添加墨紅玫瑰對烘烤不同階段煙葉表面化合物的影響

王柱石，朱海濱，饒駿晨，楊 義，鄭 武，張琪龍，孟韋名，葉賢文

（1. 云南瑞升煙草技術(shù)（集團(tuán)）有限公司，云南 昆明 650106；2. 紅云紅河 煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，云南 昆明 650202；3.云南省煙草 公司昆明市公司安寧分公司，云南 安寧 650300）

烤煙的香氣是評價煙葉品質(zhì)及其工業(yè)可用性的核心內(nèi)容與重要指標(biāo)，很大程度上決定了煙草品質(zhì)的優(yōu)劣[1]。煙葉表面化合物的組成和含量與煙葉香氣質(zhì)、香氣量的形成有著密切的關(guān)系，對烤后煙葉的香氣狀況及吸食品質(zhì)有著重要的影響[2-3]，通常情況下煙葉表面化合物多的煙葉，香氣較飽滿、濃郁、醇厚。近年來隨著烤煙品種特性的退化和密集烤房的推廣，烤后煙葉普遍出現(xiàn)香氣量不足、香氣質(zhì)欠佳的狀況，優(yōu)質(zhì)原料的短缺影響了卷煙品牌價值的提升，如何提高煙葉香氣量與香氣質(zhì)從而改善初烤煙葉的品質(zhì)一直是煙草研究的熱點領(lǐng)域，也獲得了多方面的研究成果[4-9]。

天然香料植物墨紅玫瑰有著獨特濃郁的芳香氣 味[10]，其香味純正而濃烈，具有絲絨般的質(zhì)感[11]，在高檔卷煙中用墨紅玫瑰精油作為調(diào)香劑時，能賦予卷煙清新自然的花香，使香氣優(yōu)雅柔順，減少刺激性，提高舒適感。有研究表明[12-15]，在煙葉烘烤過程中添加天然香料植物可以提高烤后煙葉香氣物質(zhì)總量、改善煙葉吸食品質(zhì)；但這些研究多集中于烘烤過程添加香料植物對烤后煙葉的整體評價，對烘烤不同階段煙葉表面化合物的變化及影響未見報道。鑒于煙葉表面化合物是烤煙致香物質(zhì)的主要來源之一，對卷煙香氣有著重要影響，筆者通過研究烘烤不同階段墨紅玫瑰揮發(fā)性物質(zhì)變化、以及烘烤過程添加外源天然香料植物墨紅玫瑰對烘烤不同階段煙葉表面化合物的影響，旨在找出香料植物對烘烤過程不同階段煙葉表面化合物質(zhì)的影響規(guī)律，為烘烤過程添加香料植物來提高烤后煙葉香氣品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及儀器

供試香料植物為采自昆明市安寧市八街鎮(zhèn)當(dāng)季生長正常、無病蟲害的墨紅玫瑰花朵，墨紅玫瑰均于晴朗天氣上午采摘，后放于陰涼處自然風(fēng)干。供試煙葉為成熟采收的K326 中部葉（第10～11 葉位），田間管理按昆明市優(yōu)質(zhì)烤煙栽培生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。供試烤房為2 路4 棚的氣流下降式標(biāo)準(zhǔn)密集烤房（2 座），裝煙室長8 m、寬2.7 m、高3.5 m。

試驗儀器包括：Agilent 7890A/5975C 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，20 mL 透明鉗口頂空瓶及20 mm 銀色開口鋁蓋（美國安捷倫公司）；75 μm CAR/PDMS 手動SPME 進(jìn)樣器和固相微萃取頭（美國Supelco 公司）；PC-420D 型電磁加熱攪拌器（美國Coming 公司）；電熱式烘箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2018 年在昆明市安寧市八街鎮(zhèn)窯坡村委會進(jìn)行，試驗設(shè)1 個處理（烘烤時添加墨紅玫瑰干花，下文簡稱為烘烤調(diào)香）、1 個對照（不添加墨紅玫瑰干花，常規(guī)烘烤）。煙葉按當(dāng)?shù)爻墒觳煽緲?biāo)準(zhǔn)依葉位采收后，挑選同一地塊成熟度和大小基本一致的葉片，按每竿120 片綁竿。各處理煙葉在同一天內(nèi)完成采收、編煙與開烤。墨紅玫瑰的添加比例參考文獻(xiàn)[14]：每 1 kg 鮮煙葉添加0.004 kg 干花；試驗時根據(jù)裝煙量估算所需墨紅玫瑰總量，將干花平分裝入4 個圓形竹筐內(nèi)攤平，裝煙時將上述竹筐置于烤房頂棚（進(jìn)風(fēng)口）左右兩側(cè)距離加熱室1 m 的煙葉上方。

將點火開始時間記為0 h，此后每隔24 h 對烘烤過程中的煙葉取樣1 次，直至烘烤結(jié)束。煙葉每次選取30 片（所取煙葉樣品能夠代表該時間段內(nèi)煙葉整體變化情況），煙葉取完后用麻布片蓋住空隙以防止漏氣。將所取煙葉通過液氮法予以保存后及時送回實驗室檢測煙葉表面化合物。各處理烘烤工藝均嚴(yán)格按三段式烘烤工藝進(jìn)行。

將墨紅玫瑰干花（1.5 kg）置于電熱式烘箱，通過模擬烤煙三段式烘烤工藝，測定烘烤不同階段墨紅玫瑰的揮發(fā)性物質(zhì)變化情況。烘烤設(shè)定溫度及穩(wěn)溫時間為：35℃穩(wěn)溫20 h、38℃穩(wěn)溫32 h、42℃穩(wěn)溫22 h、47℃穩(wěn)溫25 h、54℃穩(wěn)溫20 h、57℃穩(wěn)溫12 h、60℃穩(wěn)溫12 h、68℃穩(wěn)溫25 h，分別在烘烤前、烘烤24、48、72、96、120 h 和烘烤結(jié)束后取樣50 g 進(jìn)行揮發(fā)性物質(zhì)檢測。

1.3 樣品處理及分析方法

1.3.1墨紅玫瑰揮發(fā)性物質(zhì)分析方法樣品前處理方法及儀器條件（色譜條件、質(zhì)譜條件）參考文獻(xiàn)[16]進(jìn)行。采用NIST05、Wiley275 譜庫進(jìn)行檢索定性?；衔锵鄬康拇_定采用峰面積歸一化法。

1.3.2煙葉表面物質(zhì)提取與分析方法將煙葉從主脈處切開，去掉主脈后于葉尖和葉基部各取15 cm 留樣、剩下中間段兩端各舍去10 cm 后留樣。分別將葉尖、葉中、葉基樣品進(jìn)行充分混合，從葉尖和葉基樣品各取7.5 g、葉中樣品10 g，混合成所需測定的樣品。3 個盛有100 mL 二氯甲烷的燒杯依次排列后將樣品進(jìn)行梯度洗脫，每次浸泡2 s，然后將葉片提出置于空氣中至葉面上的二氯甲烷不再滴下，再次萃取，每個梯度共萃取3 次，萃取后的將三個梯度的二氯甲烷合并，加入內(nèi)標(biāo)物萘2 mL。用無水硫酸鈉脫水12 h，用定性濾紙過濾，置于帶1 mL 尾管的濃縮瓶中，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮，濃縮條件為水浴溫度45℃、壓力560 Pa、轉(zhuǎn)速50～60 r/min，濃縮至1 mL，用有機(jī)系濾頭過濾于色譜進(jìn)樣瓶儲中存于冰箱待測。

分析方法同1.3.1。

2 結(jié)果與分析

2.1 烘烤不同階段墨紅玫瑰揮發(fā)性物質(zhì)的組成

采用質(zhì)譜檢索定性、峰面積歸一化法定量的方法得到烘烤不同階段墨紅玫瑰的揮發(fā)性成分（見表1）。在烤前、烘烤24、48、72、96、120 h 及烤后分別檢測出24、31、31、31、32、34 和31 種化合物，即在烘烤前期墨紅玫瑰揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量有明顯增加，在烘烤中后期無明顯變化。在烘烤各階段，墨紅玫瑰揮發(fā)性物質(zhì)中峰面積占比最大的為酚類物質(zhì)，但在加熱前（烤前）為丁香酚，占峰面積的52.45%；加熱后（烤中、烤后）為2-甲氧基-3-(2-丙稀基)-苯酚，占峰面積的40%以上。在烘烤前，墨紅玫瑰揮發(fā)性物質(zhì)中未檢測出酮類物質(zhì)，酸類、烴類物質(zhì)峰面積占比高于其他階段。隨著烘烤時間的增加和溫度的升高，醛類、酯類、酮類物質(zhì)所占峰面積逐漸增加，至烘烤120 h 后達(dá)到最大值，烤后略有下降；醇類物質(zhì)所占峰面積在烘烤72 h 最??；酚類物質(zhì)所占峰面積在烘烤24 h 達(dá)到最大值后略有減少。

2.2 烘烤不同階段煙葉表面化合物質(zhì)的組成

常規(guī)烘烤和烘烤調(diào)香不同階段煙葉表面化合物質(zhì)組成分別見表2 和表3。從檢測結(jié)果看，常規(guī)烘烤和烘烤調(diào)香過程中煙葉表面化合物質(zhì)總含量變化規(guī)律一致，即隨著烘烤時間的增加煙葉表面化合物質(zhì)總含量均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，并在烘烤72 h 總含量達(dá)到最大值。在常規(guī)烘烤的烤前、烘烤24、48、72、96、120 h 及烤后煙葉表面分別檢測出22、22、22、23、25、25 和24 種化合物；而在烘烤調(diào)香的烤前、烘烤24、48、72、96、120 h 及烤后煙葉表面分別檢測出22、23、22、23、28、27 和25 種化合物，可見在煙葉烘烤中后期烘烤調(diào)香過程的煙葉表面化合物數(shù)量比同期常規(guī)烘烤略多一些。

常規(guī)烘烤和烘烤調(diào)香不同階段煙葉表面化合物的組成較相似，主要為醇類物質(zhì)、烴類物質(zhì)、酮類物質(zhì)及煙堿；其中，酮類、醇類物質(zhì)隨著烘烤時間的增加呈現(xiàn)先增后減再增的趨勢，在烘烤72 h 含量最高，在烘烤96 h 急劇降低后又開始增加；烴類物質(zhì)在烘烤24 h 減少，隨后一直緩慢增加，至72 h 達(dá)最大值；煙堿含量先增后減，在烘烤72 h 達(dá)到最大值后逐漸減少。從各化合物來看，常規(guī)烘烤和烘烤調(diào)香不同階段煙葉表面化合物質(zhì)中含量較大的單體化合物均為1,5,9-三甲基-12-異丙基-4,8,13-環(huán)十四碳三烯-1,3-二醇、煙堿、5-甲基-3-(1-甲基乙烯基)-環(huán)己烯、東莨菪內(nèi)酯、茄酮、二十七至三十一烷、植烷、9-辛基十七烷。在烘烤48 h 至烘烤結(jié)束后，添加烘烤調(diào)香過程的煙葉表面化合物中醇類物質(zhì)含量、烴類物質(zhì)含量及化合物總量均高于常規(guī)烘烤。

表1 烘烤過程不同階段墨紅玫瑰揮發(fā)性物質(zhì)成分

表2 常規(guī)烘烤不同階段煙葉表面化合物 （μg/g）

3 結(jié)論與討論

烴類和雙萜類是重要的煙葉致香物質(zhì)前體物，其中烷烴是煙葉上表皮蠟質(zhì)主要成分，是對烤煙香氣和吃味有重要影響的葉表類脂物[17]。研究表明，烘烤調(diào)香不同階段煙葉表面化合物總含量明顯高于常規(guī)烘烤；在煙葉常規(guī)烘烤和烘烤調(diào)香過程煙葉表面含量較多的化學(xué)物質(zhì)為煙堿、醇類和烷烴類化合物。這與李祥等[18]的研究結(jié)果類似，但與其他部分學(xué)者的研究結(jié)果不完全一致[19-20]，這可能是由于檢測本身存在的誤差及樣品收集的時間、部位、方法等差異所造成。煙堿含量在烘烤調(diào)香過程的前72 h 高于常規(guī)烘烤，在烘烤96 h 至烤后低于常規(guī)烘烤；煙葉表面醇類化合物除在烘烤前及烘烤24 h 時低于常規(guī)烘烤外，在烘烤調(diào)香其他各階段均略高于常規(guī)烘烤，其中1,5,9-三甲基-12-異丙基-4,8,13-環(huán)十四碳三烯-1,3-二醇為α-和β-4,8,13-西柏三烯-1,3-二醇，α-和β-4,8,13-西柏三烯-1-醇的母體，在烘烤調(diào)香各階段含量較高，它是烤煙表皮類脂物的主要成分；煙葉表面烴類化合物在烘烤調(diào)香各階段均明顯高于常規(guī)烘烤；煙葉表面化合物中酮類含量相對較少，其在烘烤調(diào)香過程的前72 h 低于常規(guī)烘烤，在烘烤96 h 至烤后高于常規(guī)烘烤。

對比烘烤過程不同階段墨紅玫瑰揮發(fā)性物質(zhì)成分、煙葉常規(guī)烘烤和烘烤調(diào)香不同階段煙葉表面化合物質(zhì)發(fā)現(xiàn)，墨紅玫瑰含有的揮發(fā)性物質(zhì)成分在常規(guī)烘烤煙葉和烘烤調(diào)香煙葉表面未直接檢測出，而墨紅玫瑰和煙葉均含有的物質(zhì)如苯甲醇、芳樟醇、苯乙醇在烘烤調(diào)香過程的中后期及烤后其含量明顯高于對照。在烘烤96 和120 h 及烤后，添加墨紅玫瑰烘烤煙葉表面化合物數(shù)量比同期常規(guī)烘烤分別多3、2 和1 種；其中在烘烤96 h 后多檢測出2-戊基呋喃、3-乙烯基-4-甲基-1H-吡咯-2,5-二酮、2-甲基-2-丁烯-1-醇，在烘烤120 h 后多檢測出2-戊基呋喃、3-乙烯基-4-甲基-1H-吡咯-2,5-二酮，在烤后多檢測出2-甲基-2-丁烯-1-醇。在烘烤48 h 至烘結(jié)束烤后，烘烤調(diào)香的煙葉表面化合物中醇類物質(zhì)含量、烴類物質(zhì)含量及化合物總量均高于常規(guī)烘烤。

表3 烘烤調(diào)香不同階段煙葉表面化合物 （μg/g）

綜合來看，在煙葉烘烤過程添加香料植物（烘烤調(diào)香）可以增加烘烤中后期煙葉表面酮類物質(zhì)含量、醇類物質(zhì)含量、烴類物質(zhì)含量及化合物總量，但香料植物揮發(fā)性物質(zhì)對烘烤過程煙葉表面化合物質(zhì)的影響不是簡單的吸附累積，從試驗數(shù)據(jù)初步判斷香料植物揮發(fā)性物質(zhì)在烘烤前期通過吸附于煙葉表面或進(jìn)入煙葉內(nèi)部參與了相關(guān)化學(xué)反應(yīng)，致使煙葉表面化學(xué)物質(zhì)數(shù)量、含量高于常規(guī)烘烤。另外，對于是香料植物哪類揮發(fā)性物質(zhì)參與煙葉內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)有待應(yīng)用分子技術(shù)開展進(jìn)一步的研究。