烤前添加外源物質對煙葉質量的影響

劉 勇，李立新，吳金富，趙樹德，何寬信*

(1.江西省煙草科學研究所，江西 南昌 330025；2.撫州市煙草公司宜黃分公司，江西 宜黃 344000)

【研究意義】本試驗通過在煙葉烘烤前提供其本身含有的蔗糖、檸檬酸和蘋果酸物質及可調節(jié)酸堿平衡度的EDTA，研究其對煙葉烘烤質量的影響，旨在探索改善江西煙葉質量的烘烤技術措施。【前人研究進展】利用外源植物生長物質可以協(xié)調煙株內的源庫和代謝，為解決煙葉生產中生長發(fā)育和衰老提供有效途徑[1]?；瘜W物質在煙葉大田生長過程中的應用研究較多[2-5]，在煙葉烘烤前噴灑添加不同化學物質也有部分報道[6-10]，其中研究顯示烤前噴灑EDTA溶液2 g/竿煙、檸檬酸溶液5 g/竿煙、蘋果酸溶液10 g/竿煙、蔗糖溶液20 g/竿煙對煙葉質量有不同程度改善作用，但在江西生態(tài)環(huán)境下烤前噴施多種煙葉中本身含有的化學物質的研究尚未見報道。施用或烤前噴灑化學物質已被證明對改善煙葉品質有一定積極作用[8-9，11]?！颈狙芯壳腥朦c】煙葉香氣質稍差和香氣量較少等是制約煙葉工業(yè)可用性的重要因素。美拉德反應是煙草特征香味形成的主要來源之一，其產生的香味物質對煙草香氣的貢獻率較大，該反應與參與反應的糖(包括單糖、寡糖和多糖)、氨基酸、蛋白質等有很大關系?！緮M解決的關鍵問題】研究顯示，江西烤煙中性致香物質酯類物質、美拉德反應產物相比主要濃香型煙葉產區(qū)較高，近年來江西烤煙出現(xiàn)顏色暗、油分少、成熟度不夠等問題。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在江西省撫州市宜黃縣煙草實驗站進行。參試品種‘云煙87’，供試面積1.2 hm2。選擇該煙農1塊煙田(面積0.15 hm2)作為本試驗所有試驗標記樣品的來源。供試煙田管理規(guī)范，烘烤前長勢均衡一致、無病、成熟落黃正常。供試氣流下降式密集烤房1座，配套8/4型變極調速電動機、6號軸流風機、煙葉烘烤溫濕度自控儀(撫州金葉農資有限責任公司)，主傳感器安裝在中溫層中間位置。噴施添加化學試劑均為國藥集團化學試劑有限公司分析純試劑，清水為地下飲用井水。

1.2 試驗設計

按照烘烤前噴灑化學試劑的不同，中部(10～12葉位)和上部(14～16葉位)煙葉分別設置5個處理，每處理3次重復，每次重復3竿煙，共計45竿煙葉。

對照處理(CK)：每竿煙噴灑清水2 L；EDTA處理：每竿煙噴灑1 g/L EDTA溶液2 L，噴灑量為2 g/竿煙；檸檬酸處理：每竿煙噴灑2.5 g/L檸檬酸溶液2 L，噴灑量為5 g/竿煙；蘋果酸處理：每竿煙噴灑5 g/L蘋果酸溶液2 L，噴灑量為10 g/竿煙；蔗糖處理：每竿煙噴灑10 g/L蔗糖溶液2 L，噴灑量為20 g/竿煙。

各處理參試煙葉挑選部位、成熟度、葉型大小一致煙葉進行編竿烘烤，每竿編煙140片，選取均勻一致的代表性煙竿做好標記。各試劑充分溶解混勻后分別均勻噴灑對應煙竿葉面上，以葉面濕露不滴水為準。在陰涼處掛置0.5 h后隨機裝入同一座氣流下降式密集烤房上、中、下3層中間位置，每層3竿，每個處理間采用一竿普通煙竿進行隔離。按照當?shù)厝问矫芗婵竟に嚰夹g進行烘烤。

1.3 測定項目及方法

各部位各處理烘烤結束后，分別在上、中、下3層隨機選取烤后混合煙葉1.0 kg作為各處理試驗樣品，以備化學成分分析，常規(guī)化學成分采用荷蘭SKALAR San++按連續(xù)流動分析儀按行業(yè)標準(YCT 159-2002，YCT 161-2002，YCT 173-2003，YCT 216-2013，YCT 468-2013)進行。對樣品按烤煙國標(GB 2635-92)進行分級，按2018年二價區(qū)烤煙收購價統(tǒng)計經濟效益，對樣品外觀質量評價按照王彥亭等[12]進行，其中顏色、成熟度、結構、身份、油分和色度的權重分別為30 %、25 %、15 %、12 %、10 %和8 %。煙葉樣品感官評吸參照(YC/T 415-2011等)由江西中煙工業(yè)有限責任公司技術研發(fā)中心進行，其中香氣質、香氣量、濃度、雜氣、刺激性、余味、勁頭、燃燒性和灰色的權重分別為20 %、20 %、10 %、10 %、10 %、15 %、5 %、5 %和5 %。

美拉德反應產物提取及定性定量分析：樣品前處理采用同時蒸餾萃取法萃取，萃取溶液用旋轉蒸發(fā)儀濃縮至1 mL并轉移至色譜進樣瓶中待進樣分析。采用氣相色譜儀Agilent 7890A進行分析。GC /MS分析條件為：進樣口溫度250 ℃；進樣量為2 μl；分流比為10∶1；載氣為氦氣；柱流速為恒流0.8 mL/min；色譜柱: DB-5ms 30 m×0.25 mm×0.25 μm；程序升溫：初始溫度30 ℃，保持2 min，升溫20～60 ℃/min，升溫2～180 ℃/min，保持2 min，升溫10～280 ℃/min，保持20 min；檢測器溫度280 ℃；溶劑延遲6 min；掃描離子范圍50～650 amu。將提取液由GC/MS鑒定結果和KIST庫檢索定性，MS譜庫NIST02：采用內標法定量[13]。煙葉樣品感官評吸由江西中煙工業(yè)有限責任公司技術研發(fā)中心按照國家標準組織實施。

2 結果與分析

2.1 不同外源物質添加對煙葉外觀質量的影響

由表1可知，CK處理顏色、色度中等偏下，但油分和結構相對較低，下層煙葉最差，中層最好，油分、結構最好，上層次之。EDTA雜色煙最多，油分最少，色度表現(xiàn)不佳，中層和上層相當，下層最差。蔗糖處理顏色、色度和油分最好，上層比中層稍好，中層居中，下層稍差，但差異不明顯。蘋果酸顏色相比最淡，但油分和結構相對較好，該處理下層顏色最淡，上層最好。檸檬酸顏色、色度較好，油分結構居中偏上，上層最好，中層次之。EDTA烤后煙葉檸檬黃比例最大，且煙葉油性反應稍差?？傮w上蔗糖、檸檬酸、蘋果酸對改善云煙87中部煙葉顏色、色度和油分等有一定作用。

表1 不同外源物質添加初烤煙葉外觀質量對比

對比分析烤前噴灑不同化學物質對云煙87上部煙葉外觀質量的影響，整體上CK顏色、色度最淡，偏檸檬黃，其次是EDTA，蔗糖顏色橘黃比例和程度最高，其次是蘋果酸，檸檬酸居中。蘋果酸結構，油分最好，各處理成熟度、身份相當?？傮w上蔗糖、檸檬酸、蘋果酸對改善云煙87上部煙葉顏色、色度和油分等有一定作用。

2.2 不同外源物質添加對煙葉常規(guī)化學成分的影響

如表2所示，烤前噴灑4種化學物質的中部煙葉煙堿含量低于對照，其中蘋果酸處理的煙堿含量降低最多，但差異未達到顯著水平；噴灑蔗糖和檸檬酸對中部煙葉總氮稍有提高，但EDTA和蘋果酸稍有降低。噴灑蔗糖、檸檬酸和蘋果酸均能在一定程度上提高總糖含量，其中以蘋果酸最明顯，另外蔗糖和蘋果酸也可提高還原糖含量。除蘋果酸外，噴灑化學物質均能減低初烤煙葉淀粉含量。噴灑外源化學物質總體上能提高中部煙葉氮堿比(蘋果酸除外)和糖堿比。噴灑酸性化學物質(蘋果酸、檸檬酸)會造成兩糖差增大，且與對照、EDTA和蔗糖達顯著性水平。

表2 不同外源物質添加初烤煙葉常規(guī)化學成分對比

從表2可知，烤前噴灑4種化學物質的上部煙葉煙堿含量均稍高于對照處理，但總氮含量均低于對照，其中蔗糖處理的煙堿含量降低最多，但未達到顯著性水平；噴灑蔗糖和蘋果酸可以提高總糖含量，噴灑4種化學物質均能提高還原糖含量，但未達到顯著水平。噴灑4種化學物質之后，上部煙葉淀粉含量均比對照處理稍高，但未達顯著水平，說明噴灑4種化學物質可以一定程度減少煙葉中碳水化合物的消耗。噴灑4種化學物質會造成上部煙葉氮堿比縮小，兩糖差減小，這點與中部煙葉相反。另外噴灑蔗糖和蘋果酸可以提高上部煙葉糖堿比。

總體上烤前噴灑4種化學物質對云87中部和上部煙葉化學無顯著性的影響，但噴灑蔗糖、蘋果酸對煙葉化學成分協(xié)調性有一定的改善作用。

2.3 不同外源物質對煙葉美拉德反應產物含量的影響

美拉德反應產生大量的吡嗪類、吡啶類、呋喃類和吡咯類等氮雜環(huán)類化合物，這些氮雜環(huán)類化合物具有烤香、烘焙香和堅果香等香味特征。在煙葉烘烤過程中，棕色化反應是一個非常復雜的過程，其代謝產物如糠醛、糠醇、2-環(huán)戊烯-1，4-二酮、5-甲基糠醛等成分對煙草香吃味質量的形成具有十分重要的影響[14]。由表3可知，中部煙葉研究結果顯示，除噴灑EDTA和檸檬酸吡啶稍有所增加，其余處理均稍有下降。另外，中部煙葉烤前噴灑4種不同外源物質，初烤煙葉中包括糠醛、糠醇、2-環(huán)戊烯-1，4-二酮、5-甲基糠醛等成分在內的12種美拉德反應產物和總量相比對照處理均不同程度有所下降，其中總量以EDTA處理下降最大，檸檬酸處理次之。上部煙葉研究結果顯示，4個處理相比對照吡啶含量稍有所上高，另外，3，4-二甲基-2，5-呋喃二酮差異不明顯。其他11種美拉德反應產物以及總量相比對照有不同程度的下降，其中總量下降以EDTA處理下降最大，檸檬酸處理次之，結果表現(xiàn)與中部煙葉相似。本研究中，在云煙87中部和上部煙葉烘烤前噴灑EDTA、檸檬酸、蘋果酸和蔗糖4種外源物質，初烤煙葉除吡啶和3，4-二甲基-2，5-呋喃二酮外，其他11種美拉德反應產物以及產物總量均有不同程度的下降，且中部和上部煙葉美拉德產物總量下降幅度均表現(xiàn)出的EDTA>檸檬酸>蔗糖>蘋果酸。

2.4 不同外源物質添加對煙葉感官質量的影響

由表4可知，與CK處理相比，烤前噴灑外源物質均能不同程度改善云煙87中部和上部煙葉評吸質量，主要對煙葉香氣質、香氣量、濃度、雜氣和余味評吸質量有一定改善，其中噴灑EDTA溶液可分別提高中部和上部煙葉評吸總分3.30和3.60分，噴灑檸檬酸溶液可分別提高中部和上部煙葉評吸總分0.90和1.30分，噴灑蘋果酸溶液可分別提高中部和上部煙葉評吸總分0.50和1.00分，噴灑蔗糖溶液可分別提高中部和上部煙葉評吸總分2.10和2.60分。由此可見，烤前噴灑EDTA溶液2 g/竿煙的評吸質量效果最佳，其次是噴灑蔗糖20 g/竿煙的處理。

2.5 不同外源物質添加對煙葉經濟性狀的影響

對比分析烤前噴灑不同化學物質對云煙87中部煙葉經濟性狀的影響，由表5可知，不同處理上等煙葉比例、上中等煙葉比例和均價均表現(xiàn)為蔗糖>蘋果酸>CK>EDTA>檸檬酸，單葉重表現(xiàn)為CK>EDTA>蔗糖>蘋果酸>檸檬酸。蔗糖處理上等煙葉、上中等煙葉比例和均價最高，其次是蘋果酸處理，以檸檬酸處理最差。烤后煙葉單葉重對比可知，烤前噴灑外源物質處理單葉重均比CK處理更低，說明外源物質噴灑會促進中部煙葉烘烤過程中干物質的轉化和消耗。

表3 不同外源物質添加初烤煙葉主要美拉德產物含量比較

表4 不同外源物添加初烤煙葉感官質量對比

表5 不同外源物質添加初烤煙葉經濟性狀對比

對比分析烤前噴灑不同化學物質對云煙87上部煙葉經濟性狀的影響，由表5可知，不同處理上等煙葉比例表現(xiàn)為蘋果酸>檸檬酸>蔗糖> EDTA>CK，上中等煙葉比例和均價均表現(xiàn)為檸檬酸>蘋果酸>蔗糖> EDTA>CK，單葉重表現(xiàn)為EDTA>蘋果酸>蔗糖≥CK>檸檬酸。說明外源物質噴灑均能提高上部煙葉的經濟性狀，其中以檸檬酸、蘋果酸和蔗糖效果更佳明顯。

綜合外源物質添加對中部煙葉和上部煙葉經濟性狀的影響，總體上烤前噴灑蔗糖或蘋果酸均能提高云煙87經濟性狀，檸檬酸在上部煙葉中表現(xiàn)較好，但中部煙葉表現(xiàn)一般。噴灑蔗糖可提高中部和上部煙葉均價2.26和1.39元/kg；噴灑蘋果酸可提高中部和上部煙葉均價1.23和1.61元/kg；噴灑檸檬酸可提高上部煙葉均價1.94元/kg。

3 結 論

在云煙87中部和上部煙葉烘烤前噴灑蔗糖、蘋果酸、檸檬酸溶液可以改善烤后煙葉顏色、色度和油分，外觀質量有所提高?？厩皣姙?種化學物質對云煙87中部和上部煙葉化學無顯著影響，但噴灑蔗糖、蘋果酸可改善煙葉化學成分協(xié)調性。烤前噴灑4種外源物質對初烤煙葉中除吡啶和3，4-二甲基-2，5-呋喃二酮外，其余11種美拉德反應產物以及產物總量均有不同程度下降，且中部和上部煙葉美拉德產物總量下降幅度均表現(xiàn)為EDTA>檸檬酸>蔗糖>蘋果酸?？厩巴庠次镔|均能不同程度改善煙葉香氣質、香氣量、濃度、雜氣和余味，以噴灑EDTA溶液2 g/竿煙評吸質量最佳，其次是噴灑蔗糖20 g/竿煙處理?？厩皣姙⒄崽腔蛱O果酸均能提高云煙87的經濟性狀，檸檬酸僅在上部煙葉中表現(xiàn)較好。噴灑蔗糖可提高中部和上部煙葉均價2.26和1.39元/kg；噴灑蘋果酸可提高中部和上部煙葉均價1.23和1.61元/kg；噴灑檸檬酸可提高上部煙葉均價1.94元/kg?？厩皣姙?種外源物質在初烤煙葉不同指標上表現(xiàn)各異，總體以噴灑蔗糖溶液20 g/竿煙表現(xiàn)最好。

4 討 論

美拉德反應最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質類黑素[15]。噴灑蔗糖、蘋果酸和檸檬酸可改善煙葉外觀質量和經濟性狀，或與其減少了類黑素類物質的生成有關。噴灑蔗糖和蘋果酸可改善化學成分協(xié)調性，或因水溶性糖類能生成酸性物質，而蘋果酸、檸檬酸本身是酸類物質，烤前噴灑這兩種物質促進煙葉的酸堿度平衡，進而提高了煙葉外觀質量。本研究中噴灑蔗糖和蘋果酸與對照間差異雖未達顯著水平，但不同部位煙葉總氮、煙堿含量均有相似變化，而總糖、還原糖、糖堿比均有所增加，說明其內在酸堿平衡比對照處理更協(xié)調，且噴灑蔗糖和蘋果酸能改善煙葉外觀質量和經濟性狀。

本研究中，噴灑檸檬酸、蘋果酸和蔗糖處理對中部和上部煙葉外觀質量均有所改善，但化學成分的影響不顯著，試驗結果與程玉淵等人[8]的研究結果相同，但烤前噴灑4種外源物質均不同程度降低了美拉德反應產物的總量，該結果與景延秋等人[7]在秦煙96中部煙葉烤前噴灑10 g·L-1的蔗糖溶液能促進美拉德反應的進行，進而增加香氣物質含量的研究結果存在差異，或與試驗品種不同有關。另外，美拉德反應與溫度、時間、pH值、水分等因素有關，也與參與反應的糖、氨基酸、蛋白質等有很大關系。本研究中烤前噴灑不同外源物質對初烤煙葉其他香氣成分的影響尚不清楚，對改善煙葉質量效果較好的蔗糖、蘋果酸、檸檬酸的適宜使用濃度尚有待進一步研究。