雪茄煙葉發(fā)酵技術(shù)研究進展

姜 宇 周 文 周 康 趙晨婕

（四川中煙工業(yè)有限責任公司長城雪茄煙廠，四川 什邡 615000）

0 引言

雪茄是一種特殊的煙草制品。傳統(tǒng)意義上的雪茄是指全部用雪茄煙葉手工卷制而成的煙卷，從外到內(nèi)由茄衣、茄套和茄芯3部分組成。相比普通卷煙，雪茄具有勁頭大、香氣豐滿且香味濃郁等特點［1］。受生態(tài)條件、生產(chǎn)技術(shù)等多方面因素影響，國產(chǎn)雪茄煙葉原料普遍存在風格特征不明顯、香氣質(zhì)感較粗糙等問題。一直以來，國產(chǎn)中高端雪茄煙葉原料以進口原料為主。近年來，國產(chǎn)雪茄特別是手工雪茄銷量由2015年的173.5萬支增長至2021年的2 294.0萬支［2］。隨著國產(chǎn)雪茄產(chǎn)銷量日益增長，以及受國外雪茄原料因新型冠狀病毒肺炎疫情無法及時進入我國等各方面因素的影響，各工業(yè)企業(yè)均面臨原料短缺的問題，因此，提高對國產(chǎn)雪茄原料品質(zhì)的掌控能力，降低工業(yè)企業(yè)對進口原料的過度依賴是亟待解決的問題。

在雪茄煙葉生產(chǎn)中，煙葉原料的品質(zhì)受品種［3-4］、栽培［5］、晾制［6-7］、發(fā)酵等多方面因素的影響。其中，發(fā)酵是影響雪茄煙葉品質(zhì)提升的主要環(huán)節(jié)。采用合適的發(fā)酵工藝可以有效改善煙葉的外觀質(zhì)量、物理特性、化學成分和感官品質(zhì)。

1 雪茄煙葉發(fā)酵機制及意義

1.1 雪茄煙葉發(fā)酵機制

有關(guān)煙葉發(fā)酵的機制研究始于1858年［8］，目前共有3種假說［9］，分別為氧化作用、微生物作用和酶作用。氧化作用假說認為，煙葉本身所含的某些無機元素（鐵、鎂）等導致煙葉被空氣中的氧催化氧化，這一過程就是煙葉發(fā)酵。朱大恒等［10］研究表明，在有氧條件下發(fā)酵的煙葉其多種化學成分含量比無氧環(huán)境下發(fā)酵的煙葉下降更多，說明煙葉發(fā)酵過程中氧氣含量對煙葉中主要化學成分的降解和轉(zhuǎn)化起到了至關(guān)重要的作用。微生物作用假說是由科學家小什列晉格于1880年提出的，他認為煙葉發(fā)酵初期是由微生物的活動引發(fā)的，而煙葉中的無機元素等催化劑則為后續(xù)發(fā)酵提供了動力。酶作用假說由科學家列夫提出，他認為煙葉中存在的一些酶類，如過氧化氫酶和氧化酶等，是引起煙葉發(fā)酵的主要原因。20世紀50年代，有研究發(fā)現(xiàn)煙葉本身所含的蛋白質(zhì)有將近1/2被自身的酶所水解，產(chǎn)生了大量的氨基酸；也有研究發(fā)現(xiàn)，煙葉中的酶和微生物共同作用影響煙葉發(fā)酵［11-13］。例如，韓錦峰等［14］認為在煙葉發(fā)酵初期，煙葉中的酶起主導作用，而微生物的作用發(fā)揮則貫穿整個發(fā)酵過程。綜合目前的研究結(jié)果，人們普遍認為煙葉的發(fā)酵是由氧化、微生物和酶三者共同作用的結(jié)果［15］。

1.2 雪茄煙葉發(fā)酵的目的及意義

發(fā)酵是提高煙葉可用性和感官質(zhì)量的一種加工方法，分為自然醇化和人工發(fā)酵兩類。自然醇化是指將調(diào)制后的鮮煙葉，也就是原煙，置于一定溫度和濕度環(huán)境中，一兩年后煙葉的內(nèi)在成分發(fā)生變化，煙葉本身的品質(zhì)缺陷被修復。人工發(fā)酵是指通過模擬自然發(fā)酵的環(huán)境，將煙葉置于發(fā)酵室內(nèi)，通過人工調(diào)節(jié)環(huán)境的溫濕度，加快煙葉的發(fā)酵速度。這種發(fā)酵方法的發(fā)酵周期短，比較經(jīng)濟實用，但工藝流程和操作步驟與自然醇化相比較為復雜。在普通卷煙生產(chǎn)過程中，一般會通過外加香料、香精的方式增加香氣，用以彌補煙葉本身的缺陷。但雪茄煙燃吸過程中香氣物質(zhì)的釋放完全來自煙葉本身，對煙葉的品質(zhì)要求更高。因此，采用科學、合理的發(fā)酵方法一直都是煙草科技工作者的研究熱點與重點［16］。

2 雪茄煙葉發(fā)酵工藝

雪茄煙晾制結(jié)束后會進行農(nóng)業(yè)發(fā)酵和工業(yè)發(fā)酵。這兩類發(fā)酵均屬于人工發(fā)酵，經(jīng)過兩次發(fā)酵后的煙葉才能應用于雪茄煙卷制。農(nóng)業(yè)發(fā)酵的目的是促進煙葉中淀粉、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)降解、轉(zhuǎn)化，減少煙葉的青雜氣，使其特征香氣顯露。而工業(yè)發(fā)酵則是工業(yè)企業(yè)采用不同的方法和技術(shù)，在一定的溫濕度條件下對雪茄煙葉進行二次發(fā)酵，目的是根據(jù)品牌需求賦予其所需的風格特色。常用的雪茄煙葉發(fā)酵工藝有堆積發(fā)酵、裝箱發(fā)酵和介質(zhì)發(fā)酵，應根據(jù)煙草品種、調(diào)制后煙葉狀態(tài)、煙葉用途和生產(chǎn)環(huán)境條件選擇對應的發(fā)酵工藝。采用合適的發(fā)酵工藝可以減輕煙葉的青雜氣，降低刺激性，使香氣顯露、煙氣醇和、油分更加充足［17-18］。經(jīng)過發(fā)酵，煙葉中的蛋白質(zhì)、糖類等大分子物質(zhì)降解為有機酸、羰基類化合物等香氣前體物，同時經(jīng)過發(fā)酵的煙葉外觀質(zhì)量也會得到改善，如支脈變細、光澤度提升、葉面顏色更為均勻［19］。

2.1 堆積發(fā)酵

堆積發(fā)酵是雪茄煙葉初次發(fā)酵廣泛采用的發(fā)酵方式，一般用于茄芯煙葉發(fā)酵，也可用于茄衣和茄套煙葉發(fā)酵，但容易破壞煙葉的完整性，降低工業(yè)使用價值［20］20。煙葉晾制下架后，先根據(jù)煙葉的品種和部位進行分組，然后對同一品種、同一部位的煙葉進行初分級，并將同等級的25～30片煙葉扎為一把。根據(jù)發(fā)酵房的面積合理規(guī)劃煙堆大小，煙葉堆垛規(guī)格一般為長3.0～4.0 m、寬1.5～2.0 m、高1.0～1.5 m，垛形一般為長方形，每堆煙葉質(zhì)量1 500～3 000 kg。堆碼時煙葉把頭朝外、葉尖朝內(nèi)，煙把與煙把之間循序相壓、交叉堆放，減少煙葉間的空隙，利于熱量集聚。堆積好后，煙垛上覆蓋麻袋片，在煙堆側(cè)面四個方向中央插上溫度檢測探頭，并掛上標識卡。碼垛好的雪茄煙葉應堆放在墊木板上，墊木板上需要鋪麻袋片等鋪墊物，避免煙葉與地面直接接觸。

發(fā)酵前，茄衣煙葉初始含水量應控制在20%～24%，茄芯煙葉初始含水量應控制在20%～27%。煙葉初始含水量過低，則發(fā)酵升溫慢且溫度低，難以達到預期的發(fā)酵效果；煙葉初始含水量過高，則發(fā)酵增溫快，容易造成煙葉發(fā)酵過度，出現(xiàn)壓油、碳化等現(xiàn)象。在發(fā)酵過程中，當堆芯溫度升至預設(shè)溫度時，應立即進行翻堆，翻堆的原則是上翻下、內(nèi)翻外，如此循環(huán)操作，直至發(fā)酵結(jié)束。

2.2 裝箱發(fā)酵

裝箱發(fā)酵工藝具有垛形小、發(fā)酵溫濕度易控制等優(yōu)點，是實現(xiàn)雪茄煙葉精準發(fā)酵的最佳方法之一，常用于茄衣和茄套煙葉發(fā)酵［21-22］。發(fā)酵箱長120 cm、寬100 cm、高100 cm，一次發(fā)酵煙葉120～180 kg。裝箱時，將茄衣、茄套煙葉順木箱長方向平鋪煙把，第二把煙葉壓在第一把煙葉的葉尖1/3處，逐層裝至箱口，壓實煙葉，蓋嚴棉布、麻袋片及蓋板。發(fā)酵5～7 d后，當溫度達到預設(shè)溫度時，應立即翻垛。翻垛時要輕抖煙把、撕開粘連葉片，含水量較高時應將煙把晾在通風的室內(nèi)，以便于散熱、散味和排除過多的水分。當煙葉溫度降至正常室溫時，進行第二次裝箱，方法同第一次裝箱。如此循環(huán)操作，當葉片顏色明顯加深、色澤均勻一致、刺激性大幅度下降時，發(fā)酵結(jié)束。

2.3 介質(zhì)發(fā)酵

介質(zhì)發(fā)酵是在煙葉中添加水以外的其他發(fā)酵介質(zhì)（如糊米水［23］、冬青膠［24］、紅米漿［25］、葡萄糖［26］、槭樹糖漿［27］和純牛奶［28］等）后，采用堆積、裝箱等方式進行發(fā)酵的方法。添加的物質(zhì)本身往往具有特殊香味，在雪茄煙葉發(fā)酵過程中可以豐富雪茄煙葉本身的味道。徐世杰［29］嘗試在雪茄煙葉發(fā)酵中添加米酒、菊花、綠茶等提取物，通過添加不同介質(zhì)進行發(fā)酵處理，能夠提高抽吸干凈度，減少口腔刺激，增加甜感，增加細膩度，提高燃燒性。

向未發(fā)酵的雪茄煙葉噴灑單一及復合微生物制劑或酶制劑等發(fā)酵介質(zhì)，可以提高雪茄煙葉葉面功能菌株的種類及數(shù)量，從而促進煙葉內(nèi)的生化代謝，實現(xiàn)針對性地增香提質(zhì)、降焦減害。胡希［30］將從煙草中篩選得到的2株細菌分別接種到雪茄煙表面進行人工堆積發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)接種菌株的煙葉發(fā)酵后煙堿的降解比例均顯著高于未接種煙葉，并且接種菌株的煙葉煙氣特征和口感特征改善效果明顯。外源添加α-淀粉酶和糖化酶進行發(fā)酵，能夠促進碳水化合物的降解、轉(zhuǎn)化，降低淀粉含量，提高水溶性糖含量，從而使煙葉化學成分更協(xié)調(diào)，中和煙氣堿性，降低刺激性，增加甜感，使煙葉品質(zhì)得到改善［31］?？苊麾暤龋?2］利用中性和堿性蛋白酶對茄芯煙葉進行發(fā)酵，分別使煙葉中的蛋白質(zhì)含量降低了18.98%和17.54%，同時煙葉化學成分更加協(xié)調(diào)、感官品質(zhì)大大提升。

2.4 其他發(fā)酵方式

利用橡木桶進行發(fā)酵［33-34］，可以有效去除煙葉雜氣、提升香味，并且獨特的橡木味還可以豐富煙香的層次感。其工藝流程是將煙葉原料經(jīng)潤葉回潮處理后整齊擺入橡木桶中，并放入發(fā)酵房發(fā)酵30 d左右，通過設(shè)備對房間的溫濕度進行調(diào)節(jié)。另外，雪茄煙葉發(fā)酵方法還有蒸汽發(fā)酵法［20］34、壓力發(fā)酵法［35］。這兩種發(fā)酵方法常用于生產(chǎn)Maduro煙葉。蒸汽發(fā)酵法通常應用于工業(yè)發(fā)酵，是一種將雪茄煙葉放入蒸房內(nèi)進行發(fā)酵的方法。采用這種方法發(fā)酵煙葉時，蒸房內(nèi)的溫度和發(fā)酵時間需要根據(jù)煙葉品質(zhì)而定，一般以蒸房內(nèi)的溫度80～95 ℃、發(fā)酵時間90～110 min為宜。采用蒸汽發(fā)酵法發(fā)酵出來的煙葉顏色較深、色澤較均勻。另外，由于蒸房內(nèi)溫濕度比較高，蒸汽發(fā)酵法可用于發(fā)酵那些刺激性大和雜氣較重的煙葉。壓力發(fā)酵法是指在煙葉堆積發(fā)酵過程中，在煙垛上面增加質(zhì)量將煙葉壓緊、壓實，以提高煙堆內(nèi)部的溫度，從而達到發(fā)酵出顏色深、油分足的煙葉的目的。

3 展望

2021年，國家煙草專賣局出臺的《國產(chǎn)雪茄煙發(fā)展規(guī)劃》中明確提出，發(fā)展中式雪茄煙要以需求為導向，對標國際優(yōu)質(zhì)雪茄煙葉質(zhì)量目標，突破國產(chǎn)雪茄煙葉生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)限制，最終建立品質(zhì)優(yōu)良的國產(chǎn)雪茄原料支撐體系的發(fā)展目標。與此同時，我國有關(guān)雪茄煙葉生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)的研究愈發(fā)豐富［6-7，36-37］。

目前，相較于栽培和晾制，雪茄煙葉發(fā)酵技術(shù)的短板更加突出，有關(guān)技術(shù)研究不夠系統(tǒng)和深入。例如，發(fā)酵工藝的選擇和發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)還在進一步驗證優(yōu)化中，并未固化形成一套成熟完整的生產(chǎn)技術(shù)體系；對于茄衣和茄芯，也并未形成針對性的發(fā)酵方式；智能化和精準化的發(fā)酵設(shè)施研發(fā)也尚未展開，我國各大煙葉產(chǎn)區(qū)都存在設(shè)施保障能力不足等問題，嚴重影響了雪茄煙葉的均質(zhì)化生產(chǎn)和品質(zhì)提升。隨著對雪茄煙葉研究的不斷深入，采用現(xiàn)代檢測分析技術(shù)手段并結(jié)合微生物學理論揭示雪茄煙葉發(fā)酵工藝機制，優(yōu)化并固化發(fā)酵工藝，同時發(fā)掘和應用特色微生物和酶等發(fā)酵介質(zhì)，開發(fā)安全、特色、高效的介質(zhì)發(fā)酵工藝，同時配套雪茄煙葉全系統(tǒng)發(fā)酵設(shè)施，精準控制發(fā)酵過程中的溫濕度，對提升國產(chǎn)雪茄煙葉品質(zhì)和風格特色、減少對進口雪茄煙葉原料的依賴、降低煙葉原料成本具有重要意義。要想生產(chǎn)具有中國特色的中式雪茄，就必須探索適合中式雪茄的煙葉原料和發(fā)酵工藝，提升國產(chǎn)原料的保障水平。