我国烤烟游离氨基酸含量区域分布研究

袁帅　董洪旭　徐磊　刘伟　刘帅东　宋纪真

摘要 采集我国77个产烟县的中部烟叶样品，进行游离氨基酸含量的测定，分析不同区域尺度下烤烟游离氨基酸的含量与组成，旨在明确我国烤烟游离氨基酸含量的区域分布特征，为烟叶游离氨基酸含量状况的客观评价和不同区域的合理调控提供依据。我国烤烟中部烟叶游离氨基酸总量为5.43～24.08 mg/g，其中脯氨酸、天门冬酰胺、丙氨酸和β-丙氨酸含量较高。黄淮种植区游离氨基酸总量显著高于北方、东南、长江中上游种植区，西南种植区游离氨基酸总量显著高于东南种植区;以游离氨基酸总量为指标进行聚类分析，我国18个植烟省可较好地聚为3类。

关键词 烤烟;游离氨基酸;种植区;区域分布

中图分类号 S572文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2020）13-0029-05

Abstract Seventyseven middle leaves of fluecured tobacco in Chinese main producing areas were used to study the regional distribution characteristics of free amino acids.The results showed that the total content of free amino acids in the middle leaves of fluecured tobacco was 5.43 ～24.08 mg/g，and the contents of Pro，Asn，Ala and βAla were much higher.The total content of free amino acids in fluecured tobacco showed obvious regional distribution characteristics.The total content of free amino acids in HuangHuai growing areas was significantly higher than that in the north，southeast，middle and upper reaches of the Yangtze River，and the total content of free amino acids in the southwest was significantly higher than that in the southeast.The cluster analysis was carried out with the total free amino acid content，and it was found that the 18 tobacco planting provinces in China could be divided into 3 types.

Key words Fluecured tobacco;Free amino acids;Planting regions;Regional distribution

游離氨基酸是指以游离状态存在、未结合在蛋白质分子中的氨基酸。氨基酸是烟草中一类非常重要的化合物，对烟叶的香味品质有重要影响[1]。一般认为，若氨基酸含量太高，烟气辛辣、味苦并且刺激性强;若氨基酸含量太低，烟气则平淡无味，缺少丰满度[2-3]。此外，氨基酸燃烧会产生如氨等具有刺激性的化合物，影响烟气质量，特别是脯氨酸、天门冬酰胺等是卷烟烟气中氰化氢和氨形成的主要前体物[4-5]。

关于氨基酸对烟叶感官质量的影响，国内已有较多报道[6-11]。例如，邓国宾等[6]发现在一定范围内提高蛋氨酸、精氨酸、酪氨酸、甘氨酸和异亮氨酸含量，有利于改善烟草的抽吸品质;王树声等[7]发现当丝氨酸、甘氨酸和游离氨含量较高时，烟叶的评吸总分较高，品质相对较好;史宏志等[8]认为，氨基酸含量提高有助于增加香气和得到适宜的劲头，但烟叶香气质变差、刺激性增强、杂气加重。综上可以看出，烟叶中游离氨基酸含量与感官质量密切相关，但相关的感官指标及相关性强的游离氨基酸组分并不一致，这可能是不同研究所采用样品的区域差异造成的，因此有必要对不同区域烤烟游离氨基酸含量的差异性进行分析，而目前此类研究仍鲜见报道。鉴于此，笔者以我国烤烟中部烟叶样品（77个）为材料，分不同种植区及植烟省2个层面研究游离氨基酸含量的区域分布特征，为下一步分区域研究游离氨基酸与烟叶感官品质的相关性提供基础，也为我国烟叶游离氨基酸含量状况的客观评价和不同区域的合理调控提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器 采集我国18个省区（产区）初烤烟叶样品77个，等级为C3F，品种为当地主栽品种，具体见表1。

Milli-Q 纯水仪（美国 Millipore 公司）;0.45 μm水系滤膜（天津津腾公司）;AEG-220 型电子分析天平（感量0.000 1 g，日本Shimadzu公司）;氨基酸自动分析仪（Hitachi 8900，日本）。

1.2 方法 按照烟草行业标准YC/T 31—1996[12]规定的方法处理烟叶样品，通过60目筛过滤制备试样。所得试样采用YC/T 282—2009[13]规定的方法测定样品游离氨基酸的含量与组分：称取1 g烟末（精确至0.000 1 g）于100 mL磨口三角瓶中，准确加入0.005 mol/L盐酸溶液50 mL，超声萃取30 min，经离心、过滤后，样品上氨基酸自动分析仪检测。

按照标准规定的方法，该研究检测出烟叶中21种游离氨基酸，按照氨基和羧基数目的不同，可分为中性氨基酸（甘氨酸、丙氨酸、β-丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、天门冬酰胺、胱氨酸、β-氨基异丁酸、γ-氨基正丁酸）、酸性氨基酸（天门冬氨酸、谷氨酸）和碱性氨基酸（赖氨酸、精氨酸、组氨酸）;按照侧链化学结构的不同，可分为脂肪族氨基酸（丙氨酸、β-丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、胱氨酸、天门冬酰胺、β-氨基异丁酸、γ-氨基正丁酸）、芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸）、杂环族氨基酸（组氨酸、色氨酸）和杂环亚氨基酸（脯氨酸）。

1.3 数据处理 采用SPSS 19.0软件对数据进行描述性统计、方差分析及聚类分析。

2 结果与分析

2.1 我国烤烟游离氨基酸含量和组成概况

我国中部烟叶游离氨基酸各组分的含量情况见表2。从表2可以看出，烟叶游离氨基酸总量均值为10.96 mg/g，极值为5.43～24.08 mg/g，95%置信区间10.17 ～11.74 mg/g。游离氨基酸中含量最高的为脯氨酸，平均值7.65 mg/g，95%置信区间706～8.24 mg/g，其余游离氨基酸的含量均值在1.00 mg/g以下，含量较高的游离氨基酸包括天门冬酰胺、丙氨酸、β-丙氨酸等。不同产区中部烟叶变异较大的游离氨基酸包括赖氨酸、天门冬酰胺、组氨酸，变异系数在70%以上，丙氨酸、β-丙氨酸、甘氨酸的变异相对较小，变异系數在30%以下。

我国中部烟叶游离氨基酸组成情况见表3。从表3看出，各游离氨基酸含量占总游离氨基酸的比例由高到低依次为脯氨酸（69.4%）、天门冬酰胺（7.1%）、丙氨酸（4.5%）、β-丙氨酸（3.4%）、谷氨酸（2.2%）、天门冬氨酸（1.8%）、胱氨酸（1.6%）、γ-氨基正丁酸（1.5%）、色氨酸（1.2%）、苯丙氨酸（1.1%）、异亮氨酸（1.1%）、缬氨酸（0.9%）、丝氨酸（0.9%）、组氨酸（0.8%）、苏氨酸（0.6%）、酪氨酸（0.5%）、亮氨酸（0.5%）、精氨酸（02%）、赖氨酸（0.2%）、β-氨基异丁酸（0.2%）、甘氨酸（0.2%）。

2.2 区域分布特征

2.2.1 不同种植区烤烟游离氨基酸含量的差异分析。

以中国烟草种植区划[14]研究结果为依据，分析我国5个烟草种植一级区烤烟游离氨基酸总量及分类含量的差异（表4）。从表4可以看出，不同种植区烤烟游离氨基酸总量差异明显，不同种植区烟叶游离氨基酸总量均值由高到低依次为黄淮>西南>长江中上游≈北方>东南，其中黄淮种植区的含量显著高于北方、东南、长江中上游种植区，西南种植区的含量显著高于东南种植区。按照氨基和羧基数目的不同，将游离氨基酸分为酸性、中性和碱性氨基酸，不同种植区烟叶的酸性氨基酸含量差异不显著，碱性和中性氨基酸含量差异显著，黄淮种植区较高，东南种植区较低;按照侧链化学结构的不同，将游离氨基酸分为脂肪族、芳香族、杂环族和杂环亚族氨基酸，各类型氨基酸在不同种植区间的差异与氨基酸总量的差异规律相似，黄淮种植区较高，东南种植区较低，其中黄淮种植区中部烟叶芳香族氨基酸含量显著高于其他种植区。

分析我国不同种植区烟叶游离氨基酸各组分的含量发现（表5），多数游离氨基酸在不同种植区之间存在显著差异。东南种植区烟叶的游离氨基酸组分含量普遍较低，尤其异亮氨酸、亮氨酸、组氨酸和β-丙氨酸明显较低;黄淮种植区烟叶的游离氨基酸各组分含量较高，但胱氨酸含量相对较低;西南种植区多数游离氨基酸含量相对中等，但胱氨酸、β-丙氨酸含量较高。

总体而言，从不同种植区来看，我国烤烟游离氨基酸含量呈现明显的区域分布特征，黄淮种植区显著较高，西南种植区中等偏高，北方和长江中上游种植区中等偏低，东南种植区显著较低。

2.2.2 不同植烟省（直辖市、自治区）烤烟游离氨基酸含量。

我国各植烟省（直辖市、自治区）中部烤烟游离氨基酸总量见表6。由表6可知，辽宁烟叶游离氨基酸含量最低;河南含量最高，较辽宁高出约1.4倍。以游离氨基酸平均总量为变量，对我国18个植烟省（直辖市、自治区）进行系统聚类分析，相关结果见图1和表7。结果显示，我国18个产区烟叶的游离氨基酸含量可较好地聚为3类，其中河南产区烟叶的游离氨基酸含量相对较高，为16.94 mg/g;吉林、重庆、广西、陕西、四川、云南、甘肃和山东产区烟叶的游离氨基酸含量相对中等，为10.82～13.32 mg/g;安徽、贵州、黑龙江、湖北、湖南、江西、辽宁、福建、广东产区烟叶的游离氨基酸含量相对较低，为6.99～10.09 mg/g。

3 结论与讨论

（1）我国烤烟中部烟叶游离氨基酸总量为5.43～24.08 mg/g，含量较高的游离氨基酸包括脯氨酸、天门冬酰胺、丙氨酸和β-丙氨酸，其中脯氨酸在总游离氨基酸中所占比例为48.8%～79.4%，含量最高，这与赵田等[15]的结果一致;其余氨基酸一般在10.0%以下。

（2）从不同种植区来看，我国烤烟游离氨基酸含量呈现明显的区域分布特征，游离氨基酸总量由高到低依次为黄淮>西南>长江中上游≈北方>东南，其中黄淮种植区的含量显著高于北方、东南、长江中上游种植区，西南种植区的含量显著高于东南种植区。各种类氨基酸在不同种植区间的差异与氨基酸总量的规律相似。我国烤烟中部叶中含量最高的游离氨基酸为脯氨酸，脯氨酸是一个极其重要的逆境生理指标，盐渍化、低温、干旱等逆境胁迫都可以引起脯氨酸质量分数的明显变化[16]。东南烟草种植区属于烤烟生长适宜区和最适宜区[14]，与其他种植区相比，光、温、水、热非常充沛，烟株生长期自然胁迫较少，脯氨酸不会大量积累，这可能是该种植区游离氨基酸含量较低的原因。而黄淮烟草种植区主要包括河南省和山东省，烟株生长期旱灾较多，脯氨酸大量积累，这可能是该种植区游离氨基酸含量较高的原因。北方烟草种植区热量条件有限，烟叶易出现成熟度不够的问题。有研究表明，中部烟叶各成熟档次中，尚熟烟叶烘烤后游离氨基酸含量较低[17]，这是北方种植区游离氨基酸含量较低的原因。

（3）我国不同植烟省烤烟的游离氨基酸含量存在区域性差异，河南产区烟叶的游离氨基酸含量相对较高，吉林、重庆、广西、陕西、四川、云南、甘肃和山东产区烟叶的游离氨基酸含量相对中等，安徽、贵州、黑龙江、湖北、湖南、江西、辽宁、福建、广东产区烟叶的游离氨基酸含量较低。含量最高的河南省属于黄淮烟草种植区，含量最低的6个省份均属于北方和东南烟草种植区，这与前述结论基本一致。

（4）除气候环境因素外，栽培措施、烘烤参数[18-21]对游离氨基酸含量也有较大影响，我国各烟草种植区经过常年的生产，已形成各具特征、相对稳定的栽培措施和烘烤技术，这也是造成上述游离氨基酸含量出现差异的原因之一。

（5）氨基酸燃烧产生的非酶促棕色化产物可给予烟叶特有的香气，游离氨基酸参与美拉德反应形成的吡喃、吡嗪、吡咯、吡啶类等杂环化合物对香气、吃味有较大贡献[22]。研究表明， 烟叶中氨基酸含量适当高一些对增进品质、提高香吃味是必要的[9-11]。该研究分析了我国烤烟游离氨基酸含量的区域分布状况，有助于了解我国不同区域烤烟游离氨基酸含量状况，为下一步分析不同产区烤烟游离氨基酸与烟叶品质的关系提供基础，也为分区域确定我国烤烟游离氨基酸含量的适宜范围及不同区域的合理调控提供依据。

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