密集烤房與普通烤房烘烤過程中環(huán)境和煙葉顏色的變化

詹 軍，周芳芳，張曉龍，朱海濱，何永菊，王 濤，王柱石

(1.云南瑞升煙草技術(集團)有限公司，云南 昆明650106;2.紅云紅河煙草(集團)有限責任公司，云南 昆明650202;3.曲靖市煙草公司師宗分公司，云南曲靖655700)

密集烤房是發(fā)展專業(yè)化烘烤、建設現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)必不可少的基礎設施，近幾年來，在中國得到了突飛猛進的發(fā)展［1］。與普通烤房相比，密集烤房節(jié)能、省工以及提升煙葉整體烘烤質(zhì)量等優(yōu)勢較為明顯［2］。然而，由于中國密集烤房發(fā)展相對較晚，以往的研究多集中在烤房設備的設計與改造上，對于密集烘烤機制及烘烤工藝的研究較少;密集烘烤也往往套用普通烤房的烘烤工藝，導致密集烤房烤后煙葉容易出現(xiàn)葉面光滑、僵硬、顏色淡等現(xiàn)象，致使煙葉油分、香氣量降低，影響了煙葉的工業(yè)可用性［3，4］。樊軍輝等［5-6］曾研究認為，密集烤房與普通烤房相比，變黃期烤房內(nèi)CO2體積分數(shù)和O3體積分數(shù)的差異對煙葉內(nèi)在質(zhì)量具有重要影響;密集烤房強制通風，對流傳熱，烘烤過程中煙葉收縮形變小、煙葉易出現(xiàn)光滑和僵硬等現(xiàn)象?？梢姡绊憻熑~內(nèi)在品質(zhì)提高的原因除了煙葉本身所屬的品種、部位、成熟度等因素以外，就是烤房設備、裝煙方式、烘烤工藝(溫濕度、升溫速度、烘烤時間、風速)等，其中烘烤工藝中溫濕度、烘烤時間和風速3個工藝參數(shù)對煙葉的外觀品質(zhì)和內(nèi)在香氣質(zhì)量的影響最大［7，8］。為此，本研究以標準密集烤房和自然通風普通烤房為試驗對象，探討烘烤過程中烘烤時間、葉間風速等對煙葉質(zhì)量及色度的影響，旨在探索解決密集烤房烘烤后煙葉存在的問題，為特色優(yōu)質(zhì)煙葉密集烘烤工藝技術優(yōu)化提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2009年在河南省汝陽縣進行，供試品種為 NC 89。試驗田地勢平坦，土壤肥力中等。2009-05-10移栽，行距為120 cm，株距為50 cm，并按照當?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)管理規(guī)范進行大田管理。以中部葉(第11～12葉位)為試驗材料，依據(jù)成熟采收標準單葉采收，編竿后標記。

1.2 試驗設計

試驗共設置2個處理:T1，氣流下降臥式密集烤房，烤房規(guī)格為2.7 m×8.0 m，裝煙3層2路，裝煙密度65 kg·m-3;T2，自然通風氣流上升式普通烤房，烤房規(guī)格為2.7 m×2.7 m，裝煙5層2路，裝煙密度24 kg·m-3;每個處理重復3次，參照三段式烘烤工藝烘烤。分別取開烤、38℃始、38℃末、42℃始、42℃末、47℃始、47℃末、54℃始、54℃末和烘烤結(jié)束時的煙葉各10片用于測定煙葉顏色。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 烘烤時間與記錄 對密集烘烤與普通烤房烘烤中變黃、定色和干筋階段的時間進行記錄。

1.3.2 葉間隙風速 采用KANOMAX公司生產(chǎn)的電子風速儀(型號為ALNOR540)對密集烘烤與普通烤房烘烤過程中的葉間隙風速進行測定。

1.3.3 煙葉顏色 采用北京光學儀器廠產(chǎn)的WSC-2型測色色差計測量煙葉正反面的顏色。每片煙葉在主脈左右由葉基部至葉尖部各讀取6個值，煙葉的顏色值取均值，葉片正反面的測定方法一致。分別測得煙葉的亮度L*、紅度值a*和黃度值b*。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同烤房烘烤時間比較

分別根據(jù)目前密集烤房與普通烤房常規(guī)的烘烤方法，統(tǒng)計了2種烤房在烘烤過程中3個階段的用時，結(jié)果表明(表1)，密集烤房在變黃期、定色期、干筋期用時均顯著少于普通烤房，整個烘烤階段用時極顯著少于普通烤房。密集烘烤在3個階段的耗時分別比普通烤房減少17.00，11.00和7.00 h，總耗時減少了34.00 h，各階段和總耗時比普通烤房減少了 30.91%，19.30%，15.00% 和22.37%。

表1 不同烤房烘烤時間比較Table 1 Curing times of different curing barn h

2.2 不同烤房烘烤過程中的葉間隙風速變化

由表2可以看出，2種烤房烘烤過程中各階段葉間隙風速差別較大，密集烤房烘烤過程中3個階段的葉間隙風速分別比普通烤房高0.13，0.14和0.1 m·s-1，均極顯著高于普通烤房。這主要是因為密集烤房使用強制通風，烤房內(nèi)空氣流動快，排濕順暢，干燥能力強，體現(xiàn)了密集烤房的優(yōu)勢，但是如果控制不當，則會給煙葉烘烤帶來巨大損失。

表2 不同烤房烘烤過程中葉間隙風速變化Table 2 Wind speeds at tobacco leaves clearance of different curing barn m·s-1

2.3 不同烤房烘烤過程中煙葉顏色變化

根據(jù)國際上通用的亨特(Hunter)標度顏色的方法，L*代表亮度，L*=0表示黑色，L*=100表示白色，L*在0～100范圍內(nèi)代表不同程度的灰色;a*代表紅色與綠色相比的程度，從綠到紅a*值在-80～100范圍內(nèi)變化;b*值代表黃色與藍色相比的程度，從藍到黃b*值在-80～70范圍內(nèi)變化［10］。由圖1可以看出，煙葉烘烤過程中的亮度L*值基本呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，且整個烘烤過程中煙葉反面的亮度一直大于正面。普通烤房烘烤過程中煙葉的亮度與密集烤房變化趨勢相似，但是正反面的亮度值均小于密集烤房，尤其是在定色期的差別比較大，干筋后差別逐漸減小，但是與密集烤房相比仍較小。由圖2可以看出，煙葉烘烤過程中的色度a*值呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢，且正面基本大于反面，普通烤房烘烤過程中煙葉正面a*值與密集烤房差異不大，從定色后期開始，普通烤房煙葉反面的a*值略小于密集烤房。圖3顯示，煙葉烘烤過程中的b*值基本呈現(xiàn)出先升高后降低、再趨于平穩(wěn)的趨勢，進入定色后期普通烤房煙葉的正反面b*值均略小于密集烤房?？偟膩碚f，普通烤房烘烤后期亮度比密集烤房小，烤后煙葉顏色較深，而密集烤房較鮮亮。

3 討論與結(jié)論

圖1 2種烤房煙葉烘烤過程中亮度L*變化Fig.1 The brightness L*changes of different curing barn during curing

圖2 2種烤房煙葉烘烤過程中色度a*變化Fig.2 The chroma a*changes of different curing barn during curing

圖3 2種烤房煙葉烘烤過程中色度b*變化Fig.3 The chroma b*changes of different curing barn during curing

目前，密集烤房烤后煙葉的外觀質(zhì)量缺陷主要體現(xiàn)在煙葉的顏色、結(jié)構(gòu)和油分方面。而烘烤工藝不同會直接影響煙葉的外觀顏色變化，并最終影響烤煙的吸食品質(zhì)和香氣質(zhì)量的形成以及風格的彰顯。在烘烤工藝中，最能影響煙葉外觀顏色變化的就是溫濕度、烘烤時間和葉間隙風速，其中烘烤過程中各階段烘烤時間的長短不僅能夠影響煙葉的變黃程度和凋萎程度，而且還能夠在很大程度上控制煙葉內(nèi)在生理生化變化。而風速的大小不僅能夠影響到整個烤房環(huán)境空氣動態(tài)發(fā)生變化，也能影響到煙葉表面濕度狀況和水分動態(tài)變化，并最終影響煙葉烘烤過程中生理生化的變化程度。煙葉顏色是煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)的最直接體現(xiàn)。通過利用色差計來定量表征煙葉顏色參數(shù)在三維空間中變化的變量值，可以實現(xiàn)葉片顏色的直接量化［9］。

通過密集烤房與普通烤房烘烤對比試驗，研究認為，密集烘烤各階段的耗時較普通烤房顯著縮短，這主要是由烤房的烘烤原理及烤房性能決定的。密集烤房使用強制通風，烤房內(nèi)各棚次溫差小，各棚煙葉變化基本同步，而普通烤房各棚次溫濕度差別較大，需要協(xié)調(diào)各棚次煙葉變化，且密集烘烤過程中的葉間隙風速較大，呈明顯階段性快排濕特性，排濕順暢，干燥能力強，普通烤房則為持續(xù)性慢排濕?？痉績?nèi)的通風與煙葉的干燥關系密切，最終影響煙葉的吸食品質(zhì)，尤其對煙葉的香氣量、香氣質(zhì)、刺激性和口感的影響較大。宮長榮等［11］認為，烘烤過程中風速對煙葉質(zhì)量的影響一般在定色期和干筋期最大，掛煙3層的密集烤房烘烤中葉間隙風速以0.3 m·s-1左右為宜。目前，普遍研究［12-14］認為，密集烘烤變速通風，適當降低風機轉(zhuǎn)速對煙葉外觀質(zhì)量、內(nèi)在質(zhì)量和香氣物質(zhì)含量等均有明顯的改善作用。密集烤房通過強制通風能有效減少烘烤時間，節(jié)省烘烤能耗，但在目前應用中往往存在盲目地判斷煙葉烘烤過程中煙葉的變黃程度和干燥程度，錯誤地決定烘烤過程中溫濕度及風速的調(diào)節(jié)，大幅度減少各階段烘烤時間，導致煙葉變黃不夠充分，大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化不夠充分，烘烤過程中煙葉干燥過快，煙葉變黃與失水不充分，容易導致烤后煙葉僵硬或者烤青［15，16］。

密集烘烤過程中，尤其是密集烘烤后期煙葉的顏色較普通烤房淺，但煙葉相對鮮亮。煙葉烘烤中的顏色變化與色素的降解有著密切的關系，研究表明，烘烤中煙葉色素的降解主要集中在變黃期，且葉綠素的降解速率遠大于類胡蘿卜素，導致煙葉內(nèi)類胡蘿卜素與葉綠素的比值逐漸增大，其綜合作用使煙葉的顏色也逐漸由綠色轉(zhuǎn)向黃色［17-19］?？梢姡瑹熑~烘烤中顏色指標的變化與色素的降解規(guī)律一致。定色期隨著脫水干燥，葉片表皮細胞逐漸皺縮，導致煙葉表面的漫反射逐漸加強，煙葉表面的亮度逐漸降低［20］。另外，定色期煙葉的棕色化反應尤其是在定色后期的美拉德反應生成深色物質(zhì)，也可能是導致煙葉表面亮度降低的重要原因?？偟膩碚f，煙葉烘烤過程中的顏色變化是煙葉脫水干燥和生理生化變化，尤其是色素降解綜合作用的結(jié)果。煙葉的顏色與化學成分有著密切的相關關系。徐光輝等［21］研究表明，色度坐標b*與成熟期煙葉葉綠素含量有著顯著的相關關系，可以用b*值來預測葉綠素的含量。梁洪波等［22］研究認為，烤后煙葉蛋白質(zhì)含量與亮度L*，b*和色澤比H°呈極顯著負相關，與a*極顯著正相關。彭新輝等［23］的研究認為，烤后煙葉β-胡蘿卜素含量與亮度L*存在著顯著的負相關關系，與a*值和b*值存在著顯著的正相關關系。密集烤房葉片皺縮較小，定色過程較短，可能是導致其亮度L*大的重要原因。

因此，密集烤房烘烤適當降低各階段風機轉(zhuǎn)速，尤其是定色期和干筋期，延長關鍵溫度點穩(wěn)溫時間，從而有利于密集烤房烘烤優(yōu)勢的彰顯，提高烘烤質(zhì)量。

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