醇化是烟叶原料提质的重要手段，烟叶醇化过程中需要氧气的参与，氧气浓度的改变会影响最终的醇化品质；同时，烟叶在醇化中会放热，产生易挥发成分和气体。故不同包装方式会导致烟叶醇化品质存在差异。本研究中采用电子眼和超快速气相电子鼻技术，对充氮和常规包装下醇化片烟的颜色和挥发性化学成分差异进行解析。
 

对常规和充氮包装下醇化片烟样品进行电子眼分析，对相近颜色归一化处理，形成颜色分布结果（图1）。从图1可以看出，6个不同醇化片烟的颜色主要有48种，分布于黄色到褐色范围，且存在差异。其中，常规包装醇化烟叶的黄褐色和橄榄褐色分布较高，而充氮包装醇化烟叶的深黄色和深橘黄色分布比例较高。

图1 不同包装方式醇化片烟的颜色分布
 

对样品的电子眼数据进行PCA分析，结果如图2a所示。可以看出，主成分1（PC1）、主成分2（PC2）和主成分3（PC3）之和达到了82.71%，可代表样品的绝大部分信息。同时，判别指数是用来表征样品之间区分度大小的一种判断方法。本实验中烟叶颜色的判别指数（评价选定目标的判别质量）为100，说明通过电子眼能有效区分不同包装样品的颜色差异，且存在一定可靠性。另外，不同样品各自聚在一起，说明在不同包装和醇化时间下样品颜色分布均存在明显差异。基于欧氏距离可以判断不同处理间样品差异程度。图2b中CD-12、CD-14、CD-16、CG-12和CG-14处理聚为一组，说明其颜色存在一定相似性；而CG-16处理与其他处理距离最远，说明其颜色与其他样品差异最大。故从烟叶颜色看，充氮包装处理在一定程度上延缓了醇化过程烟叶颜色的褐变加深。

图2 不同包装方式醇化片烟电子眼的PCA分析（a）及聚类图（b）

对充氮和常规包装的醇化片烟样品进行快速气相电子鼻分析，得到2根不同极性色谱柱对应的挥发性成分指纹图谱，结果如图3所示。可以看出，不同包装片烟的色谱峰在52~68个之间，其峰面积也不相同，说明样品挥发性成分种类和含量存在一定差异。且不同醇化时间下，同一包装片烟的挥发性成分种类和含量也有明显差别。

图3 不同包装方式醇化片烟挥发性成分的指纹图谱

利用PCA统计方法先找出样品组间气相色谱指纹图谱的差异所在，确定差异性色谱峰（区分能力>0.900、峰面积>1000且分离效果好的色谱峰），结果如图4所示。可以看出，两个主成分之和达到了90.02%，代表了样品绝大部分信息。判别指数为93，表明建立的电子鼻PCA模型能区分不同包装方式和醇化期的醇化片烟。

图4 不同包装醇化片烟电子鼻信号的PCA分析结果
 

为进一步分析不同包装方式醇化片烟香气成分的差异，对3个醇化期不同包装方式的片烟样品挥发性成分指纹图谱进行了判别因子分析（DFA），结果如图5所示。电子鼻的判别因子影响值总和为92.67%（DF1为80.76%，DF2为11.91%），验证得分94。从DFA模型图中可以看出，醇化12、14月时，两种包装烟叶的气味主要在DF2有明显区别；而醇化16月时，充氮包装与常规包装的片烟在DF1和DF2均有差别。整体来看，DFA判别模型结果与气味指纹图谱的PCA分析结果相吻合，说明通过电子鼻能有效区分不同包装方式醇化片烟样品挥发性成分的差异。

图5 不同包装醇化片烟电子鼻信号的DFA分析结果

在PCA分析的基础上，将各组分的保留时间转化为保留指数，再通过AroChembase数据库（包括15万种化合物的保留指数值）进行定性，筛选出了18种可能的差异挥发性成分，并进行感官描述。醇化片烟挥发性差异成分、感官描述信息及相关系数见表1。可以看出，不同包装方式和醇化时间片烟中的主要挥发性差异化合物包括醇类（7种）、醛类（2种）、酯类（2种）、杂环化合物（2种）和其他化合物（5种）。结合图3的峰面积可知，各处理醇化片烟中含量较高的化合物均为醋酸、异丙醇、甲酸甲酯、β-大马酮和戊醛。

表1 醇化片烟挥发性差异成分、感官描述信息及相关系数
 

为进一步了解不同醇化时间下充氮包装与常规包装醇化片烟品质的差异，对差异挥发性成分的峰面积进行离差标准化，并进行聚类分析，结果见图6。

在醇化12月时，片烟中戊醛和正丙醇的含量较高，而β-大马酮等挥发性成分的含量较低。随着醇化时间延长，吡啶、乙醇、β-大马酮和肉豆蔻醚（类胡萝卜素降解产物）的含量迅速增加后又呈下降趋势。醇化14月时，充氮包装醇化烟叶在苯乙醇和苯甲醇等香气成分含量大量增加的同时，吡啶和间二甲苯的含量也比常规包装醇化高。而醇化16月后，常规包装醇化片烟中醋酸和吡嗪等可能产生刺激性气味成分的含量也增加，而充氮包装醇化片烟中2-甲基-1-丁醇、异丙醇、甲酸甲酯、乙酸丁酯和异丁醛等香气成分的含量增加。

相关性分析结果也表明，不同醇化周期、不同包装方式与醇化片烟叶挥发性成分含量存在一定的相关性，其中，醇化时间与异丙醇、2-甲基-1-丁醇和甲酸甲酯的含量呈显著正相关关系，与正丙醇的含量呈显著负相关关系。

图6 不同包装方式下醇化片烟差异挥发性成分的聚类热图

5.主要差异化合物的ROAV结果
为确定差异挥发性化合物对醇化片烟气味的贡献程度，筛选出的主要差异化合物进行ROAV分析，采用面积归一化法计算化合物的相对含量，采用AroChembase数据库和文献中检索到的化合物气味阈值为嗅觉阈值。18种主要差异化合物中，β-大马酮的相对含量较高，且嗅觉阈值较低，因此定义CG-14中的β-大马酮（相对含量最高）的ROAV值为100。
ROAV值越大的组分对样品总体风味的贡献也越大。一般地，1≤ROAV≤100的组分是样品的关键风味化合物，0.1≤ROAV<1的化合物对样品的总体风味具有重要的修饰作用。如表2所示，醇化烟叶中ROAV≥0.1的差异化合物有2种，其中，β-大马酮是关键差异风味化合物，主要呈现苹果香、玫瑰香、桃子罐头香、蜜香和甜味；而肉豆蔻醚主要呈现温和的木头味和香脂味，是烟叶风味差异的重要修饰化合物。醇化16月时，烟叶中醋酸、异丙醇和甲酸甲酯的含量较高（相对含量分别大于42%、28%和12%），但因为气味阈值较β-大马酮高，故对烟草主要风味的贡献率不高。
从表2中也可以看出，随时间延长，常规包装烟叶的醇化进度较快，但醋酸和吡嗪等可能产生不良气息的化合物含量也增加。充氮密封包装醇化方式的透气性不佳，可防止一些香气损失，但吡啶和二甲苯等不良气味化合物也随醇化时间累积。

表2 醇化片烟主要差异化合物的ROAVs

从前面的研究结果可以看出，电子眼和电子鼻单独分析均可以辨别出不同醇化片烟的颜色和气味差异。但是烟叶醇化品质是一个综合概念，包括外观、物理特性、化学成分和感官质量等方面。相似颜色烟叶的化学成分和气味可能会存在差异。要准确、客观地评价烟叶的醇化品质，就需要综合考虑烟叶的色泽和气味等指标。

因此，将不同包装方式的片烟样品的电子眼和电子鼻数据整合，将数据归一化处理后提取特征数据，进行DFA判别模型分析，以考察电子眼和电子鼻联合分析对醇化烟叶的鉴别效果，结果如图7所示。可知，DF1和DF2之和为82.53%，验证得分为94，说明颜色和气味分析拟合后也能较好地区分各个样品。样品间距离越远，整体的感官差别越大。从图7可知，不同包装烟叶分别分布在图中不同区域。说明不同包装方式和醇化时间造成了醇化片烟整体感官的差异；且醇化时间越长差异越大，不同醇化时间片烟样品的相对距离越远。
 

图7 不同包装方式片烟的电子鼻和电子眼拟合DFA分析结果

采用IRIS电子眼和Heracles超快速气相电子鼻研究了不同包装方式下片烟醇化过程中颜色和挥发性成分的差异。结果表明：

（1）两种包装方式醇化片烟的颜色相似，主要集中在黄色到褐色之间，但充氮包装方式可以延缓烟叶颜色褐变。

（2）对比不同包装方式醇化片烟的挥发性成分指纹图谱，发现6个样品中挥发性成分的种类和含量存在差异，片烟中含量较高的化合物是醋酸、甲酸乙酯和异丙醇等。

（3）快速气相电子鼻从不同包装及醇化期的片烟中筛选出了乙醇、正丙醇和吡啶等18种主要的挥发性差异化合物，其中醇类化合物的种类较多；通过差异化合物的ROAVs分析，发现β-大马酮是醇化片烟的关键差异香气成分，主要呈现果香和花香，肉豆蔻醚对烟叶气味具有重要修饰作用。

（4）包装方式和醇化时间均会影响醇化片烟的化学品质，且醇化时间的影响更显著。常规包装方式片烟的醇化速度较快，在醇化14月时，β-大马酮和肉豆蔻醚的含量最高；但随着时间延长，片烟中正丙醇和异戊烯醇等香气成分含量迅速降低，醋酸和吡嗪等不良气味成分大量增加。而充氮包装方式有助于片烟香气成分的积累，能在一定程度上提高片烟品质，但不利于吡啶和间二甲苯等化合物的逸散。

（5）通过PCA和DFA模型分析，表明电子眼、电子鼻及二者拟合均能较好地区分不同包装方式和醇化周期的片烟。

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参考文献：查天,张承吉,朱磊,等.基于电子眼和电子鼻的不同包装片烟醇化品质差异分析[J].烟草科技,2024,57(12):15-24.

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