吸指標(biāo)之間關(guān)系進(jìn)行了分析建模，結(jié)果見表7～8。

游離氨基酸與評(píng)吸指標(biāo)主成份典型相關(guān)分析表明，第一典型相關(guān)模型系數(shù)檢驗(yàn)在0.05水平上差異顯著（表7），模型為（表8）：

游離氨基酸第一主成分得分權(quán)重為0.9671，相應(yīng)評(píng)吸指標(biāo)第一主成分和第三主成份得分權(quán)重分別為0.7267和0.6219。這表明，游離氨基酸第一主成分主要影響評(píng)吸指標(biāo)第一主成分和第三主成份。

表7 典型相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)Table 7 Test of canonical correlation model coefficient

表8 游離氨基酸與評(píng)吸指標(biāo)主成分典型相關(guān)模型系數(shù)Table 8 Canonical correlation analysis of the relationship between free amino acid and sensory qualities

因此，結(jié)合典型相關(guān)分析和游離氨基酸主成分分析可以得出以下結(jié)論：

游離氨基酸第一主成分（酪氨酸-精氨酸-蛋氨酸-亮氨酸-纈氨酸-甘氨酸-蘇氨酸-賴氨酸）對(duì)評(píng)吸指標(biāo)的第一主成分（濃度-香氣量-勁頭-豐富性-綿延性）貢獻(xiàn)較大，同時(shí)還與評(píng)吸指標(biāo)的第三主成分（余味-甜度-雜氣-刺激-成團(tuán)性）呈正相關(guān)。但游離氨基酸與評(píng)吸指標(biāo)第二主成分（柔和性-愉悅性-細(xì)膩度-透發(fā)性）無(wú)明顯相關(guān)性。

3 討 論

氨基酸對(duì)于煙草香味物質(zhì)的形成起著重要的作用[7]。適量的氨基酸有助于提高煙氣勁頭和增加豐滿度。若氨基酸含量太高，煙氣辛辣、味苦，并且刺激性強(qiáng)烈，這是由于在燃燒過(guò)程中氨基酸通常生成 NH3等含氮化合物，個(gè)別氨基酸還產(chǎn)生 HCN等危害性煙氣成分；若氨基酸含量太低，煙氣則平淡無(wú)味缺少豐滿度[8-10]。本研究發(fā)現(xiàn)，含量較高的纈氨酸與多個(gè)感官評(píng)吸指標(biāo)得分呈負(fù)相關(guān)，隨著纈氨酸含量的增加，煙葉的豐富性、甜度、綿延性、細(xì)膩度、成團(tuán)性、余味和評(píng)吸總分等的得分降低，抽吸品質(zhì)下降。這與楊德廉等[1]的研究結(jié)果不一致，原因可能是在一定濃度范圍內(nèi)，烤煙的抽吸品質(zhì)隨纈氨酸含量的提高而提高，超出適宜范圍就會(huì)影響煙草的評(píng)吸質(zhì)量。

王樹聲等[11]發(fā)現(xiàn)烤煙煙葉游離氨基酸組分與煙葉內(nèi)在質(zhì)量之間存在一定的相關(guān)性，此外，根據(jù)聶榮邦等[12]的研究，煙葉中氨基酸含量適當(dāng)高一些，對(duì)增進(jìn)品質(zhì)、提高香吃味是必要的，這顯然與某些氨基酸是煙葉陳化、燃吸過(guò)程中的非酶棕色化反應(yīng)的前身物質(zhì)有關(guān)。但是無(wú)論是鮮煙葉，還是烤后煙葉，在各成熟度檔次中，適熟煙葉氨基酸含量并不是最高，而是較低[12]，這與本研究的分析結(jié)果一致，這說(shuō)明煙葉香吃昧的形成是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。探索游離氨基酸與煙葉感官評(píng)吸之間的相關(guān)關(guān)系，可為卷煙配方、煙葉加料、栽培調(diào)制和發(fā)酵程度等提供理論指導(dǎo)。

本研究表明，烤煙中游離氨基酸含量較高的有：脯氨酸、組氨酸、纈氨酸、丙氨酸、天冬氨酸，其中脯氨酸含量最高。這與王娟等[4]以及王玉林等[5]的研究結(jié)果一致。煙葉烘烤后，氨基酸的含量與比例發(fā)生明顯的變化，尤其是脯氨酸的含量增幅較大，據(jù)分析這與煙葉變黃期的溫濕度脅迫有很大關(guān)系[6]。此外，含量較低的游離氨基酸有：甘氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、精氨酸、異亮氨酸。

從偏相關(guān)分析可以看出，對(duì)感官評(píng)吸指標(biāo)貢獻(xiàn)較大的游離氨基酸主要有：絲氨酸、丙氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、精氨酸、蛋氨酸、酪氨酸。而對(duì)煙葉感官評(píng)吸負(fù)面影響較大的游離氨基酸主要是：纈氨酸、賴氨酸，其中纈氨酸在煙葉中的含量較高。因此，在一定濃度范圍內(nèi)，提高精氨酸、蛋氨酸、酪氨酸的含量，并同時(shí)降低纈氨酸、賴氨酸的含量，對(duì)提高煙葉抽吸品質(zhì)較有利。

游離氨基酸與感官評(píng)吸之間的主成分典型相關(guān)分析結(jié)果顯示，游離氨基酸第一主成分（酪氨酸-精氨酸-蛋氨酸-亮氨酸-纈氨酸-甘氨酸-蘇氨酸-賴氨酸）對(duì)評(píng)吸指標(biāo)的第一主成分（濃度-香氣量-勁頭-豐富性-綿延性）貢獻(xiàn)較大，同時(shí)還與評(píng)吸指標(biāo)的第三主成分（余味-甜度-雜氣-刺激-成團(tuán)性）呈顯著正相關(guān)。也就是說(shuō)，第一主成分中這幾類氨基酸含量的提高，有助于香氣量、甜度的增加，提高煙葉勁頭及豐富性，同時(shí)還能降低刺激性，減輕雜氣。

典型相關(guān)分析結(jié)果與偏相關(guān)分析是相吻合的，即蛋氨酸、精氨酸、酪氨酸、甘氨酸對(duì)煙葉感官評(píng)吸指標(biāo)貢獻(xiàn)較大，在一定范圍內(nèi)提高其含量，有利于改善煙草的抽吸品質(zhì)；而本研究顯示，這4種游離氨基酸在煙葉中的含量都較低，說(shuō)明適量的游離氨基酸對(duì)煙草抽吸品質(zhì)較有利，但其含量超出一定濃度范圍，反而會(huì)降低煙葉的品質(zhì)。

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