不同产地片烟醇化进程中抗氧化物质动态变化分析

陈 颐，杨佳玫，王玉平，杨虹琦*，卢志伟，熊 伟

（1.湖南农业大学生物科学技术学院，长沙 410128；2.贵州中烟工业有限责任公司技术中心，贵阳 550009）

不同产地片烟醇化进程中抗氧化物质动态变化分析

陈 颐1，杨佳玫2，王玉平2，杨虹琦1*，卢志伟2，熊 伟1

（1.湖南农业大学生物科学技术学院，长沙 410128；2.贵州中烟工业有限责任公司技术中心，贵阳 550009）

为探究不同产地不同部位片烟在醇化过程中抗氧化物质的变化规律，对贵州中烟6个原料基地上中2个部位片烟的类胡萝卜素、多酚和维生素C含量进行了分析。结果表明，在醇化过程中，抗氧化物质主要以氧化分解为主，类胡萝卜素、多酚和维生素C含量呈现下降趋势，类胡萝卜素的分解主要发生在12～21个月期间，而多酚和维生素C的分解主要发生在0～12个月，且两者含量呈极显著正线性相关关系。片烟叶黄素和β-胡萝卜素含量在醇化12～18和18～21个月期间均以四川凉山、福建三明和贵州遵义降解速度较快；绿原酸、芸香苷和维生素C含量在醇化0～6个月期间均以云南保山、福建三明和四川凉山降解速度较快，在醇化6～18个月期间均以贵州遵义降解速度最快。相关分析表明，抗氧化物质在醇化中的降解和转化与片烟产地及香型均存在紧密关系。

片烟；醇化；抗氧化物质；维生素C

烟叶醇化是一个与物理变化相伴随的复杂的生理生化和化学反应过程[1-4]。关于烟叶醇化机理，目前主要有3种观点，即“氧化作用”、“酶的作用”和“微生物作用”。其中化学氧化假说最早在1867年由前苏联科学家涅斯列尔和什列晋格提出，认为烟叶所含的无机催化剂（铁、镁）或氧自由基是促使烟叶进行发酵的主要原因，是改善烟叶香吃味、提高烟叶品质的原因。研究表明片烟中的主要化学物质糖类、烟碱、类胡萝卜素、多酚、不饱和脂肪酸及萜类化合物与醇化过程中的氧化反应密切相关[5-6]。因此，系统研究醇化片烟中功能化学物质对改善烟叶品质和提高烟叶可用性具有重要意义。目前片烟化学成分和香气前体物含量在醇化过程中的变化已有较多研究。赵铭钦等[7]对不同醇化条件下的多酚类物质研究结果表明，随着醇化时间的增加，总酚、绿原酸、芸香苷含量整体呈下降趋势，其中醇化0～12个月下降幅度较大，12～21个月较缓，此后至醇化结束基本稳定。周恒等[8]和王晓辉等[9]对复烤烟叶B2F和C3F醇化过程中的化学成分研究结果表明，随着醇化时间增加，总糖、还原糖、烟碱呈现逐渐降低的趋势，在一定范围内达到平衡，这有利于其质量的改善和提高。关于醇化过程中抗氧化物质的变化还鲜见报道。特别是醇化片烟中的抗氧化物质如类胡萝卜素、多酚和维生素C在醇化进程中作用及氧化降解机理都值得研究。本研究以贵州中烟兴义贮烟库的湖南郴州、河南许昌的浓香型片烟、贵州遵义的中间香型片烟和四川凉山、云南保山及福建三明的清香型片烟为材料，研究了不同产地片烟类胡萝卜素、多酚和维生素C在醇化进程中的动态变化，为阐明不同产地片烟的醇化机理、提高片烟醇化品质及效率奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2013年6月至2015年6月在贵州中烟兴义标准贮烟仓库进行。选取经打叶复烤后的湖南郴州、河南许昌浓香型上部和中部片烟，贵州遵义中间香型上部和中部片烟，四川凉山、云南保山和福建三明清香型上部和中部片烟各3箱作为试验材料。片烟均按 GB/T 23220—2008烟叶储存保管方法[10]和YC/T 300—2009片烟贮存养护 通用技术要求[11]进行养护管理，片烟装箱水分统一控制在(13±0.5) %，装箱温度控制在(40±3) ℃，装箱密度为200 kg/箱，烟箱距地面高度200 mm，每4～5个烟箱堆成一垛，距墙壁距离300 mm。

1.2 试验设计

从片烟装箱开始，每隔6个月取样1次，至贮存期达到18个月后，每隔3个月取样1次，共计取样6次，醇化周期为24个月。取样方法为开箱取样，弃表层片烟后，按照对角线取样法从每个箱烟中切取长15 cm×宽15 cm×厚10 cm的块状样混合均匀，再从中取约2 kg片烟并分成2份，1份切丝用于感官评吸；1份粉碎并过60目筛，装入样品袋密封并保存于4 ℃冰柜中，用于化学成分指标的检测。

1.3 测定项目和方法

多酚和色素含量采用杨虹琦等方法[12-13]进行测定；维生素C含量测定采用张华峰等[14]的方法进行改进：准确称取烟样（干燥、磨细、过60目筛）0.200 g于150 mL的三角瓶中，加入10 mL1.0 %盐酸和1/3角勺粉状活性炭，振荡10 min，然后过滤和离心，并吸取1 mL溶液定容到50 mL，以备测定用，蒸馏水做空白，用UV-1800紫外分光光度计在245 nm波长下进行比色，结果用每克干物质中维生素C的毫克数表示。抗氧化物质下降幅度的计算方法：每种抗氧化物质下降幅度（PC%）按下列计算，PC%=(EC始-EC末)/EC始×100%。式中：EC始表示起始的抗氧化物质的含量，EC末表示醇化一段时间后的抗氧化物质的含量。

1.4 数据统计

所有数据均采用EXCEL、SPSS17.0等分析软件进行方差分析、计算和统计作图表。

2 结 果

2.1 类胡萝卜素含量的变化

类胡萝卜素（叶黄素和β-胡萝卜素）是烟草香气中重要的萜烯类化合物，对烟叶香味品质的形成具有重要的作用[15]。由表1中不同产地上部和中部片烟类胡萝卜素在不同醇化时期含量可知，在片烟醇化过程中，叶黄素和β-胡萝卜素在醇化过程中呈持续、同步下降的规律。云南保山上部和中部片烟

叶黄素和β-胡萝卜素起始含量均较高，分别为81.15、88.86、84.06和81.95 μg/g，其次是福建三明片烟；而贵州遵义上部和中部片烟叶黄素最低，分别为63.90和 64.46 μg/g，河南平顶山上部和中部片烟β-胡萝卜素含量最低，分别为57.01和55.43 μg/g，湖南郴州片烟居中。

由表1中不同产地上部和中部片烟在醇化过程中类胡萝卜素含量的下降幅度可知，在片烟醇化过程中，叶黄素和β-胡萝卜素含量在醇化0～6个月和18～21个月下降幅度均达到了极显著性差异（p＜0.01），而在醇化12～18个月均达到了显著性差异（p＜0.05）。在醇化0～6个月，湖南郴州和河南平顶山浓香型烟叶叶黄素和 β-胡萝卜素降解速度极显著快于其他香型烟叶；在醇化12～18个月，叶黄素的降解速度以贵州遵义最快，而β-胡萝卜素降解速度上部叶以四川凉山最快；在醇化18～21个月叶黄素的降解速度上部叶以四川凉山最快，中部叶以贵州遵义最快，而β-胡萝卜素含量降解速度上部叶以福建三明最快，中部叶以贵州遵义最快。这表明醇化起初的6个月中，醇化片烟类胡萝卜素的下降幅度在1%～24%，浓香型片烟降解幅度最大；在醇化12～18和18～21个月，叶黄素和β-胡萝卜素的氧化速度显著加快，下降幅度分别在 26%～48%和13%～36%之间，四川凉山、福建三明和贵州遵义片烟降解幅度较大。

2.2 多酚化合物的变化

多酚类化合物是烟叶中重要的香气前体物，其中绿原酸和芸香苷含量最高，占烟叶多酚含量的80 %以上，可赋予烟草制品清香和烤香等香气特征[16]。由表2可知，在片烟醇化过程中，多酚含量在醇化过程中变化呈持续下降的规律，且上部和中部片烟的下降趋势相似。云南保山上部和中部片烟绿原酸和芸香苷含量均最高，其次是四川凉山片烟；而湖南郴州上部和中部片烟绿原酸和芸香苷含量均最低。综合分析表明，云南保山片烟类胡萝卜素和多酚初始含量较高，这可能与醇化环境和烟叶本身的香型风格密切相关[17]。

表1 不同产地不同部位片烟类胡萝卜素含量在醇化过程中的下降幅度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中不同产地上部和中部片烟在醇化过程中多酚含量的下降幅度可知，在片烟醇化过程中，绿原酸和芸香苷含量在醇化0～6个月均达到了极显著性差异（p＜0.01），而在6～12个月和12～18个月均达到了显著性差异（p＜0.05），其中在醇化0～6个月湖南郴州烟叶绿原酸和芸香苷含量降解幅度最低，而云南保山、福建三明和四川凉山较高；在醇化 6～18个月绿原酸和芸香苷含量的降解幅度均以贵州遵义最高。这表明，片烟中多酚的降解幅度在醇化起初的 6个月中最大在 23%～34%，以云南保山片烟降解速度最快；在醇化6～12和12～18个月氧化速度逐渐减缓，下降幅度分别在 11%～20%和7%～17%，以贵州遵义片烟降解速度较快。

2.3 维生素C含量变化

维生素C是一种极不稳定的化合物，具有很强的抗氧化性。它能影响烟叶香气，能减少烟碱、焦油的不利影响，对吸食的人有减害的作用[18]。由表3可知，在片烟醇化过程中，不同产地上部和中部片烟维生素C含量在醇化过程中均呈持续下降的规律，且上部和中部片烟的下降规律相似。云南保山上部和中部片烟维生素C含量均最高，分别为2.87和2.29 mg/g，其次是四川凉山片烟；而湖南郴州上部和中部片烟维生素C含量均最低，分别为1.18和1.24 mg/g，贵州遵义片烟居中。

由表3中可知，在片烟醇化过程中，不同产地上部和中部片烟维生素C含量下降幅度在醇化0～6个月和6～12个月均达到了极显著性差异（p＜0.01），而在醇化12～18个月均达到了显著性差异（p＜0.05）。其中在醇化0～6个月，湖南郴州烟叶维生素C含量下降幅度最低，而四川凉山最高；在醇化6～12个月和12～18个月，均以贵州遵义最高。

2.4 片烟醇化过程中多酚、色素含量与维生素C含量的相关性

从图1可以看出，样品中的维生素C与叶黄素和 β-胡萝卜素含量之间的关系均是非线性正相关的，两者之间的回归方程分别为 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），均达到极显著水平。样品中的维生素C与绿原酸和芸香苷含量之间均呈极显著正相关，两者之间的直线回归方程分别为 y=2.313x+3.952（r=0.890，p=0.000 1），y=2.045x+3.700（r=0.839，p=0.000 1），表明片烟醇化过程中，维生素C含量的减少与绿原酸和芸香苷含量变化是同步的，而与叶黄素和β-胡萝卜素含量变化有所不同，由此可见，维生素C含量表现出的氧化规律与多酚含量及其相似，与类胡萝卜素含量存在一定的差异性。

表2 不同产地不同部位片烟多酚含量在醇化过程中的下降幅度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 不同产地不同部位片烟维生素C含量在醇化过程中的下降幅度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

图1 片烟醇化过程中类胡萝卜素、多酚含量与维生素C含量的关系曲线Fig. 1 The relationship curves of vitamin C content and carotenoid-polyphenol content for flue-cured tobacco strips during the process of aging

3 讨 论

在醇化0～6个月期间，湖南郴州和河南许昌浓香型片烟叶黄素和β-胡萝卜素降解速度较快，而在醇化12～21个月期间，四川凉山、福建三明和贵州遵义片烟叶黄素和β-胡萝卜素降解速度较快。造成这现象的原因可能是浓香型片烟中游离的 β-胡萝卜素占的比重较多，游离的β-胡萝卜素很容易被单线态氧分子攻击，生成3种氧化物中间体，进一步发生分子重排后分解生成氧化产物，但是醇化片烟中游离β-胡萝卜素含量总体较少，其余均由酯化的类胡萝卜素组成，氧化能力不强，而类胡萝卜素含量到醇化12～21个月后降解速度才加快，这与微生物活动代谢产生脂氧合酶有关[19-20]。而任夏等[21]研究表明，在醇化过程中，山东诸城片烟类胡萝卜素类分解主要发生在 0～12个月期间。这可能在研究过程中所选片烟材料的香型、品种以及醇化环境等均有一定的关系。

在醇化0～6个月期间，云南保山、福建三明和四川凉山片烟多酚和维生素C含量降解速度较快，而湖南郴州降解速度较慢；在醇化6～12个月期间，贵州遵义多酚和维生素C含量降解速度较快，而湖南郴州降解速度较慢。综合分析表明不同产地片烟多酚和维生素 C醇化过程中变化幅度存在一定差异，这是由于在片烟中多酚和维生素C均易与环境中的氧自由基发生反应，其中多酚类化合物B环上的3'，4'-O-二羟基基团，C环上与4-酮基基团结合的2，3-双键以及3-羟基基团均易发生氧化反应[22-23]；另一方面多酚极易在多酚氧化酶作用下形成多醌，在与氨基酸发生非酶促棕色化反应，生成吡咯、吡啶等香气物质[24]。归根到底就是不同产地的醇化片烟多酚类化合物的变化受化学结构中的主要官能团和酶活性影响极大。维生素C作为烟草内最常见的抗氧化物质，也是植物中抗氧化系统中的重要组成部分，本研究首次提出在醇化过程中不同产地维生素C含量变化规律的差异，主要是维生素作为一种具有潜在羰基组分的化合物，极易氧化形成脱氢抗坏血酸，再水合形成2,3-二酮古洛糖酸，脱水、脱羧后形成木糖，最后产生还原酮，还原酮会参与美拉德反应的中间及最终阶段[25-26]。当氧气完全消耗或低至某一浓度时便开始进行无氧分解，进一步与氨基酸、蛋白质等含氮化合物发生非酶促棕色化反应[27]，这点与多酚含量变化相类似，这是由于维生素C为内酯环中与羰基共轭的烯醇式结构，极易与空气中氧发生氧化反应。本文还只初步、定量的分析片烟中抗氧化物质的动态变化规律，有关不同产地片烟抗氧化物质在醇化过程中变化差异与微生物活动代谢以及酶活性之间的关联还有待进一步的研究。

4 结 论

对不同产地上部和中部片烟醇化过程中类胡萝卜素、多酚和维生素C的研究结果表明，在醇化过程中，抗氧化物质主要以氧化分解为主，类胡萝卜素的分解主要发生在12～21个月，而多酚和维生素C的分解主要发生在0～12个月。维生素C含量的氧化与多酚含量降解呈现极显著正线性关系，而与类胡萝卜素含量降解呈非线性关系。醇化0～6个月期间，湖南郴州和河南许昌浓香型片烟叶黄素和β-胡萝卜素降解速度较快，云南保山、福建三明和四川凉山清香型片烟多酚和维生素C含量降解速度较快；在醇化6～18个月期间，贵州遵义中间香型片烟抗氧化物质降解速度均较快；在醇化12～21个月期间，四川凉山、福建三明和贵州遵义片烟叶黄素和β-胡萝卜素降解速度较快。

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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

贵州中烟工业有限责任公司项目“烟叶醇化过程质量研究”（12121）

陈 颐（1987-），男，在读博士研究生，主要从事烟草仓贮技术研究。E-mail：229781579@qq.com。*通信作者，E-mail：csyhq@sina.com

2017-01-26

2017-08-30