低氧貯存片煙解封后理化指標(biāo)和質(zhì)量變化研究

黃 磊，李藝萌，鐘 帥，金保鋒，高晉軍，王曉園，關(guān)羅浩，王初亮，黃妧婷，李 敏

（1廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司原料供應(yīng)中心，廣州 510310；2華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣州，510640）

0 引言

煙葉經(jīng)過(guò)復(fù)烤之后，通常還具有一些不能滿足市場(chǎng)口味的品質(zhì)，為了讓煙葉更符合市場(chǎng)需求，企業(yè)通常需將復(fù)烤后的煙葉進(jìn)行一段時(shí)間的醇化處理，以協(xié)調(diào)煙葉內(nèi)在化學(xué)成分，改善煙葉的品質(zhì)[1-3]。隨著煙草科技的發(fā)展，煙葉的醇化方法也各有差異，以前比較常見(jiàn)的醇化方法是自然醇化，即將煙葉放置在自然環(huán)境中醇化。與此同時(shí)，物理氣調(diào)法也逐步發(fā)展起來(lái)[2]，由于國(guó)內(nèi)南方地區(qū)的環(huán)境較濕潤(rùn)，人們通常將煙葉置于低氧密封環(huán)境中進(jìn)行醇化或長(zhǎng)期貯存，以防止煙葉發(fā)生霉變、蟲(chóng)害、水分超標(biāo)等質(zhì)量問(wèn)題[4-6]。

為延緩煙葉醇化、防霉、防蟲(chóng)，在實(shí)際倉(cāng)貯過(guò)程中，煙葉一般維持在氧濃度2%以下。在較長(zhǎng)時(shí)間低氧環(huán)境貯存啟用時(shí)，由于正常環(huán)境的氧氣濃度較高，適應(yīng)了低氧環(huán)境的煙葉重新暴露在正常氧氣濃度的環(huán)境下，煙葉質(zhì)量、化學(xué)成分、酶活性可能發(fā)生變化，進(jìn)而影響煙葉的品質(zhì)，從而影響卷煙的生產(chǎn)使用[7-8]。目前，大量的研究集中在煙葉醇化和儲(chǔ)存的方法，以及煙葉醇化和儲(chǔ)存過(guò)程中理化性質(zhì)的變化上，對(duì)于低氧密封醇化的煙葉解封后的性質(zhì)變化研究較少。通常煙葉在解封后3個(gè)月內(nèi)性質(zhì)變化最為劇烈[9]。為探究低氧密封醇化的煙葉解封后的品質(zhì)變化，本研究通過(guò)測(cè)定解封后3個(gè)月內(nèi)煙葉的碘值、色差值、pH、多酚氧化酶活性等指標(biāo)的變化，結(jié)合煙葉外觀質(zhì)量和感官質(zhì)量的變化，綜合判斷低氧密封醇化的煙葉解封后3個(gè)月的品質(zhì)變化，以期為低氧養(yǎng)護(hù)的煙葉使用時(shí)解封的品質(zhì)變化探索有效的防護(hù)措施和管理方法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

供試材料為廣州霸王倉(cāng)庫(kù)新煙復(fù)烤入庫(kù)后即低氧密封維持24個(gè)月以上的2017年湖南湘西復(fù)烤片煙B2F等級(jí)5批、2017年云南文山復(fù)烤片煙C3F等級(jí)5批。

磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、碘酸鉀、碘化鉀、鄰苯二酚、聚乙烯吡咯烷酮、石英砂均為分析純。

1.2 方法

1.2.1 存放條件及取樣方法 2種片煙的5批樣品中，2020年9月解封4批樣品，存留1批樣品繼續(xù)低氧密封存放作為對(duì)照。解封后的樣品和繼續(xù)低氧密封樣品同等室內(nèi)環(huán)境條件下避光存放。分別在解封當(dāng)時(shí)、解封1個(gè)月后、解封2個(gè)月后、解封3個(gè)月后對(duì)這4批解封樣品進(jìn)行理化性質(zhì)測(cè)定和外觀、感官評(píng)價(jià)，同時(shí)在3個(gè)月后對(duì)繼續(xù)低氧密封存放的對(duì)照樣品進(jìn)行理化性質(zhì)測(cè)定和外觀、感官評(píng)價(jià)。

1.2.2 煙葉碘值的測(cè)定 碘值測(cè)定方法在參考文獻(xiàn)[10]的基礎(chǔ)上略有改動(dòng)。將煙葉放置于40℃烘箱中平衡2 h，使用粉碎機(jī)打粉并過(guò)100目篩。稱(chēng)取過(guò)篩后的粉末5 g置于100 mL錐形瓶中，加入50 mL無(wú)CO2蒸餾水，37℃避光水浴震蕩1 h，靜置1 h后，使用低速離心機(jī)在5000 r/min下離心10 min。取5 mL上清液于試管中，向其中加入2 mL碘酸鉀、2 mL碘化鉀，避光靜置反應(yīng)1 h。反應(yīng)結(jié)束后，取200 μL反應(yīng)液，用無(wú)CO2蒸餾水稀釋至5 mL，震蕩均勻后過(guò)0.45 μm濾膜，使用紫外分光光度計(jì)分別在455、483 nm波長(zhǎng)下測(cè)定濾液的吸光度。

1.2.3 煙葉pH的測(cè)定 pH測(cè)試方法參考《煙草及煙草制品 pH的測(cè)定（YC/T 222—2007）》[11]，使用pH計(jì)測(cè)量。

1.2.4 煙葉色差值的測(cè)定 參考陳飛程等[12]的方法，使用色差儀進(jìn)行檢測(cè)。

1.2.5 煙葉多酚氧化酶活性的測(cè)定 在參考文獻(xiàn)[13]的基礎(chǔ)上略有變動(dòng)，測(cè)定方法主要分為多酚氧化酶（PPO）的提取和多酚氧化酶活性的測(cè)定。（1）PPO提取，稱(chēng)取葉片1 g，加入0.05 mol/L pH 6.8的磷酸緩沖液8 mL和少量聚乙烯吡咯烷酮（PVP），少量石英砂，冰浴中研磨勻漿；13000 r/min、4℃離心20 min，取上清液。（2）PPO活性測(cè)定，在試管中依次加入0.2 mol/L鄰苯二酚1.5 mL、0.05 mol/L pH 6.8的磷酸緩沖液1.5 mL、PPO提取液50μL；以蒸餾水代替PPO溶液作為空白對(duì)照。在398nm波長(zhǎng)下測(cè)定OD值。放入分光光度計(jì)后讀數(shù)1次，反應(yīng)2 min后讀數(shù)1次。酶活性以每分鐘每克鮮重?zé)熑~OD值的變化表示[ΔOD/（g·鮮重·min）]。

1.2.6 煙葉外觀顏色評(píng)價(jià) 參照《烤煙（GB 2635—92）》[14]，對(duì)低氧密封儲(chǔ)存煙葉進(jìn)行解封后的外觀顏色評(píng)價(jià)，通過(guò)專(zhuān)業(yè)人員對(duì)煙葉的顏色、香氣成分、葉片色澤均勻度、油分、色度、煙葉品種進(jìn)行打分，綜合評(píng)估后得出低氧密封儲(chǔ)存煙葉在解封后自然放置的3個(gè)月內(nèi)的外觀品質(zhì)。

1.2.7 統(tǒng)計(jì)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用GraphPad Prism 8.0.1進(jìn)行作圖和標(biāo)準(zhǔn)差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉解封后碘值的變化

煙葉提取液顯酸性，當(dāng)加入KIO3及KI溶液時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成單質(zhì)I2。當(dāng)溶液中生成碘后，碘會(huì)與煙葉提取液中的還原性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。隨著煙葉醇化程度的加深，其固定氧的能力減弱，即還原性物質(zhì)減少。因此消耗碘的量將減少，游離碘將增加，結(jié)果表現(xiàn)為提取液在455、483 nm處吸光值增加[15-16]。煙葉的碘值吸光度值隨陳化時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，其數(shù)值與香氣質(zhì)和濃度顯著正相關(guān)，與香氣量和勁頭顯著負(fù)相關(guān)，與雜氣、刺激性、余味相關(guān)性不顯著[10]。

從圖1可知，低氧密封存放的復(fù)烤煙葉解封后，在避光自然放置的條件下煙葉碘值呈現(xiàn)逐漸緩慢增加的趨勢(shì)，C3F的碘值多數(shù)情況下高于B2F，但同期繼續(xù)低氧密封3個(gè)月后，測(cè)得其碘值的增幅低于自然放置3個(gè)月的樣品。

圖1 低氧密封片煙解封后的碘值

由表1可見(jiàn)，隨著放置的時(shí)間增加，各組的樣品碘值增幅加大。繼續(xù)低氧密封3個(gè)月的樣品碘值增幅較小，此外，低氧密封3個(gè)月的樣品碘值增幅均小于解封2個(gè)月的樣品。說(shuō)明低氧密封的樣品較解封的樣品而言，固定氧的能力強(qiáng)，煙葉中還原性物質(zhì)的水平高，因此測(cè)得碘值較低。

表1 不同處理樣品碘值相對(duì)于解封當(dāng)時(shí)樣品的增幅 %

2.2 煙葉解封后pH的變化

pH能夠反映煙草煙氣強(qiáng)度（含氮堿類(lèi)）、刺激性，也可間接反映芳香性。一般認(rèn)為pH稍低的煙葉，煙氣刺激性較小，味道較柔和。片煙pH隨著醇化的進(jìn)行均呈降低趨勢(shì)[17-18]。

不同樣品組的pH變化趨勢(shì)如圖2所示。低氧密封的煙葉解封的第1個(gè)月內(nèi)pH降幅較大，解封后1～3個(gè)月期間內(nèi)，B2F和C3F煙葉的pH均緩慢下降，直至趨近于平緩。此外，低氧密封3個(gè)月的樣品的pH遠(yuǎn)大于解封后自然避光存放3個(gè)月的樣品。從表2可知，解封后自然放置的3個(gè)月內(nèi)，隨著時(shí)間的變化，2種煙葉的pH降幅逐漸增加，其中C3F煙葉pH降幅略低于B2F煙葉。持續(xù)低氧密封煙葉的煙葉pH降幅明顯低于解封后自然放置1～3個(gè)月的煙葉。

圖2 低氧密封片煙解封后pH的變化趨勢(shì)

表2 不同處理樣品相對(duì)于解封當(dāng)時(shí)樣品的pH降幅 %

2.3 煙葉解封后色差值的變化

不同樣品組的色差值變化趨勢(shì)如圖3所示。L值代表明度值，值越大表示表示越偏白；a值代表紅綠色度值，正值代表紅色度，負(fù)值代表綠色度；b值代表黃藍(lán)色度值，正值代表黃色度，負(fù)值代表藍(lán)色度；E值是由L值、a值、b值綜合計(jì)算得出，代表樣品的總色差值[19-21]。

從圖3A可以看出，低氧密封儲(chǔ)存的復(fù)烤煙葉解封后，B2F呈現(xiàn)明度逐漸增加的趨勢(shì)，C3F的明度在低氧密封儲(chǔ)存解封自然存放1個(gè)月后大幅降低，但在解封自然存放2～3個(gè)月的過(guò)程中明度緩慢降低，自然存放第3個(gè)月時(shí)L值低于初始解封時(shí)的數(shù)值。但同期低氧密封存放3個(gè)月煙葉較解封時(shí)煙葉的L值略有降低，但變化幅度較小。

由圖3B可知，低氧儲(chǔ)存樣品解封后3個(gè)月內(nèi)a值波動(dòng)較大，但第3個(gè)月的數(shù)值略大于解封當(dāng)天數(shù)值，即復(fù)烤煙葉在這段期間的煙葉逐步變成紅色。如圖3C，低氧儲(chǔ)存后解封的復(fù)烤煙葉b值的變化趨勢(shì)和a值類(lèi)似，但區(qū)別在于第3個(gè)月時(shí)b值低于解封當(dāng)天數(shù)值。從a值和b值的整體變化趨勢(shì)可看出，解封后樣品在避光自然放置的過(guò)程中顏色逐漸偏向于紅藍(lán)色。從圖3D可見(jiàn)，E值雖然有一定程度的波動(dòng)，但整體呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。而一直密封儲(chǔ)存的復(fù)烤煙葉，3個(gè)月后L值和E值幾乎不變，a值明顯上升，b值明顯下降。

圖3 低氧密封片煙解封后色差值的變化趨勢(shì)

2.4 煙葉解封后多酚氧化酶活性的變化

多酚氧化酶（PPO）是一種銅離子結(jié)合酶，在組織發(fā)育過(guò)程中形成，并貯存于葉綠體中[22-23]。煙葉的酶促棕色化反應(yīng)是在PPO的催化作用下發(fā)生的，PPO能分別催化單酚羥基和二羥基酚氧化為O-二酚和O-醌[24]。PPO使多酚類(lèi)物質(zhì)氧化成醌，隨著醌類(lèi)物質(zhì)聚集，醌與細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的氨基酸反應(yīng)產(chǎn)生黑色素沉淀，煙葉會(huì)呈現(xiàn)出不同程度的雜色，造成煙葉出現(xiàn)掛灰、蒸片、黑糟等現(xiàn)象。同時(shí)酶促棕色化反應(yīng)還會(huì)使煙葉葉片變薄，質(zhì)量減輕，彈性變差，破碎度加大，燃燒力減弱，使煙葉的質(zhì)量下降[25]。由于多酚類(lèi)物質(zhì)是構(gòu)成煙葉品質(zhì)和香吃味的必備物質(zhì)，因此，酶促棕色化反應(yīng)的發(fā)生是造成煙葉質(zhì)量下降的重要原因之一。

從圖4可見(jiàn)，低氧密封儲(chǔ)存的片煙解封后，煙葉中的多酚氧化酶活性在解封3個(gè)月內(nèi)呈現(xiàn)明顯的逐步增加趨勢(shì)。其中B2F在解封1～2個(gè)月內(nèi)多酚氧化酶活性較穩(wěn)定，C3F的多酚氧化酶活性在解封2～3個(gè)月內(nèi)較穩(wěn)定，但2種煙葉的多酚氧化酶活性均有明顯的增加。而觀察同期低氧密封存放3個(gè)月的樣品，其多酚氧化酶的活性遠(yuǎn)小于解封后自然存放的樣品。

圖4 低氧密封片煙解封后多酚氧化酶活性的變化趨勢(shì)

結(jié)果表明，低氧密封儲(chǔ)存的烤片煙在解封后自然放置時(shí)，煙葉中的多酚氧化酶活性增量較明顯，會(huì)嚴(yán)重影響煙葉原本的品質(zhì)和香吃味，而一直保持低氧密封存放的烤片煙多酚氧化酶的活性能持續(xù)維持在較低水平，從而保證煙葉中的多酚類(lèi)物質(zhì)不被酶解，維持煙葉原有的品質(zhì)。因此，低氧密封儲(chǔ)存的煙葉應(yīng)在解封后盡快的加工處理，或者施加一些抗氧化劑，以防止在解封到加工這一段時(shí)間內(nèi)自然放置過(guò)程中的理化性質(zhì)變化，維持煙葉原有品質(zhì)。

2.5 外觀顏色評(píng)價(jià)

低氧密封儲(chǔ)存煙葉解封后自然放置3個(gè)月，持續(xù)監(jiān)測(cè)其外觀顏色變化，并進(jìn)行評(píng)價(jià)打分。從表3分值可知，低氧密封儲(chǔ)存煙葉解封后自然放置的過(guò)程中，其外觀顏色分值逐漸降低。解封后自然放置的過(guò)程中對(duì)湖南湘西B2F煙葉的色值影響最大，其次是香氣和色度，對(duì)其均勻度、油分均基本無(wú)影響。同時(shí)，和持續(xù)低氧密封儲(chǔ)存3個(gè)月的樣品對(duì)比，可見(jiàn)湖南湘西B2F煙葉在低氧密封儲(chǔ)存后，解封3個(gè)月內(nèi)性質(zhì)和繼續(xù)低氧儲(chǔ)存3個(gè)月幾乎無(wú)差別。觀察云南文山C3F煙葉的外觀顏色評(píng)價(jià)得分可知，煙葉解封后自然放置的過(guò)程對(duì)其顏色、均勻度、色度影響較大，對(duì)香氣、油分均基本無(wú)影響。此外，對(duì)于云南文山C3F煙葉，解封后自然放置3個(gè)月和持續(xù)低氧密封儲(chǔ)存3個(gè)月的煙葉外觀顏色評(píng)價(jià)得分沒(méi)有差別。

表3 低氧密封儲(chǔ)存煙葉解封后外觀顏色評(píng)價(jià)值

3 結(jié)論與討論

片煙的低氧密封儲(chǔ)存可以高效延緩煙葉的品質(zhì)變化，關(guān)于片煙低氧密封氣調(diào)儲(chǔ)存的過(guò)程中煙葉的理化性質(zhì)的變化前人開(kāi)展了不少研究。任勝超等[26]研究表明，使用物理氣調(diào)法控制煙葉儲(chǔ)存環(huán)境中的氧氣含量，可以使片煙的醇化過(guò)程朝著改善品質(zhì)的方向進(jìn)行，有利于保持片煙品質(zhì)。但關(guān)于低氧密封儲(chǔ)存解封后的煙葉在短周期內(nèi)的理化性質(zhì)的變化研究較少，因此煙葉解封后到加工前這段自然放置時(shí)間對(duì)煙葉的影響程度的判斷尚不明確。

本研究對(duì)解封后這段時(shí)間B2F和C3F片煙的部分理化特征進(jìn)行了監(jiān)控，研究表明，低氧密封儲(chǔ)存的片煙解封后自然放置的3個(gè)月內(nèi)，碘值逐漸上升，說(shuō)明在解封后自然放置這段時(shí)間中，煙葉中還原性物質(zhì)的水平逐漸降低，此外，多酚氧化酶活性的增加也進(jìn)一步說(shuō)明了煙葉在這段時(shí)間中多酚類(lèi)還原性物質(zhì)水平的劇烈下降。在此過(guò)程中，煙葉的pH逐漸下降可能是由煙葉中有機(jī)酸含量的增加引起的，pH的下降說(shuō)明在這段時(shí)間中煙葉的刺激性逐漸降低。色差值中的L值逐漸增加，a值呈現(xiàn)波動(dòng)中上升的趨勢(shì)，b值和E值呈現(xiàn)波動(dòng)中下降的趨勢(shì)，并且解封后云南文山C3F的L值和b值始終大于湖南湘西B2F，說(shuō)明2種煙葉中云南文山煙葉表面的顏色加深更明顯。本研究對(duì)云南文山C3F和湖南湘西B2F片煙在低氧氣調(diào)密封儲(chǔ)存結(jié)束后，自然放置的3個(gè)月內(nèi)理化性質(zhì)的變化進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，為解封后煙葉的處理提供了理論基礎(chǔ)，但關(guān)于色差值的變化趨勢(shì)和內(nèi)在聯(lián)系還有待進(jìn)一步的驗(yàn)證。此外，解封后煙葉的處理和保護(hù)方法也有待進(jìn)一步深入研究。