清潔型炭密集烘烤對烤后上部煙葉質(zhì)量的影響

摘要 ［目的］為清潔型炭密集烤房烘烤提供理論依據(jù)。［方法］以云煙87上部葉為試驗材料，研究燃煤密集烤房（CK）和燃清潔型炭密集烤房（T）烘烤對烤后上部煙葉外觀質(zhì)量、常規(guī)化學成分、中性香氣物質(zhì)含量和感官質(zhì)量的影響。［結(jié)果］T處理烤后煙葉外觀質(zhì)量和化學成分協(xié)調(diào)性相對較佳；在中性香氣物質(zhì)方面，T處理提高了烤后上部煙葉17種類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物，14種美拉德反應產(chǎn)物，2種類西柏烷類降解產(chǎn)物，3種苯丙氨酸裂解產(chǎn)物和新植二烯含量，致香物質(zhì)總量增幅分別為38.59%、114.04%、50.91%、68.09%和25.66%，其中，美拉德反應產(chǎn)物是烤后上部煙葉香氣物質(zhì)含量增幅最大的一類物質(zhì)；在感官質(zhì)量評價方面，T處理提高了烤后上部煙葉香氣質(zhì)、香氣量、吃味、雜氣、刺激性得分，感官質(zhì)量評價總分增幅為6.45%，工業(yè)可用性從B-提高到B+。［結(jié)論］采用燃清潔型炭密集烤房進行烤煙烘烤是可行的，是清潔型炭升級改造和開發(fā)應用的重要方向之一。

關鍵詞 烤煙；烘烤；上部葉；清潔型炭；質(zhì)量

中圖分類號 TS44 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）15-0187-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.15.040

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effect of Clean Carbon Bulk Curing on the Quality of Upper Flue-cured Tobacco Leaves

HU Xing，LIAO Yong，YUAN Jing et al

（Guiyang Branch Company，Guizhou Tobacco Company，Guiyang，Guizhou 550001）

Abstract ［Objective］To provide the theoretical basis for baking in clean carbon intensive grills.［Method］Taking the upper leaves of Yunyan 87 as experimental materials，the effects of coal-fired and clean carbon-fired bulk curing barn on appearance quality，conventional chemical composition content，neutral aroma substance content，neutral aroma substances and sensory quality of flue-cured tobacco leaves were studied.［Result］The results showed that the appearance quality and chemical composition coordination of flue-cured tobacco leaves treated with burning clean carbon with bulk curing barn were relatively better.Tobacco leaves cured by burning clean carbon with bulk curing barn could increase the contents of 17 kinds of carotenoid degradation products，15 kinds of maillard reaction products，2 kinds of cembratriendid alkyl degradation products，3 kinds of phenylalanine pyrolysis products and neophytadiene of neutral aroma substances，and the total amount of aroma substances in each category increased by 38.59%，114.04%，50.91%，68.09% and 25.66%，respectively.Among them，the Maillard reaction product is the largest increase in the content of aroma substances in the upper flue-cured tobacco leaves.In terms of sensory quality evaluation，tobacco leaves cured by burning clean carbon with bulk curing barn could improve the scores of aroma quality，aroma quantity，taste，offensive and irritancy，and the total score of sensory quality evaluation increased by 6.45%.［Conclusion］It is feasible to use clean carbon with bulk curing barn for flue-cured tobacco leaves curing，and it is one of the important directions for the upgrading，development and application of clean carbon.

Key words Flue-cured tobacco;Curing;Upper tobacco leaf;Clean carbon;Quality

煤炭作為煙葉烘烤的重要能源，為鮮煙葉最終品質(zhì)的形成提供了重要能源保障。然而，煤炭在使用過程中排放大量的二氧化碳、氮氧化合物、二氧化硫以及灰塵等污染物，對生態(tài)環(huán)境造成了一定程度的負面影響［1-2］。為了響應國家“碳達峰、碳中和”低碳經(jīng)濟發(fā)展目標，實現(xiàn)煙草行業(yè)健康綠色發(fā)展，積極開展清潔型炭烘烤研究已成為當前的重要任務之一［3-5］。與常規(guī)烘烤能源相比，新型清潔能源不僅具有減工降本、提質(zhì)增效等方面的優(yōu)勢，也符合當前形勢下節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)的新要求［6-8］。廖勇等［9］研發(fā)了一種用于煙葉烘烤的清潔型炭專用供熱裝置。王玨等［10］對潔凈型煤+環(huán)保爐具、生物質(zhì)成型燃料+專用爐具、天然氣壁掛爐、空氣源熱泵以及直熱式電暖器等不同清潔取暖技術路徑的環(huán)境健康效益及室內(nèi)空氣改善效果進行了評估，認為天然氣和電力仍是改善效果明顯的方式。在煙草香氣物質(zhì)方面，楊楠等［11］研究指出，醇基燃料烤房對類西柏烷降解產(chǎn)物和其他類香氣物質(zhì)的影響最明顯，熱泵烤房對美拉德反應產(chǎn)物和芳香族氨基酸降解產(chǎn)物的影響最明顯，太陽能輔助加熱烤房對新植二烯的影響最明顯，隧道式流水線烤房對類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的影響最明顯。王紫微等［12］研究認為，新型生物質(zhì)烤房烤后煙葉中性致香物質(zhì)和堿性致香物質(zhì)含量均高于普通烤房和密集烤房。仙立國［13］研究發(fā)現(xiàn)，新能源烘烤烤后煙葉類胡蘿卜素類降解物、美拉德反應產(chǎn)物、新植二烯及致香物質(zhì)總含量較高。在煙葉感官質(zhì)量評價方面，前人［14-15］研究指出，新能源烘烤有利于提高烤后煙葉感官質(zhì)量。此外，董香娥等［16］研究認為，采用專家咨詢法、描述性統(tǒng)計法、聚類分析法和地統(tǒng)計學對生物質(zhì)能源烘烤煙葉感官質(zhì)量量化評價體系是合理的。迄今為止，盡管國內(nèi)外對不同能源類型密集烤房的能耗用工、烤后煙葉化學成分協(xié)調(diào)性、香氣質(zhì)量和感官質(zhì)量評價等方面研究較多［6-8，11-17］，但對燃清潔型炭密集烤房烤后上部煙葉香氣物質(zhì)和感官質(zhì)量的研究尚不多見。筆者以燃煤密集烤房為對照，以燃清潔型炭密集烤房為處理，對比分析了不同能源類型密集烤房烤后上部煙葉香氣物質(zhì)含量和感官質(zhì)量的差異，以期為煙草行業(yè)提質(zhì)增效和可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021—2022年在貴陽市息烽縣石硐鄉(xiāng)紅星烘烤工場進行，試驗田土壤質(zhì)地為黃壤土，pH為6.56，土壤肥力中等。供試烤煙品種為煙草（Nicotiana tabacum L.）云煙87，4月20日移栽，種植行距110 cm，株距55 cm。選擇2.0 hm2試驗煙田，依據(jù)貴州優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)規(guī)范進行種植。選擇大田煙株長勢基本一致，具有典型的“中棵煙”特征的煙田，以上部葉（第15～16位葉）為試驗材料。

1.2 試驗設計

供試試驗烤房2座，均為3層裝煙的標準密集烤房，其中1座為燃煤密集烤房，另1座為燃清潔型炭密集烤房。清潔型炭由貴州富燃環(huán)?？萍加邢薰咎峁?。將成熟度均勻一致的上部鮮煙葉樣品均勻裝進烤房第2層，距離裝煙室門6竿，按照貴州省蜜甜香煙葉烘烤工藝進行烘烤，重復3次。烘烤結(jié)束后，按照GB 2635—92烤煙分級標準進行外觀質(zhì)量評價，取B2F等級煙葉用于常規(guī)化學成分、中性香氣物質(zhì)含量的測定以及烤后煙葉感官質(zhì)量評價。試驗設2個處理，對照（CK）：燃煤密集烤房；處理T：燃清潔型炭密集烤房。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 外觀質(zhì)量評價。 由貴州省煙草科學研究院組織國內(nèi)分級專家按照GB 2635—92烤煙分級標準進行外觀質(zhì)量評價，各項外觀質(zhì)量指標采用10分制進行評分。

1.3.2 常規(guī)化學成分測定。 由貴州省煙草科學研究院采用流動分析法測定煙葉中的煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀、氯、淀粉、蛋白質(zhì)的含量［18］。

1.3.3 香氣物質(zhì)含量的測定。參考武圣江等［19］的方法。

1.3.4 感官質(zhì)量評價。取不同處理烤后B2F煙葉樣品1.0 kg進行感官質(zhì)量評價，依據(jù)行業(yè)標準煙草及煙草制品感官評價方法（YC/T 138—1998）進行感官評吸質(zhì)量評價，其中香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性、勁頭為10分，吃味為12分［5］。工業(yè)可用性分為好（A）、較好（B）、一般（C）、較差（D）4類；配方適配性分為一類（好）、二類（較好）、三類（一般）、四類（較差）、五類（差）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0軟件的鄧肯多重檢驗法對數(shù)據(jù)差異顯著性進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同能源烘烤對烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響

由表1可知，T處理烤后煙葉外觀質(zhì)量顏色、葉片結(jié)構(gòu)、身份、油分和色度均優(yōu)于CK，但不同處理烤后煙葉成熟度均為成熟（8.0分），無明顯差異。這表明T處理烤后煙葉外觀質(zhì)量相對較佳。

2.2 不同能源烘烤對烤后煙葉常規(guī)化學成分含量的影響 一般認為，優(yōu)質(zhì)烤煙總糖含量為18%～22%，煙堿含量為3.0%～3.5%，總氮含量為1.5%～3.5%；還原糖與總糖（兩糖比）的比值在0～1，越大越好；還原糖與煙堿（糖堿比）的比值為6～10，越接近10越好。由表2可知，不同處理烤后煙葉總糖、總氮、蛋白質(zhì)含量無顯著差異，T處理烤后煙葉還原糖含量、糖堿比、兩糖比均顯著大于CK，而煙堿、淀粉含量顯著小于CK。這表明T處理烤后煙葉化學成分協(xié)調(diào)性優(yōu)于CK。

2.3 不同能源烘烤對烤后煙葉中性揮發(fā)性致香物質(zhì)的影響

中性香氣物質(zhì)共檢測到44種。其中，類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物20種，美拉德反應產(chǎn)物18種，類西柏烷類降解產(chǎn)物2種，苯丙氨酸裂解產(chǎn)物3種，新植二烯1種。

2.3.1 對類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物的影響。

由表3可知，T處理烤后煙葉類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物總量顯著高于CK，增幅為38.59%。其中，芳樟醇、異佛爾酮、氧化異佛爾酮等17類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物含量顯著高于CK，且異佛爾酮、巨豆三烯酮A、巨豆三烯酮C含量增幅明顯，分別為178.26%、100.00%、95.87%。此外，T處理烤后煙葉β-二氫大馬酮、香葉基丙酮含量顯著低于CK，金合歡基丙酮含量和CK差異不顯著。這表明采用燃清潔型炭密集烤房烘烤有利于提高烤后煙葉類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物含量。

2.3.2 對美拉德反應產(chǎn)物的影響。由表4可知，T處理烤后煙葉美拉德反應產(chǎn)物總含量顯著高于CK，增幅為114.04%。其中，糠醛、糠醇、2-乙酰呋喃等14種美拉德反應產(chǎn)物含量均顯著高于CK，且5-甲基糠醛、糠醇、2-環(huán)戊烯-1，4-二酮含量增幅最為明顯，分別為916.85%、195.01%、160.42%。T處理烤后煙葉2，4-庚二烯醛含量顯著低于CK，3-吡啶甲醛、3-甲基-4-乙基-1H -吡咯二酮和十六酸甲酯含量與CK差異不顯著。這表明采用燃清潔型炭密集烤房烘烤有利于提高烤后煙葉美拉德反應產(chǎn)物含量。

2.3.3 對類西柏烷類降解產(chǎn)物含量的影響。

由圖1可知，類西柏烷類降解產(chǎn)物主要包括茄酮、降茄二酮。T處理烤后煙葉類西柏烷類降解產(chǎn)物總量顯著高于CK，增幅為50.91%，其中茄酮、降茄二酮含量增幅為分別為51.67%和43.66%。這表明采用燃清潔型炭密集烤房烘烤有利于提高烤后煙葉類西柏烷類降解產(chǎn)物含量。

2.3.4 對苯丙氨酸裂解產(chǎn)物含量的影響。

由圖2可知，T處理烤后煙葉苯丙氨酸裂解產(chǎn)物總量顯著高于CK，增幅為68.09%，其中，苯甲醇、苯乙醛和苯乙醇含量增幅分別為78.68%、71.85%和49.41%。這表明采用燃清潔型炭密集烤房烘烤有利于提高烤后煙葉苯丙氨酸裂解產(chǎn)物含量。

2.3.5 對新植二烯含量的影響。

新植二烯是由葉綠素降解生成的萜烯類化合物，具有一定的青果香［20］。由圖3可知，T處理烤后煙葉新植二烯含量顯著高于CK，增幅為25.66%。這表明采用燃清潔型炭密集烤房烘烤有利于提高烤后煙葉新植二烯含量。

2.4 不同能源烘烤對烤后煙葉感官質(zhì)量的影響

由表5可知，T處理烤后煙葉感官質(zhì)量評價總分顯著CK，增幅為6.45%。其中，感官質(zhì)量評價指標香氣質(zhì)、香氣量、吃味、雜氣、刺激性得分均顯著高于CK，勁頭得分無顯著差異，工業(yè)可用性以T處理較好。這表明采用燃清潔型炭密集烤房烘烤烤后煙葉感官質(zhì)量較佳。

3 討論

該研究結(jié)果表明，與常規(guī)燃煤密集烤房相比，燃清潔型炭密集烤房烤后上部煙葉外觀質(zhì)量和化學成分協(xié)調(diào)性較佳，這與Wang等［1，5-6，13］的結(jié)論一致。在類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物方面，燃清潔型炭密集烤房烤后上部煙葉除β-二氫大馬酮、香葉基丙酮、金合歡基丙酮外，其他17種類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物含量及總量均顯著高于CK，且總量增幅為38.59%，這與王紫微等［12-13］對新能源烘烤研究的結(jié)論基本一致。此外，在17種類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物中，異佛爾酮、巨豆三烯酮A、巨豆三烯酮C含量增幅最為明顯，分別為178.26%、100.00%、95.87%。煙葉烘烤中糖和氨基酸發(fā)生非酶縮合反應，形成阿馬杜里化合物，進而降解和轉(zhuǎn)化生成對煙葉香氣品質(zhì)有重要貢獻的化合物，即美拉德反應產(chǎn)物［11，19］。在美拉德反應產(chǎn)物方面，燃清潔型炭密集烤房烤后上部煙葉15種美拉德反應產(chǎn)物含量和總量均顯著高于燃煤密集烤房，且總量增幅為114.04%，是烤后煙葉香氣物質(zhì)含量增幅最大的一類香氣物質(zhì)，這與楊楠等［11］得出的熱泵密集烤房烘烤有利于提高烤后煙葉美拉德反應產(chǎn)物含量的結(jié)論基本一致。此外，在15種美拉德反應產(chǎn)物中，5-甲基糠醛、糠醇、2-環(huán)戊烯-1，4-二酮含量是增幅最大的3種香氣物質(zhì)，增幅分別為916.85%、195.01%、160.42%。類西柏烷類降解產(chǎn)物是煙草中重要的萜烯類化合物，其降解產(chǎn)物主要是茄酮及其衍生物，而茄酮是煙草含量最豐富的中性香氣物質(zhì)之一［11］。在類西柏烷類降解產(chǎn)物方面，燃清潔炭密集烤房處理烤后煙葉類西柏烷類降解產(chǎn)物總量顯著高于燃煤密集烤房（CK），增幅為50.91%，其中茄酮、降茄二酮含量增幅為分別為51.67%和43.66%。這與楊楠等［11，19］得出的醇基燃料密集烤房烘烤有利于提高烤后煙葉類西柏烷類降解產(chǎn)物含量的結(jié)論基本一致。苯丙氨酸裂解產(chǎn)物是影響煙草香味的重要物質(zhì)，主要包括苯甲醇、苯乙醛和苯乙醇［11，19］。在苯丙氨酸裂解產(chǎn)物方面，燃清潔型炭密集烤房處理烤后煙葉苯丙氨酸裂解產(chǎn)物總量顯著高于燃煤密集烤房（CK），增幅為68.09%。其中，苯甲醇、苯乙醛和苯乙醇含量增幅分別為78.68%、71.85%和49.41%。這與王紫微等［12］得出的新型生物質(zhì)烤房烘烤有利于提高烤后煙葉苯丙氨酸裂解產(chǎn)物含量的結(jié)論基本一致。此外，燃清潔型炭密集烤房烤后煙葉新植二烯含量顯著高于燃煤密集烤房烤后煙葉含量，增幅為25.66%。這與前人研究其他類型新能源的結(jié)論基本一致［11-13］。

在感官質(zhì)量評價方面，燃清潔型炭密集烤房烤后煙葉香氣質(zhì)、香氣量、吃味、雜氣、刺激性得分和評價總分均顯著大于燃煤密集烤房，其中，評價總分增幅為6.45%，這與張雨薇等［14-15］研究其他類型新能源的結(jié)論基本一致。煤、石油和天然氣的消耗不利于我國生態(tài)環(huán)境的保護，其中氮氧化合物和二氧化硫是主要的大氣污染物［21-22］。據(jù)報道［23］，與其他相比，空氣污染帶來的公共健康風險更加明顯。利用清潔型炭不僅能減少空氣污染物的排放，還會提高煤的燃燒效率［6-9］。因此，開展清潔型炭研究與應用是當前生態(tài)環(huán)境保護的重要課題，也是控制污染物排放的關鍵途徑［24］。利用燃清潔型炭密集烤房進行烤煙烘烤，不僅能減少污染物的排放，還能提高烤后上部煙葉香氣物質(zhì)含量和感官質(zhì)量［9-10］。采用燃清潔型炭密集烤房進行烤煙烘烤能整體提高烤后煙葉質(zhì)量，這可能與清潔型炭燃燒效率高、污染排放量較少有關，且燃清潔型炭密集烤房溫濕度控制精準，有利于烘烤過程中煙葉內(nèi)在物質(zhì)的充分轉(zhuǎn)化及品質(zhì)提升。總之，燃清潔型炭密集烤房提高煙葉烘烤質(zhì)量的效果較為明顯。

4 結(jié)論

燃清潔炭密集烤房烤后煙葉外觀質(zhì)量和化學成分協(xié)調(diào)性相對較佳，且能提高17種類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物和14種美拉德反應產(chǎn)物含量，還可以提高烤后上部煙葉2種類西柏烷類降解產(chǎn)物、3種苯丙氨酸裂解產(chǎn)物和新植二烯含量。其中，美拉德反應產(chǎn)物是烤后煙葉香氣物質(zhì)含量增幅最大的一類物質(zhì)。同時，采用燃清潔型炭密集烤房進行烤煙烘烤能提高烤后上部煙葉感官質(zhì)量。因此，采用燃清潔型炭密集烤房進行烤煙烘烤是可行的，是清潔型炭進行升級改造和開發(fā)應用的重要方向之一。

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