不同干燥強度對香料煙葉絲質量的影響

程向紅，劉強，王根發(fā)，邱建華，武志勇

1.河南中煙工業(yè)有限責任公司 技術中心，河南 鄭州 450000；2.河南農業(yè)大學 煙草學院，河南 鄭州 450002

0 引言

香料煙是紅花煙草的一種特殊煙草類型，在品種、外觀、物理性狀、化學成分和吸食風格等方面均與烤煙有著較大的區(qū)別。香料煙具有獨特的濃郁芳香，是生產混合型、外香型和東方型卷煙的重要原料。鑒于香料煙的重要用途，其煙葉品質成為煙草研究領域的熱點。目前，關于品種[1-2]、栽培[3-4]、調制[5]、醇化[6-7]等技術對香料煙品質的影響已有較多研究成果。香料煙香氣成分的影響因素研究多集中在農業(yè)生產方面，而加工工藝對香料煙香氣成分的影響研究鮮有報道。

由于香料煙在卷煙配方中的比例相對較小，為便于生產投料，國內卷煙生產企業(yè)多將香料煙和烤煙混合在一起進行制絲加工。葉絲干燥是卷煙制絲加工的關鍵工序，對葉絲及卷煙產品質量有著重要影響[8-9]，烤煙的干燥過程加工參數是否完全適用于香料煙，成為卷煙加工過程中亟待解決的問題。此外，隨著近年來我國出口卷煙業(yè)務的發(fā)展，出口型卷煙市場呈現目的地國家(地區(qū))分散化、風格多樣化、需求迫切化的特點。為適應這一國際市場需求，將香料煙分為一個模塊單獨制絲，再和其他模塊煙絲進行精細化組配，是一個重要的發(fā)展方向?；诖?，本研究擬以國內香料煙為原料單獨制絲，研究干燥強度對香料煙葉絲酸性致香成分、中性致香成分、感官品質和物理指標的影響，以期為香料煙制絲加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

主要材料：某出口型卷煙配方香料煙葉組，由河南中煙工業(yè)有限責任公司提供。

主要儀器：SH6滾筒式葉絲干燥機，昆明船舶設備集團有限責任公司產；XR-1000 ML型同時蒸餾萃取裝置，鄭州科技玻璃儀器廠產；890A-5977B型氣相色譜-質譜聯(lián)用儀，美國安捷倫公司產；JB285型電子天平，瑞士梅特勒公司產；YQ-2型煙絲振動檢測篩、YDZ-3型煙絲填充值測定儀，鄭州煙草研究院提供。

1.2 實驗方法

1.2.1 干燥強度的設定在保證出口物料含水率為(12.5±0.5)%，滿足后續(xù)加工要求前提下，將干燥工序的參數組合設定為5個不同的干燥強度[10](見表1)。

表1 干燥強度參數設定Table 1 The parameter setting of drying intensity

1.2.2 葉絲制備與取樣將香料煙配方葉組松散回潮、混配均勻、切絲，制成寬度為1.0 mm、含水率為(20±1)%的葉絲。將制成的葉絲樣品在設定的5個干燥強度條件下分別進行滾筒干燥處理，待生產穩(wěn)定后取樣。

1.2.3 致香成分測定樣品前處理將葉絲樣品干燥，粉碎，過40目篩。稱取25 g樣品，加入350 mL蒸餾水和適量的NaCl，放入同時蒸餾萃取儀中萃取2.5 h。將萃取液進行酸堿分離，分別分離出酸性和中性致香成分，各組分濃縮后，加入內標物，進行GC和GC-MS分析。

1.2.4 酸性致香成分的測定條件色譜柱HP-5(60 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣高純氦，流速0.8 mL/min，進樣口溫度250 ℃，傳輸線溫度280 ℃。升溫程序40 ℃(保持2 min)，以8 ℃/min的速率升溫至240 ℃(保持15 min)。進樣方式不分流，進樣量 1 μL；電離能70 eV，質量數范圍35～500 amu，MS 譜庫NIST11。

1.2.5 中性致香成分的測定條件色譜柱HP-5MS(30 m×0.32 mm×0.25 μm)，載氣高純氦，流速1.0 mL/min，進樣口溫度250 ℃，傳輸線溫度280 ℃。升溫程序50 ℃(保持5 min)，以2 ℃/min的速率升溫至80 ℃(保持5 min)，然后以3 ℃/min的速率升溫至230 ℃(保持16 min)，最后以12 ℃/min的速率升溫至250 ℃(保持12 min)。進樣方式分流進樣，分流比30∶1，進樣量1 μL；電離能70 eV，質量數范圍35～500 amu，MS 譜庫NIST11。

1.2.6 感官評吸將5個干燥強度處理后的香料煙葉絲在卷煙機上卷制成卷煙，煙支規(guī)格(25+59) mm×24.3 mm，試驗煙支在《煙草及煙草制品 調節(jié)和測試的大氣環(huán)境》(GB/T 16447—2004)[11]規(guī)定的條件下調節(jié)72 h，由河南中煙責任有限公司技術中心評吸委員評吸。

1.2.7 葉絲物理指標測定葉絲填充值測定參照《卷煙 煙絲填充值的測定》(YC/T 152—2001)[12]進行；葉絲整絲率和碎絲率測定參照基于《卷煙工藝測試與分析大綱》[13]制定的方法進行。

2 結果與分析

2.1 酸性致香成分分析

煙草中的有機酸是三羧酸循環(huán)的中間產物，又是合成糖類、脂類和氨基酸的中間產物，可以增加煙氣酸性，使煙氣醇和、甜潤舒適，直接影響煙葉及其制品的品質，對煙葉的香氣貢獻顯著[14]。揮發(fā)性有機酸是香料煙最為重要的特征香味成分[15-16]，其中異戊酸和β-甲基戊酸的香味特征強度明顯高于其他揮發(fā)性有機酸，二者的混合物可以替代卷煙配方中的香料煙葉[17]。本文共定性定量檢測出19種有機酸，其中揮發(fā)性有機酸10種。

不同干燥強度下香料煙葉絲酸性致香成分比較結果如表2所示。由表2可知，干燥強度對香料煙有機酸含量有較大影響。隨著干燥強度的提高，異戊酸含量、β-甲基戊酸含量、揮發(fā)性有機酸總量、非揮發(fā)性有機酸總量均呈現下降趨勢。揮發(fā)性有機酸總量下降幅度較大，超過50%；非揮發(fā)性有機酸總量下降幅度較小，在20%以內。葉絲干燥工序中高含水率葉絲在較高溫度的筒壁和熱風作用下，短時間內體積膨脹，受熱膨脹后的葉絲在滾筒出口處水分快速蒸發(fā)，同時伴隨大量揮發(fā)性物質的流失[18]，因此在干燥工序后香料煙葉絲中的有機酸含量顯著降低。

表2 不同干燥強度下香料煙葉絲酸性致香成分比較結果Table 2 Comparison of acidic aroma components of oriental tobacco of different drying intensities μg/g

2.2 中性致香成分分析

煙草中性致香成分含量與其感官品質密切相關[19-20]。本研究將中性致香成分按香味前體物不同分為類胡蘿卜素降解產物、芳香族氨基酸代謝產物、類西柏烷降解產物、美拉德反應產物和新植二烯五大類[21]。類胡蘿卜素降解產物是煙葉中關鍵的致香成分，燃吸過程中其熱裂解產物是卷煙香味的重要成分，如巨豆三烯酮(1、2、3、4)、β-大馬酮、二氫獼猴桃內酯等，它們香氣閾值較低，能增加煙氣的優(yōu)雅飄逸感和甜潤感。芳香族氨基酸代謝產物具有典型的杏仁香、果甜香、玫瑰花香等清爽香氣。類西柏烷類降解產物主要為茄酮，茄酮除本身具有良好的香氣外，還可轉化為茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮等煙草香味成分。美拉德反應產物是煙葉加工過程中，氨基酸與糖類物質發(fā)生非酶棕色化反應形成的化合物，具有濃郁香氣、掩蓋雜氣、增強香味的作用[22]。新植二烯是葉綠素降解過程中產生的萜烯類化合物，是一種C20聚類異戊二烯，也是煙葉中含量最高的中性致香成分，具有清香或青果香，可以降低刺激、醇和煙氣[23]。

不同干燥強度下香料煙葉絲中性致香成分比較結果如表3所示。由表3可知，干燥強度對類胡蘿卜素降解產物含量有一定影響，與低強度相比，較低強度、中強度和較高強度含量稍有下降，高強度含量下降較為明顯。不同干燥強度下，芳香族氨基酸代謝產物總量變化不太明顯，也無明顯的規(guī)律性；中等強度含量最高，這說明芳香族氨基酸代謝產物在香料煙葉絲干燥過程中的化學變化非常復雜。茄酮含量與干燥強度之間沒有明顯的規(guī)律性，其中低強度條件下含量最高。隨著干燥強度的提高，美拉德反應產物總量呈現明顯規(guī)律增加，增幅達56%。這是因為溫度越高，美拉德反應速度越快，促進更多反應產物的生成[24]。因此，高干燥強度有利于美拉德反應產物的形成和積累。隨著干燥強度的提高，新植二烯含量呈現下降趨勢，干燥強度越高，下降越明顯，最終下降幅度達40%。這是因為新植二烯在高溫高濕條件下可分解轉化成低分子香味成分，這與隨干燥強度升高，葉絲青香下降、烘焙香增加相吻合[23]。整體上，隨著干燥強度的提高，中性致香成分總量先增加后降低，以中等干燥強度的含量最高。

表3 不同干燥強度下香料煙葉絲中性致香成分比較結果Table 3 Comparison of neutral aroma components in oriental tobacco of different drying intensities μg/g

2.3 感官品質分析

葉絲干燥是制絲工藝最為關鍵的工序之一，干燥參數直接影響煙葉中致香成分的轉移、降解和轉化[8]，最終影響葉絲的感官品質[9]。不同干燥強度下香料煙葉絲感官品質評價結果如表4所示。

由表4可以看出，隨著干燥強度的提高，香料煙香氣特征明顯減弱，這與其酸性致香成分含量變化趨勢一致，說明干燥強度越大，香料煙的特征香味損失越多。隨著干燥強度的提高，其他各項指標得分趨勢均先增加后降低。香氣質以較低、中等干燥強度時較好，香氣量以中等、較高干燥強度時較高，這也與不同干燥強度下中性致香成分含量變化趨勢基本一致。濃度以較高、高干燥強度時較高，雜氣、刺激和余味以中等、較低干燥強度時較好。

表4 不同干燥強度下香料煙葉絲感官品質評價結果Table 4 Sensory quality scores of oriental tobacco leaves under different drying intensities 分

較低、中等干燥強度的感官品質總分較高。這是因為制絲工藝過程中，煙葉不但發(fā)生著物理性狀的變化，化學成分也在發(fā)生變化，適宜溫、濕度參數的設置可以促使煙葉的大分子化合物轉化為小分子的香味成分，提升感官品質。與烤煙相比，香料煙總氮、煙堿含量較低，糖/堿比、有機酸含量較高，適度的干燥強度有利于糖類、酸類轉化為小分子的致香成分；干燥強度過高時，揮發(fā)性酸含量下降過大，非揮發(fā)性酸類、糖類轉化過度，易產生焦糊類物質。

2.4 香料煙葉絲物理指標分析

葉絲填充值和葉絲結構(整絲率、碎絲率)是葉絲干燥工序加工質量的主要物理指標,對卷煙產品質量、原料消耗等都有直接影響。不同干燥強度下香料煙葉絲物理指標如表5所示。由表5可以看出，隨著干燥強度的提高，葉絲填充值逐步增加，整絲率下降，碎絲率稍有上升。這說明干燥強度的提高有利于提高葉絲填充能力，但同時增加了葉絲的造碎程度，這與烤煙葉絲加工特性[10]一致。

表5 不同干燥強度下香料煙葉絲物理指標Table 5 Physical index of cut oriental tobacco leaves under different drying intensities

3 結論

本文以國內配方香料煙葉組為原料，研究了干燥強度對香料煙葉絲酸性致香成分、中性致香成分、感官品質和物理指標的影響。結果表明，干燥強度對香料煙酸性致香成分含量、中性致香成分含量、感官品質和物理指標均有較大影響。隨著干燥強度的提高，揮發(fā)性有機酸總量、非揮發(fā)性有機酸總量均呈現下降趨勢，揮發(fā)性有機酸總量下降幅度較大，超過50%；非揮發(fā)性有機酸總量下降幅度較小，小于20%。隨著干燥強度的提高，中性致香成分中美拉德反應產物總量呈增加趨勢，最高增幅達56%；新植二烯含量呈現下降趨勢，最終降幅達40%；中性致香成分總量先增加后降低，以中等干燥強度時含量最高。干燥強度越大，香料煙香氣特征越弱，中等、較低干燥強度有利于提高香氣質、香氣量、雜氣、刺激和余味，較高強度有利于提升煙氣濃度。干燥強度的提高有利于提高葉絲填充能力，但會增加葉絲的造碎程度。綜上所述，在香料煙制絲加工的生產實踐中，干燥工序以較低和中等干燥強度為宜。