三種氧濃度氣調(diào)下清香型煙葉化學(xué)成分的變化

黃 磊，戰(zhàn) 磊，黃宙凱，李 賽，潘雯麗，高群玉，陳越立，李穎之，陽小棟，李 敏

（1.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣州 510145；2.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510640）

煙葉質(zhì)量是穩(wěn)定卷煙品質(zhì)和風(fēng)格的重要基礎(chǔ)。未經(jīng)一定時(shí)間存放的煙葉其品質(zhì)會(huì)存在一定缺陷，比如香氣粗糙、雜氣較重、工業(yè)利用率低等。在卷煙生產(chǎn)加工過程中，煙葉醇化是改善煙葉質(zhì)量，提高煙葉品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)［1］。在煙葉醇化過程中，主要有3種作用：煙葉自身的生物作用、酶的催化作用和氧化作用，這些作用將片煙中不利于吸食品質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為對(duì)感官吸食有利的物質(zhì)，從而達(dá)到優(yōu)化煙葉結(jié)構(gòu)、協(xié)調(diào)內(nèi)部物質(zhì)、提升煙葉品質(zhì)、滿足煙葉質(zhì)量和多樣性的目的。醇化過程中，化學(xué)成分變化波動(dòng)較大［2］，是影響煙葉質(zhì)量的關(guān)鍵因素［3，4］。張?chǎng)蔚龋?］研究了復(fù)烤片煙醇化過程中的耗氧規(guī)律，研究表明醇化過程伴有明顯的耗氧現(xiàn)象，不同醇化階段煙葉受氧氣濃度影響程度不同，且醇化過程中所需氧氣隨醇化周期、貯存環(huán)境而改變。楊欣玲等［6］研究了氣調(diào)貯存技術(shù)對(duì)片煙醇化質(zhì)量的影響，研究表明相比自然醇化，氣調(diào)貯存的片煙色度均勻，飽滿度更好，感官質(zhì)量高于自然醇化處理，有利于延長(zhǎng)片煙最佳品質(zhì)狀態(tài)保持期。劉紅光等［7］研究了氧氣含量對(duì)復(fù)烤片煙醇化品質(zhì)的影響，研究表明氧氣含量對(duì)片煙常規(guī)化學(xué)成分影響較小，但對(duì)多酚、色素類潛香成分影響較大。這些都說明，對(duì)氧氣濃度在煙葉醇化過程中的作用研究具有重大意義。

目前，氣調(diào)醇化貯存法已廣泛應(yīng)用于煙草的貯存養(yǎng)護(hù)過程中，但主要集中于對(duì)防霉殺蟲效果和醇化質(zhì)量的研究［8］。對(duì)不同氧氣濃度，特別是不同氧濃度下煙葉的化學(xué)成分具體變化的比較研究還較少。此外，不同氧氣濃度下針對(duì)特定風(fēng)格特征的多產(chǎn)地?zé)熑~的作用也未見研究。因此，為了探索不同氧氣濃度下氣調(diào)醇化對(duì)清香型煙葉的化學(xué)成分的變化差異，本試驗(yàn)選擇四川西昌、福建龍巖、云南普洱的3 種清香型代表性樣品，分別在3 種氧濃度下進(jìn)行近2 年的醇化處理，每3 個(gè)月取樣一次，記錄不同煙葉各時(shí)期的化學(xué)成分變化，并探究其內(nèi)在關(guān)系，為更好地調(diào)控?zé)熑~醇化進(jìn)程，提高煙葉品質(zhì)以及為工業(yè)可用性提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考。本研究主要解決2 個(gè)問題：①不同氧氣濃度醇化作用下，煙葉化學(xué)成分的變化情況；②不同氧氣濃度醇化作用下，3 種清香型代表煙葉的化學(xué)成分的變化差異及規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 主要材料

2018 年復(fù)烤云南普洱B1F（A）煙葉、2018 年復(fù)烤四川西昌B1F 煙葉、2018 年復(fù)烤福建龍巖B1F（A）煙葉。

1.2 存放條件及取樣方法

每個(gè)試驗(yàn)復(fù)烤煙葉等級(jí)選擇箱號(hào)相連6 箱成品，其中2 箱采用2%以下氧濃度（下文簡(jiǎn)稱2%氧濃度）低氧氣調(diào)養(yǎng)護(hù)，2 箱采用6%～8%氧濃度密封降氧氣調(diào)，2 箱采用21%空氣氧濃度密封不降氧氣調(diào)；廣州地區(qū)倉庫醇化。試驗(yàn)復(fù)烤煙葉為2018 年底復(fù)烤加工后，2019 年6 月入廣州倉庫，經(jīng)2 個(gè)月密封低氧殺蟲后，自2019 年8 月開始按試驗(yàn)設(shè)計(jì)采取不同氧濃度處理，并首次取樣，后續(xù)每3 個(gè)月取樣一次直至2021 年4 月。樣品取樣后統(tǒng)一在-4 ℃以下的冰箱冷凍保存。樣品全部取樣后，統(tǒng)一進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)分析。

1.3 測(cè)定方法

參考煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。

總植物堿含量的測(cè)定：YC/T 468—2013 煙草及煙草制品總植物堿的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)（硫氰酸鉀）法［9］；

總糖和還原性糖含量的測(cè)定：YC/T 159—2002煙草及煙草制品水溶性糖的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法［10］；

pH 的測(cè)定：YC/T 222—2007 煙草及煙草制品pH 的測(cè)定［11］；

多酚含量的測(cè)定：YC/T 202—2006 煙草及煙草制品多酚類化合物綠原酸、莨菪亭和蕓香甘的測(cè)定［12］；

氨基酸含量的測(cè)定：YC/T 282—2009 煙葉游離氨基酸的測(cè)定氨基酸分析儀法［13］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用OriginPro 9.0 軟件進(jìn)行圖表處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)片煙常規(guī)化學(xué)成分變化

2.1.1 總植物堿的變化情況 總植物堿是煙草中重要的氮化物，含量太高會(huì)使煙葉的煙氣粗糙，加重刺激性［14］。從圖1 可以看出，不同品種煙葉的總植物堿含量差異較大。氣調(diào)初始時(shí)期，總植物堿含量最高為福建龍巖B1F（A）煙葉，最低為四川西昌B1F 煙葉。隨著氣調(diào)醇化進(jìn)行，總植物堿含量隨時(shí)間波動(dòng)，整體變化不大，呈略微下降趨勢(shì)，下降幅度較小，21%氧濃度和6%～8%氧濃度氣調(diào)條件下變化相對(duì)明顯。

圖1 不同煙葉總植物堿含量隨氣調(diào)時(shí)間的變化

2.1.2 兩糖比的變化情況 糖類物質(zhì)是煙草光合作用的主要產(chǎn)物，含量占煙草干重的25%～50%。兩糖比為煙葉還原糖含量和總糖含量的比值。還原糖和總糖是烤煙常規(guī)化學(xué)成分中的重要依據(jù)［15］。一般來說，總糖含量高，反映煙葉品質(zhì)較好，然而總糖含量過高則會(huì)導(dǎo)致煙味平淡，香氣不夠，整體評(píng)價(jià)降低［16］。和總糖量一樣，還原糖對(duì)片煙的口感影響較大。片煙的吃味口感可以通過醇化來改善。由圖2可知，隨著醇化的進(jìn)行，3 種煙葉在3 種氣調(diào)條件下的兩糖比均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，因?yàn)榭偺窃诖蓟^程中會(huì)發(fā)生水解，還原糖也會(huì)因?yàn)槊览路磻?yīng)而發(fā)生變化，還原糖的下降速度比總糖下降速度慢。四川西昌B1F 煙葉在21%氧濃度下，兩糖比上升幅度最大，從0.81 上升到0.92；福建龍巖B1F（A）煙葉和云南普洱B1F（A）煙葉在6%～8%氧濃度條件下的兩糖比均上升較多，在此條件下，福建龍巖B1F（A）煙葉的兩糖比從0.88 上升到0.95，云南普洱B1F（A）煙葉的兩糖比從0.83 上升到0.91。

圖2 不同煙葉兩糖比隨氣調(diào)時(shí)間的變化

2.1.3 pH 的變化情況 由圖3 可知，隨著氣調(diào)醇化的進(jìn)行，不同煙葉的pH 逐漸下降。其中實(shí)線表示pH，虛線表示階段變幅。氣調(diào)初始時(shí)期，pH 表現(xiàn)為四川西昌B1F 煙葉＞云南普洱B1F（A）煙葉＞福建龍巖B1F（A）煙葉。從pH 總降幅上看，云南普洱B1F（A）煙葉＞四川西昌B1F 煙葉＞福建龍巖B1F（A）煙葉，且21%氧濃度＞6%～8%氧濃度＞2%氧濃度。云南普洱B1F（A）煙葉在21%氧濃度條件下，pH 從5.58 下降到5.03，下降0.55，幅度最大；福建龍巖B1F（A）煙葉在2%氧濃度條件下，pH 從5.34 下降到5.02，下降0.32，幅度最小。由圖3 pH 階段變幅可知，3 種煙葉在夏季高溫階段，pH 的變幅有一個(gè)加速過程，在2%氧濃度的變幅相對(duì)平緩。

圖3 不同煙葉pH 和階段變幅隨氣調(diào)時(shí)間的變化

2.2 試驗(yàn)片煙多酚類物質(zhì)和氨基酸類物質(zhì)的變化

2.2.1 多酚類的變化情況 煙草的顏色、吃味以及香氣受多酚類物質(zhì)和其分解產(chǎn)物的影響較大。多酚類物質(zhì)在醇化過程中轉(zhuǎn)變?yōu)橄銡馕镔|(zhì)，從而改善煙草品質(zhì)［17］。由圖4 可知，隨著氣調(diào)醇化的進(jìn)行，不同煙葉的多酚含量逐漸下降。其中實(shí)線代表多酚總量，虛線代表多酚階段消耗率。氣調(diào)初始時(shí)期，云南普洱B1F（A）煙葉、四川西昌B1F 煙葉的多酚含量明顯大于福建龍巖B1F（A）煙葉。不同氧濃度條件下的多酚含量降幅表現(xiàn)為21%氧濃度＞6%～8%氧濃度＞2%氧濃度，其中21%氧濃度和6%～8%氧濃度的多酚總量消耗率差距不大。在21%氧濃度下氣調(diào)20個(gè)月，四川西昌B1F 煙葉的多酚含量下降10.14 mg/g，福建龍巖B1F（A）煙葉下降8.63 mg/g，云南普洱B1F（A）煙葉下降10.65 mg/g。氣調(diào)醇化過程中，新綠原酸、綠原酸、隱綠原酸、蕓香苷逐漸減少，莨菪亭逐漸增加，但因?yàn)闊熑~多酚中綠原酸和蕓香苷占比較大，所以多酚總量持續(xù)下降，這與李力等［18］的研究結(jié)果一致。由圖4 多酚階段消耗率可知，在夏季高溫季節(jié)，多酚的消耗會(huì)有2 個(gè)快速消耗過程。

圖4 不同煙葉多酚總量和階段消耗率隨氣調(diào)時(shí)間的變化

2.2.2 氨基酸的變化情況 由圖5 可知，氣調(diào)醇化初期，云南普洱B1F（A）煙葉、四川西昌B1F 煙葉的氨基酸含量明顯大于福建龍巖B1F（A）煙葉。其中實(shí)線代表氨基酸總量，虛線代表氨基酸階段消耗率。隨著氣調(diào)醇化的進(jìn)行，氨基酸總量逐漸下降，氨基酸總消耗率為云南普洱B1F（A）煙葉＞福建龍巖B1F（A）煙葉＞四川西昌B1F 煙葉。不同氧濃度條件下氨基酸含量降幅表現(xiàn)為21%氧濃度＞6%～8%氧濃度＞2%氧濃度，其中6%～8%氧濃度和21%氧濃度降幅較接近。在21%氧濃度條件下氣調(diào)醇化20 個(gè)月，云南普洱B1F（A）煙葉氨基酸總消耗率為54.48%，福建龍巖B1F（A）煙葉氨基酸總消耗率為52.12%，四川西昌B1F 煙葉氨基酸總消耗率為50.83%。由圖5 階段變化率可知，在夏季高溫季節(jié)，氨基酸總量有一個(gè)明顯加速的過程。

圖5 不同煙葉氨基酸含量和階段消耗率隨氣調(diào)時(shí)間的變化

3 小結(jié)與討論

醇化后的煙葉化學(xué)成分改變，致香物質(zhì)增多，吃味品質(zhì)提升，改善了煙葉原本的香氣單一、刺激性強(qiáng)等缺陷。煙葉醇化也叫煙葉陳化，是優(yōu)化煙葉質(zhì)量、提高煙葉可用性的重要過程。目前，工業(yè)上主要使用自然醇化的方法處理煙葉，但存在醇化周期長(zhǎng)、醇化質(zhì)量最佳狀態(tài)保持時(shí)間較短等不足。而通過改變貯藏環(huán)境中的氣體成分，達(dá)到防治害蟲、霉變和保持品質(zhì)穩(wěn)定的氣調(diào)貯存法逐漸受到青睞［19，20］。

本試驗(yàn)選擇3 種清香型復(fù)烤煙葉，探究其在不同氧濃度含量下的化學(xué)成分變化，旨在提高煙葉質(zhì)量和工業(yè)可用性，提供理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。由于3 種煙葉產(chǎn)地來源不同，氣調(diào)初始時(shí)期，3 種煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量差異較大。醇化過程中，煙葉總植物堿變化較小，pH、多酚和氨基酸總量逐漸下降，下降幅度為21%氧濃度＞6%～8%氧濃度＞2%以下氧濃度，其中6%～8%氧濃度和21%氧濃度氣調(diào)的化學(xué)成分變化幅度較大，2%以下氧濃度氣調(diào)波動(dòng)相對(duì)平緩，可以認(rèn)為2%以下氧濃度處理降低了煙葉醇化的速率。在高溫季節(jié)，pH 變幅、多酚消耗率、氨基酸消耗率都有一個(gè)加速變化的過程，這和鄭峰洋等［21］的研究結(jié)果一致。隨著氧氣含量的增加，醇化過程中煙葉多酚、氨基酸含量降幅增大。這可能是因?yàn)楦邷睾脱鯕廨^多的環(huán)境能加速多酚和氨基酸的降解和反應(yīng)，促進(jìn)潛香物質(zhì)的分解，使更多致香物質(zhì)生成，這也與醇化過程中醇化溫度和醇化速度呈正相關(guān)有關(guān)。劉紅光等［7］也曾表明氧氣含量對(duì)醇化片煙中多酚等潛香物質(zhì)的影響較大。本研究主要針對(duì)不同氧氣濃度下煙葉化學(xué)成分變化做了具體研究，為探索不同品種的煙葉的最佳感官質(zhì)量提供理論分析。因此，針對(duì)不同品種煙葉，選擇合適的氧氣濃度來氣調(diào)貯存煙葉，能大大提高煙葉品質(zhì)和利用率。