不同烘烤工藝對(duì)初烤煙葉揮發(fā)性香氣物質(zhì)的影響

李微杰，崔國民，盧 紅，羅以貴*，汪伯軍，許安定，陳益銀，楊 超

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，云南昆明 650201；2.云南煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，云南玉溪 653100；3.重慶市煙草公司，重慶 400023)

“兩煙”在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，卷煙的生產(chǎn)依賴于烤煙的生產(chǎn)，而對(duì)于烤煙而言，香氣質(zhì)、量、型是衡量其可用性和質(zhì)量的重要指標(biāo)，因此，改善煙葉香氣質(zhì)量是提升煙葉品質(zhì)、提高工業(yè)可利用性的一條重要途徑。改善煙葉香氣質(zhì)量的途徑有栽培措施、調(diào)制、遺傳因素等，其中煙葉烘烤工藝對(duì)煙葉香氣質(zhì)量的影響較為直接。國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)烤煙香氣物質(zhì)的影響因素及其代謝進(jìn)行了大量研究[1-3]，劉嶺等研究發(fā)現(xiàn)，煙葉烘烤的變黃期溫度過低或過高都影響煙葉淀粉、蛋白質(zhì)水解，因而形成的香氣前體物質(zhì)較少[4]。大量的研究表明，在烘烤過程中，將溫濕度變化、風(fēng)速等條件與煙葉中的生理生化變化密切配合才能使煙葉形成較為協(xié)調(diào)的化學(xué)成分含量及配比，從而使煙葉香氣質(zhì)量得到有效改善[5-6]。K326為重慶煙區(qū)的主栽品種，其香氣量比較足，因而備受卷煙企業(yè)的歡迎，然而，K326的上部煙葉烤后原煙雜色比較嚴(yán)重，枯焦氣等雜氣重，香氣質(zhì)差成為該品種在高海拔地區(qū)種植推廣的主要障礙因素。因此，筆者以“提質(zhì)增香”為中心，探索改善煙葉香氣質(zhì)量的最佳烘烤工藝，對(duì)K326品質(zhì)的提升及該品種的推廣具有重大意義。

1 材料與方法

1.1材料供試烤煙品種為K326。土壤質(zhì)地為砂壤土，前茬作物為小麥。煙田栽培措施按照重慶優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)方案進(jìn)行。試驗(yàn)用烤房為符合國家密集烤房技術(shù)規(guī)范的氣流下降式密集型烤房，裝煙室大小為8.0 m×2.7 m×3.5 m(裝煙3臺(tái))。

1.2方法試驗(yàn)于2011年7～10月在重慶市澎水縣梅子埡鄉(xiāng)村民試驗(yàn)煙地內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)煙株分3個(gè)部位定葉位取樣，下部第5葉，中部第11葉，上部17葉。所選鮮煙葉為同一部位、同一成熟度，編桿均勻。

試驗(yàn)根據(jù)煙葉烘烤變黃期、凋萎期、干葉期和干筋期的溫濕度，設(shè)4種烘烤工藝參數(shù)組合模式：分別為處理1，即內(nèi)動(dòng)力排濕烘烤工藝，見表1；處理2，即外動(dòng)力排濕烘烤工藝，見表2；處理3，即三段式烘烤工藝，見表3；處理4，即三段六步式烘烤工藝，見表4。

1.3取樣方法每種處理，試驗(yàn)過程取樣準(zhǔn)備250片成熟度一致、素質(zhì)相同的煙葉，統(tǒng)一編桿，并裝在烤房底臺(tái)，烤房門口往里50 cm附近。 烘烤結(jié)束后，每個(gè)處理取B2F等級(jí)的初烤煙葉 1.5 kg作為檢測樣品。

1.4指標(biāo)測定方法試驗(yàn)所用各項(xiàng)指標(biāo)均委托云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院分析測試中心檢驗(yàn)。采用PEclarus680氣質(zhì)聯(lián)用儀，同時(shí)用蒸餾萃取GC/MS內(nèi)標(biāo)半定量法。

1.5數(shù)據(jù)處理采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1各處理上部煙葉初烤煙葉中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量從表5可以看出，處理2的6-甲基2-庚酮、β-環(huán)檸檬醛、巨豆三烯酮、芳樟醇、氧化異佛爾酮含量高于其他處理；處理1的二氫獼猴桃內(nèi)酯、β-大馬酮含量最高；處理3的香葉基丙酮、金合歡基丙酮A含量最高；處理4的β-二氫大馬酮、5，6-環(huán)氧-β-紫羅蘭酮含量最高。類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量最高的是處理2，其次是處理4，最低的是處理3。

表1 內(nèi)動(dòng)力排濕烘烤工藝

注：起火升溫速度2 ℃/h至34.0～36.0 ℃，以后各階段之間的升溫速度1 ℃/h；高溫層煙葉，氣流下降式烤房指烤房頂層，氣流上升式烤房指烤房底層。

表2 外動(dòng)力排濕烘烤工藝

注：起火升溫速度2 ℃/h至34.0～36.0 ℃，以后各階段之間的升溫速度1 ℃/h；高溫層煙葉，氣流下降式烤房指烤房頂層，氣流上升式烤房指烤房底層。

表3 三段式烘烤工藝

注：起火至要求溫度的升溫速度1 ℃/h，各個(gè)階段之間的升溫速度1 ℃/h；高溫層，氣流上升烤房指烤房底臺(tái)，氣流下降式烤房指烤房頂臺(tái)。

2.2各處理上部煙葉初烤煙葉中棕色化反應(yīng)物含量從表6可以看出，處理1的糠醇、2-乙酰基吡咯、2-環(huán)戊烯-1，4-二酮含量高于其他處理，處理4的糠醛、2，3-二氫苯并呋喃含量高于其他處理，而2-乙酰吡啶、2-環(huán)戊烯-1，4-二酮、2，3-戊二酮、2-乙?；量┖康陀谄渌幚?；處理1、2、4的2，3-二氫苯并呋喃、1-戊烯-3-酮、2，3-戊二酮含量差異小。2-環(huán)戊烯-1，4-二酮、2-乙酰吡啶含量處理1、2、3差異很小但都高于處理4。處理3的2，6-壬二烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、1-戊烯-3-酮、2，3-戊二酮含量最高。棕色化反應(yīng)物總量最多的是處理1，處理3其次，最少的是處理4。

表4 三段六步式烘烤工藝

注：起火升溫速度2 ℃/h至35.0～36.0 ℃，以后各階段之間的升溫速度1 ℃/1～2 h；高溫層煙葉，氣流下降式烤房指烤房頂層，氣流上升式烤房指烤房底層。

表5 類胡蘿卜素降解產(chǎn)物 μg/g

表6 棕色化反應(yīng)產(chǎn)物 μg/g

2.3各處理上部煙葉初烤煙葉中芳香族氨基酸類降解產(chǎn)物含量如表7所示，芳香族氨基酸類降解產(chǎn)物總量最多的是處理2，最少的是處理1。其中，處理2的苯甲醇、苯乙醇含量最高；處理1的苯乙醛含量最高；處理3的苯甲醛含量最高，吲哚含量最低。

表7 芳香族氨基酸類降解產(chǎn)物 μg/g

2.4各處理上部煙葉初烤煙葉中西柏烷類降解產(chǎn)物含量從表8可以看出，西柏烷類降解產(chǎn)物總量最高的是處理2，其次是處理1，最低的是處理3。其中，處理2的丁內(nèi)酯、西柏三烯二醇、降茄二酮、茄酮含量最高；處理4的寸拜醇含量較高。綜合而言，處理3的西柏烷類降解產(chǎn)物相對(duì)其他處理含量較低。

表8 西柏烷類降解產(chǎn)物 μg/g

2.5各處理上部煙葉初烤煙葉中其他揮發(fā)性香氣前體物含量如表9所示，處理1的正戊醛、新植二烯含量最高；處理2的3-甲基-2-丁烯醛、2-異丙基-5氧-己醛含量最高；處理3的正己醛、面包酮、3-羥基-2-丁酮、3-甲基-1-丁醇含量最高?？傮w上看，其他揮發(fā)性香氣前提物質(zhì)含量最高的是處理1，其次是處理2，最低的是處理4。

表9 其他揮發(fā)性香氣前體物質(zhì) μg/g

3 結(jié)論與討論

在煙草中，類胡蘿卜素是最重要的萜烯類化合物之一，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物是煙草中關(guān)鍵的致香成分，對(duì)類胡蘿卜素類色素的降解及相關(guān)因素的研究一直是熱點(diǎn)[7-12]。具有蜜甜而持久的花香，能增進(jìn)煙葉香氣、醇和吸味、增加煙氣豐滿度作用的香葉基丙酮及金合歡基丙酮A在低溫低濕的烘烤工藝中含量高于中溫中濕及中溫高濕烘烤工藝。中溫中濕處理的6-甲基2-庚酮、β-環(huán)檸檬醛、巨豆三烯酮、芳樟醇、氧化異佛爾酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、β-大馬酮最高，其中芳樟醇可以增進(jìn)煙氣中的木香，與煙氣自然風(fēng)格相協(xié)調(diào)，增進(jìn)煙香的透發(fā)性，而巨豆三烯酮、6-甲基2-庚酮等可以協(xié)調(diào)煙氣中的雜氣，增進(jìn)香氣，豐富香氣類型。中溫高濕的處理下β-二氫大馬酮、5，6-環(huán)氧-β-紫羅蘭酮含量最高，此2種物質(zhì)類似于β-大馬酮，可以增加煙氣豐富性。總體而言，中溫中濕的處理有利于類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量的提高。

棕色化反應(yīng)產(chǎn)物中含有不少優(yōu)質(zhì)煙草的致香成分，因而棕色化反應(yīng)程度較高的煙草，其煙氣質(zhì)量也較好[13]，含有大量的糖和氨基酸的青煙葉在經(jīng)調(diào)制后，形成多種對(duì)煙氣香吃味有良好貢獻(xiàn)的Maillard反應(yīng)化合物，包括吡嗪類、吡咯類、呋喃類、吡喃類等。醇化后煙草的堅(jiān)果香、甜香、爆米花香等優(yōu)質(zhì)香氣與這些化合物有很大關(guān)系。中溫中(高)濕的糠醛、2，3-二氫苯并呋喃含量高于低溫處理，表明中溫有利于糠醛、2，3-二氫苯并呋喃的轉(zhuǎn)化，而其中糠醛、2，3-二氫苯并呋喃含量中溫高濕的處理最高，說明在中溫的條件下，濕度適當(dāng)增加有利于糠醛、2，3-二氫苯并呋喃含量的增加；1-戊烯-3-酮、2，3-戊二酮含量低溫低濕的處理最高，則說明低溫低濕的條件有利于該物質(zhì)的形成。

在烤煙中苯丙氨酸的代謝產(chǎn)物如苯甲醇、苯乙醇是煙草中含量較豐富的香味成分之一。苯乙醇可以增加煙氣濃度和豐滿度，苯乙酮可以增加煙氣花香和豆香韻，調(diào)和煙香，苯甲醛具有飄逸的堅(jiān)果香，增加煙氣的香氣。該研究中，中溫中濕的處理下苯甲醇、苯乙醇、苯乙醛含量最高，說明中溫中濕有利于此3種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化形成；而能增加煙氣豐富度及甜潤感的吲哚則是低溫低濕的處理含量最低，說明適當(dāng)增加烘烤時(shí)的溫度及濕度能增加其含量。

煙草的表皮蠟質(zhì)經(jīng)過調(diào)制形成西柏烷類降解產(chǎn)物，而其降解產(chǎn)物茄尼酮及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物茄酮、茄那士酮、降茄二酮等也是重要的煙草香氣物質(zhì)，增加煙氣的醇和度、豐滿度、細(xì)膩度，增加口感的潤度，掩蓋雜氣，改善余味，對(duì)于提高改善煙氣香氣質(zhì)量有著重要的作用[14]。中溫中濕處理的西柏烷類降解產(chǎn)物總量最高，最低的是低溫低濕的處理，其中中溫中濕處理的丁內(nèi)酯、西柏三烯二醇、降茄二酮、茄酮含量最高，說明中溫中濕有利于提高此4種物質(zhì)的形成；而低溫低濕處理的寸拜醇含量最低，含量最高的是中溫高濕的處理，說明在中溫的條件下適當(dāng)增加濕度有利于該物質(zhì)的轉(zhuǎn)化形成。

新植二烯具有淡木香，與煙香協(xié)調(diào)，能提調(diào)煙香的自然風(fēng)味，對(duì)清甜香韻的形成意義重大。面包酮具有烤面包的味道，能增加煙氣豐滿度，提高煙氣的豐富性。3-羥基-2-丁酮、2-異丙基-5氧-己醛等對(duì)煙氣香氣質(zhì)量的改善有著重要的作用。該試驗(yàn)中，中溫中濕的處理下正戊醛、新植二烯、3-甲基-2-丁烯醛、2-異丙基-5氧-己醛含量高于其他處理，說明中溫中濕為此4種物質(zhì)轉(zhuǎn)化形成的最佳條件；低溫低濕的處理下的正己醛、面包酮、3-羥基-2-丁酮、3-甲基-1-丁醇含量最高，說明低溫低濕的烘烤環(huán)境有利于此4種物質(zhì)的形成。

研究中同為中溫中濕的處理1和處理2，其苯甲醇含量、苯乙醛、苯乙醇、苯甲醛及芳香族氨基酸類降解產(chǎn)物總量差值較大，差異為排濕動(dòng)力的差異，造成差異的機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。

所有香氣前體物質(zhì)總量最高的是處理2即外動(dòng)力排濕中溫中濕的處理，為352.03 μg/g；其次為內(nèi)動(dòng)力排濕中溫中濕的處理，為347.79 μg/g；最低的為低溫低濕的處理，為310.61 μg/g。說明中溫中濕有利于提高重慶煙區(qū)K326上部葉的香氣前體物質(zhì)的轉(zhuǎn)化形成，有利于提高和改善上部葉香氣質(zhì)量。中溫中濕的烘烤工藝處理降低了煙葉烘烤前期的失水率，促進(jìn)了煙葉保濕變黃，促進(jìn)了煙葉香氣前體物質(zhì)的形成和積累，定色期是煙葉香氣物質(zhì)形成的關(guān)鍵時(shí)期，其分別以改變煙葉細(xì)胞結(jié)構(gòu)、擴(kuò)大干濕差等方式來促進(jìn)煙葉失水定色；與此同時(shí)，在保證定色順利完成的前提下保持適當(dāng)?shù)臐穸却龠M(jìn)香氣物質(zhì)在此階段的大量形成，在干筋期設(shè)定62～63 ℃，穩(wěn)定一段時(shí)間，再升溫至68 ℃，從而降低干筋期的平均干筋溫度，減少香氣物質(zhì)的揮發(fā)，使得最后的香氣物質(zhì)大量積累，改善煙氣的香氣質(zhì)量。

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