烤煙新品種許金101 烘烤特性及煙葉質(zhì)量研究

劉 芳，宋笑龍，宗勝杰，孟智勇，朱銀峰，孫 煥，馬浩波，張國(guó)平

（河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 煙草研究所，河南 許昌 461000）

烘烤是彰顯煙葉田間農(nóng)藝性狀的主要途徑和關(guān)鍵階段，完善的配套烘烤工藝對(duì)烤后煙葉質(zhì)量具有重要影響，而準(zhǔn)確判斷烤煙的烘烤特性則是制定完善烘烤方案的基礎(chǔ)[1-4]。烘烤特性包括煙葉的易烤性和耐烤性，不同品種的烘烤特性存在差異，烘烤特性的差異決定了烘烤工藝存在或多或少的差異[5-8]。因此，烤煙品種在推廣前必須明確其烘烤特性，最大程度發(fā)揮品種優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)品種特有的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用價(jià)值[9-10]。烘烤特性研究方法主要包括暗箱試驗(yàn)和烘烤試驗(yàn)，暗箱條件下測(cè)定煙葉失水速率和變黃變褐規(guī)律以明確煙葉的易烤性，烘烤條件下測(cè)定煙葉失水速率、葉綠素降解速率及多酚氧化酶活性以明確煙葉的耐烤性。羅定棋等[11]、曹想等[12]、王松峰等[13]均利用暗箱試驗(yàn)和烘烤試驗(yàn)分別對(duì)不同烤煙品種的烘烤特性進(jìn)行研究，證實(shí)了該方法的可行性。許金101為河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所自育濃香型烤煙新品種，于2020 年育成，在襄縣、禹州等煙區(qū)推廣種植，生產(chǎn)中農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)良好。目前，針對(duì)許金101 的研究主要圍繞其氮肥利用率較高、株形偏高、葉面較平、葉片厚度中等、上部葉開片好且分層成熟落黃等農(nóng)藝性狀特征，但缺乏烘烤特性及烘烤質(zhì)量等方面的相關(guān)研究。為明確新品種許金101 的烘烤特性，采用暗箱和電烤箱綜合研究方法開展相關(guān)試驗(yàn)，同時(shí)比較相同烘烤工藝條件下不同烘烤特性的許金101與中煙100 烤后煙葉質(zhì)量差異，旨在弄清烘烤特性的基礎(chǔ)上為許金101 烘烤工藝的優(yōu)化指明方向，為充分彰顯其品種特色提供理論依據(jù)，并為許金101 的進(jìn)一步示范推廣起到積極的推動(dòng)作用。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2021 年在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所試驗(yàn)田開展，試驗(yàn)品種為許金101，于2020 年育成，在襄縣、禹州等煙區(qū)推廣種植，以中煙100 品種為對(duì)照材料，每個(gè)品種種植不少于0.33 hm2，挑選田塊規(guī)整，肥力中等、均勻一致的地塊，2 個(gè)品種采取統(tǒng)一栽培管理技術(shù)。在煙葉成熟期，以煙葉由綠色變?yōu)辄S綠色、葉面落黃6成左右為標(biāo)準(zhǔn)，自下向上數(shù)第16～18 葉位和第10～13 葉位，分別代表上部葉和中部葉，進(jìn)行暗箱和電烤箱試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 暗箱試驗(yàn) 根據(jù)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 311—2009[14]中暗箱試驗(yàn)要求建造1 個(gè)黑暗、密封的暗箱。每個(gè)品種分別選取中、上部成熟度一致的代表性鮮煙葉5片，放在建造的暗箱中，置于室溫條件下。變黃時(shí)間為成熟度7～8成的鮮煙葉在暗箱中變至全黃的時(shí)間；變褐時(shí)間為成熟度7～8 成的鮮煙葉在暗箱中由全黃至葉片褐化3 成的時(shí)間。每隔12 h，采用目測(cè)法觀察在自然條件下葉片顏色變化，拍照并稱質(zhì)量，測(cè)定失水特性。

1.2.2 烘烤試驗(yàn) 烘烤試驗(yàn)采用相同品牌電烘干箱在同一時(shí)間進(jìn)行，基于三段式烘烤工藝（變黃期穩(wěn)溫控濕以促進(jìn)煙葉適量失水變黃變軟，打好外觀基礎(chǔ)；定色期加強(qiáng)排濕和慢升溫，確保全葉片安全定色，促進(jìn)香氣物質(zhì)產(chǎn)生；干筋期可升溫稍快，促進(jìn)煙筋快速干燥穩(wěn)定煙葉質(zhì)量），每個(gè)品種選取上部和中部的代表性煙葉各3 竿，不同品種相同部位的煙葉置于同一個(gè)電烤箱中，采用相同的烘烤工藝。另外每個(gè)品種選取10 片具有代表性葉片，做好標(biāo)記，用于烘烤過(guò)程中水分測(cè)定，在鮮煙葉和烘烤關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)（0、24、48、72、96 h）取出迅速稱量煙葉質(zhì)量，然后快速放回烤箱中。

烤后各處理分別取2 kg 用于外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)、主要化學(xué)成分測(cè)定、中性致香物質(zhì)含量測(cè)定和感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 失水特性測(cè)定 根據(jù)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 311—2009[14]，采取殺青烘干法測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)煙葉失水量，通過(guò)失水速率計(jì)算失水均衡性。

1.3.2 變黃指數(shù)、變褐指數(shù)測(cè)定 暗箱試驗(yàn)中，定時(shí)目測(cè)自然條件下煙葉變黃成數(shù)（Y）、變褐成數(shù)（B），計(jì)算其與測(cè)定次數(shù)（n）之間的比值，得到變黃指數(shù)（YI）與變褐指數(shù)（BI）。YI=∑Y/n值越大，變黃越快，BI=∑B/n值越大，變褐越快[15]。

1.3.3 多酚氧化酶PPO 活性測(cè)定 根據(jù)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/Y311—2009[14]，測(cè)定烘烤過(guò)程中變黃階段和定色階段的PPO 活性，在烘烤階段的24 h、48 h、72 h 和96 h 取各部位代表性煙葉，測(cè)定PPO 活性（1 min內(nèi)轉(zhuǎn)化1 μmol底物的酶量稱為1個(gè)酶活單位，即1 U），并計(jì)算平均值。

1.3.4 外觀質(zhì)量評(píng)價(jià) 烤后煙葉出炕后回潮、平衡水分，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 2635—1992 對(duì)各處理煙葉成熟度、油分、顏色、身份、結(jié)構(gòu)、色度、含青度、掛灰和雜色等外觀質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并分別聞其嗅香。

1.3.5 中性致香物質(zhì)測(cè)定 采用同時(shí)蒸餾萃取裝置，以二氯甲烷為萃取溶劑，采用美國(guó)安捷倫7890B-5977A 氣質(zhì)聯(lián)用儀離子掃描內(nèi)標(biāo)相對(duì)定量法對(duì)煙葉中性致香物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析[16]。

1.3.6 主要化學(xué)成分測(cè)定 鮮煙采集后立即進(jìn)行殺青烘干處理，每個(gè)樣品重復(fù)3次，采用連續(xù)流動(dòng)分析儀，參照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 159—2002 中的方法測(cè)定總糖、還原糖含量，參照YC/T 160—2002 中的方法測(cè)定煙堿含量，參照YC/T 161—2002 中的方法測(cè)定總氮含量，參照YC/T 162—2002 中的方法測(cè)定氯含量，參照YC/T 173—2003 中的方法測(cè)定鉀含量，計(jì)算兩糖比、糖氮比、氮堿比、鉀氯比等，綜合分析化學(xué)成分之間的協(xié)調(diào)性。

1.3.7 感官質(zhì)量評(píng)價(jià) 分別取各品種上、中部烤后煙葉樣品1 kg，切絲卷制成單料煙并平衡水分，邀請(qǐng)8名具備煙草行業(yè)感官評(píng)吸鑒定資質(zhì)的專家組成評(píng)吸小組，單料煙評(píng)價(jià)參照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 138—1998，計(jì)算各處理的評(píng)吸分值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010、SPSS 19.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 許金101煙葉變黃和失水特性

2.1.1 暗箱條件下變黃特性 許金101 與中煙100

在暗箱條件下煙葉顏色變化如圖1、圖2 所示。從圖1可以看出，許金101中部葉片在72 h即達(dá)到7～8成黃，至84 h 左右全部變黃并變褐明顯，120 h 變褐達(dá)到3 成以上。圖2 結(jié)果顯示，許金101 上部煙葉48 h 即完全變黃，至72 h 時(shí)褐變已達(dá)3 成。從表1可以看出，許金101中、上部葉片的變黃指數(shù)比中煙100 分別高出3.77%和12.38%，變褐指數(shù)分別高出45.65%和50.47%，變褐指數(shù)差異顯著。相比于中煙100，許金101 變黃速度較快，變褐速度更快，變黃而不變褐的時(shí)間較短，變黃特性較好，易烤性好但耐烤性一般。

圖2 暗箱條件下上部煙葉顏色變化Fig.2 Color change of upper leaves under dark-box conditions

表1 暗箱條件下煙葉變黃指數(shù)和變褐指數(shù)Tab.1 Yellowing index and browning index of tobacco leaves under dark-box conditions

2.1.2 暗箱條件下失水特性 從圖3 可以看出，暗箱條件下，上部煙葉失水速率大于中部煙葉，上部煙葉更易失水。相同溫濕度環(huán)境下，相比于中煙100，許金101 上部葉片的失水速率較快；中部煙葉許金101 失水速率稍偏低，隨著時(shí)間的推移，許金101和中煙100的失水速率均開始變慢。

圖3 暗箱條件下煙葉失水速率Fig.3 Moisture changes of tobacco leaves under dark-box conditions

2.1.3 烘烤過(guò)程中失水特性 從表2 可以看出，隨著烘烤時(shí)間的推進(jìn)，許金101中、上部煙葉失水速率表現(xiàn)基本一致，均表現(xiàn)為許金101 前期（0～72 h）失水較快，0～72 h 失水速率均高于中煙100，72 h 后逐漸降低。0～48 h，許金101 中、上部煙葉分別比中煙100 快10.18%和3.3%；48～72 h，分別比中煙100 快4.30%和7.65%。從失水均衡性方面來(lái)看，中部煙葉失水均衡性在1.0～1.3、上部煙葉失水均衡性在0.4～0.5 代表品種易烤性較好，許金101 和中煙100的失水均衡性均處于適宜范圍[12]，其中許金101 中部煙葉的失水均衡性顯著高于中煙100，失水特性與變黃特性比較協(xié)調(diào)，易變黃。

表2 烘烤過(guò)程中煙葉失水特性Tab.2 Water loss characteristics of tobacco leaves during curing

2.2 烘烤過(guò)程中許金101煙葉葉綠素降解特性

從表3 可以看出，采收時(shí)許金101 中部葉的葉綠素含量低于中煙100，上部葉高于中煙100。烘烤初始，許金101中部煙葉的葉綠素即開始快速降解，0～48 h 葉綠素降解最快，降解速率顯著快于中煙100，然后速率逐漸變慢，之后趨于平緩；72 h 后，許金101 和中煙100 中部葉葉綠素降解比例分別達(dá)到94.88%和98.52%，降解速率差異不顯著，基本降解完全。許金101上部煙葉葉綠素降解速率在24 h較中煙100 高109.72%，顯著高于中煙100；48 h 后，許金101 和中煙100 上部葉葉綠素降解比例已經(jīng)達(dá)到97.91%和99.10%，降解速率差異不大，基本降解完全。許金101 和中煙100 的葉綠素降解速率和降解量均在適宜范圍內(nèi)[12]，降解特性均較好，其中許金101 煙葉的葉綠素降解特性與暗箱試驗(yàn)的變黃、失水特性及烘烤試驗(yàn)的失水特性一致，易烤性較好。

表3 烘烤過(guò)程中煙葉葉綠素降解特性Tab.3 Degradation characteristics of chlorophyll in tobacco leaves during curing

2.3 烘烤過(guò)程中許金101煙葉PPO活性變化

由表4 可知，烘烤過(guò)程中許金101 和中煙100中、上部煙葉PPO 活性均呈下降-上升-下降-上升波動(dòng)式變化規(guī)律。中部葉，許金101 的PPO 活性在0～72 h 一 直 稍 低 于 中 煙100，24～96 h 許 金101 的PPO 活性平均值顯著低于中煙100，但二者的PPO活性均稍高于0.4 U，耐烤性較差［12］；上部煙葉，烘烤24 h之前許金101的PPO 活性低于中煙100，24 h之后高于中煙100，24～96 h 許金101 的PPO 活性平均值較中煙100高5.24%，上部煙葉表現(xiàn)為許金101耐烤性中等，中煙100耐烤性較好。

表4 烘烤過(guò)程中煙葉的PPO活性變化Tab.4 Changes of PPO activity in tobacco leaves during curing

2.4 烤后許金101煙葉外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)

從表5可以看出，許金101與中煙100烤后中部葉外觀質(zhì)量對(duì)比，許金101成熟度更高、葉片結(jié)構(gòu)更疏松、含青程度更低、掛灰雜色少、嗅香更明顯，整體得分高于中煙100；許金101 上部葉在身份、葉片結(jié)構(gòu)、嗅香等方面優(yōu)于中煙100，中煙100 的顏色、掛灰雜色稍好于許金101。許金101 整體得分稍高于中煙100，但二者差異不大。

表5 烤后煙葉外觀質(zhì)量 分Tab.5 Appearance quality of cured tobacco leaves Score

2.5 烤后許金101煙葉常規(guī)化學(xué)成分分析

許金101 與中煙100 烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分見表6。中部煙葉，許金101和中煙100的總糖、還原糖含量均在適宜范圍（中部葉總糖含量23%～29%［17］，還原糖含量20%～23%），許金101 顯著低于中煙100，兩糖比稍高于中煙100但差異不大，煙堿、總氮含量許金101 比中煙100 稍低，均處于適宜含量范圍內(nèi)（中部葉煙堿含量2.0%～3.0%，總氮1.4%～2.2%），許金101氯離子含量比中煙100顯著偏高（中部葉氯含量0.3%～0.6%），鉀離子含量（中部葉鉀含量＞2%）二者均偏低，許金101 的鉀氯比值顯著低于中煙100，燃燒性偏差；上部煙葉，許金101 的總糖、還原糖含量處于適宜范圍內(nèi)且均高于中煙100（上部葉總糖含量20%～25%，還原糖含量16%～21%），兩糖比稍高于中煙100，且差異顯著，許金101的煙堿、總氮含量顯著低于中煙100，但糖堿比顯著高于中煙100，而氮堿比（上部葉氮堿比0.6～0.8）適中且差異不大，許金101鉀氯比顯著偏低，燃燒性偏差。

表6 烤后煙葉主要化學(xué)成分Tab.6 Main chemical components of cured tobacco leaves

2.6 烤后許金101煙葉中性致香成分分析

從圖4 可以看出，許金101 烤后中部煙葉致香物質(zhì)總量比中煙100 低1.90%，上部煙葉比中煙100低1.20%，整體差異不大。其中，對(duì)于中部煙葉，許金101質(zhì)體色素降解產(chǎn)物、苯丙氨酸裂解產(chǎn)物、新植二烯分別比中煙100 低15.2%、11.28%、3.24%，而棕色化反應(yīng)類產(chǎn)物、西柏烷類降解產(chǎn)物分別比中煙100 高10.81%、38.25%；對(duì)于上部煙葉，許金101 的質(zhì)體色素降解產(chǎn)物、新植二烯分別比中煙100 低6.18%、7.38%，棕色化反應(yīng)類產(chǎn)物、西柏烷類降解產(chǎn)物分別比中煙100 高16.77%、52.11%，苯丙氨酸裂解產(chǎn)物差異不大。

圖4 烤后煙葉主要中性致香物質(zhì)Fig.4 Main neutral aroma substances in cured tobacco leaves

2.7 烤后許金101煙葉感官評(píng)吸質(zhì)量評(píng)價(jià)

表7 顯示，許金101 烤后煙葉感官評(píng)吸綜合得分稍低于中煙100。其中，相比于中煙100，許金101 中部煙葉香氣質(zhì)較好，雜氣較少，但濃度偏低，勁頭不足，灰分稍差；許金101上部煙葉香氣質(zhì)同中煙100差異不大，香氣量仍略顯不足，煙氣濃度表現(xiàn)好于中煙100，刺激性小，余味較綿長(zhǎng)，但雜氣多、勁頭不足、灰色較差。

表7 烤后煙葉的感官評(píng)吸質(zhì)量Tab.7 Sensory evaluation of smoking quality of cured tobacco leaves

3 結(jié)論與討論

烘烤特性指的是煙葉通過(guò)田間獲得的農(nóng)藝性狀在烘烤過(guò)程表現(xiàn)出來(lái)的特性，主要包括變黃變褐特性、失水特性、葉綠素降解特性及PPO 活性，烘烤特性受烤煙品種、種植土壤、生態(tài)環(huán)境、栽培條件和采收期等因素影響，其中品種因素占主導(dǎo)地位[2]。煙葉烘烤過(guò)程中的黃干協(xié)調(diào)直接關(guān)系著烤后煙品質(zhì)，烘烤過(guò)程中煙葉失水和變黃協(xié)調(diào)性越好越利于烤后煙品質(zhì)的提升[18]。本研究結(jié)果表明，許金101在0～48 h 葉綠素降解速度較中煙100 快，其變黃速度也較中煙100 快，煙葉黃色的固定要通過(guò)葉片失水干燥實(shí)現(xiàn)，許金101 失水速度比中煙100 更快，更易失水，且許金101失水均衡性較好，變黃特性和失水特性比較協(xié)調(diào)，煙葉黃色較易固定。PPO 活性與烤后雜色煙比例呈顯著正相關(guān)，PPO 在定色期間會(huì)作用于多酚類物質(zhì)發(fā)生酶促棕色化反應(yīng)[19-22]。本研究中，在24～96 h，許金101中部葉PPO 活性偏低，變黃而不變褐的時(shí)間較短，變褐速度較快。因此，許金101 易烤性比中煙100 好，但耐烤性較差，許金101的上部煙葉比中部煙葉耐烤性稍好。

不同品種間烘烤特性存在差異，同一品種不同部位的烘烤特性也存在差異。本研究首次對(duì)品種許金101 烘烤特性開展研究，明確了該品種的失水特性、變黃變褐特性、色素降解特性及PPO 活性變化，由于初期對(duì)烘烤工藝未做調(diào)整，研究結(jié)果顯示，相較于中煙100，雖然許金101 的易烤性更好，烤后煙葉質(zhì)量整體差異不大，但許金101 常規(guī)化學(xué)成分中的鉀氯比偏低導(dǎo)致煙葉燃燒性稍差，對(duì)部分中性致香成分的生成產(chǎn)生一定影響，從而導(dǎo)致在感官質(zhì)量評(píng)價(jià)中上部葉出現(xiàn)雜氣多、灰分差及中部葉出現(xiàn)香氣量少、灰分差等結(jié)果，證實(shí)了以烘烤特性為基礎(chǔ)的烘烤方案對(duì)烤后煙葉質(zhì)量的重要性［23-27］，與前人研究結(jié)果一致。

因此，針對(duì)許金101易變黃、失水快等易烤性較好及變褐快、葉綠素降解速度快、PPO 活性較高等耐烤性偏差等特征，對(duì)其烘烤工藝可作如下調(diào)整：變黃前期低溫變黃，適當(dāng)降低干濕球溫度差，減少煙葉水分損失，調(diào)整煙葉變黃和失水的協(xié)調(diào)性，變黃后期及定色前期增加干濕球溫度差，可以適當(dāng)加大排濕力度，較中煙100失水程度偏多，降低多酚氧化酶活性，減輕后期高溫褐變風(fēng)險(xiǎn)，利于安全定色。下一步將針對(duì)許金101烘烤特性開展配套烘烤技術(shù)研究，完善許金101 烘烤工藝，凸顯許金101 品種特色，為最大限度發(fā)揮該品種質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)奠定基礎(chǔ)。