玉溪市K326烤煙品種定色期烘烤工藝優(yōu)化研究

段玉琪，任汝周, , 趙高坤, 李佛琳, 黃 維，李 焱， 吳會(huì)平，楊雪彪，鄒聰明 *

(1.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，云南 玉溪 653100； 2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650201；3.云南省香料煙有限公司，云南 保山 678000)

【研究意義】近年來(lái)，煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，密集烘烤已成為煙葉烘烤的普遍方式，并朝著智能化方向發(fā)展。然而，經(jīng)密集烘烤后的煙葉容易出現(xiàn)葉面僵硬、顏色淡等現(xiàn)象，導(dǎo)致煙葉油分、香氣量等降低，極大降低了烤后煙葉的工業(yè)可用性。研究表明，煙葉的烘烤過(guò)程受多種因素的影響，其中溫濕度和烘烤時(shí)間尤為重要[1-3]。定色階段作為烘烤過(guò)程中最難掌握的階段，該階段任務(wù)主要是通過(guò)升溫速度以及穩(wěn)溫時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)烘烤過(guò)程中的生理生化反應(yīng)，將煙葉優(yōu)良品質(zhì)及時(shí)固定下來(lái)，使煙葉朝著高品質(zhì)的方向變化，嚴(yán)格控制定色階段的溫濕度及烘烤時(shí)間，能夠極大提高煙葉烘烤質(zhì)量[4-8]。K326在1989年被全國(guó)煙草品種審定委員會(huì)審定為全國(guó)推廣良種，產(chǎn)量中等偏高，顏色桔黃，色澤飽滿(mǎn)，油份多，煙味濃，勁頭足，是紅塔集團(tuán)非常理想的主料烤煙煙葉，同時(shí)因?yàn)橛裣頍煆S的需要，玉溪成為K326的主栽地之一。另外，K326在烘烤過(guò)程中煙葉衰老速度較快，變黃和失水特性較好，烘烤期間PPO活性較高，葉片分層落黃好，煙葉易烤性較好，但是葉片較厚、變黃稍慢，烘烤技術(shù)不當(dāng)，下部煙葉易烤枯，上部煙易掛灰，烤后青煙少，黃煙和雜煙略多，煙葉耐烤性一般，較云煙系列烤煙品種難烤[9-11]。【前人研究進(jìn)展】聶東發(fā)等大多數(shù)學(xué)者研究認(rèn)為，煙葉烘烤時(shí)適當(dāng)提前進(jìn)入定色期，能夠使煙葉充分變黃，一方面提高煙葉的外觀質(zhì)量和化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，另一方面能夠改善煙葉的內(nèi)在品質(zhì)，提高初烤煙葉的香吃味，從而使煙葉的烘烤質(zhì)量和工業(yè)可用性進(jìn)一步提高，另外，50～55℃是梅拉德反應(yīng)的關(guān)鍵時(shí)期，該階段主要進(jìn)行還原糖和氨基酸的縮合反應(yīng)，變黃期產(chǎn)生的高分子物質(zhì)如淀粉、葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素等降解為小分子物質(zhì)，該時(shí)期小分子物質(zhì)再進(jìn)行縮合產(chǎn)生大量致香物質(zhì)，溫度達(dá)50 ℃時(shí)，烤煙特有香氣開(kāi)始出現(xiàn)[12-14]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】該研究主要針對(duì)K326品種煙葉的特性以及紅塔集團(tuán)對(duì)K326煙葉工業(yè)可用性的要求，在玉溪市利用小型密集烤箱設(shè)置了6種不同的定色期烘烤工藝，量化了烘烤過(guò)程中的溫濕度和時(shí)間技術(shù)指標(biāo)?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以期找出適宜的烘烤工藝，應(yīng)用于玉溪市自控設(shè)備溫濕度和時(shí)間程序的設(shè)定，同時(shí)提高K326煙葉的工業(yè)可用性，為云南省K326烤煙品種優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)提供一定的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)

田間試驗(yàn)于2016年在玉溪市江川區(qū)九溪鎮(zhèn)進(jìn)行，烘烤試驗(yàn)在云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)院研和基地內(nèi)進(jìn)行。九溪鎮(zhèn)地處東經(jīng)102°38′，北緯24°18′，海拔1730 m，年平均氣溫16.6 ℃，年降水量195.40 mm，土壤類(lèi)型為紅壤土。

1.2 試驗(yàn)材料

供試烤煙品種為K326，選取田間生長(zhǎng)一致、正常成熟落黃的下部(4～5片)、中部(9～11片)、上部(15～16片)鮮適熟煙葉作為試驗(yàn)煙葉；采用昆明格蘭德科技有限公司生產(chǎn)的RC30D-DF型號(hào)密閉式熱泵烤箱進(jìn)行煙葉烘烤。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)于2016年4月25日進(jìn)行煙苗移栽，種植密度為16 500株/hm2，行株距120 cm×50 cm，大田施純氮90 kg/hm2，煙草專(zhuān)用復(fù)合肥(12-12-24)750 kg/hm2，硫酸鉀肥(K2O：50 %)90 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O = 1∶1∶2.5，施肥方法為全部磷肥、1/3的氮肥和鉀肥作基肥塘施，其余的氮肥和鉀肥作追肥于移栽后15、30 d分2次施完。打頂留葉數(shù)為20～22片，其他栽培措施按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙栽培技術(shù)要求進(jìn)行。編煙按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)做法進(jìn)行，每竿編煙100片，裝煙時(shí)每層12竿，共2層掛于干濕球溫度計(jì)附近。

依據(jù)當(dāng)?shù)睾婵灸Ｊ讲⒖己婵緦?zhuān)家經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，即煙葉通過(guò)變黃期正常烘烤變黃后，在定色期設(shè)置6個(gè)溫濕度與時(shí)間參數(shù)組合處理，如表1所示，每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)在1個(gè)烤箱中操作，共18個(gè)烤箱；烘烤過(guò)程中變黃期和干筋期均采用玉溪市主推烘烤工藝(專(zhuān)家推薦)，如圖1所示。

圖1 玉溪市密集烤房K326烘烤技術(shù)操作模式Fig.1 The operating mode of K326 flue-curing technology in the bulk barn in Yuxi City

表1 定色期溫濕度與時(shí)間組合的處理情況

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

分別對(duì)6種試驗(yàn)處理的煙葉感官評(píng)吸質(zhì)量、物理特性、等級(jí)均價(jià)以及煙葉中主要化學(xué)成分進(jìn)行鑒定。

1.4.1 物理特性 厚度使用DCP-HDY04型電腦測(cè)控厚度測(cè)定儀參照標(biāo)準(zhǔn)GB451.3-2002測(cè)定，平衡含水率按照標(biāo)準(zhǔn)YC/T31-1996進(jìn)行測(cè)定，葉面密度按照標(biāo)準(zhǔn)YC/T142-2010進(jìn)行測(cè)定。含梗率=煙梗質(zhì)量/煙葉質(zhì)量×100 %,采用電子天平測(cè)定單葉重[15]。

1.4.2 化學(xué)成分 總糖和還原糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法，淀粉含量測(cè)定采用3,5-二硝基水楊酸比色法、煙堿含量測(cè)定采用硅鎢酸重量法，總氮含量測(cè)定采用過(guò)氧化氫-硫酸消化法，氧化鉀含量測(cè)定采用火焰光度法[16]。

1.4.3 等級(jí)和均價(jià) 初烤煙葉按GB2635-92進(jìn)行分級(jí)，各階段試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)初烤后煙葉進(jìn)行統(tǒng)一評(píng)價(jià)，并統(tǒng)計(jì)各處理初烤后煙葉的上等煙率、中等煙率、下等煙率、級(jí)外煙率及均價(jià)(以2016年玉溪市收購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù))。

1.4.4 感官質(zhì)量 由7位云南中煙技術(shù)中心專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)價(jià)，感官質(zhì)量指標(biāo)為煙草本香(10)、香氣量(15)、香氣質(zhì)(15)、濃度(10)、刺激性(15)、勁頭(5)、雜氣(10)、干凈度(10)、濕潤(rùn)感(5)和回味(5)等11個(gè)指標(biāo)。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析采用Excel2007和SPSS19.0軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 定色期不同烘烤時(shí)間及溫濕度對(duì)煙葉等級(jí)和均價(jià)的影響

不同等級(jí)質(zhì)量的煙葉具有不同的使用價(jià)值，也具有不同的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)煙葉進(jìn)行正確分級(jí)，有利于提高生產(chǎn)效率，保證煙農(nóng)的合理收益[17]。不同溫濕度與時(shí)間組合對(duì)3個(gè)部位煙葉等級(jí)和均價(jià)的影響見(jiàn)表2，上、下部煙葉的等級(jí)質(zhì)量及均價(jià)明顯偏低，而中部煙葉較高。下部葉中上中等煙率和均價(jià)以X6最高，分別為72 %和24.9元/kg，X1和X2煙葉等級(jí)質(zhì)量較差，均價(jià)也較低；中部葉中C4的中上等煙率和均價(jià)最高，分別為100 %和29.9元/kg，相比之下，煙葉烘烤結(jié)果優(yōu)于其他處理；上部葉中B4的中上等煙率和均價(jià)最高，分別為91 %和17元/kg，煙葉等級(jí)質(zhì)量明顯高于其他處理。

表2 定色期不同溫濕度與時(shí)間對(duì)初烤煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

注：煙葉均價(jià)以2016年玉溪收購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，下同。

Note:The average price of tobacco leaves was based on the 2016 Yuxi standard, and the same was below.

表3 定色期不同溫濕度與時(shí)間對(duì)初烤煙葉物理特性的影響

總的來(lái)說(shuō)，從3個(gè)部位煙葉平均的等級(jí)質(zhì)量和均價(jià)結(jié)果分析可以看出，處理4的煙葉均價(jià)最高，為24.2元/kg，煙葉等級(jí)質(zhì)量也較好，中部葉全部為上中等煙葉，其次是處理5和處理6，均價(jià)分別為23.1和22.3元/kg。

2.2 定色期不同烘烤時(shí)間及溫濕度對(duì)煙葉物理特性的影響

一般認(rèn)為，國(guó)外優(yōu)質(zhì)煙葉葉片厚度下部葉為0.08～0.10 mm，中部葉0.10～0.12 mm，上部葉0.12～0.14 mm；煙葉含梗率下部葉在30 %～32 %，中部葉在27 %～30 %，上部葉在25 %～26 %；單葉重一般以下部葉6.00～8.00 g，中部葉7.00～9.00 g，上部葉9.00～12.00 g為宜；葉面密度下部葉在60～70 g/m2，中部葉在70～80 g/m2，上部葉在80～90 g/m2[18]。從表3可以看出，不同部位煙葉因?yàn)楸旧頍熑~素質(zhì)不同，初烤后煙葉物理特性也有所不同。就下部葉而言，在定色期6種組合下除處理X1和X3外，其他處理的單葉重均位于6～8 g；處理X2和X6其他處理的含梗率均位于30 %～32 %；煙葉厚度均位于0.10～0.20 mm；葉面密度均位于75～95 g/m2。就中部葉而言，處理C2的初烤后單葉重最低為7.82g，其他處理的單葉重均>9.00g；處理C5的初烤后煙葉含梗率最低為29.33 %，其他處理的含梗率均>30 %；除處理C6外，其他處理的葉面密度均>90 g/m2；各處理初烤后煙葉厚度均位于0.15～0.20 mm。就上部葉而言，處理B6的初烤后煙葉單葉重最低為8.38 g，其他處理單葉重均位于9～12 g；各處理之間的葉面密度均>90.00 g/m2；處理B2、B3和B4的初烤后煙葉含梗率位于25 %～26 %，其他處理的含梗率均>26 %；各處理之間的煙葉厚度均>0.18 mm。

從3個(gè)部位煙葉的物理質(zhì)量結(jié)果綜合分析得出，各處理的初烤煙葉物理質(zhì)量一般，明顯低于國(guó)外優(yōu)質(zhì)煙葉的要求。

2.3 定色期不同烘烤時(shí)間及溫濕度對(duì)煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的影響

優(yōu)質(zhì)煙葉要求總氮及煙堿含量下部葉均符合1.5 %～2.0 %、中部葉均符合2.0 %～2.5 %、上部葉均符合2.5 %～3.5 %，總糖及還原糖含量分別在20 %～24 %和18 %～22 %，淀粉含量<5 %，氧化鉀含量>2 %。此外，云南煙葉內(nèi)在化學(xué)成分中，總糖、還原糖的比例比優(yōu)質(zhì)煙葉要略高，其他指標(biāo)均在優(yōu)質(zhì)煙葉的要求范圍內(nèi)[19-21]。從表3～5可以看出，就下部葉而言，在定色期6種組合下初烤煙葉煙堿、總氮、淀粉和氧化鉀含量均處于優(yōu)質(zhì)煙葉要求范圍內(nèi)，其中處理X3的淀粉含量為2.41 %，總糖和還原糖含量以處理X3為最高，分別為33.08 %和29.27 %，其次為處理X4，分別為30.01 %和26.03 %，其他處理的兩糖含量均低于紅塔集團(tuán)對(duì)優(yōu)質(zhì)煙葉兩糖含量的要求。就中部葉而言，在定色期6種組合下初烤煙葉總氮和煙堿含量低于優(yōu)質(zhì)煙葉的要求，其他化學(xué)成分含量均處于優(yōu)質(zhì)煙葉要求范圍內(nèi)。就上部葉而言，在定色期6種組合下初烤煙葉兩糖含量、氧化鉀含量均處于優(yōu)質(zhì)煙葉適宜范圍內(nèi)，總氮和煙堿含量略低于紅塔集團(tuán)對(duì)優(yōu)質(zhì)煙葉的要求，處理B5和B6烤后煙葉淀粉含量分別為4.85 %和4.32 %，其他處理烤后煙葉淀粉含量均大于5 %。

表4 定色期不同溫濕度與時(shí)間對(duì)初烤煙葉化學(xué)成分的影響

注：同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note:Different lowercase letters in the same column indicated significant differences among different treatments(P<0.05).

綜合來(lái)看，處理5的烤后煙葉各化學(xué)成分指標(biāo)均處于云南省K326優(yōu)質(zhì)煙葉要求范圍內(nèi)，化學(xué)成分最為協(xié)調(diào)，另外，處理5與處理4各化學(xué)成分指標(biāo)之間存在顯著性差異。

2.4 定色期不同烘烤時(shí)間及溫濕度對(duì)煙葉感官評(píng)吸質(zhì)量的影響

煙葉感官評(píng)吸就是通過(guò)人體特定的器官對(duì)煙葉及其制品進(jìn)行內(nèi)在質(zhì)量的鑒定，是衡量煙葉及其制品香吃味最有效、最直接的方法[22]。不同部位各個(gè)處理煙葉香氣量尚足，雜氣較輕，濃度和勁頭適中。下部煙葉在定色期6種組合下初烤煙葉感官質(zhì)量在濃度和勁頭等指標(biāo)方面得分相同，分別為8.0分和5.0；感官質(zhì)量總分排列順序?yàn)閄1>X4>X5>X3>X2>X6，其中以處理X1烤后煙葉感官質(zhì)量最好，得分最高為82.0，處理X6初烤煙葉感官質(zhì)量最差，得分最低為78.5。中部煙葉在定色期6種組合下初烤煙葉感官質(zhì)量在煙草本香和勁頭等指標(biāo)方面得分相同，分別為8.0和5.0，感官質(zhì)量總分排列順序?yàn)镃4>C5>C3>C6>C2>C1，其中以處理C4初烤煙葉感官質(zhì)量最好，得分最高為84.0，處理C1初烤煙葉感官質(zhì)量最差，得分最低為77.5。上部煙葉在定色期6種組合下初烤煙葉感官質(zhì)量在濃度和勁頭等指標(biāo)方面得分相同，分別為8.0和5.0，感官質(zhì)量總分排列順序?yàn)锽1>B5>B4>B6>B2=B3，其中以處理B1初烤煙葉感官質(zhì)量最好，得分最高為82.0，處理B3初烤煙葉感官質(zhì)量最差，得分最低為76.0。

綜合3個(gè)部位煙葉的平均評(píng)吸質(zhì)量結(jié)果分析得出，處理4的烤后煙葉評(píng)吸得分最高為81.5分，其次是處理5和處理1，分別為81分和80.5分。

3 討 論

煙葉物理特性作為煙葉質(zhì)量的重要組成部分一直是煙葉質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容；煙葉平衡含水率代表吸濕性，葉片厚度代表葉片身份，葉面密度代表葉片結(jié)構(gòu)，煙葉物理質(zhì)量越好，耐加工性能更佳[23-24]，在6種不同溫濕度與時(shí)間組合處理烘烤下，各個(gè)處理的初烤煙葉物理特性均低于國(guó)外優(yōu)質(zhì)煙葉的要求，不同部位各處理之間的物理特性差異并不大，但是葉面密度、單葉重和厚度普遍高于優(yōu)質(zhì)煙葉的適宜范圍，這與樊軍輝[25]的研究結(jié)果相一致，可能原因是定色期煙葉中淀粉、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)較多，煙葉收縮變小，致使葉片緊密，造成了單葉重、厚度和葉片密度這幾個(gè)物理特性指標(biāo)較優(yōu)的假象[26]；不同處理下的各部位初烤后煙葉化學(xué)成分差異不大，除上部葉初烤后煙葉淀粉含量較高外，各部位煙葉化學(xué)協(xié)調(diào)性較好，各指標(biāo)基本都位于優(yōu)質(zhì)煙葉適宜范圍內(nèi)，今后可針對(duì)上部葉繼續(xù)開(kāi)展烘烤工藝優(yōu)化研究來(lái)達(dá)到降低初烤后煙葉淀粉含量的目的；從烤后煙葉的總體質(zhì)量來(lái)看，處理2的煙葉質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)都低于其他處理，表明定色期低溫低濕的烘烤方式嚴(yán)重影響了煙葉品質(zhì)的形成；處理5和處理6烤后煙葉的均價(jià)分別比處理1高3和2.2元/kg，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性更協(xié)調(diào)，物理特性更佳，處理5的感官評(píng)吸得分比處理1高0.8分，處理6與處理1的評(píng)吸得分相差不大，同時(shí)處理5的煙葉均價(jià)和評(píng)吸得分分別比處理6要高0.8元/kg和1.8分，處理5的烤后煙葉總體質(zhì)量要優(yōu)于處理6，表明在溫度一定的條件下，濕度過(guò)高或過(guò)低導(dǎo)致密閉烤房?jī)?nèi)的溫濕差太大或太小，沒(méi)有良好的烘烤環(huán)境，生理生化反應(yīng)受限制，發(fā)生不充分，導(dǎo)致烤后煙葉質(zhì)量不佳，適當(dāng)提高相對(duì)濕度可以提升整體煙葉品質(zhì)；處理4的煙葉均價(jià)和評(píng)吸得分分別比處理5高0.4元/kg和1.1分，處理4的物理特性較好，但是化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性比處理5要差，處理5的煙葉均價(jià)和評(píng)吸得分分別比處理3要高1.9元/kg和2.1分，可能是溫度的提升促進(jìn)了酶促反應(yīng)的進(jìn)行，煙葉內(nèi)含物損失加大，表明定色期提高溫度雖然會(huì)提升煙葉的總體質(zhì)量，同時(shí)葉會(huì)導(dǎo)致煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性變差，劉墾則認(rèn)為定色階段把溫度控制在44.0～46.0 ℃，干濕球溫度差控制在5.5～7.0℃的處理?xiàng)l件下烤后煙葉的化學(xué)成分較為協(xié)調(diào),香吃味品質(zhì)較好，品質(zhì)較高[27]，不同原因可能是2016年玉溪市降雨較多，外界溫度較低，因此要求烤房?jī)?nèi)定色溫度要高，因此以后的定色期烘烤研究方向可針對(duì)干球溫度與烤房外降雨量的聯(lián)系等；定色時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，主要原因是在相對(duì)濕度適宜的環(huán)境下，煙葉的呼吸強(qiáng)度大，容易消耗內(nèi)在物質(zhì)，導(dǎo)致含糖量下降，降低煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性。

4 結(jié) 論

定色階段作為烘烤過(guò)程中的一個(gè)重要階段，也是最難掌握的階段。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)密集烘烤中定色期不同溫濕度和時(shí)間組合對(duì)K326烤煙品種煙葉的物理特性、主要化學(xué)成分、感官評(píng)吸質(zhì)量、等級(jí)和均價(jià)的影響，初步確定了K326烤煙品種密集烘烤定色期的烘烤工藝。綜合來(lái)看，以定色期采取高溫中濕烘烤方式并適當(dāng)縮短定色時(shí)間的處理4，即定色期3個(gè)階段的溫濕度分別為48和37 ℃、55和38 ℃、60和39 ℃烤后煙葉物理質(zhì)量最好、等級(jí)均價(jià)和評(píng)吸得分最高，主要化學(xué)成分也較為協(xié)調(diào)。因此，在K326煙葉烘烤特性和玉溪市植煙地區(qū)生態(tài)條件下，定色期應(yīng)適當(dāng)升高溫濕度，但濕度不宜太高，采取高溫中濕的烘烤方式，縮短定色總時(shí)間，以提高煙葉烘烤質(zhì)量。