變黃時間和定色時間對烤煙煙葉化學(xué)成分的影響

江厚龍，劉國順，周 輝，胡宏超

1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院國家煙草栽培生理生化研究基地，鄭州市農(nóng)業(yè)路63號 450002

2.重慶煙草科學(xué)研究所，重慶市北碚區(qū)天生路216號 400715

3.河南省煙草公司平頂山分公司，河南省平頂山建設(shè)西路263號 467000

烘烤是烤煙生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，烘烤過程中的變黃期和定色期是煙葉烘烤的重要階段，延長低溫變黃時間，提高變黃程度，使煙葉充分變黃后再緩慢升溫定色有利于提高煙葉致香物質(zhì)含量［1-2］。孫福山［3］提出，堅(jiān)持低溫變黃，把握變黃期和定色期脫水程度和階梯升溫干筋等措施可提高調(diào)制后煙葉的香氣質(zhì)和香氣量。Burton等［4］發(fā)現(xiàn)，高溫可加速調(diào)制期間煙葉中葉綠素a和葉綠素b的分解代謝。和田等［5］發(fā)現(xiàn)，烤煙在干片定色末期，溫度升至50℃時，煙葉開始出現(xiàn)烤煙特有香氣，而在50～55℃溫度范圍內(nèi)生成大量糖-氨基酸類縮合物，烤煙香氣物質(zhì)大部分在烘烤的變黃期和定色期形成，這兩個時期的烘烤條件直接影響煙葉香氣成分組成和含量，對煙葉的香氣和吸味有著決定性影響［6-8］。目前，有關(guān)調(diào)制過程中變黃和定色條件的研究多集中在溫濕度和升溫速度方面［1，9-10］，有關(guān)變黃時間和定色時間的研究僅見宋曉華［11］、周輝［12］等報道，其試驗(yàn)結(jié)果均為適當(dāng)延長變黃時間和定色時間有利于提高煙葉質(zhì)量，而有關(guān)變黃時間和定色時間對烤煙煙葉化學(xué)成分的影響少見報道。因此進(jìn)行了本研究，旨在為科學(xué)烘烤提供工藝技術(shù)指標(biāo)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

大田試驗(yàn)于2008年在河南省平頂山市郟縣堂街鎮(zhèn)進(jìn)行，供試品種K326。試驗(yàn)田地勢平坦，土壤弱堿性，質(zhì)地中壤，為烤煙連作地塊。土壤基礎(chǔ)肥力：有機(jī)質(zhì)堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為4.49，78.36，18.54，102.79 mg/kg。5月3日移栽，大田常規(guī)管理，煙葉生長良好，8月26日采收適熟中部葉。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與煙葉化學(xué)成分分析

采收的煙葉編桿，在氣流平移步進(jìn)式烤房［8］內(nèi)掛桿烘烤。在變黃后期（42～45℃），變黃時間分別延長0（對照），12，15和18 h；在定色期（52～54℃），將以上4個處理的定色期分別延長0（對照），6，9和12 h；共設(shè)16個處理，每處理3次重復(fù)（表1），按常規(guī)控制各處理的濕度。取每處理烤后C2F煙葉測定品質(zhì)指標(biāo)。

采用YC/Y 159—2002，YC/T 159—2002，YC/T 160—2002，YC/Y 161—2002，YC/T 176—2003規(guī)定的方法分別測定烤后煙葉的總糖、還原糖、煙堿、總氮和石油醚提取物；按照文獻(xiàn)［12-13］分別測定煙葉非揮發(fā)性有機(jī)酸和中性揮發(fā)性致香物質(zhì)含量。

表1 烘烤期間延長變黃時間和定色時間試驗(yàn)處理Tab.1 Treatments of prolong cured time experiments at yellowing color-fixing stages （h）

2 結(jié)果與討論

2.1 延長變黃時間和定色時間對烤后煙葉主要化學(xué)成分的影響

2.1.1 延長變黃時間的影響

由表2中的T1，T5，T9和T13處理烤后煙葉主要化學(xué)成分的分析結(jié)果可知，煙葉石油醚提取物、還原糖和總糖含量隨著變黃時間的延長逐漸增加，當(dāng)延長時間過長時含量又開始降低，處理間有顯著性差異。這是因?yàn)樽凕S時間延長，促進(jìn)淀粉的分解，增加了糖分的積累；變黃時間過長，則導(dǎo)致糖分含量因淀粉分解趨于徹底和呼吸作用繼續(xù)消耗而逐漸降低［2,12］?？偟S變黃時間的延長而逐漸降低；煙堿含量隨變黃時間的變化與還原糖的變化正好相反。糖堿比和氮堿比隨變黃時間的延長呈先升后降的趨勢，受變黃時間的影響較大。變黃期是大分子物質(zhì)降解的關(guān)鍵時期［14］，適當(dāng)延長這一時期的烘烤時間，對提高大分子物質(zhì)的降解程度、增加香氣合成前體物質(zhì)的含量是至關(guān)重要的。在變黃階段保持較高濕度和較長時間對淀粉的降解程度有著決定性作用［14］，宮長榮等［16］認(rèn)為，延長低溫變黃時間，對延緩煙葉細(xì)胞生理功能，促進(jìn)其內(nèi)部物質(zhì)轉(zhuǎn)化有重要的作用。艾復(fù)清等［17］發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)延長烘烤變黃時間、調(diào)控相對濕度，可降低烤后煙葉淀粉和蛋白質(zhì)含量。陳曉紅［18］也報道了類似的研究結(jié)果。本試驗(yàn)檢測結(jié)果與上述研究結(jié)果基本一致。

2.1.2 延長定色時間的影響

由表2中T1，T2，T3，T4烤后煙葉主要化學(xué)成分的分析結(jié)果可知，石油醚提取物、還原糖、總糖、煙堿和總氮含量均隨著定色時間的延長而增大，且處理間差異顯著；糖堿比隨定色時間延長而增大，氮堿比與定色時間關(guān)系不明顯；這表明，延長定色時間不僅增加了烤后煙葉石油醚提取物、還原糖、總糖、煙堿和總氮含量，而且糖、氮和堿間更加協(xié)調(diào)。這是因?yàn)樾》肿酉銡馇绑w物質(zhì)縮合形成致香物質(zhì)主要發(fā)生在烘烤過程的定色期［19］，適當(dāng)延長定色時間，既能加快煙葉干燥，又促使葉綠素充分降解，葉脈充分變黃，葉內(nèi)淀粉充分轉(zhuǎn)化［20］，進(jìn)而改善煙葉化學(xué)成分及彼此間的協(xié)調(diào)性。

2.1.3 延長變黃時間和定色時間的影響

延長變黃期和定色期煙葉主要化學(xué)成分含量檢測結(jié)果見表2。由表2可知，煙葉中石油醚提取物、還原糖和總糖含量隨變黃時間和定色時間延長的變化規(guī)律相似，三者均以變黃期延長12 h后再延長定色期的含量較高。石油醚提取物和總糖含量均以T8處理（變黃期和定色期均延長12 h）含量最高，還原糖含量則以T7（變黃期延長12 h，定色期延長9 h）處理含量最高。變黃期和定色期延長對煙堿和總氮含量的影響不顯著。糖堿比隨變黃期和定色期的變化趨勢與還原糖較為相似，在T7處理時出現(xiàn)最大值。氮堿比與變黃時間和定色時間的關(guān)系不明顯，最大值出現(xiàn)在T6處理（變黃期延長12 h，定色期延長6 h）。這表明，適當(dāng)延長烘烤過程的變黃期和定色期，可提高烘烤煙葉的石油醚提取物、還原糖和總糖的含量，提高化學(xué)成分間的協(xié)調(diào)性，優(yōu)化煙葉品質(zhì)。這是因?yàn)?，適當(dāng)延長變黃期和定色期的烘烤時間，可以促進(jìn)大分子物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化，小分子香氣物質(zhì)的合成與積累［21］。姚忠達(dá)等［22］認(rèn)為，適度延長變黃期和定色期穩(wěn)溫時間，可使化學(xué)成分更趨協(xié)調(diào)。詹軍等［23］也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)煙葉變黃、定色時間不夠，將導(dǎo)致煙葉內(nèi)部一系列的大分子物質(zhì)不能充分分解轉(zhuǎn)化，造成煙葉外觀上的油潤、豐滿程度下降，枯燥程度增加，油份減少。

2.2 延長變黃時間和定色時間對烤后煙葉非揮發(fā)性有機(jī)酸含量的影響

由表3可知，乙二酸、丙二酸、蘋果酸、檸檬酸和非揮發(fā)性有機(jī)酸總量均隨變黃時間的延長而增加，亞油酸、油酸和亞麻酸含量則無明顯增加趨勢。除檸檬酸外，其他有機(jī)酸和非揮發(fā)性有機(jī)酸含量均隨定色時間的延長而增加。延長變黃時間后繼續(xù)延長定色時間明顯增加了蘋果酸、檸檬酸和非揮發(fā)性有機(jī)酸總量，亞油酸含量則略有降低，乙二酸、油酸和亞麻酸含量隨變黃時間和定色時間的變化不明顯。可能因?yàn)?，在烘烤過程的變黃期和定色期，煙葉中的蛋白質(zhì)降解可產(chǎn)生大量有機(jī)酸［24］，變黃期和定色期時間的延長，促進(jìn)了煙葉中蛋白質(zhì)的降解，進(jìn)而增加了有機(jī)酸含量。李常軍等［25］報道，隨著烘烤時間的延長，有機(jī)酸總量呈持續(xù)增加趨勢。有機(jī)酸含量以變黃時間延長12 h為最高，繼續(xù)延長則有機(jī)酸含量開始下降［12］。煙葉中非揮發(fā)性有機(jī)酸不僅能調(diào)節(jié)煙氣的酸堿平衡，而且對卷煙感官質(zhì)量也有重要作用，許多有機(jī)酸及其衍生物是煙草香味的主要成分［6］。因此，適當(dāng)延長變黃時間和定色時間有利于提高調(diào)制煙葉的感官品質(zhì)。

表2 延長變黃時間和定色時間烤后煙葉中的常規(guī)化學(xué)成分含量①Tab.2 Content of chemical components in prolong cured tobacco leaves during yellowing and color-fixing stages

表3 延長變黃時間和定色時間烤后煙葉中的非揮發(fā)性有機(jī)酸含量Tab.3 Contents of non-volatile organic acids in prolong flue-cured tobacco leaves at yellowing and color-fixing stage （mg/g）

2.3 延長變黃時間和定色時間對烤后煙葉香氣物質(zhì)含量的影響

延長變黃時間和定色時間烤后煙葉中性致香物質(zhì)的GC/MS檢測結(jié)果見表4。

2.3.1 延長變黃時間

由表4中T1，T5，T9，T13處理的檢測結(jié)果看出，隨著變黃期時間的延長，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物和類西柏烷降解產(chǎn)物含量呈逐漸增大的趨勢；類胡蘿卜素降解產(chǎn)物和苯丙氨酸類物質(zhì)含量則以T9處理（變黃期延長15 h）最高；新植二烯和總致香物質(zhì)含量以T5處理（變黃期延長12 h）最高。T1處理（對照）的5種致香物質(zhì)和總致香物質(zhì)含量均較其他處理低，說明適當(dāng)延長變黃時間，使煙葉充分變黃，淀粉、色素等徹底降解，可提高煙葉香氣物質(zhì)含量［26］。王萬能等［27］認(rèn)為，在變黃末期適當(dāng)延遲轉(zhuǎn)火，煙葉化學(xué)成分更協(xié)調(diào)，香味物質(zhì)含量顯著增加。張曉遠(yuǎn)等［28］發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)延長變黃穩(wěn)溫時間，烤后上部煙葉中化學(xué)成分較為協(xié)調(diào)，中性致香物質(zhì)含量較高。本研究結(jié)果進(jìn)一步表明，變黃期是大分子物質(zhì)降解，小分子致香前體物形成的重要時期［29］，此階段的穩(wěn)溫時間對致香前體物含量有著至關(guān)重要的影響［30］。

2.3.2 延長定色時間

由表4中T1，T2，T3和T4處理的檢測結(jié)果可以看出，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、苯丙氨酸類和新植二烯含量及致香物質(zhì)總量均呈隨著定色期穩(wěn)溫時間的延長而增大的趨勢，T4處理（定色期延長12 h）致香物質(zhì)含量最高；類西柏烷降解產(chǎn)物含量隨定色期穩(wěn)溫時間的延長而增大，至延長9 h（T3）時含量最高，繼續(xù)延長其含量又開始降低。這是因?yàn)?，隨著定色期時間的延長，煙葉中大分子物質(zhì)進(jìn)一步降解成小分子致香物質(zhì)，同時部分小分子物質(zhì)又進(jìn)一步聚合形成致香物質(zhì)，致使煙葉中致香物含量增加。汪伯軍等［30］的研究表明，烘烤期間在54℃下保持相對較長的時間可改善煙葉顏色和色澤，有利于香氣物質(zhì)的形成。定色階段的主要任務(wù)是大部分香氣前體物縮合形成大分子香氣物質(zhì)，并把煙葉已經(jīng)形成的色澤和品質(zhì)固定下來［31］。因此，通過調(diào)控定色期穩(wěn)溫時間促進(jìn)更多致香物質(zhì)的形成是可行的。

表4 延長變黃時間和定色時間烤后煙葉中性致香物質(zhì)的含量Tab.4 Contents of neutral aroma substances in prolong flue-cured tobacco leaves at yellowing and color-fixing（μg/g）

2.3.3 延長變黃時間和定色時間

由表4中T6～T8，T10～T12和T14～T16處理的檢測結(jié)果可以看出，煙葉中美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的含量隨著變黃時間和定色時間的延長呈明顯的“雙峰”型變化，即美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的含量隨著煙葉變黃時間和定色時間的延長而增加，變黃時間過長則含量降低；高峰分別出現(xiàn)在T8和T12處理，T16處理含量最低。類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的含量有隨煙葉變黃期時間的延長而逐漸增加的趨勢，所有處理均較對照含量高；變黃期和定色期分別延長12 h（T8）的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量較高，隨后降低又逐漸增高，T15處理達(dá)到峰值，而后又降低。這是由于延長烘烤時間過長，部分香氣物質(zhì)揮發(fā)造成的。宋曉華等［11］的研究顯示，烘烤時間過長會導(dǎo)致部分香氣物質(zhì)損失。馬力［32］、詹軍［33］等的研究也表明，變黃期和定色期適度延長穩(wěn)溫時間有利于類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物和新植二烯的形成。類西柏烷類降解產(chǎn)物含量呈隨變黃期和定色期延長而增大的趨勢，以T16處理的含量最高，其次是T8處理；變黃期延長對類西柏烷類致香物質(zhì)含量的影響較定色期大。苯丙氨酸類致香物質(zhì)的含量隨著變黃期的延長逐漸增加，T8處理含量最高，其次為T12，T16處理的含量最低。詹軍等［34］的研究也顯示相似的結(jié)果。這是因?yàn)?，烘烤時間過長，導(dǎo)致某些苯丙氨酸類致香物揮發(fā)。也有報道顯示，適度延長變黃期和定色期穩(wěn)溫時間，有利于提高煙葉西柏烷類及苯丙氨酸類的降解產(chǎn)物含量［22］。新植二烯含量和總致香物質(zhì)含量隨煙葉變黃期和定色期的延長逐漸增加，達(dá)峰值后又開始下降，二者含量以T8處理最高?？赡苁且?yàn)樽凕S期過長，呼吸消耗過度，削弱了香味物質(zhì)生成的基礎(chǔ)；同時，定色期的延長又導(dǎo)致部分新植二烯類物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化或揮發(fā)損失。張豐收等［35］的研究表明，在烘烤過程中煙葉的變黃期（42℃）與定色期（54℃）均延長12 h，能顯著提高煙葉新植二烯、醇類、酮類、氮雜環(huán)類和總香氣物質(zhì)含量。

3 小結(jié)

烘烤過程中變黃期和定色期均延長12 h，可有效提高烘烤后煙葉內(nèi)石油醚提取物含量、還原糖、總糖、煙堿和總氮含量和中性致香物質(zhì)的含量，具有顯著改善煙葉內(nèi)在質(zhì)量的作用。

［1］宮長榮，孫福山，劉奕平，等.烘烤環(huán)境條件對煙葉內(nèi)在品質(zhì)的影響［J］.中國煙草科學(xué)，1999（2）：8-9.

［2］董志堅(jiān)，陳江華，宮長榮.煙葉烘烤過程中不同變黃和定色溫度下主要化學(xué)組成變化的研究［J］.中國煙草科學(xué)，2000（3）：21-24.

［3］孫福山.烤煙調(diào)制過程中香氣成分的研究及其應(yīng)用技術(shù)探討［J］.中國煙草科學(xué)，1997（2）：39-41.

［4］Burton H R，Bush L P，Hamilton J L.Effect of curing on the chemicalcomposition ofburley tobacco［J］.Recent Advance in Tobacco Science，1983，9:91-153.

［5］茆寅生，譯.日本煙草調(diào)制的研究［J］.中國煙草，1986（2）：40-42.

［6］史宏志，劉國順.煙草香味學(xué)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1998.

［7］吳中華，徐秀紅，王松峰，等.不同調(diào)制方法對烤煙淀粉含量及香吃味的研究［J］.云南煙草，2004（2）：17-24.

［8］宮長榮，汪耀富，趙銘欽，等.烘烤過程中煙葉香氣成分變化的研究［J］.煙草科技，1995（5）：31-33.

［9］李傳玉，楊輝，王玉平，等.不同烘烤工藝對煙葉主要質(zhì)量性狀的影響［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（5）：155-157.

［10］王愛華，徐秀紅，王松峰，等.變黃溫度對烤煙烘烤過程中生理指標(biāo)及烤后質(zhì)量的影響［J］.中國煙草學(xué)報，2008，14（1）：27-31.

［11］宋曉華，劉國順，付劭怡，等.烘烤過程中拉長變黃和定色時間對烤煙中性致香成分含量的影響［J］.浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010，22（2）：249-252.

［12］周輝，劉國順，江厚龍，等.延長變黃時間對烤煙石油醚提取物和中性致香成分及非揮發(fā)性有機(jī)酸含量的影響［J］.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，44（6）：619-624.

［13］邵慧芳，許自成，李東亮，等.烤煙還原糖含量與主要揮發(fā)性香氣物質(zhì)及感官質(zhì)量管理的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析［J］.中國煙草學(xué)報，2011，17（2）：8-17.

［14］李春艷，聶榮邦.煙葉烘烤過程中部分化學(xué)成分的動態(tài)變化研究進(jìn)展［J］.作物研究，2005，19（5）：312-313.

［15］邱妙文，凌壽軍.不同烘烤濕度條件下煙葉淀粉含量變化關(guān)系［J］.中國煙草科學(xué)，2004（3）：6-8.

［16］宮長榮，宋朝鵬，張駿，等.烘烤條件下煙葉抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)系統(tǒng)的變化［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2005，21（10）：185-187.

［17］艾復(fù)清，韓碩，翟欣，等.紅花大金元烘烤過程中主要酶活性變化規(guī)律的研究［J］.山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報，2010，29（1）：6-9.

［18］陳曉紅.烘烤過程中不同變黃條件對上部煙葉主要化學(xué)成分的影響［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011，24：20-22，27.

［19］詹軍，武圣江，賀帆，等.密集烘烤干筋期溫濕度對上部煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)的影響［J］.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011（6）：29-35.

［20］王愛華，楊斌，管志坤，等.烤煙烘烤與煙葉香吃味關(guān)系研究進(jìn)展［J］.中國煙草學(xué)報，2010，16（4）：92-97.

［21］宮長榮，汪耀富，趙銘欽，等.煙葉烘烤中變黃和定色條件對 香 氣 特 征 的 影 響［J］.華 北 農(nóng) 學(xué) 報 ，1996，l1（3）：106-111.

［22］姚忠達(dá)，吳克松，周初躍，等.不同烘烤方法對煙葉質(zhì)量及香 味 成 分 的 影 響［J］.中 國 煙 草 科 學(xué) ，2010，31（6）：68-71.

［23］詹軍，賀帆，宋朝鵬，等.密集烘烤定色和干筋期風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對上部煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)的影響［J］.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011，45（6）：617-623.

［24］李常軍，宮長榮，陳江華，等.烘烤濕度條件對煙葉氮代謝的影響［J］.華北農(nóng)學(xué)報，2001，16（2）：41-144.

［25］李常軍，宮長榮，周義和，等.烤煙烘烤過程中變黃溫度對氮素代謝的影響［J］.中國煙草科學(xué)，2001，7（2）：31-35.

［26］武圣江，宋朝鵬，賀帆，等.密集烘烤過程中煙葉生理指標(biāo)和物理特性及細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)變化［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44（1）：125-132.

［27］王能如，徐增漢，張瀛.轉(zhuǎn)火時機(jī)對烤煙上部葉的后熟效應(yīng)［J］.煙草科技，2001（9）：41-43.

［28］張曉遠(yuǎn)，畢慶文，汪健，等.變黃期溫濕度及持續(xù)時間對上部煙葉呼吸速率和化學(xué)成分的影響［J］.煙草科技，2009（6）：56-59.

［29］宮長榮，周義和，楊煥文.烤煙三段式烘烤導(dǎo)論［M］.北京：科學(xué)出版社，2005：1-9，62-187.

［30］汪伯軍，張文平.密集烘烤關(guān)鍵溫度點(diǎn)穩(wěn)溫時間對烤后煙葉質(zhì)量的影響［J］.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，41（12）：1329-1331.

［31］宮長榮.煙草調(diào)制學(xué)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2003.

［32］馬力，樊軍輝，黃克久，等.密集烘烤關(guān)鍵溫度點(diǎn)不同穩(wěn)溫時間對煙葉香氣物質(zhì)和評吸質(zhì)量的影響［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（4）：326-329.

［33］詹軍，李偉，霍開玲，等.密集烘烤中穩(wěn)溫時間對烤煙上部葉香氣質(zhì)量的影響［J］.南方農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，42（10）：1193-1198.

［34］詹軍，宮長榮，李偉.密集烘烤干筋期干球和濕球溫度對煙葉香氣質(zhì)量的影響［J］.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2011，37（5）：484-489.

［35］張豐收，宮長榮，蘇海燕，等.密集烘烤穩(wěn)溫時間對煙葉品質(zhì)的影響［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（2）：218-221.