劉曉迪，鐘 莉

（紅云紅河煙草（集團）有限責(zé)任公司 紅河卷煙廠，云南 彌勒 652399）

0 前言

香氣物質(zhì)是衡量煙葉品質(zhì)和可用性的重要因素，也是評價烤煙品質(zhì)的重要指標(biāo)［1］?？緹熤械南銡馕镔|(zhì)種類多、含量低，但對卷煙的香氣和吃味具有重要貢獻(xiàn)［2］。20世紀(jì)30年代，國外學(xué)者已經(jīng)開始對烤煙的香氣物質(zhì)進(jìn)行研究，并逐步剖析香氣物質(zhì)的組成。目前，烤煙香氣物質(zhì)成分可根據(jù)香氣前體物的不同進(jìn)行分類，主要分為五大類：類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物、芳香族氨基酸類降解產(chǎn)物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、類西柏烷類降解產(chǎn)物和新植二烯［3-5］。不同種類的香氣物質(zhì)具有不同的香味特征，直接影響到烤煙的香氣質(zhì)和香氣量。研究顯示，葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯占烤煙中性揮發(fā)性香氣物質(zhì)總量的85%以上，是決定不同基因型烤煙之間揮發(fā)性香氣物質(zhì)總量高低的關(guān)鍵致香成分［6-8］，因而葉綠素在烘烤過程中應(yīng)盡量完全降解，以便增加香氣物質(zhì)的總量；類胡蘿卜素降解物含量占烤煙中性揮發(fā)性香氣物質(zhì)總量的8%~12%，是影響烤煙香氣質(zhì)量重要的潛香型萜烯類化合物，其降解和熱裂解產(chǎn)物可生成近百種香氣化合物，是形成烤煙細(xì)膩、高雅和清新香氣的主要成分［9-10］。

對烤煙中的香氣物質(zhì)的研究已經(jīng)成為學(xué)者們廣泛關(guān)注的話題。葉協(xié)峰等［11］研究顯示，烤煙中的巨豆三烯酮含量與中性香氣成分含量呈極顯著相關(guān)關(guān)系；李恒等［12］研究表明，煙葉中各類致香物質(zhì)之間具有很強的正相關(guān)關(guān)系；薛超群等［13］研究表明，烤煙的香氣質(zhì)、香氣量與其總揮發(fā)酸含量具有極顯著正相關(guān)。根據(jù)前一階段的研究表明，香氣物質(zhì)的研究主要集中在不同品種［1,14-15］、生態(tài)環(huán)境［16-17］、栽培技術(shù)［18-21］和烘烤技術(shù)［22-23］等方面。在烘烤過程中，對中性香氣物質(zhì)動態(tài)變化以及中性香氣成分與煙葉重要化學(xué)物質(zhì)在烘烤過程中的相關(guān)分析等研究較少。烘烤過程是煙葉內(nèi)含化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化與降解的關(guān)鍵時期［24-25］，是煙葉形成香氣物質(zhì)的重要時期。本文通過對烘烤過程中化學(xué)成分和中性香氣成分含量的動態(tài)變化進(jìn)行研究，旨在探究香氣物質(zhì)在烘烤過程中的形成機理，為實現(xiàn)煙葉提質(zhì)增香提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗田設(shè)置在洛陽伊川，供試品種為秦?zé)?6。該地區(qū)土壤有機質(zhì)含量為12.30 g/kg，堿解氮含量為46.86 mg/kg，速效磷含量為12.29 mg/kg，速效鉀含量為187.53 mg/kg，pH值為8.04。洛陽煙葉于2019年6月5日移栽，種植行距120 cm，株距50 cm。施純氮45.00 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O＝1∶2∶3。田間管理按優(yōu)質(zhì)烤煙栽培生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。以中部葉（第11~12葉位）為試驗材料，煙葉成熟時，嚴(yán)格按照葉位單葉采收。

1.2 試驗設(shè)計

采用河南農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)計制造的電熱式溫濕自控密集烤煙箱進(jìn)行烘烤，裝煙密度為70 kg/m3，烘烤過程按照三段式烘烤工藝技術(shù)進(jìn)行。分別于烤前（下文圖表中表示30 ℃）及開烤后干球溫度達(dá)到38 ℃（干球溫度38 ℃結(jié)束時，煙葉八成黃）、42 ℃（干球溫度42 ℃結(jié)束時，葉片全黃）、48 ℃（干球溫度 48 ℃結(jié)束時，煙筋全黃）、54 ℃（干球溫度54 ℃結(jié)束時，葉片全干）和烤后（下文圖表中表示68 ℃）取樣。每次分別于烤箱內(nèi)不同位置隨機取24片，3次重復(fù)，剔除主脈和支脈，取葉中部用于各成分含量的測定。樣品在100 ℃殺青5 min，之后60 ℃烘干、粉碎，過孔徑 0.25 mm 篩，密封保存。

1.3 試驗方法

1.3.1 化學(xué)成分測定 總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、蛋白質(zhì)和氯含量采用連續(xù)流動法測定，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分別為YC/T 159—2002、YC/T 216—2007、YC/T 160—2002、YC/T 161—2002、YC/T 173—2003、YC/T 249—2008和 YC/T 162—2002；采用高效液相色譜法（YC/T 382—2010）測定煙草中的質(zhì)體色素含量；采用高效液相色譜法（YC/T 202—2006）測定煙草中的總酚含量。

1.3.2 中性香氣成分含量測定 準(zhǔn)確稱取煙樣25 g置于1000 mL平底燒瓶中，加入 350 mL蒸餾水、90 g氯化鈉，將燒瓶放置于同時蒸餾萃取儀的左側(cè)，在250 mL平底燒瓶中加入45 mL二氯甲烷，置于同時蒸餾萃取儀的右側(cè)，待同時蒸餾萃取儀中出現(xiàn)分層，開始計時萃取2.5 h，結(jié)束后向試驗所得的二氯甲烷萃取液中加入10 g無水硫酸鈉，并干燥過夜。將干燥后的萃取液轉(zhuǎn)移至濃縮瓶中濃縮至 1 mL，再加入10 μL內(nèi)標(biāo)乙酸苯乙醋（酯），即GC/MS分析液［26-27］。

GC條件：色譜柱為HP-5MS(60 m×0.25 mm× 0.25 μm)，載氣為He，流速0.8 mL/min，進(jìn)樣口溫度250 ℃；初始溫度50 ℃，保持2 min，以2 ℃/min的速率升至120 ℃，保持5 min，然后再以2 ℃/min的速率升至240 ℃，保持30 min；分流比為1∶15，進(jìn)樣量為2 μL，質(zhì)譜檢測。

GC/MS條件：GC條件同上；傳輸線溫度280 ℃，離子源溫度177 ℃，電離能70 eV，載體為He，流速為0.8 mL/min，質(zhì)量數(shù)范圍為35~500 u，MS譜庫為NIST 0.5aL。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及作圖，應(yīng)用SPSS 21.0軟件統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 烘烤過程中煙葉主要化學(xué)成分的動態(tài)變化

由表1可知，烤煙中重要的化學(xué)成分在烘烤過程中的變化差異較大。在烘烤過程中，鉀、氯、煙堿含量沒有明顯的變化規(guī)律，在烤前與烤后煙葉中的含量沒有顯著差異。秦?zé)?6煙葉中，還原糖和總糖含量隨著烘烤的進(jìn)行而持續(xù)增加，38 ℃前迅速上升，38 ℃以后緩慢上升，以烤后煙葉中含量最高；蛋白質(zhì)含量在38 ℃之前迅速下降，之后又緩慢上升，以38 ℃時含量最低，烤前煙葉中含量最高；總氮含量隨著烘烤的進(jìn)行，變化起伏不定，但整體呈下降趨勢；總酚含量以烤前煙葉中最低，隨著烘烤的進(jìn)行整體呈上升趨勢，烘烤過程中沒有明顯的變化規(guī)律，在烤后煙葉中含量達(dá)到最高，比烤前煙葉中增加1.294個百分點；葉黃素和β-胡蘿卜素含量在38 ℃前迅速下降，在38~42 ℃之間略有上升，之后呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，降解率分別達(dá)67.13%和74.03%。

表1 烘烤過程中煙葉主要化學(xué)成分含量

2.2 烘烤過程中煙葉香氣物質(zhì)含量變化

烤煙中的香氣物質(zhì)種類較多，根據(jù)香氣前體物進(jìn)行分類，將中性香氣成分分為類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、芳香族氨基酸降解產(chǎn)物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物和葉綠素降解產(chǎn)物（新植二烯），另外根據(jù)本試驗中的中性香氣成分測定方法，還檢測出幾種其他種類的中性香氣成分，暫歸為其他類。表2為試驗檢測的各種中性香氣物質(zhì)成分含量。

表2 烘烤過程中煙葉中性香氣物質(zhì)成分含量變化 μg/g

2.2.1 烘烤過程中煙葉各類降解產(chǎn)物含量變化 由圖1可以看出，類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物在烘烤過程中整體呈上升趨勢。秦?zé)?6烤前煙葉中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量為35.19 μg/g，之后略有下降；38~42 ℃該類香氣物質(zhì)含量迅速上升，42 ℃之后增加緩慢，在48 ℃時達(dá)到最高。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，烤后煙葉中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量比烤前煙葉中增加了74.28%；在烘烤過程中形成的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量約占烤后煙葉中該類香氣物質(zhì)總量的42.62%；烤煙中該類香氣物質(zhì)總量占中性香氣物質(zhì)（除新植二烯）總量的57.80%。

圖1 烘烤過程中煙葉各類香氣物質(zhì)的變化

根據(jù)圖1所示，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、芳香族氨基酸降解產(chǎn)物和新植二烯的含量變化趨勢相同，在烘烤過程中均呈上升趨勢，并在54 ℃時含量達(dá)到最高，且以烤前煙葉中含量最低。秦?zé)?6煙葉中美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量在烘烤過程中持續(xù)增加，其中以38~42 ℃間增速最快，在54 ℃前均表現(xiàn)為上升趨勢，但在54 ℃之后略有下降。烤后煙葉中美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量比烤前煙葉中增加了374.13%，烤煙中該類香氣物質(zhì)總量占中性香氣物質(zhì)（除新植二烯）總量的15.29%。烘烤過程是美拉德反應(yīng)進(jìn)行的關(guān)鍵時期，通過烘烤過程形成的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量占烤后該類香氣物質(zhì)總量的78.91%?？竞鬅熑~中芳香族氨基酸降解產(chǎn)物含量比烤前煙葉中增加了104.32%，在烘烤過程中形成的芳香族氨基酸降解產(chǎn)物約占烤后煙葉中該類香氣物質(zhì)總量的51.06%，烤煙中該類香氣物質(zhì)總量占中性香氣物質(zhì)（除新植二烯）總量的4.39%。在烘烤過程中形成的新植二烯含量約占烤后新植二烯總量的29.69%，烤后煙葉中該類香氣物質(zhì)含量比烤前煙葉中增加了42.22%，占中性香氣物質(zhì)（除新植二烯）總量的88.59%。

2.2.2 烘烤過程中其他香氣物質(zhì)動態(tài)變化 根據(jù)表3可知，在54 ℃之前，秦?zé)?6煙葉中的面包酮含量緩慢上升，且在54 ℃時達(dá)到最高，之后迅速降低。秦?zé)?6煙葉中愈創(chuàng)木酚含量整體呈上升趨勢，但在烘烤過程中沒有明顯的變化規(guī)律。2,6-壬二烯醛含量在烘烤過程中沒有明顯的變化規(guī)律，以烤后煙葉中含量最高?？竞鬅熑~中藏花醛含量較烤前煙葉增加明顯，但烘烤過程中變化起伏較大，在秦?zé)?6煙葉中以54 ℃時含量最高。統(tǒng)計面包酮、愈創(chuàng)木酚、2,6-壬二烯醛及藏花醛4種香氣物質(zhì)總量在烘烤過程中的增加量占烤后煙葉中該類香氣物質(zhì)總量的30.57%；在烤后煙葉中4種香氣物質(zhì)總量比鮮煙葉中增加了43.92%，占中性香氣物質(zhì)（除新植二烯）的1.70%。

2.3 不同產(chǎn)區(qū)不同品種的烤煙香氣物質(zhì)與主要化學(xué)成分的相關(guān)性

由表4可知，煙葉中的香氣物質(zhì)與化學(xué)成分在烘烤過程中，表現(xiàn)出密切的相關(guān)性。在烘烤過程中，秦?zé)?6煙葉中的還原糖、總酚、葉黃素和β-胡蘿卜素含量與美拉德反應(yīng)產(chǎn)物和其他類香氣物質(zhì)具有顯著的相關(guān)關(guān)系；鉀、氯含量與各類香氣物質(zhì)均呈現(xiàn)顯著的相關(guān)關(guān)系，鉀與其呈正相關(guān)，氯呈負(fù)相關(guān)；總糖、類胡蘿卜素含量與美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、芳香族氨基酸降解產(chǎn)物、其他類香氣物質(zhì)、新植二烯及香氣總量均具有顯著的相關(guān)性；煙堿與其他類香氣物質(zhì)具有顯著的正相關(guān)關(guān)系；蛋白質(zhì)與香氣物質(zhì)沒有明顯的相關(guān)關(guān)系。

表3 烘烤過程中煙葉其他類香氣物質(zhì)的變化 μg/g

表4 烘烤過程中煙葉香氣物質(zhì)與主要化學(xué)成分含量的相關(guān)性

3 結(jié)論和討論

隨著秦?zé)?6煙葉的烘烤，鉀、氯和煙堿含量沒有明顯的變化規(guī)律；總糖、還原糖含量在38 ℃之前快速增加，之后增加緩慢；蛋白質(zhì)和總氮含量在烘烤過程中呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢；葉黃素、β-胡蘿卜素含量從開始烘烤到38 ℃之前迅速降低，烘烤后期下降速率緩慢。

在烘烤過程中，中性香氣物質(zhì)整體呈上升趨勢；芳香族氨基酸降解產(chǎn)物和新植二烯含量在48 ℃前增加較快，之后較為穩(wěn)定；烘烤過程中形成的各類香氣物質(zhì)含量平均占烤后煙葉中各類香氣物質(zhì)總量的52.58%，其中美拉德反應(yīng)產(chǎn)物增量最高，占烤后美拉德反應(yīng)產(chǎn)物總量的78.91%。

烘烤過程中總糖含量變化與香氣物質(zhì)含量的變化具有顯著的正相關(guān)性，類胡蘿卜素含量變化與香氣物質(zhì)含量的變化具有顯著的負(fù)相關(guān)性，這反映了烘烤過程中淀粉水解、類胡蘿卜素降解的過程。

綜上，烘烤過程對于秦?zé)?6品種的香氣物質(zhì)成分有一定影響，烘烤的關(guān)鍵溫度點以及穩(wěn)溫時間對該品種的提質(zhì)增香具有促進(jìn)作用。