福建南平復烤片煙自然醇化過程中化學成分及感官質量變化分析

范宇鑫，王麗君，白峰，徐辰生，段衛(wèi)東，申洪濤*，王艷芳，劉領*

(1.河南科技大學 農學院，河南 洛陽 471023；2.河南中煙工業(yè)有限責任公司，河南 鄭州 450000；3.福建省煙草公司 南平市公司，福建 南平 353000)

煙葉醇化是改善煙葉品質、提高煙葉可用性的重要環(huán)節(jié)，是卷煙工業(yè)最常用的補加工方法[1]。通過醇化可以使初復烤以及打成片煙后的煙葉內含物發(fā)生一系列化學變化，彌補原煙香氣粗糙、有雜氣、刺激性大、吸味辛辣等品質缺陷，提高煙葉的工業(yè)可用性[2-4]。自然醇化過程中，環(huán)境溫濕度會影響葉表微生物種群結構及酶活性，引起煙葉內部化學成分發(fā)生改變，影響煙葉醇化品質與周期[5-6]。因此，不同地區(qū)因氣候條件的不同，自然醇化過程中片煙化學成分和質量也有所差別。黎洪利等[7]對重慶和云南醇化復烤片煙致香成分的差異進行研究發(fā)現，在重慶醇化云南片煙對致香成分的影響較大。陳頤等[8]研究了貴州興義、貴陽和貴定3個醇化庫中片煙蛋白質和氨基酸含量的變化，結果顯示，興義醇化庫醇化片煙的蛋白質和游離氨基酸含量變幅均大于貴陽和貴定醇化庫。王健強等[9]研究發(fā)現，陜西不同地域氣候條件對煙葉醇化質量有一定影響，在陜南醇化片煙的質量整體好于陜北醇化片煙。

福建南平煙區(qū)在溫度、降水條件和日照時數上都較適宜烤煙生長，該地區(qū)種植的K326品種煙葉作為清香型烤煙的典型，被河南中煙公司大量使用，以改善濃香型烤煙含氮化合物含量高、總糖含量較少的問題。鑒于此，河南中煙公司往往會將福建省南平市煙區(qū)作為其調撥源，并將所需片煙原料貯存于河南新鄭醇化庫進行醇化，新鄭醇化庫是河南中煙公司建立的標準煙葉醇化庫，建筑結構為鋼筋混凝土，有優(yōu)良的密封性、隔熱性、保溫性和通風性，為K326片煙的貯存和醇化提供了較優(yōu)越的環(huán)境，但目前對南平K326烤煙品種在新鄭醇化庫的醇化規(guī)律及最佳醇化期還不甚了解。本研究以福建南平K326烤煙品種的B2F和C3F兩個等級片煙為試驗材料，探究福建南平K326片煙在河南新鄭醇化庫內的最佳醇化周期、醇化規(guī)律，以及各化學指標與感官質量之間的相關性，為河南中煙公司合理利用南平醇化片煙原料提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取福建南平主栽烤煙K326品種的B2F和C3F兩個等級片煙原料，2018年9月入庫，統(tǒng)一使用紙箱包裝，200 kg·箱-1，密度為268.8 kg·m-3，煙箱擺放距地面200 mm，距倉庫墻面500 mm，堆碼高度四層。

1.2 醇化條件及取樣方法

試驗樣品統(tǒng)一存放于河南省新鄭片煙醇化庫(34°43′N，113°80′E)，采用T20互聯網溫濕度記錄儀對庫內溫濕度進行每日記錄。從片煙入庫到全部樣品采集結束，醇化庫內月平均溫度8.0～32.0 ℃，月平均溫度最大值出現在7月，最小值出現在1月；月平均濕度35.1%～65.5%，月平均濕度最大值出現在10月，最小值出現在3月。

2個等級復烤片煙入庫后進行自然醇化，在2019年6月進行第一次取樣(此時已醇化9個月)，之后每隔3個月取樣1次，連續(xù)取樣7次，每次從煙箱中隨機選取15 cm長×15 cm寬×10 cm厚的塊狀煙葉，待混勻后取樣3 kg，取樣后樣品用無色無味塑料自封袋密封保存，存于-15 ℃冰柜備用，待取樣完成后統(tǒng)一取出進行感官質量評價和化學成分分析。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 常規(guī)化學成分及pH值測定

按照中華人民共和國煙草行業(yè)標準，采用YC/T 159-2002中的方法測定總糖和還原糖含量[10]，采用YC/T 161-2002中的方法測定總氮含量[11]，采用YC/T 160-2002中的方法測定總植物堿含量[12]，pH值采用PHS-3C pH計(上海虹益儀器儀表有限公司)測定[13]。

1.3.2 多酚類物質測定

采用YC/T 202-2006中的方法測定綠原酸、蕓香苷、莨菪亭等多酚類物質含量[14]。

1.3.3 游離氨基酸類物質測定

采用YC/T 282-2009中的方法測定煙葉游離氨基酸類物質含量[15]。

1.3.4 感官質量評價

煙葉樣品切絲卷制煙支后，參照中國煙草種植區(qū)劃建立的烤煙感官質量綜合評價方法[16]，由河南中煙公司技術中心進行煙葉感官質量評價，包括香氣品質、香氣量、雜氣、刺激性和余味5項指標，各指標均按9分制進行賦值量化。以(香氣品質分值×0.3+香氣量分值×0.3+雜氣分值×0.08+刺激性分值×0.15+余味分值×0.17)×11.1作為感官質量評價總分。賦分標準詳見表1。

表1 片煙感官評價指標賦分標準Table 1 Scoring criteria for sensory evaluation indexes of tobacco strips

1.4 數據處理

采用Microsoft Office Excel 2016和SPSS 17.0對數據進行整理和分析，采用Pearson相關分析對常規(guī)化學成分、游離氨基酸類物質、多酚類物質與感官質量評吸總分、香氣品質、香氣量、雜氣、刺激性、余味之間相關性和顯著性進行分析，差異極顯著為P<0.01，差異顯著為P<0.05。采用Origin 10.0 軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 醇化片煙感官質量變化

由表2可知，隨著醇化時間的延長，福建南平2個等級K326片煙感官質量評吸總分及各參評指標分值均呈先上升后降低的趨勢。2個等級片煙的香氣品質和香氣量分值均在6.0～6.5，雜氣分值在6.0～6.3，余味分值在6.0～6.6，刺激性分值在6.0～6.2。B2F等級片煙在香氣量方面表現較為突出，分值較高，而C3F等級片煙在香氣質和余味方面評分較高，雜氣和刺激性方面2個等級片煙表現差異不明顯，B2F和C3F片煙感官質量總分分別在67.6～69.9和68.7～71.0，B2F等級片煙在醇化18個月時感官質量評吸總分最高，C3F等級片煙在醇化15個月時感官質量評吸總分最高，2個等級片煙的適宜醇化周期均在12～18個月。

表2 片煙醇化過程中感官質量評分Table 2 Sensory quality scores of tobacco strips during natural aging

2.2 醇化片煙常規(guī)成分變化

由表3可知，隨著醇化時間的延長，2個等級片煙的總糖、還原糖、總氮、總植物堿含量和pH值均呈波動下降趨勢。不同醇化時期片煙的總糖和還原糖含量均表現為C3F>B2F，與醇化9個月相比，醇化30個月時，B2F和C3F等級片煙的總糖含量分別降低1.50和2.44百分點，還原糖含量分別降低6.82和3.80百分點。不同醇化時期片煙的總氮和總植物堿含量均表現為B2F>C3F，與醇化9個月相比，醇化30個月時，B2F和C3F等級片煙的總氮含量分別降低0.34和0.29百分點，總植物堿含量分別降低0.13和0.14百分點，pH值分別降低0.36和0.27。

表3 片煙醇化過程中常規(guī)化學成分變化Table 3 Changes of conventional chemical components of tobacco strips during natural aging

2.3 醇化片煙游離氨基酸類物質變化

由表4可知，隨著醇化時間的延長，2個等級片煙的脂肪族氨基酸、酸性氨基酸、含羥基類氨基酸、環(huán)狀亞氨基酸、含硫類氨基酸含量和游離氨基酸總量均呈整體下降趨勢，而芳香族氨基酸、堿性氨基酸和酰胺類氨基酸含量均呈波動上升趨勢。醇化9、12和30個月時，C3F等級片煙的脂肪族氨基酸含量大于B2F等級片煙，醇化15、18、21、24和27個月時，B2F等級片煙的脂肪族氨基酸含量大于C3F等級片煙。與醇化9個月相比，醇化30個月時，B2F和C3F等級片煙的脂肪族氨基酸含量分別降低67.16%和59.56%。在大多數醇化時間，C3F等級片煙的酸性氨基酸和芳香族氨基酸含量均高于B2F等級片煙，而B2F等級片煙的環(huán)狀亞氨基酸含量高于C3F等級片煙。與醇化9個月相比，醇化30個月時，B2F和C3F等級片煙的酸性氨基酸含量分別降低89.43%和82.44%，環(huán)狀亞氨基酸含量分別降低63.08%和53.29%，芳香族氨基酸分別升高69.55%和54.13%。醇化9、12、30個月時，C3F等級片煙的含羥基類氨基酸含量大于B2F等級片煙，其他醇化時間C3F等級片煙的含羥基類氨基酸含量小于B2F等級片煙。與醇化9個月相比，醇化30個月時，B2F和C3F等級片煙的含羥基類氨基酸含量分別降低42.38%和49.74%。醇化15個月時，C3F等級片煙的堿性氨基酸含量大于B2F等級片煙，其他醇化時間C3F等級片煙的堿性氨基酸含量均小于B2F等級片煙。與醇化9個月相比，醇化30個月時，B2F和C3F等級片煙的堿性氨基酸含量分別增加161.35%和180.26%，酰胺類氨基酸含量分別增加249.69%和172.07%，含硫類氨基酸含量分別降低56.63%和39.62%，游離氨基酸總量分別降低7.01%和13.79%。

表4 片煙醇化過程中游離氨基酸類物質變化Table 4 Changes of free amino acids in tobacco strips during natural aging

2.4 醇化片煙多酚類物質含量變化

由表5可知，隨著醇化時間的延長，2個等級片煙的新綠原酸、隱綠原酸、綠原酸、莨菪亭含量總體均呈上升趨勢，蕓香苷含量和多酚總量均呈先上升后下降趨勢。與醇化9個月相比，醇化30個月時，B2F和C3F等級片煙的新綠原酸含量分別增加85.51%和62.99%，隱綠原酸含量分別增加80.51%和37.15%，綠原酸含量分別增加36.93%和11.21%，莨菪亭含量分別增加79.41%和103.57%。2個等級片煙的蕓香苷含量均在醇化9～15個月時呈上升趨勢，15～30個月時呈下降趨勢；多酚總量在9～21個月時呈上升趨勢，21～30個月時呈下降趨勢。B2F等級片煙的蕓香苷含量在醇化18個月時達到最大值，隨后呈下降趨勢；C3F等級片煙的蕓香苷含量在醇化15個月時達到最大值，隨后呈下降趨勢。與醇化9個月相比，醇化30個月時，B2F和C3F等級片煙的蕓香苷含量分別下降15.82%和6.31%。B2F等級片煙的多酚總量在醇化27個月時達到最大值，C3F等級片煙的多酚總量在醇化21個月時達到最大值，與醇化9個月相比，醇化30個月時，B2F和C3F等級片煙的多酚總量分別增加25.50%和13.79%。

表5 片煙醇化過程中多酚類物質變化Table 5 Changes of polyphenols in tobacco strips during natural aging

2.5 醇化片煙感官質量與化學成分之間的相關性分析

由表6可知，感官質量總分與總植物堿含量呈顯著負相關；香氣品質與總植物堿和總氮含量呈極顯著負相關，與還原糖含量呈顯著正相關，與總糖含量呈極顯著正相關；香氣量與總糖含量呈極顯著負相關，與總植物堿和總氮含量呈極顯著正相關；余味與總植物堿和總氮含量呈極顯著負相關，與還原糖含量呈顯著正相關，與總糖含量呈極顯著正相關。

表6 醇化片煙化學成分與感官質量指標的相關性分析Table 6 Correlation analysis between chemical components and sensory quality indexes of aged tobacco strips

感官質量總分與游離氨基酸總量呈極顯著負相關，相關系數為-0.706；香氣質與環(huán)狀亞氨基酸含量呈顯著負相關，與游離氨基酸總量呈極顯著負相關；香氣量與芳香族氨基酸含量呈顯著負相關；刺激性與酸性氨基酸、脂肪族氨基酸、含羥基類氨基酸、含硫類氨基酸和環(huán)狀亞氨基酸含量均呈極顯著負相關；余味與芳香族氨基酸含量呈顯著正相關，與環(huán)狀亞氨基酸和游離氨基酸總量呈顯著負相關。

香氣質與莨菪亭、蕓香苷和多酚總量均呈顯著負相關；香氣量與莨菪亭含量呈顯著正相關，與蕓香苷含量呈極顯著正相關；余味與莨菪亭和蕓香苷含量呈極顯著負相關，與多酚總量呈顯著負相關。

3 討論與結論

煙葉內部化學成分的變化對醇化品質的改善發(fā)揮著重要作用，在煙葉醇化過程中，煙葉內的不良化學成分向有利于煙葉品質提升的方向進行轉化，如總植物堿含量和pH值呈降低趨勢[17]，而總揮發(fā)性酸、美拉德反應產物、類胡蘿卜素降解物和5大類主要致香成分(醇類、醛類、酮類、酸類、脂類)的含量呈上升趨勢[17-19]，促使煙葉雜氣和刺激性減弱，香氣逐漸凸顯。在本研究中，隨著醇化時間的延長，2個等級片煙的總糖、還原糖、總氮、總植物堿含量和pH值總體均呈波動下降趨勢。有研究[20]表明，煙葉經自然醇化后，總氮、煙堿含量呈下降趨勢，本研究結果與其一致，原因可能與醇化過程中片煙中部分植物堿轉化為揮發(fā)性堿有關[21]。本研究中總糖和還原糖含量下降與糖類物質同氨基酸類物質在醇化過程中發(fā)生美拉德反應有關。pH值的降低主要是由于醇化過程中有機酸含量的增加引起[22]。本研究醇化過程中不同等級片煙的化學成分變化存在差異，不同醇化時期C3F等級片煙的總糖、還原糖含量均大于B2F等級片煙，B2F等級片煙的總氮和總植物堿含量均大于C3F等級片煙。

致香物質是煙葉香氣品質和風格形成的物質基礎，含量較少但種類繁多，多種致香物質的組成、比例及相互作用共同決定了煙葉香氣質與香氣量的香型風格特性[23-24]。煙葉中的多酚類是重要的致香物質，在醇化過程中發(fā)生氧化降解，轉化成其他香氣物質及棕色色素。本研究表明，2個等級片煙的多酚類物質總量隨醇化時間的延長呈上升趨勢，相關研究[25]顯示，煙葉儲存3 a內多酚含量呈增加趨勢，這與本研究中的多酚總量變化一致。陳頤等[26]對貴州中煙6個原料基地上中2個部位片煙的醇化規(guī)律研究表明，在醇化過程中片煙的多酚含量呈下降趨勢，本研究結果與其存在差異，主要是因為醇化過程中發(fā)生的棕色化反應會造成多酚類物質降解，但煙葉中與酚類相結合的糖苷與酯類物質也會發(fā)生水解，可能會造成多酚類物質含量有所升高。

片煙醇化過程中，氨基酸與糖類物質發(fā)生美拉德反應，生成對煙葉香味有重要作用的成分[27]，本研究中2個等級片煙的脂肪族氨基酸、酸性氨基酸、含羥基類氨基酸、環(huán)狀亞氨基酸和含硫類氨基酸含量均呈整體下降趨勢，而芳香族氨基酸、堿性氨基酸和酰胺類氨基酸含量均呈波動上升趨勢。2個等級片煙的游離氨基酸總量呈下降趨勢，這與王光耀等[28]的研究結果一致，主要是由于醇化過程中游離氨基酸參與非酶促棕色化反應引起的。

通過相關分析發(fā)現，感官質量指標中香氣質、香氣量和余味與常規(guī)化學成分相關性顯著，雜氣和刺激性與常規(guī)化學成分相關性未達到顯著水平。感官質量總分與總植物堿含量呈顯著負相關關系，常規(guī)化學指標與感官質量之間的關系密切，可作為復烤片煙自然醇化感官質量評價的重要指標[29]。醇化過程中除余味與芳香族氨基酸呈顯著正相關外，其他感官質量指標多與片煙的游離氨基酸類物質含量呈負相關，其中游離氨基酸總量與感官質量總分呈極顯著負相關。游離氨基酸含量顯著影響片煙感官品質，相關研究表明調控氨基酸含量對煙葉香味能產生優(yōu)良的影響[28]。煙葉中多酚類物質是重要的香氣前體物，影響烤煙的感官品質。本研究表明，香氣質與莨菪亭、蕓香苷和多酚總量均呈顯著負相關；香氣量與莨菪亭和蕓香苷呈顯著正相關；余味與莨菪亭、蕓香苷和多酚總量呈極顯著或顯著負相關。因此，在南平片煙醇化過程中，可以重點監(jiān)測和感官質量相關性達極顯著或顯著的化學指標，這些指標可以作為判斷復烤片煙品質的主要參考。本研究表明，B2F和C3F等級片煙分別在醇化18個月和15個月時感官質量總分最高，此時可對醇化片煙進行加工，可以達到保質減耗，提高經濟效益的目的。