煙葉烘烤原理的探索與發(fā)現(xiàn)

楊 樹 勛

（甘肅省煙草公司隴南市公司，隴南 746000）

煙葉是重要的經(jīng)濟(jì)作物，從田間采收的鮮煙葉是一個(gè)有生命的器官，含有80%～90%的水分，既不能被直接利用，也不能直接作為工業(yè)原料進(jìn)行加工與儲(chǔ)藏，必須將其放置于特定的設(shè)備內(nèi)，采取適當(dāng)?shù)氖侄问蛊渥凕S干燥，將葉內(nèi)各種優(yōu)良的理化性狀轉(zhuǎn)化為人所需要的香氣物質(zhì)并固定下來，成為卷煙工業(yè)的原料。對(duì)于烤煙來說這個(gè)過程就是烘烤。一方面，具有潛在質(zhì)量的鮮煙葉必須經(jīng)過烘烤過程的轉(zhuǎn)化，其優(yōu)良品質(zhì)才能表現(xiàn)出來；另一方面，相同質(zhì)量潛勢(shì)的鮮煙葉以不同的工藝烘烤，將得到具有不同外觀和內(nèi)在質(zhì)量的干煙葉。大量的研究證明：大田栽培、成熟采收、烘烤對(duì)煙葉質(zhì)量的貢獻(xiàn)各占三分之一［1］，所以說烘烤是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的關(guān)鍵措施。煙葉烘烤原理是煙葉烘烤的基本規(guī)律，是在大量觀察、實(shí)踐的基礎(chǔ)上，經(jīng)過歸納、概括而得出的，烘烤原理對(duì)烘烤實(shí)踐具有指導(dǎo)意義。烘烤工藝是煙葉烘烤的具體方法或技術(shù)，烘烤工藝是烘烤原理的體現(xiàn)，是一定條件下煙葉烘烤的方法，當(dāng)條件發(fā)生變化后烘烤工藝也將隨著變化。烘烤工藝有多種，但原理只有一種，所以說“萬變不離其宗”，說明煙葉烘烤原理對(duì)煙葉質(zhì)量具有重要作用。

人類最初認(rèn)識(shí)煙草并開始種植使用時(shí)，煙草主要是利用陽光干燥的。人類對(duì)煙葉進(jìn)行烘烤加工已有500多年的歷史。在哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲新大陸以前，土著印地安人就使用明火進(jìn)行烤煙，其方法比較簡單，是將整株收獲的煙株懸掛在屋子里，地面上點(diǎn)燃木塊加木屑，產(chǎn)生濃烈的煙氣通過煙葉間隙，逐漸干燥。到19世紀(jì)前半葉美國北卡羅來納州農(nóng)場(chǎng)發(fā)明了與現(xiàn)代烘烤方法相近的火管烤煙。隨著生產(chǎn)的發(fā)展與技術(shù)的進(jìn)步，烤煙生產(chǎn)設(shè)備不斷得到改進(jìn)提高，出現(xiàn)了氣流上升式烤房、氣流下降式烤房、強(qiáng)制通風(fēng)的密集烤房，以及電子控溫控濕的自動(dòng)化烤房［2］。裝煙方式也從掛桿逐漸向煙夾、散葉、大箱過渡。烘烤技術(shù)不斷進(jìn)步。

1 傳統(tǒng)的煙葉烘烤原理及烘烤工藝

傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為，煙葉烘烤是指由田間成熟采收的鮮煙葉以一定的方式放置在特定的加工設(shè)備（稱為烤房）內(nèi)，人為創(chuàng)造適宜的溫濕度環(huán)境條件，使煙葉顏色由綠變黃的同時(shí)不斷脫水干燥，實(shí)現(xiàn)煙葉烤黃、烤干、烤香的過程［3］。它是葉內(nèi)大分子的有機(jī)物降解、消耗、轉(zhuǎn)化的生理生化變化過程和煙葉脫水干燥的物理過程的統(tǒng)一［4］。各國對(duì)烘烤原理的認(rèn)識(shí)基本一致，也都總結(jié)出了自己的烘烤工藝。我國以前的小烤房以及近幾年推廣的密集烤房都有相應(yīng)的烘烤工藝。烘烤工藝版本較多，最典型的是三段式烘烤工藝。其操作技術(shù)基本相似，主要是根據(jù)煙葉的變黃和干燥程度通過燒火及通風(fēng)控制烤房內(nèi)的環(huán)境溫度及環(huán)境濕度，分三個(gè)階段：變黃期、定色期、干筋期。其要點(diǎn)是：變黃期控制烤房內(nèi)的環(huán)境溫度（干球溫度）32～44℃、烤房內(nèi)的環(huán)境濕度（濕球溫度）32～37℃，烤到煙葉基本變黃；定色期控制烤房內(nèi)的環(huán)境溫度（干球溫度）45～54℃、烤房內(nèi)的環(huán)境濕度（濕球溫度）37～39℃，烤到葉片全干；干筋期控制烤房內(nèi)的環(huán)境溫度（干球溫度）56～70℃、烤房內(nèi)的環(huán)境濕度（濕球溫度）39～42℃，烤到煙筋全干［5］。雖然各國及國內(nèi)各產(chǎn)區(qū)的烘烤工藝有所差異，但核心要素大同小異，控制點(diǎn)是烤房內(nèi)的環(huán)境溫度及環(huán)境濕度。

2 傳統(tǒng)的煙葉烘烤原理及烘烤工藝存在的問題

傳統(tǒng)觀念對(duì)煙葉烘烤的表述不準(zhǔn)確。首先沒有認(rèn)識(shí)到煙葉烘烤過程是煙葉葉片衰老死亡過程這一生命現(xiàn)象。在理解、研究煙葉烘烤時(shí)沒有應(yīng)用植物葉片衰老死亡原理，而是片面地將其界定為變黃、干制的過程，因而不能利用葉片衰老機(jī)理及利用影響葉片衰老的因子去分析、解決烘烤問題。其次，烘烤工藝是在裝煙密度較低的條件下經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的結(jié)果。裝煙密度低時(shí)葉間空氣流通較順暢，烤房內(nèi)空氣與煙葉間濕熱交換正常，烤房內(nèi)與煙葉間環(huán)境要素（溫度、濕度、風(fēng)速）相近。當(dāng)裝煙密度大時(shí)，葉間氣流流通阻力大，烤房內(nèi)與煙葉間濕熱交換困難，烤房內(nèi)與煙葉間環(huán)境要素差距大，因而在煙葉內(nèi)層形成了一個(gè)獨(dú)特的濕熱環(huán)境。用傳統(tǒng)烘烤工藝烤裝煙密度大的煙葉存在以下四個(gè)方面的問題：一是傳統(tǒng)烘烤工藝不考慮煙葉的呼吸放熱對(duì)煙葉的影響。當(dāng)裝煙密度大時(shí)，煙葉的呼吸放熱量大，對(duì)煙葉烘烤進(jìn)程影響較大。據(jù)日本煙草中央研究所和鹿兒島試驗(yàn)站于1965年研究，煙葉在自然堆放的狀態(tài)下通過呼吸放熱，煙葉溫度能夠接近50℃，導(dǎo)致煙葉溫度過高，易燒壞煙葉，形成蒸片；二是葉內(nèi)水分排出困難，煙葉不能及時(shí)失水干燥，烤成糟片；三是烤房內(nèi)溫濕度對(duì)煙層內(nèi)煙葉的影響有滯后效應(yīng)，而且隨密度的增加而延長，烤房內(nèi)的溫濕度指標(biāo)不能準(zhǔn)確反映煙層內(nèi)的真實(shí)情況；四是裝煙越多、越密，層與層之間的溫差就越大，高溫層首先接觸熱氣流的煙葉對(duì)熱量的利用率就高，先接觸熱氣流的煙葉吸熱后汽化出的水分必然會(huì)造成空氣濕度升高，留給低溫層煙葉的可利用熱量少、濕度大，低溫層煙葉會(huì)形成冷凝水，導(dǎo)致煙葉爛邊、爛尖現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)煙葉腐爛問題。所以傳統(tǒng)烘烤工藝只適用密度較低的掛桿式烤房，而對(duì)于裝煙密度大的烤房就很難烘烤。近幾年國內(nèi)推廣的密集烤房大多采用掛竿裝煙方式，雖有部分采用煙籠、煙夾或散煙裝煙等方式，但多未達(dá)到密集裝煙的程度，其烘烤工藝也屬于傳統(tǒng)烘烤工藝。即使有的也提高了裝煙密度，但控制點(diǎn)還是烤房內(nèi)的環(huán)境溫度及環(huán)境濕度，操作難度大。這也是我國密集烤房裝煙密度無法提高的癥結(jié)所在。

3 現(xiàn)代煙葉烘烤原理

煙葉葉片要經(jīng)歷葉芽發(fā)生—旺盛成長—生理成熟—衰老—死亡5個(gè)階段。煙葉從生理成熟到采摘及烘烤變黃的過程實(shí)質(zhì)是葉片衰老死亡的過程。煙葉葉片在田間生理成熟后進(jìn)入衰老期，當(dāng)達(dá)到工藝成熟標(biāo)準(zhǔn)時(shí)要進(jìn)行采摘。從生理成熟到工藝成熟是煙葉衰老的第一階段，其在大田自然條件下完成。由于從田間采收的鮮煙只有潛在的質(zhì)量，尚不能成為實(shí)際的產(chǎn)品，因而要根據(jù)葉片衰老機(jī)理及利用影響葉片衰老的因子，促進(jìn)采收的葉片在烤房內(nèi)進(jìn)一步衰老變黃，以促進(jìn)葉內(nèi)大分子的有機(jī)物降解、消耗、轉(zhuǎn)化，向有利于吸食的方向轉(zhuǎn)化，同時(shí)使煙葉脫水干燥，使烤后煙葉達(dá)到最佳質(zhì)量要求。因而采摘后煙葉在烤房內(nèi)進(jìn)行烘烤是葉片衰老的第二階段［6］。因此對(duì)煙葉烘烤比較準(zhǔn)確的表述應(yīng)該是：煙葉烘烤是將田間采收的煙葉在烤房內(nèi)通過人為調(diào)控環(huán)境因素促使煙葉進(jìn)一步衰老、變黃、干制的過程，隨著葉片的衰老葉內(nèi)大分子有機(jī)物降解、消耗、轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生人體所需要的香氣物質(zhì)，同時(shí)使煙葉脫水干燥。只有明白了煙葉烘烤是葉片衰老的一個(gè)階段這一生物學(xué)原理，我們才能更好的理解煙葉烘烤過程中發(fā)生的生理生化反應(yīng)，在設(shè)計(jì)烘烤工藝時(shí)遵循科學(xué)規(guī)律，破解煙葉烘烤中的難題。

3.1 影響煙葉葉片衰老變黃的因素

煙葉衰老死亡受多種因素的調(diào)控，是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問題。煙葉為了適應(yīng)環(huán)境而生存，在系統(tǒng)發(fā)育上形成了一套完整的內(nèi)在調(diào)節(jié)體系。對(duì)煙葉衰老死亡起作用的各種內(nèi)外因子同時(shí)存在，共同作用于煙葉體，調(diào)節(jié)和控制煙葉的衰老死亡進(jìn)程。

3.1.1 煙葉自身對(duì)衰老死亡的調(diào)節(jié)

煙葉在進(jìn)化過程中為了適應(yīng)環(huán)境，確保種群的遺傳，形成了系統(tǒng)的生命周期，葉片衰老是其重要的一環(huán)。為了保證煙葉葉片衰老的有序進(jìn)行，煙葉進(jìn)化出了自己的控制因子［7］。影響煙葉葉片衰老的內(nèi)在因子有核基因、激素、自由基和抗氧化劑等。

核基因：細(xì)胞的程序性死亡。煙葉葉片衰老死亡是在核基因控制下，細(xì)胞結(jié)構(gòu)（葉綠體、細(xì)胞核等）發(fā)生高度有序解體、細(xì)胞內(nèi)含物降解的過程，這個(gè)過程受核基因控制，是程序性死亡過程［8］。

激素：煙葉葉片的衰老受體內(nèi)激素的調(diào)控。影響葉片衰老的激素有CIK（細(xì)胞分裂素）、ETH（乙烯）、ABA（脫落酸）、IAA（生長素）、GA（赤霉素）。煙葉體內(nèi)，ABA和ETH促進(jìn)衰老，CTK、GA及低濃度的IAA有延緩衰老的作用［9］。

自由基：自由基是帶有未配對(duì)電子的原子、離子、分子、基團(tuán)和化合物等，有細(xì)胞殺手之稱。衰老過程是細(xì)胞和組織中不斷進(jìn)行著的自由基損傷反應(yīng)的總和。當(dāng)煙葉葉片體內(nèi)的O2－、OH－等活性氧基團(tuán)或分子在葉片內(nèi)引發(fā)的氧化性損傷積累到一定程度，葉片就出現(xiàn)衰老甚至死亡［10］。

抗氧化劑：煙葉在長期進(jìn)化過程中在體內(nèi)形成了一套抗氧化保護(hù)系統(tǒng)，通過減少自由基的積累與清除過多的自由基兩種機(jī)制來保護(hù)細(xì)胞免受傷害。生物體內(nèi)的抗氧化劑主要有兩大類：一是抗氧化酶類，主要包括SOD（超氧化物歧化酶）、CAT（過氧化氫酶）、POX（過氧化物酶）等；二是非酶類抗氧化劑，主要有維生素E、維生素C、GSH（谷胱甘肽）、花青素等。煙葉在成熟后隨著衰老的加深抗氧化劑的含量會(huì)逐漸下降［11］。

3.1.2 環(huán)境對(duì)煙葉衰老死亡的影響

煙葉有其適宜的環(huán)境因素，環(huán)境因素能夠加速或延緩葉片的衰老，在逆環(huán)境條件下葉片等營養(yǎng)器官或組織的衰老被引發(fā)。影響葉片衰老的環(huán)境因素有極度溫度、水分脅迫、營養(yǎng)脅迫、病原體感染、傷害、光、氣體等［12］。

溫度：高溫能促進(jìn)植物葉片的衰老［13］。試驗(yàn)表明，高溫脅迫降低了植物葉片保護(hù)酶活性，導(dǎo)致體內(nèi)活性氧大量積累，抗氧化能力降低，引起生物膜相變或膜脂過氧化。在正常情況下淀粉、蛋白等水解酶是在一定的區(qū)隔化條件下起作用的，隨著生物膜相變或膜脂過氧化，它們被釋放到細(xì)胞質(zhì)起作用，促進(jìn)淀粉、蛋白質(zhì)的降解［14］。同時(shí)高溫能夠促進(jìn)葉片內(nèi)含物的水解及呼吸反應(yīng)。溫度是植物葉片內(nèi)含物水解及呼吸反應(yīng)的必備條件，較高的溫度能提高水解及呼吸反應(yīng)的速度，在一定的溫度范圍內(nèi)（水解及呼吸反應(yīng)適宜的溫度），呼吸強(qiáng)度隨著溫度的升高而增強(qiáng)，加速離體葉片衰老［15］。溫度的作用：第一，達(dá)到生理生化反應(yīng)（水解及呼吸）酶活性要求的溫度；第二，提供生理生化反應(yīng)的活化能；第三，能促進(jìn)水分子及親水有機(jī)物的運(yùn)動(dòng)，提高底物與酶活性位點(diǎn)的結(jié)合速度和頻率；第四，為植物葉片水分的蒸發(fā)提供動(dòng)能，而水分的蒸發(fā)進(jìn)一步帶動(dòng)水分子及親水有機(jī)物的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)防止反應(yīng)產(chǎn)物的堆積而延緩反應(yīng)；第五，高溫誘發(fā)自由基產(chǎn)生，造成生物膜破壞；第六，高溫降低了植物葉片保護(hù)酶活性，使植物葉片抗逆性下降［16］。

水分：水是生命之源，是促進(jìn)生命旺盛的因素，綠色植物在缺水時(shí)葉片都會(huì)發(fā)黃，水分脅迫是引起葉片衰老變黃的主要因素［17］。在水分脅迫條件下葉片衰老被引發(fā)。水分脅迫的主要作用：第一，可以促進(jìn)植物內(nèi)源激素乙烯（Eth）和脫落酸（ABA）的合成。Eth和ABA有加速植物衰老的作用，并使細(xì)胞膜的透性增加，加速呼吸作用，加快葉片中蛋白質(zhì)和葉綠素的降解（蛋白質(zhì)和葉綠素以復(fù)合體的狀態(tài)結(jié)合在一起存在于植物類囊體中，隨著蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞與分解，葉綠素也隨之進(jìn)行分解）；第二，引起氧化脅迫、積累活性氧破壞葉綠素和加劇膜脂過氧化。膜脂過氧化進(jìn)一步加劇了對(duì)葉綠素的破壞，葉綠素含量隨水分脅迫程度的加深和脅迫時(shí)間的延長，均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；第三，水分脅迫造成葉內(nèi)還原狀態(tài)（蛋白質(zhì)和葉綠素的降解需要還原條件），谷胱甘肽還原酶受激，促進(jìn)蛋白質(zhì)降解和氨基酸活化，導(dǎo)致淀粉酶、蛋白酶等水解酶比活上升，加速蛋白質(zhì)和葉綠素的降解；第四，水分脅迫使葉片的膨壓降低、氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致水解酶比活上升，有利于淀粉和蛋白質(zhì)的水解，進(jìn)而加速衰老［17］。同時(shí)在葉片衰老變黃的過程中保持一定的失水速度可以增加底物與酶的流動(dòng)性，能促進(jìn)衰老。保持一定的失水速度的主要作用：第一，促進(jìn)水分子及親水有機(jī)物的運(yùn)動(dòng)，提高底物與酶活性位點(diǎn)的結(jié)合速度和頻率，加快水解反應(yīng)和酶促反應(yīng)速度；第二，防止水解反應(yīng)和酶促反應(yīng)產(chǎn)物堆積減緩反應(yīng)速度，如果水分流動(dòng)慢反應(yīng)產(chǎn)物堆積，細(xì)胞組織就會(huì)將信息通過電脈沖或電壓傳遞給上一級(jí)反應(yīng)，減慢反應(yīng)速度［18］。

光照：光下能延緩植物衰老，暗中加速衰老［19］。暗中能產(chǎn)生ABA促進(jìn)氣孔關(guān)閉，強(qiáng)光和紫外光促進(jìn)植物體內(nèi)產(chǎn)生自由基，這些都能夠誘發(fā)植物衰老；日照長度對(duì)衰老有一定影響，長日照促進(jìn)GA合成，利于生長，短日照促進(jìn)ABA合成，利于脫落，加速衰老；光可抑制葉片中RNA的水解，在光下ETH的前體ACC向ETH的轉(zhuǎn)化受到阻礙；紅光可阻止葉綠素和蛋白質(zhì)含量下降，遠(yuǎn)紅光則能消除紅光的作用［20］。

營養(yǎng)：植物營養(yǎng)虧缺會(huì)出現(xiàn)葉片衰老，而離體的葉片由于同化作用的中斷、異化作用的延續(xù)導(dǎo)致葉片營養(yǎng)耗盡，從而促進(jìn)了衰老的進(jìn)行［21］。

病原體感染、蟲害及人、畜造成的機(jī)械損傷：病原體感染、蟲害等自然傷害及人、畜造成的機(jī)械損傷損害了葉片的組織結(jié)構(gòu)，促進(jìn)衰老［22］。

氣體：O2過高促進(jìn)呼吸及自由基形成，加速衰老，高濃度的CO2可以抑制乙烯（Eth）的形成和呼吸速率，延緩衰老［23］。

3.2 煙葉烘烤的目的

煙葉烘烤的目的有兩個(gè)：一是將綠煙葉烤黃烤香，二是將烤黃后的煙葉品質(zhì)固定下來，也就是將其烤干。所以煙葉烘烤可以簡單地概括為變黃和干燥兩個(gè)階段或過程，干燥過程我們又將其劃分為干葉和干筋兩個(gè)小段。

變黃：變黃是煙葉在多種酶（呼吸酶類、水解酶類、氧化還原酶類）的作用下的一種生理生化反應(yīng)，煙葉變黃從外表看是煙葉從綠色變?yōu)辄S色（葉綠素的分解）的過程，其實(shí)質(zhì)是內(nèi)含有機(jī)物分解、消耗和轉(zhuǎn)化（香氣前體物形成）的生化反應(yīng)過程。

干燥：當(dāng)煙葉變黃后，葉片組織細(xì)胞逐漸接近死亡，如不進(jìn)行限制，葉片內(nèi)的干物質(zhì)不但會(huì)消耗過度，而且隨著細(xì)胞逐漸接近死亡、內(nèi)囊體膜的破壞會(huì)發(fā)生棕色化反應(yīng)使葉片變褐變黑，成為枯葉，甚至死亡細(xì)胞產(chǎn)生腐敗反應(yīng)，形成黑褐色［24］。所以，一方面要將葉片組織中促進(jìn)生化變化的酶類（呼吸酶類、水解酶類、氧化還原酶類）活動(dòng)逐漸降低，減小葉內(nèi)干物質(zhì)的消耗；另一方面要防止葉片組織細(xì)胞消解過程中原生質(zhì)結(jié)構(gòu)解體、內(nèi)囊體膜損傷后細(xì)胞汁液及PPO（多酚氧化酶）外滲，基質(zhì)與酶類混雜，多酚氧化酶被活化，同時(shí)氧氣可以自由進(jìn)出煙葉組織，導(dǎo)致PPO催化多酚氧化為醌，醌聚合并與細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的氨基酸反應(yīng)，產(chǎn)生黑色素沉淀［25］。為達(dá)到這一目的，需要以較快的速度排除煙葉中的水分，將原生質(zhì)由溶膠變?yōu)槟z，黏性增大，生命活動(dòng)減弱。也就是煙葉中的水分吸收足夠的熱量，得到足夠的動(dòng)能，由煙葉細(xì)胞內(nèi)運(yùn)動(dòng)到煙葉表層，再繼續(xù)吸收熱量汽化、擴(kuò)散到空氣中，最后隨氣流流動(dòng)帶到烤房外。煙筋較粗且細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密、體積大、水分多、運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散阻力大、路徑遠(yuǎn)，所以需要較高的溫度、吸收較多的能量、花費(fèi)較長的時(shí)間才能最后干燥。

3.3 煙葉葉片烘烤的實(shí)質(zhì)

煙葉烘烤不論是何種烤房或煙葉，其內(nèi)在實(shí)質(zhì)是一致的，需要的條件是相同的。

（1）溫度。這里的溫度包括烤房內(nèi)的環(huán)境溫度、代表著濕度的濕球溫度和煙葉組織溫度。在煙葉烘烤過程中不但要將烤房內(nèi)的環(huán)境溫度和濕球溫度控制在適宜的范圍內(nèi)，即變黃期烤房內(nèi)的環(huán)境溫度在32～44℃、濕球溫度在32～37℃，定色期烤房內(nèi)的環(huán)境溫度在45～54℃、濕球溫度在35～38℃，干筋期烤房內(nèi)的環(huán)境溫度在55～70℃、濕球溫度在39～42℃，而且最關(guān)鍵的是要將煙葉組織溫度控制在適宜的范圍內(nèi)。變黃期和定色期濕煙葉的組織溫度必須控制在適宜葉片衰老的生理生化變化范圍之內(nèi)。煙葉組織溫度是煙葉烘烤中的核心要素。煙葉變黃速度以及煙葉變黃后的變褐速度直接受煙葉組織溫度的影響。煙葉組織溫度過低變黃速度就慢，煙葉組織溫度過高就會(huì)燒壞煙葉，出現(xiàn)蒸片、發(fā)生棕色化反應(yīng)。在變黃期濕煙葉的組織溫度控制在32～37℃，以34～36℃為適宜范圍（裝煙密度低時(shí)稍高，裝煙密度高時(shí)稍低）。在定色期濕煙葉的組織溫度在34～38℃，煙葉小卷筒前不超過38℃［6］。在干筋期葉片細(xì)胞已死亡、葉片已基本干燥，煙葉組織溫度會(huì)迅速接近干球溫度，組織溫度也失去了其作用。

（2）水分。煙葉變黃需要適宜的含水量。水分的作用是媒介作用和直接參與作用。煙葉內(nèi)含物質(zhì)水解和酶促過程沒有水分參與就不可能發(fā)生，必須在適宜的水分條件下進(jìn)行。由于鮮煙葉水分過多，因此在烘烤前期讓煙葉失去多余的水分，讓煙葉適度凋萎造成葉內(nèi)水分脅迫環(huán)境能夠提高煙葉變黃的速度（失水在5%左右）。在烘烤前期強(qiáng)制失水讓煙葉失去多余的水分還能降低烘烤難度、簡化操作技術(shù)。因在生產(chǎn)中同一批煙葉存在素質(zhì)差異，如不同葉位、不同地塊、不同采收時(shí)間等，其主要原因之一是含水量不同?？厩皬?qiáng)制失水，一是可以將煙葉的含水量調(diào)整到適宜衰老程度（最佳變黃水平），二是可以縮小同一批煙葉的素質(zhì)差異，提高煙葉的一致性，從而降低烘烤的難度，簡化操作技術(shù)，為輕簡（輕便、簡單）化烘烤創(chuàng)造條件。而且前期強(qiáng)制失水還拉大了葉邊、葉緣、表皮與葉肉及葉脈的水勢(shì)差，為下一步的失水變黃創(chuàng)造了條件［26］。

（3）失水速度。在煙葉烘烤過程中，不同時(shí)期要保持一定的失水速度。變黃期失水速度在2.5～4.5 g／（kg·h）之間，這與底物與酶活性位點(diǎn)的結(jié)合速率相協(xié)調(diào)，同時(shí)與煙葉呼吸產(chǎn)生的水分及煙筋內(nèi)的水分通過維管束向葉片的擴(kuò)散能力相關(guān)聯(lián)，達(dá)到既增加流動(dòng)性、保持葉內(nèi)水分脅迫環(huán)境，又能使葉片的含水量保持在一個(gè)適宜的范圍內(nèi)逐漸減少三個(gè)目的。當(dāng)葉片失水速度小于2.5 g／（kg·h）時(shí)，第一，葉片內(nèi)水分及參與生化反應(yīng)的底物的流動(dòng)性差，底物與酶活性位點(diǎn)的結(jié)合速度和頻率低，將推遲蛋白質(zhì)、淀粉的降解，會(huì)發(fā)生硬變黃的現(xiàn)象，反而使已水解的小分子的糖、氨基酸被消耗，煙葉香氣原始物質(zhì)得不到積累；第二，煙筋向葉片擴(kuò)散的水分及煙葉呼吸產(chǎn)生的水分較多從而弱化葉片內(nèi)還原狀態(tài)；第三，水分脅迫作用下降，水解酶和呼吸酶的濃度和活性下降；第四，造成水解反應(yīng)和呼吸反應(yīng)產(chǎn)物堆積必然減緩反應(yīng)速度?？傊?，失水速度小于2.5 g／（kg·h）時(shí)不利于淀粉、蛋白質(zhì)的水解，煙葉變黃慢，耗時(shí)長。裝煙密度大時(shí)如變黃期不失水或失水慢，加之定色期失水不及時(shí)就會(huì)將煙烤糟。為了防止糟煙，定色期必須快速失水，這樣就會(huì)烤出香氣質(zhì)差的平板煙，而平板煙主要是在定色期快速失水煙葉表皮迅速干燥定型、煙葉沒有來得及收縮造成的。當(dāng)失水速度大于4.5 g／（kg·h）時(shí)，葉片失水過快導(dǎo)致葉片含水量下降過快，原生質(zhì)將由溶膠變?yōu)槟z，黏性增大，底物流動(dòng)性下降，生命活動(dòng)大大減弱，限制了水解反應(yīng)的發(fā)生，葉綠體及大分子化合物的轉(zhuǎn)化還未完成，就會(huì)將煙葉烤青。在煙葉變黃過程中葉脈起著非常重要的作用，葉脈通過維管束向葉片擴(kuò)散水分既能增加底物的流動(dòng)性，又能使葉片的含水量保持在一個(gè)適宜的范圍內(nèi)逐漸減少，與煙葉變黃的生理生化反應(yīng)相協(xié)調(diào)，葉脈在煙葉變黃過程中起到了水源地和原料庫的作用［27］。在煙葉基本變黃后即變黃后期（41～43℃）延長時(shí)間，加快失水，失水速度控制在5～7 g／（kg·h）之間，讓煙葉達(dá)到充分凋萎、主脈發(fā)軟的程度，可以消除青煙，防止棕色化反應(yīng)的發(fā)生，還可以縮短定色干筋期的時(shí)間。因?yàn)樵谟绊憻熑~失水的諸要素中失水面積是一個(gè)重要因素，而此時(shí)的失水面積最大，當(dāng)進(jìn)入定色干筋期后雖然風(fēng)速大、溫度高，單位面積失水速度大，但由于葉邊葉緣迅速干燥，失水面積迅速減小，耗時(shí)反而長，能耗增加［6］。在定色期失水速度控制在9～12 g／（kg·h）之間，如失水過慢，定色期過長，大量香氣原始物質(zhì)被消耗，形成的香氣物質(zhì)就少；如失水過快，一方面香氣原始物質(zhì)脫水縮合形成的香氣物質(zhì)少，香氣量不足，另一方面香氣原始物質(zhì)剩余量較多，烤后煙葉香氣質(zhì)欠純。此時(shí)，隨著煙葉水分排出，煙葉含水量減少，限制了酶的活性，使葉內(nèi)生化變化逐漸減弱，直至終止，從而將煙葉顏色固定下來。在干筋期失水速度控制在3～7 g／（kg·h）之間，如溫度高、風(fēng)量大，失水速度過快可使部分香氣物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化及揮發(fā)，香氣量減少，而且煙葉色淡。

（4）組織溫度與失水速度。在煙葉烘烤過程中煙葉組織溫度與失水進(jìn)程必須協(xié)調(diào)。在煙葉變黃后煙葉達(dá)到充分凋萎、主脈發(fā)軟（失水30%）前組織溫度不超過37℃，煙葉小卷筒（失水50%）前煙葉組織溫度不得超過38℃，否則多酚氧化酶活性升高，就可能發(fā)生棕色化反應(yīng)，煙葉變褐，質(zhì)量下降［6］。

在保證以上條件的同時(shí)還要注意四個(gè)問題：一是煙葉烘烤過程中烤房內(nèi)要密閉，將煙葉置于不透光的環(huán)境；二是低溫層煙葉組織溫度不能低于露點(diǎn)溫度，避免產(chǎn)生冷凝水，出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象；三是不宜采用整株或半整株的形式烘烤，使葉片與煙稈分離有利于變黃；四是不宜將葉片與葉脈分離后烘烤。

對(duì)于普通烤房，濕球溫度基本上反映了濕煙葉的組織溫度，即變黃期濕煙葉的組織溫度為34～37℃、定色期為37～38℃。對(duì)于裝煙密度大的密集型烤房，由于葉間風(fēng)速和烤房內(nèi)風(fēng)速差距較大，以及呼吸放熱量較多，濕球溫度不能反映濕煙葉的組織溫度，但是在干葉前濕煙葉的組織溫度必須在煙葉的生理生化變化的范圍之內(nèi)，即變黃期濕煙葉的組織溫度控制在32～37℃之間。定色期濕煙葉的組織溫度在34～38℃，當(dāng)煙葉干葉后，煙葉組織溫度迅速升高，干筋時(shí)煙葉組織溫度與干球溫度達(dá)到一致。

該烘烤原理揭示了煙葉變黃干燥的內(nèi)在機(jī)理，適應(yīng)不同品種、不同類型的煙葉，適應(yīng)不同裝煙密度烤房和不同類型烤房的烘烤，只要按照該原理進(jìn)行烘烤控制或烘烤工藝擬合了以上原理就能達(dá)到烤好煙葉的目的。

4 煙葉烘烤原理與工藝展望

煙葉烘烤從外觀上看是煙葉變黃、干制的過程，但是伴隨著復(fù)雜的生命現(xiàn)象，是植物葉片生命歷程中必須經(jīng)歷的衰老階段，其符合植物葉片衰老的一般規(guī)律，是一個(gè)高度有序的被調(diào)控的過程，同時(shí)受環(huán)境因素的影響與誘導(dǎo)。自19世紀(jì)前半葉發(fā)明烤煙以來，許多學(xué)者對(duì)煙葉烘烤原理及烘烤工藝進(jìn)行了較廣泛的研究，雖提出了較完整的烘烤理論及多種烘烤工藝，對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐起到了積極的作用，但沒有從深層次揭示煙葉烘烤是葉片衰老這一規(guī)律，因而沒有將葉片衰老的有關(guān)知識(shí)應(yīng)用到煙葉烘烤中。隨著人們對(duì)葉片衰老機(jī)理的認(rèn)識(shí)不斷深入，以及在分子水平上深入揭示葉片組織及細(xì)胞的衰老機(jī)理，不但可以利用溫度、濕度等傳統(tǒng)手段設(shè)計(jì)煙葉烘烤工藝，還可以通過煙葉組織溫度、光照、氣體等方式控制煙葉烘烤。

基因編輯技術(shù)是指通過人為操作對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行“編輯”，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定DNA片段的敲除、加入等。我們可以按照人們的愿望，通過基因編輯技術(shù)有計(jì)劃地控制、改造煙葉葉片基因，加快離體葉片的程序性死亡過程，同時(shí)增加葉片死亡過程中發(fā)生棕色化反應(yīng)的難度，降低煙葉變褐的機(jī)率，達(dá)到降低烘烤難度、縮短變黃時(shí)間、提高煙葉質(zhì)量的目的。

近20年科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，植物細(xì)胞雖然沒有像人大腦一樣處理信號(hào)的神經(jīng)中樞，但植物細(xì)胞仍舊能接受、傳遞、并處理信號(hào)，并發(fā)現(xiàn)了茉莉酮酸甲酯、復(fù)合茉莉酸等信號(hào)傳遞物質(zhì)。如果我們能夠在眾多的信號(hào)傳遞物質(zhì)中找出煙葉葉片表達(dá)衰老的信號(hào)傳遞物質(zhì)并將植物信號(hào)傳導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用于煙葉烘烤，使用衰老信息素向采收的煙葉下達(dá)衰老的命令就能達(dá)到人為調(diào)控?zé)熑~衰老的目的，以實(shí)現(xiàn)煙葉烘烤的智能化。

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