王亞輝，唐 韻，陳 頤*，陳有福，劉 宏，甄安忠，王 敬，趙高坤，鄒聰明

(1.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，云南 昆明 650031；2.湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，湖北 恩施 445699；3.云南省煙草公司楚雄市公司，云南 楚雄 675000；4.云南省香料煙有限責(zé)任公司，云南 保山 678000)

【研究意義】烘烤是烤煙生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一，烘烤過程中的變黃期是煙葉烘烤的重要階段，其中變黃期是指42 ℃前烘烤變黃的總和，一般煙葉變黃期可分為3個(gè)時(shí)間段進(jìn)行，葉尖變黃階段、主變黃階段和全黃階段[1-2]。目前，密集烘烤變黃工藝種類繁多，方法多樣，如三階段變黃烘烤、四段變黃烘烤、多步變黃烘烤等，大部分變黃烘烤工藝整體原則均采用穩(wěn)溫穩(wěn)濕延時(shí)或穩(wěn)濕增溫延時(shí)變黃的方法，在操作過程中，多半是通過延時(shí)處理來變黃，通常導(dǎo)致變黃的煙葉難定色，很容易烤出大量的掛灰煙和烤枯煙，對(duì)煙葉烘烤損失較大[3]。另外，密集烘烤變黃期時(shí)間的把控沒有一個(gè)明確的界定，煙農(nóng)一般通過觀察烤房內(nèi)的煙葉變化來進(jìn)行溫濕度的時(shí)間調(diào)控，但其局限性高、隨意性大，導(dǎo)致許多地方烘烤的煙葉存在含青度高、僵硬等問題，嚴(yán)重影響了密集烘烤煙葉質(zhì)量的進(jìn)一步提升[4]。為了滿足煙葉可用性，對(duì)烘烤工藝變黃時(shí)間選擇要求越來越高，摸索一種適宜性較強(qiáng)的烘烤模式已經(jīng)成為當(dāng)前和未來一個(gè)不可忽視的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[5]。因此，探明密集烘烤變黃期適宜的烘烤時(shí)間組合，提高煙葉質(zhì)量，對(duì)保障卷煙工業(yè)原料可用性具有重大意義[6-7]。【前人研究進(jìn)展】國內(nèi)外煙草研究工作者圍繞烘烤變黃期時(shí)間參數(shù)開展的研究并不多。主要集中于①不同部位煙葉變黃時(shí)間研究。許威等[8]研究表明，中下部煙葉以60 h變黃時(shí)間較為適宜，上部煙葉以65 h較為適宜，且烤后煙葉外觀質(zhì)量較好，化學(xué)成分協(xié)調(diào)，感官質(zhì)量評(píng)價(jià)較優(yōu)。②不同溫度參數(shù)煙葉變黃時(shí)間研究。楊曉亮等[9]研究表明，在總的變黃期烘烤時(shí)間的情況下，延長主變黃(38 ℃)階段或者延長全黃(42 ℃)階段烘烤時(shí)間，初烤煙葉質(zhì)量有所提高，主要表現(xiàn)在桔黃煙葉比例上。江厚龍等[10]研究表明，適當(dāng)延長全黃(42～45 ℃)階段烘烤時(shí)間，能顯著改善煙葉的感官評(píng)吸質(zhì)量，主要表現(xiàn)在化學(xué)成分協(xié)調(diào)性以及香氣成分上。但對(duì)烘烤變黃期葉尖變黃階段、主變黃階段和全黃階段三者的時(shí)間組合以及主變黃時(shí)間容差范圍對(duì)煙葉質(zhì)量的影響研究鮮有報(bào)道?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】采用“密集透視烤箱+固定電子稱”和葉綠素測(cè)定儀組合分析，系統(tǒng)性研究密集烘烤變黃期的時(shí)間控制參數(shù)，跟蹤測(cè)量烘烤中水分變化和葉綠素降解?！緮M解決的關(guān)鍵問題】旨在探討變黃期不同時(shí)間組合處理下烤后煙葉感官質(zhì)量的變化規(guī)律，最終找到適宜密集烘烤主變黃時(shí)間的容差范圍，為烘烤工藝的優(yōu)化與完善提供理論依據(jù)和思路。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016年在云南省玉溪市紅塔區(qū)研和試驗(yàn)基地(海拔1635 m, N 24°14'21″, E 102°29'58″)進(jìn)行。供試品種為K326，前茬作物水稻，植煙土壤基本理化性狀：pH 6.40，有機(jī)質(zhì)10.7 g/kg，有效氮82.0 mg/kg，有效鉀160.0 mg/kg，有效磷90.0 mg/kg。配置3臺(tái)電熱自動(dòng)控溫、控濕中型密集烤箱(容量1000～2000片)進(jìn)行烘烤試驗(yàn)，編煙裝烤時(shí)每個(gè)智能控制烤煙箱裝煙20～24竿，共2層，每竿編煙100片左右，確保處理間裝煙密度一致，烘烤過程中嚴(yán)格按處理方案及時(shí)準(zhǔn)確升溫排濕，風(fēng)速調(diào)控由溫控儀自動(dòng)控制執(zhí)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取田間長勢(shì)一致、正常成熟落黃的下部葉(自下而上第4～5片)、中部葉(自下而上第9～11片)、上部葉(自下而上第15～16片)鮮煙葉進(jìn)行處理和裝煙烘烤。試驗(yàn)在小型密集烤箱設(shè)施環(huán)境中進(jìn)行，烘烤變黃期工藝主要依據(jù)玉溪煙區(qū)主推烘烤模式并參考烘烤專家經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)(圖1)。變黃期時(shí)間是指42 ℃前烘烤時(shí)間的總和，一般根據(jù)煙葉變黃期可分為3個(gè)時(shí)間段進(jìn)行，葉尖變黃階段、主變黃階段和全黃階段。根據(jù)煙葉在變黃期既要達(dá)到變黃要求，又要達(dá)到主脈變軟要求，嚴(yán)格控制煙葉烘烤變黃時(shí)間為70 h[11]。變黃期時(shí)間容差試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1。

圖1 玉溪煙區(qū)密集烤房烘烤技術(shù)主推工藝及烘烤干濕溫度曲線Fig.1 Main technology and drying and wet temperature curve of bulk flue-curing barn in Yuxi tobacco district

表1 密集烘烤變黃期時(shí)間容差組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)

固定變黃時(shí)間為70 h。試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，葉尖變黃為主區(qū)，設(shè)置2個(gè)水平，分別為10和20 h。主變黃為副區(qū)，實(shí)驗(yàn)分為3步進(jìn)行，第一步，在烘烤下部煙葉時(shí)，按+10 h的遞進(jìn)規(guī)律,設(shè)置5個(gè)不同時(shí)間組合處理，全黃階段時(shí)間自由組合，共有10個(gè)處理；第二步，通過試驗(yàn)下部煙葉后，淘汰不適宜主變黃階段的時(shí)間處理，在烘烤中部煙葉時(shí)，優(yōu)化為5個(gè)不同時(shí)間組合，共有10個(gè)處理；第三步，通過烘烤中部煙葉后，再次淘汰不適宜主變黃階段的時(shí)間處理，在烘烤上部煙葉時(shí)，繼續(xù)優(yōu)化成5個(gè)不同時(shí)間組合，共有10個(gè)處理(表1)。

變黃期溫度和濕度方面設(shè)定葉尖部變黃階段干濕球溫度為35 ℃/33 ℃，主變黃階段干濕球溫度為38 ℃/35 ℃，全黃階段干濕球溫度為42 ℃/36 ℃。定色期和干筋期烘烤工藝參數(shù)按照玉溪煙區(qū)主推烘烤模式進(jìn)行。

1.3 檢測(cè)項(xiàng)目與方法

烘烤煙葉顏色、含水率動(dòng)態(tài)變化：各處理選取具有代表性的煙葉10片稱重，用葉綠素測(cè)量儀測(cè)量葉綠素，標(biāo)記烘烤；烘烤每隔24 h對(duì)各處理煙葉進(jìn)行稱重、測(cè)量葉綠素，記錄烘烤時(shí)間。葉綠素測(cè)定到煙葉全黃或不再變黃，稱重到煙葉基本定色，最后到煙葉干筋[12-13]。煙葉失水率(PC水)、煙葉葉綠素降解率(PC葉綠素)按下列公式計(jì)算：

PC水( %)=(W始-Wt)/W始×100

式中：Wt表示任意取樣時(shí)刻t樣品的總質(zhì)量, 單位g；D始表示烘烤起始時(shí)樣品的總質(zhì)量, 單位g。按下列計(jì)算：

PC葉綠素( %)=(EC始-ECt)/EC始×100

式中：ECt表示任意取樣時(shí)刻t樣品的葉綠素含量；EC始表示烘烤起始時(shí)樣品的葉綠素含量。

經(jīng)濟(jì)性狀分析：對(duì)各處理烤后煙葉逐葉分級(jí)，各級(jí)分別稱重，測(cè)定每個(gè)處理各級(jí)烤煙的均價(jià)、下中上等煙比例等。

感官質(zhì)量分析：煙葉樣品的感官質(zhì)量由云南中煙技術(shù)中心評(píng)價(jià)分析。感官質(zhì)量指數(shù)主要統(tǒng)計(jì)香氣特性、煙氣特性和口感特性的分值，共計(jì) 12 個(gè)指標(biāo)，即愉悅性、細(xì)膩度、圓潤性、綿延感、香氣量、濃度、刺激性、勁頭、雜氣、干凈度、津潤感、回味。確定感官質(zhì)量各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，采用專家咨詢法和借鑒其他專家的建議，指標(biāo)的權(quán)重分別為0.10、0.05、0.05、0.05、0.15、0.10、0.15、0.05、0.10、0.10、0.05、0.05，最終由7位專家評(píng)吸打分值作為量化分值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

所有數(shù)據(jù)均采用EXCEL、SPSS18.0和Origin 8.0分析軟件進(jìn)行方差分析、計(jì)算和統(tǒng)計(jì)作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 變黃期不同時(shí)間組合對(duì)不同部位煙葉失水率的影響

烘烤時(shí)間是煙葉失水干燥、定色的重要因素之一，時(shí)間的長短影響著該階段煙葉失水量的多少，最終決定了煙葉的烘烤質(zhì)量[14]。由表2可知，變黃期不同時(shí)間組合處理下不同部位煙葉24 h內(nèi)的失水率無顯著性差異，而48和72 h的失水率均存在極顯著差異(P<0.01)。烘烤至72 h時(shí)，下部葉、中部葉的煙葉失水率處理X1和處理X6均超過60 %，即煙葉為基本定色狀態(tài)，不利于煙葉變黃，易產(chǎn)生烤青煙；而處理X5和處理X10、處理C5和處理C10低于40 %，煙葉處于高含水量狀態(tài)下，失水過于遲緩，易導(dǎo)致煙葉腐爛、發(fā)霉，不適宜煙葉變黃；處理X2、處理X3、處理X4、處理X7、處理X8和處理X9，處理C2、處理C3、處理C4、處理C7、處理C8和處理C9均達(dá)到45 %～55 %，有利于煙葉變黃和定色。上部葉各處理在烘烤72 h后，煙葉失水率均達(dá)到50 %左右，有利于煙葉變黃和定色。

2.2 變黃期不同時(shí)間組合對(duì)不同部位煙葉葉綠素降解率的影響

從表3可知，變黃期不同時(shí)間處理下不同部位煙葉隨著烘烤時(shí)間的延長，葉綠素降解率不斷加快，烘烤的前24 h葉綠素降解率較慢，下部煙葉降解率僅為20 %左右；至烘烤48 h時(shí)，葉綠素降解率達(dá)到最大值；至72 h時(shí)基本達(dá)到煙葉全黃。

變黃期不同時(shí)間處理下不同部位煙葉在烘烤至48和72 h時(shí)的葉綠素降解率均存在極顯著差異(P<0.01)，烘烤至48 h的煙葉葉綠素降解率達(dá)到最高，隨著時(shí)間的推移，葉綠素降解率逐漸降低，推測(cè)葉綠素降解率緩慢的原因是由于烤房溫度升高，煙葉失水速度加快，含水量過少，相關(guān)酶活性降低。烘烤至48 h，下部葉、中部葉葉綠素降解率處理X1、處理X5、處理X6和處理X10，處理C1、處理C5、處理C6和處理C9相對(duì)較低；烤至72 h時(shí)，處理X1、處理X5、處理X6、處理X10、處理C1、處理C5、處理C6、處理C10葉綠素降解率均在85 %以下。葉綠素降解率緩慢的原因一是由于全黃階段溫度過高，且時(shí)間太長，煙葉失水快，含水量過少，無法使煙葉變黃；二是由于主變黃時(shí)間過長，烘烤至72 h，煙葉葉綠素還未充分降解。上部葉各處理在烘烤72 h后，葉綠素降解率均達(dá)到85 %以上，煙葉變黃效果較好。

2.3 變黃期不同時(shí)間組合對(duì)不同部位烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

從表4可知，變黃期不同時(shí)間處理下不同部位烤后煙葉上等煙比例、中等煙比例、下等煙比例以及均價(jià)都存在極顯著差異(P<0.01)。下部煙葉上等煙比例和均價(jià)處理X4和處理X8相對(duì)較高，分別為23.49 %和26.86 %，及18.21和18.45元/kg；中部煙葉上等煙比例和均價(jià)以處理C4和處理C8相對(duì)較高，分別為68.41 %和69.31 %，及33.25和34.26元/kg；上部煙葉所有處理均未產(chǎn)生青黃煙，其上等煙比例和均價(jià)處理B4和處理B8相對(duì)較高，分別為55.93 %和58.53 %，及29.48和29.95元/kg。

表2 不同時(shí)間組合煙葉失水率分析

注：F0.05(9,20)=2.39；F0.01(9,20)=3.46，“*”及同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在5 %下差異達(dá)到顯著水平，“**” 及同列數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示在1 %下差異性達(dá)到極顯著水平，下同。

Note:F0.05(9,20) = 2.39;F0.01(9,20) = 3.46, data flowed by ‘*’ and different lower-case letters meant significant difference at 0.05 level, data flowed by ‘**’ and different upper-case letters meant significant difference at 0.05 level. The same as below.

2.4 變黃期不同時(shí)間組合對(duì)不同部位烤后煙葉感官質(zhì)量的影響

根據(jù)變黃期不同時(shí)間處理的烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀和化學(xué)成分，選用烤后煙葉感官質(zhì)量進(jìn)行描述，可以顯著提高感官質(zhì)量評(píng)價(jià)和判定結(jié)果的準(zhǔn)確性，其中變黃期不同時(shí)間處理烤后煙葉感官質(zhì)量見雷達(dá)圖。

圖2為下部葉：處理X8的烤后煙葉感官質(zhì)量高于其他處理，主要表現(xiàn)為香氣量和香氣質(zhì)較好，刺激性較小，稍有雜氣，濃度較好；圖3為中部葉：處理C4、處理C8和處理C9的烤后煙葉感官質(zhì)量高于其他處理，主要表現(xiàn)為香氣豐富性較好，質(zhì)感細(xì)膩柔和，香氣量和濃度適中，刺激性較小，干凈度尚可，口感舒適；圖4為上部葉：處理B4、處理B5、處理C8和處理C9處理的烤后煙葉感官質(zhì)量差異不大，主要表現(xiàn)為香氣豐富性較好，香氣量中偏上，濃度較大，刺激性較大，雜氣稍重，煙氣稍顯干燥。

表3 不同時(shí)間組合煙葉葉綠素降解率分析

對(duì)主變黃時(shí)間(葉尖變黃10 h)與烤后煙葉感官質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行擬合(圖5)，下部葉曲線方程y=-0.03x2+2.30x+16.50(R2=0.97，P=0.001)；中部葉曲線方程為y=0.07x2+4.67x-2.47(R2=0.92，P=0.001);上部葉曲線方程為y=0.03x2+2.21x-31.10(R2=0.95，P=0.001)。對(duì)主變黃時(shí)間(葉尖變黃20 h)與烤后煙葉感官質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行擬合(圖6)，下部葉曲線方程y=0.04x2+2.58x+19.50(R2=0.97，P=0.001)；中部葉曲線方程為y=0.09x2+5.47x-5.08(R2=0.99，P=0.001) ；上部葉曲線方程為y=0.08x2+5.19x-8.52(R2=0.877，P=0.001)。表明不同時(shí)間處理下不同部位烤后煙葉感官質(zhì)量變化趨勢(shì)一致，隨著主變黃時(shí)間的增加呈現(xiàn)先增加后減少的變化規(guī)律。由此可得，葉尖變黃時(shí)間10 h,不同部位煙葉在主變黃35～40 h時(shí)間組合區(qū)間感官質(zhì)量相對(duì)較大；葉尖變黃時(shí)間20 h, 不同部位煙葉在主變黃30～35 h時(shí)間組合區(qū)間感官質(zhì)量也相對(duì)較大。

表4 不同時(shí)間組合烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀分析

圖2 不同時(shí)間組合處理下烤后煙葉感官質(zhì)量雷達(dá)圖(下部葉)Fig.2 Radar images of sensory quality of flue-cured tobacco with different treatment of time combination(lower leaves)

圖3 不同時(shí)間組合烤后煙葉感官質(zhì)量雷達(dá)圖(中部葉)Fig.3 Radar images of sensory quality of flue-cured tobacco with different time combination(middle leaves)

3 討 論

從煙葉植物學(xué)特性指標(biāo)的變化看，密集烘烤過程中煙葉顏色變化主要集中在變黃期(24～48 h)，此過程是生化反應(yīng)劇烈的時(shí)期，并伴隨著大部分物質(zhì)降解以及小分子香氣物質(zhì)的產(chǎn)生[15]。煙葉烘烤變黃時(shí)間過短，葉內(nèi)質(zhì)體色素等內(nèi)含物分解轉(zhuǎn)化不充分，導(dǎo)致煙葉出現(xiàn)烤青現(xiàn)象；烘烤變黃時(shí)間過長，則造成內(nèi)含物質(zhì)消耗過度，勢(shì)必影響烤后煙葉感官質(zhì)量[16]。因此，適宜的烘烤變黃時(shí)間是獲得優(yōu)質(zhì)煙葉的前提，使煙葉生理生化變化朝著有利于提高煙葉品質(zhì)的方向發(fā)展，保證煙葉內(nèi)各種化學(xué)成分含量適宜，比例協(xié)調(diào)，提高煙葉烘烤質(zhì)量[17]。研究得出不同部位煙葉在烘烤變黃時(shí)間70 h的條件下，以主變黃時(shí)間20～40 h，烘烤至72 h時(shí)，失水率均達(dá)到45 %～55 %，葉綠素降解率均在85 %以上，有利于煙葉變黃和定色。

圖4 不同時(shí)間組合烤后煙葉感官質(zhì)量雷達(dá)圖(上部葉)Fig.4 Radar images of sensory quality of flue-cured tobacco with different time combination(upper leaves)

圖5 不同主變黃期時(shí)間與烤后煙葉感官質(zhì)量關(guān)系擬合(葉尖變黃期時(shí)間為10 h)Fig.5 Relation fitting between the different main yellowing time and sensory quality of flue-cured tobacco (leaf tip yellowing time for 10 hours)

在烘烤過程中，優(yōu)化變黃期烘烤時(shí)間能顯著改善中上部煙葉的外觀質(zhì)量，橘黃煙比例明顯提升，微帶青煙葉比例減少，煙葉的經(jīng)濟(jì)性狀顯著提高[8]。研究結(jié)果表明不同部位烤后煙葉均價(jià)和上中等煙比例等經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)均以主變黃時(shí)間30～40 h的處理最高。究其原因是主變黃時(shí)間過短(10～20 h)或時(shí)間過長(40～50 h)，因?yàn)闆]有足夠的時(shí)間使不利于煙葉品質(zhì)的大分子物質(zhì)如葉綠素、蛋白質(zhì)、淀粉等較好降解轉(zhuǎn)化，造成青黃煙較多；或是煙葉烘烤變黃時(shí)間過長而呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)僵硬、不柔弱，烤后光滑煙比例較高[18-20]。因此煙葉烘烤變黃時(shí)間控制顯得十分重要，充分協(xié)調(diào)變黃和干燥是提高煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

煙葉評(píng)吸是評(píng)價(jià)煙葉品質(zhì)最直接的方法[21]。研究結(jié)果表明不同部位煙葉以主變黃時(shí)間30～40 h感官評(píng)吸分?jǐn)?shù)最高，變黃期是大分子物質(zhì)降解的關(guān)鍵時(shí)期，相應(yīng)酶活性高，煙葉中糖類及蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)可以被大部分水解酶充分降解轉(zhuǎn)化，生成大量的小分子物質(zhì)如氨基酸、單糖等致香前體物，可顯著增加烤后煙葉香氣成分含量[22]；因?yàn)橹鹾厦甘琴|(zhì)體色素降解的關(guān)鍵酶在此階段最活躍，有利于煙葉質(zhì)體色素的降解與轉(zhuǎn)化，減輕烤后煙葉含青現(xiàn)象[23]。

圖6 不同主變黃期時(shí)間與烤后煙葉感官質(zhì)量關(guān)系擬合(葉尖變黃期時(shí)間為20 h)Fig.6 Relation fitting between different main yellowing time and sensory quality of flue-cured tobacco (leaf tip yellowing time for 20 hours)

目前，對(duì)烘烤變黃時(shí)間與煙葉質(zhì)量關(guān)系的相關(guān)研究，均在設(shè)施環(huán)境中通過密集烤箱進(jìn)行，與生產(chǎn)實(shí)際推廣的密集烤房或普通烤房差別較大，密集烤房裝煙密度大，空間狹小，煙葉性狀收縮受到阻礙，導(dǎo)致皺縮嚴(yán)重，上棚和底棚溫度差別可達(dá)2～3 ℃，最終煙葉變黃程度差異明顯[24]。因此，有關(guān)主變黃時(shí)間容差范圍的適應(yīng)性需進(jìn)一步驗(yàn)證。

4 結(jié) 論

對(duì)烤煙品種K326不同烘烤變黃時(shí)間組合處理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過烤后對(duì)煙葉經(jīng)濟(jì)性狀和感官評(píng)吸質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)，烘烤變黃時(shí)間70 h，以主變黃時(shí)間20～40 h容差的烘烤工藝，烤后的煙葉基本滿足工業(yè)可用性；并且初步得出，葉尖變黃時(shí)間10 h，不同部位煙葉在主變黃時(shí)間35～40 h容差感官質(zhì)量相對(duì)較大；葉尖變黃時(shí)間20 h, 不同部位煙葉在主變黃時(shí)間30～35 h容差感官質(zhì)量也相對(duì)較大。