朱國(guó)兵，姜濱，黃擇祥，王松峰，張國(guó)超，王先偉，孟霖，王玉華，孫福山*

箱式密集烘烤過(guò)程中煙葉化學(xué)成分的變化動(dòng)態(tài)及其對(duì)烤后煙質(zhì)量的影響

朱國(guó)兵1，姜濱2，黃擇祥2，王松峰1，張國(guó)超3，王先偉4，孟霖1，王玉華4，孫福山1*

1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青島 266101；2中國(guó)煙草總公司山東省公司，濟(jì)南 250101；3山東煙草研究院有限公司，濟(jì)南 250101；4山東濰坊煙草有限公司，濰坊 261000

【目的】探明箱式密集烘烤過(guò)程中煙葉化學(xué)成分的變化動(dòng)態(tài)及對(duì)烤后煙質(zhì)量的影響?！痉椒ā垦芯繜煀A和箱式兩種裝煙方式在烘烤過(guò)程中煙葉的含水量、色素含量、主要化學(xué)成分含量、香氣成分含量變化及烤后煙質(zhì)量?！窘Y(jié)果】與煙夾密集烘烤相比，47℃前箱式密集烘烤煙葉失水速率較低，淀粉降解量及水溶性糖積累量較少，葉綠素降解速率較低，香氣成分總量較低，47℃后則相反，且箱式密集烘烤烤后煙質(zhì)量?jī)?yōu)于煙夾密集烘烤?！窘Y(jié)論】箱式密集烘烤能提高煙葉上等煙比例與均價(jià)，改善煙葉外觀質(zhì)量及感官質(zhì)量，提高煙葉香氣質(zhì)和煙葉可用性。

烤煙；箱式密集烘烤；化學(xué)成分；香氣成分；烤后煙質(zhì)量

近年來(lái)，我國(guó)通過(guò)推廣應(yīng)用密集烘烤，極大地提高了煙葉烘烤質(zhì)量[1]，但在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，多數(shù)密集烤房仍采用常規(guī)掛竿、煙夾等裝煙方式，主要靠人工操作。采收、烘烤為煙葉生產(chǎn)用工最集中、用工量最多、勞動(dòng)強(qiáng)度最大的環(huán)節(jié)，直接影響我國(guó)煙葉生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展[2]。目前，美國(guó)、加拿大等國(guó)家普遍使用大箱烘烤，有效減少了煙葉烘烤的人工投入，提高了烘烤質(zhì)量。箱式密集烘烤于2002年引入中國(guó)[3]，部分學(xué)者對(duì)其做出了研究。付繼剛等[4]、劉光友等[5]、王先偉等[6]研究發(fā)現(xiàn)，箱式密集烘烤能顯著降低烘烤環(huán)節(jié)的用工成本和能耗成本。研究表明，與煙竿密集烘烤相比，箱式密集烘烤不但能提高上等煙比例和均價(jià)[7-8]，還能改善煙葉外觀質(zhì)量，提高橘黃煙葉比例，促進(jìn)大分子物質(zhì)的降解[9]。趙高坤等[10]研究發(fā)現(xiàn)，箱式密集烘烤烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)物質(zhì)的均衡性好，但光滑葉比例稍高。綜上所述，前人對(duì)箱式密集烘烤研究的側(cè)重點(diǎn)為煙葉烘烤成本和烤后煙質(zhì)量，關(guān)于箱式密集烘烤過(guò)程中煙葉主要化學(xué)成分變化動(dòng)態(tài)的研究極少，未能探明箱式密集烘烤煙葉品質(zhì)形成機(jī)理。而烘烤過(guò)程中煙葉含水量變化、色素分解、主要化學(xué)成分與香氣成分的轉(zhuǎn)化與形成，極大地影響著烤后煙葉的品質(zhì)[11]，因此有必要探明箱式密集烘烤過(guò)程中煙葉主要化學(xué)成分的變化規(guī)律及對(duì)烤后煙質(zhì)量的影響，為箱式密集烘烤煙葉品質(zhì)形成機(jī)理與工藝優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)地點(diǎn)為山東省濰坊市諸城市孟友煙農(nóng)專(zhuān)業(yè)合作社，供試烤煙品種為產(chǎn)區(qū)主栽品種中煙100。按當(dāng)?shù)乜緹煒?biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)管理煙田，以中部第9～11葉位的煙葉為試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置處理2個(gè)。J1：煙夾密集烘烤（對(duì)照），符合密集烤房技術(shù)規(guī)范（試行）修訂版。密集烤房規(guī)格為8000 mm×2700 mm×3500 mm，循環(huán)風(fēng)機(jī)為7號(hào)4葉2.2kW軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)壓170～250Pa，風(fēng)量為15000～18000m3/h。裝煙320煙夾，每個(gè)煙夾14kg鮮煙量，每房裝煙量4480kg。裝煙密度為59.26kg/m3。J2：箱式密集烘烤。密集烤房規(guī)格為8000 mm×2700 mm×2900mm。每座烤房10個(gè)煙箱，箱體規(guī)格長(zhǎng)寬高為2600 mm×780 mm×1700mm，輪高150 mm，循環(huán)風(fēng)機(jī)為9號(hào)6葉7.5kW軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)壓470Pa，風(fēng)量40000m3/h。分風(fēng)板距離烤房地面400 mm。每個(gè)煙箱裝煙量550kg，每房裝煙量5500kg。裝煙密度為87.80kg/m3。裝煙密度提高了48.16%。兩種密集烤房均對(duì)觀察窗進(jìn)行了改造，原裝煙門(mén)煙葉觀察窗設(shè)雙層，均可開(kāi)關(guān)，內(nèi)層無(wú)色玻璃框，外層不透光鋼板框，便于試驗(yàn)取樣。密集烤房裝煙室分為上、中、下三層，觀察窗對(duì)應(yīng)中層。

按產(chǎn)區(qū)推薦的密集烘烤工藝進(jìn)行烘烤。各處理分別于6個(gè)烘烤關(guān)鍵點(diǎn)即鮮煙、干球溫度38℃末（7-8成黃，片軟）、干球溫度42℃末（9-10成黃，主脈變軟）、干球溫度47℃末（黃片黃筋，干片1/3）、干球溫度54℃末（干片）和干球溫度68℃末（干筋，或烤后煙）取樣，每個(gè)烘烤關(guān)鍵溫度點(diǎn)穩(wěn)溫時(shí)間以煙葉變黃干燥程度達(dá)到要求為準(zhǔn)，穩(wěn)溫時(shí)間適當(dāng)靈活（兩個(gè)處理實(shí)際烘烤工藝關(guān)鍵階段升溫時(shí)間相同，穩(wěn)溫時(shí)間差異主要體現(xiàn)在變黃階段，38℃J1、J2穩(wěn)溫時(shí)間分別為9h和20h；40℃J1、J2穩(wěn)溫時(shí)間分別為24h和20h；42℃J1、J2穩(wěn)溫時(shí)間分別為18h和20h。后續(xù)烘烤階段穩(wěn)溫時(shí)間相同），密集烤房裝煙室分為上、中、下三層，兩個(gè)處理分別于對(duì)應(yīng)試驗(yàn)密集烤房裝煙室同一位置取樣，取樣時(shí)打開(kāi)觀察窗內(nèi)層玻璃，迅速取出標(biāo)記好的樣品煙葉，然后迅速關(guān)閉。各處理每次取10片煙葉，殺青烘干，用于測(cè)定煙葉含水量、色素、主要化學(xué)成分和香氣成分。每個(gè)處理各3座烤房，烘烤同時(shí)進(jìn)行，作為3次重復(fù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

采用烘箱法測(cè)定煙葉含水量；采用分光光度法測(cè)定煙葉色素含量；采用YC/T 216—2007方法測(cè)定煙葉淀粉含量；采用YC/T 159—2002方法測(cè)定煙葉總糖和還原糖含量；采用YC/T249—2008方法測(cè)定煙葉蛋白質(zhì)含量；采用YC/T161—2002方法測(cè)定煙葉總氮含量。采用Agilent 7890A氣相色譜儀測(cè)定烤后煙主要香氣成分含量。采用GB2635—92和《中國(guó)煙草種植區(qū)劃》分級(jí)、稱(chēng)重，計(jì)算經(jīng)濟(jì)性狀和外觀評(píng)價(jià)。其中外觀評(píng)價(jià)分為顏色、結(jié)構(gòu)、成熟度、身份、油分、色度等6項(xiàng)指標(biāo)，各指標(biāo)權(quán)重分別為0.25、0.10、0.25、0.10、0.20、0.10。感官質(zhì)量評(píng)價(jià)由山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心專(zhuān)家按照企業(yè)感官評(píng)價(jià)方法進(jìn)行鑒評(píng)。其中感官質(zhì)量權(quán)重總分=（香氣質(zhì)+香氣量）×2.5+透發(fā)性+雜氣+刺激性+余味+甜度+燃燒性+灰分。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SAS9.4和Excel2019等軟件分析、處理。

2 結(jié)果

2.1 烘烤過(guò)程中煙葉含水量變化

由圖1可知，隨著烘烤的進(jìn)行，煙葉葉片和整葉的含水量逐漸降低，其中葉片的失水速率38℃前較慢，38℃后至47℃較快，47℃后至68℃較慢，即呈現(xiàn)“慢—快—慢”變化趨勢(shì)，整葉失水42℃前較慢，之后較快。烘烤過(guò)程中，兩個(gè)處理葉片含水量變化趨勢(shì)一致，變黃前期含水量降幅較少，變黃后期和定色前期含水量迅速下降，且J1處理葉片水分損失量略高于J2。47℃末兩個(gè)處理葉片含水量均低于15%，后續(xù)烘烤階段葉片含水量較低，水分損失較為平緩。兩個(gè)處理整葉含水量變化的差異主要體現(xiàn)在定色后期和干筋期，J2處理47℃～54℃期間整葉的含水量明顯降低，而J1處理在54℃后整葉失水幅度較大。說(shuō)明隨著煙葉烘烤的進(jìn)程，箱式密集烘烤與煙夾密集烘烤葉片、整葉失水逐步加快，直到47℃前兩者差異不大，之后葉片失水均較平緩。箱式密集烘烤在47℃后整葉失水明顯加快，而煙夾密集烘烤較滯后，54℃后整葉含水量才大幅度降低，到68℃末兩個(gè)處理煙葉含水量基本一致。

注：不同小寫(xiě)字母代表處理間差異達(dá)到顯著（P＜0.05），不同大寫(xiě)字母代表處理間差異達(dá)到極顯著（P＜0.01）。下同。

2.2 烘烤過(guò)程中煙葉色素含量變化

煙葉葉綠素的降解主要發(fā)生在變黃階段，由圖2可知，隨著烘烤的進(jìn)行，煙葉葉綠素含量逐漸減少，42℃前減少較快，之后較緩慢。而J2處理葉綠素含量總體呈高于J1趨勢(shì)，尤其在38℃、54℃、68℃末箱式密集烘烤煙葉葉綠素含量稍高。

隨著烘烤時(shí)間的推移，兩個(gè)處理煙葉類(lèi)胡蘿卜素含量均呈下降—緩升—再下降的變化趨勢(shì)，總體呈下降趨勢(shì)，尤其在開(kāi)始烘烤到38℃末、47℃末以后這兩個(gè)階段降低明顯。在整個(gè)烘烤過(guò)程中，J2處理煙葉類(lèi)胡蘿卜素含量始終低于J1。

煙葉類(lèi)胡蘿卜素含量與葉綠素總量的比值（類(lèi)葉比）變化能在一定程度上反映煙葉的顏色轉(zhuǎn)變?？傮w來(lái)看，整個(gè)烘烤過(guò)程中，J1、J2處理類(lèi)葉比均先增后減，且在54℃末干片時(shí)達(dá)到高峰。兩個(gè)處理類(lèi)葉比變化差異主要體現(xiàn)在54℃末和68℃末，且J2處理顯著低于J1處理，這可能導(dǎo)致箱式密集烘烤烤后煙顏色趨淺、趨鮮亮。

圖2 箱式密集烘烤過(guò)程中煙葉色素含量變化

2.3 烘烤過(guò)程中煙葉主要碳水化合物含量變化

煙葉淀粉的降解主要發(fā)生在47℃之前，47℃之后煙葉淀粉含量趨于穩(wěn)定。38℃～42℃期間J2處理煙葉淀粉降解速率較慢，降解幅度較小，42℃～47℃期間則相反。47℃后J2煙葉淀粉含量顯著較低。烘烤結(jié)束時(shí)，J2處理煙葉淀粉含量為3.89%，比J1低2.59個(gè)百分點(diǎn)。

隨著烘烤時(shí)間的推移，煙葉總糖含量和還原糖含量大體呈“N”走勢(shì)，這種變化主要是由淀粉水解和煙葉呼吸作用共同調(diào)控。烘烤前期淀粉迅速降解，完成水溶性糖的大量積累。煙葉呼吸作用最適溫度范圍為35℃～45℃，在此期間，隨著烘烤溫度的升高，煙葉呼吸作用增強(qiáng)及非酶棕色化反應(yīng)一定程度的進(jìn)行，加快了糖分的消耗速度，導(dǎo)致水溶性糖含量存在一定程度的下降。45℃后，煙葉呼吸作用隨著溫度的升高而減弱，水溶性糖消耗減緩，53℃后煙葉呼吸作用處于極低的水平，水溶性糖積累量增加。

由圖3可知，煙葉總糖含量在烘烤開(kāi)始至42℃末迅速增加，處理間幾乎無(wú)差異；在42℃～54℃存在一定程度的降低，之后稍有升高，且J1煙葉總糖含量下降速率和降幅均高于J2。烘烤過(guò)程中兩個(gè)處理還原糖含量變化與總糖有所不同，在烘烤開(kāi)始到38℃末，煙葉還原糖迅速升高，處理間基本無(wú)差異；38℃末～54℃末期間，兩個(gè)處理煙葉還原糖含量存在不同程度的降低，之后又迅速升高。47℃之后，J2處理煙葉還原糖含量顯著高于J1，烤后煙J2的總糖含量、還原糖含量分別為23.10%和19.60%，分別比J1高出2.50個(gè)百分點(diǎn)和6.10個(gè)百分點(diǎn)。

圖3 箱式密集烘烤過(guò)程中煙葉主要碳水化合物含量變化 Fig.3 Changes in main carbohydrate content in tobacco leaves during big box bulk curing

2.4 烘烤過(guò)程中煙葉主要含氮化合物含量變化

由圖4可知，在烘烤過(guò)程中，各處理煙葉蛋白質(zhì)含量呈緩慢下降趨勢(shì)，且J1處理總體高于J2，但差異不明顯。總氮含量基本呈平穩(wěn)趨勢(shì)，且處理間基本無(wú)差異。

圖4 箱式密集烘烤過(guò)程中煙葉主要含氮化合物含量變化

2.5 烘烤過(guò)程中煙葉主要香氣成分含量變化

2.5.1 烘烤過(guò)程中煙葉主要香氣成分含量變化

由圖5可知，隨著烘烤時(shí)間的推移，煙葉類(lèi)胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量逐漸增加，且表現(xiàn)為J2高于J1趨勢(shì)。烘烤過(guò)程中兩個(gè)處理煙葉新植二烯含量變化存在差異，其中J1呈現(xiàn)為“升—降—升”變化趨勢(shì)，J2則持續(xù)增加，但J2處理煙葉在42℃前新植二烯含量較低，42℃后較高?？傮w上看，兩個(gè)處理煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量和西柏烷類(lèi)物質(zhì)含量均表現(xiàn)為J2高于J1，其中，J2處理煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物在42℃末、54℃末和烤后煙顯著較高，而西柏烷類(lèi)物質(zhì)含量在47℃末與54℃末顯著較高，但烤后煙相差不大。兩個(gè)處理煙葉芳香族氨基酸類(lèi)物質(zhì)含量均呈先升后降的變化趨勢(shì)，且J1和J2分別在47℃末和54℃末達(dá)到峰值，47℃前J2處理較低，47℃后J2顯著較高；兩個(gè)處理煙葉其他類(lèi)香氣成分含量總體呈波浪下降趨勢(shì)，烘烤結(jié)束后相差不大。

2.5.2 烘烤過(guò)程中煙葉主要香氣成分總量變化

由圖6可知，隨著烘烤的進(jìn)行，兩個(gè)處理煙葉香氣成分總量變化趨勢(shì)與新植二烯含量變化趨勢(shì)一致。除新植二烯的香氣成分總量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，J2的含量總體高于J1，且在42℃末和54℃末差異顯著。

圖6 箱式密集烘烤過(guò)程中煙葉主要香氣成分總量變化

2.6 箱式密集烘烤對(duì)烤后煙質(zhì)量的影響

2.6.1 箱式密集烘烤對(duì)烤后煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表1可知，J2能顯著提高烤后煙葉上等煙比例和均價(jià)，分別比J1高出11.68個(gè)百分點(diǎn)和1.67元/kg。

表1 箱式密集烘烤對(duì)烤后煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

Tab.1 The effect of big box bulk curing on the economic properties of flue-cured tobacco

處理上等煙比/%中等煙比例/%上中等煙比例/%下等煙比例/%均價(jià)/(元/kg) J142.35±3.23Ab38.21±2.53Aa80.55±1.03Aa19.45±1.03Aa20.87±0.23Bb J254.03±4.49Aa29.79±5.57Aa83.82±1.65Aa16.18±1.65Aa22.54±0.36Aa

2.6.2 箱式密集烘烤對(duì)烤后煙外觀質(zhì)量的影響

表2顯示，兩個(gè)處理烤后煙葉外觀質(zhì)量存在差異，和J1相比，J2煙葉顏色橘黃度較高，疏松度較好，身份中等，油分較足，色度較強(qiáng)，但成熟度基本無(wú)差異。

表2 箱式密集烘烤對(duì)烤后煙外觀質(zhì)量的影響

Tab.2 The effect of big box bulk curing on the appearance quality of flue-cured tobacco

處理顏色成熟度結(jié)構(gòu)身份油分色度總分 J1橘-成熟疏松-中等-有-中7.875 J2橘成熟疏松中等有+強(qiáng)-8.575

2.6.3 箱式密集烘烤對(duì)烤后煙感官質(zhì)量的影響

表3表明，兩個(gè)處理煙葉感官質(zhì)量總分差異顯著，和J1相比，J2提高了2.90分。其中J2的香氣質(zhì)得分為7.00分，比J1高0.50分，且差異顯著，但濃度、勁頭和其他各項(xiàng)感官質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)基本無(wú)差異。說(shuō)明箱式密集烘烤能顯著提高煙葉香氣質(zhì)，從而提高煙葉感官質(zhì)量。

表3 箱式密集烘烤對(duì)烤后煙感官質(zhì)量的影響

Tab.3 The effect of big box bulk curing on the sensory quality of flue-cured tobacco

處理濃度勁頭香氣質(zhì)香氣量透發(fā)性雜氣刺激性余味甜度燃燒性灰分總分 J16.00±0.08Aa5.90±0.12Aa6.50±0.15Ab6.50±0.07Aa6.50±0.07Aa6.50±0.13Aa6.50±0.24Aa6.60±0.23Aa6.60±0.11Aa4.00±0.04Aa4.00±0.02Aa73.20±0.72Aa J26.20±0.07Aa5.80±0.09Aa7.00±0.12Aa6.80±0.14Aa6.70±0.11Aa6.80±0.14Aa6.30±0.16Aa6.90±0.13Aa6.90±0.13Aa4.00±0.11Aa4.00±0.13Aa76.10±1.27Ab

3 討論

煙葉失水速率的快慢是煙葉正常變黃和定色的決定性因素之一，在不同烘烤階段，保持適當(dāng)?shù)暮坑欣跓熑~生理生化活動(dòng)的進(jìn)行。本試驗(yàn)中，各處理葉片失水速率最快、失水量最多的時(shí)期是變黃期和定色前期，這跟已有研究[12-18]結(jié)論一致。47℃之前，J2處理葉片失水速率及水分損失幅度均低于J1，47℃末J2葉片的含水量較低。47℃之后，各處理葉片含水量較穩(wěn)定，且表現(xiàn)為J2低于J1。兩個(gè)處理整葉含水量變化趨勢(shì)不同，其中J2處理整葉失水速率表現(xiàn)為“慢-快-慢”的變化趨勢(shì)，定色期結(jié)束后J2處理整葉含水量較低，而J1處理整葉的失水主要發(fā)生在干筋期，這跟干筋期主脈的大幅度失水有關(guān)。箱式密集烘烤煙葉在烘烤前期含水量稍高，水分損失稍慢，烘烤中、后期失水速率明顯加快。一方面是由于箱式密集烤房裝煙密度大，風(fēng)機(jī)功率高。宋朝鵬等[19]研究發(fā)現(xiàn)，在38℃～47℃期間，隨著裝煙密度的提高，煙葉失水速率降低。47℃之后，隨著溫度的升高，煙葉失水收縮，煙葉間隙增大，而箱式密集烤房風(fēng)機(jī)功率大，葉間隙風(fēng)速較高，加快了烤房?jī)?nèi)水分的流動(dòng)，煙葉失水較快。另一方面，不同烘烤階段，兩個(gè)處理取樣點(diǎn)溫度存在一定的差異。實(shí)際測(cè)定得知，與煙夾密集烘烤相比，在38℃末、42℃末箱式密集烘烤取樣點(diǎn)干球溫度分別低0.26℃、0.17℃，47℃末兩者相同，54℃末、68℃末分別高0.49℃、0.87℃。47℃前箱式密集烘烤煙葉溫度稍低，失水較慢。47℃后，箱式密集烘烤煙葉溫度較高，加快了煙葉的失水。

煙葉烘烤過(guò)程中色素降解不僅控制著煙葉的顏色變化，也影響著煙葉香氣物質(zhì)的積累[20]。本試驗(yàn)中，變黃期是煙葉葉綠素降解速率最快，降解量最大的時(shí)期，這和楊立均等[21]研究結(jié)果一致。和J1處理相比，J2煙葉葉綠素在變黃前期降解速率稍低，烘烤結(jié)束時(shí)葉綠素含量稍高。這可能是因?yàn)橄涫矫芗痉康难b煙密度相對(duì)較大且變黃溫度相對(duì)較低。本研究得到煙夾密集烤房與箱式密集烤房的裝煙密度分別為59.26kg/m3和87.80kg/m3，有研究發(fā)現(xiàn)[23]，裝煙密度在55～65kg/m3之間有利于提高煙葉葉綠素酶活性，促進(jìn)葉綠素降解。以較低的溫度變黃會(huì)降低煙葉葉綠素降解速度[22]，箱式密集烤房裝煙量大，熱氣從下層輸送到中間層受到較大阻礙，變相降低了中間層煙葉的變黃溫度，葉綠素降解出現(xiàn)延滯期。類(lèi)胡蘿卜素是煙葉重要的香氣前體物質(zhì)[24-25]，類(lèi)葉比（類(lèi)胡蘿卜素含量與葉綠素含量的比值）在一定程度上反映了煙葉的顏色變化[26]，在整個(gè)烘烤過(guò)程中，同一烘烤階段，J2處理煙葉類(lèi)胡蘿卜素含量均小于J1。隨著烘烤時(shí)間的增加，煙葉類(lèi)葉比不斷升高，表現(xiàn)為烘烤期間煙葉黃色的加深[11,27-30]。箱式密集烘烤煙葉干筋階段類(lèi)葉比較低，這可能導(dǎo)致箱式密集烘烤烤后煙顏色趨淺，趨鮮亮。

保持煙葉碳素和氮素代謝進(jìn)程與煙葉水分動(dòng)態(tài)變化的協(xié)調(diào)性，是煙草調(diào)制的核心[31]。在烘烤過(guò)程中，煙葉的碳素代謝主要分為淀粉的降解與可溶性糖的積累，這兩個(gè)過(guò)程顯著負(fù)相關(guān)[32-35]。淀粉的降解主要發(fā)生在變黃期和定色前期，在烘烤中期，煙葉水溶性糖含量存在降低的趨勢(shì)，這可能跟煙葉呼吸消耗及一定程度的非酶棕色化反應(yīng)有關(guān)。在煙葉變黃階段，較高的變黃溫度均會(huì)加快淀粉的降解[36]。本試驗(yàn)中，J2處理烘烤前期煙葉淀粉降解較慢，水溶性糖積累較少，這是由于變黃期箱式密集烤房煙葉各層之間溫差較大，中層煙葉溫度較低，而煙夾密集烘烤煙葉變黃溫度相對(duì)較高，淀粉降解較快，但降解過(guò)程停滯較早，淀粉殘留較多。在氮素代謝方面，和J1處理相比，J2煙葉蛋白質(zhì)降解稍快，降解量多，這可能是由于J2處理在煙葉變黃階段穩(wěn)溫時(shí)間較長(zhǎng)，且煙葉含水量較適宜，提高了蛋白酶活性，蛋白質(zhì)降解加快。烘烤過(guò)程中兩種處理煙葉總氮含量變化不大，經(jīng)烘烤之后稍有提升，可能是呼吸消耗的干物質(zhì)高于總氮的分解量，導(dǎo)致總氮含量相對(duì)較高[37]。

煙葉的調(diào)制過(guò)程是香氣成分形成與轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時(shí)期，煙葉的香氣成分主要分為五大類(lèi)，分別是類(lèi)胡蘿卜素降解產(chǎn)物、新植二烯、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、西柏烷類(lèi)物質(zhì)和芳香族氨基酸類(lèi)物質(zhì)，這些物質(zhì)的形成與煙葉化學(xué)成分的動(dòng)態(tài)變化密切相關(guān)[38-39]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，烘烤過(guò)程中各處理煙葉香氣成分總量與煙葉新植二烯含量呈相同的變化趨勢(shì)，這是因?yàn)槿~綠素降解形成的新植二烯是煙葉主要揮發(fā)香氣物質(zhì)[40]。J2處理煙葉新植二烯含量在42℃前較低，42℃之后較高。整個(gè)烘烤過(guò)程類(lèi)胡蘿卜素降解產(chǎn)物均表現(xiàn)為J2高于J1，符合各處理煙葉質(zhì)體色素的降解規(guī)律。煙葉蛋白質(zhì)降解形成的氨基酸，可以與淀粉降解形成的糖直接發(fā)生美拉德反應(yīng)，這是煙葉香氣物質(zhì)的重要來(lái)源[41]?？緹熛銡馇绑w物質(zhì)主要是在烘烤的變黃階段形成，變黃階段失水較快和定色期失水較慢均不利于烤后煙香吃味[42]。J2處理煙葉在變黃階段失水量適當(dāng)、失水時(shí)間較長(zhǎng)，能促進(jìn)糖與氨基酸的積累，有利于美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的形成，干筋期煙葉保持較低的含水量，有利于減少香氣成分的消耗。芳香族氨基酸類(lèi)物質(zhì)具有獨(dú)特的花香和果香[43-44]，西柏烷類(lèi)降解物質(zhì)茄酮能顯著改善煙葉香吃味[45]。和J1處理相比，J2煙葉芳香族氨基酸類(lèi)物質(zhì)含量在54℃之后顯著較高，而西柏烷類(lèi)物質(zhì)含量47℃末與54℃末顯著較高。總體來(lái)看，箱式密集烘烤可以提高煙葉除新植二烯的香氣成分總量，有助于改善煙葉香吃味。

等級(jí)結(jié)構(gòu)、外觀質(zhì)量、感官質(zhì)量是烤后煙葉質(zhì)量的綜合反映。本研究表明，箱式密集烘烤能顯著提高上等煙比例與均價(jià)，改善煙葉外觀質(zhì)量，提高煙葉香氣質(zhì)，進(jìn)而提高煙葉可用性，與已有結(jié)論[7-10]一致，這與箱式密集烘烤過(guò)程中化學(xué)成分的變化動(dòng)態(tài)密切相關(guān)。

4 結(jié)論

與煙夾密集烘烤相比，箱式密集烘烤煙葉在47℃前葉片和整葉含水量較高，失水較慢，之后其含水量較低，失水較快。整個(gè)烘烤過(guò)程中，兩種裝煙方式煙葉主要化學(xué)成分變化趨勢(shì)有所差異，總體來(lái)看，箱式密集烘烤煙葉葉綠素含量稍高，類(lèi)胡蘿卜素含量較低；47℃后淀粉含量顯著較低，總糖和還原糖顯著較高；蛋白質(zhì)降解較快，總氮含量變化差異不大；香氣物質(zhì)除新植二烯外總量較高，其中類(lèi)胡蘿卜素降解產(chǎn)物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物和西柏烷類(lèi)物質(zhì)含量總體均較高。從烤后煙來(lái)看，箱式密集烘烤煙葉淀粉殘留較少，總糖和還原糖含量較高，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性好，煙葉類(lèi)胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量、芳香族氨基酸類(lèi)物質(zhì)含量與除新植二烯外的香氣成分總量均較高。箱式密集烘烤烤后煙葉上等煙比例和均價(jià)較高，外觀質(zhì)量較好，香氣質(zhì)較高，煙葉感官質(zhì)量較好。

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Dynamic changes of chemical composition of tobacco leaves during big box bulk curing and it effect on the quality of flue-cured tobacco

ZHU Guobing1, JIANG Bin2, HUANG Zexiang2, WANG Songfeng1, ZHANG Guochao3, WANG Xianwei4, MENG Lin1, WANG Yuhua4, SUN Fushan1*

1 Institute of Tobacco Research of CAAS, Key Laboratory of Tobacco Biology and Processing, Ministry of Agriculture, Qingdao 266101, Shandong Province, China; 2 Shandong Branch of China National Tobacco Corporation, Jinan 250101, Shandong Province, China; 3 Shandong Tobacco Research Institute Co., Ltd. Jinan 250000, Shandong Province, China; 4 Shandong Weifang Tobacco Co., Ltd., Weifang 261000, Shandong, China

[Background] The objective of this study was to investigate the changes of chemical composition of tobacco leaves during the big box bulk curing and its effect on the quality of flue-cured tobacco. [Method] The changes of water content, pigment content, main chemical components content，aroma component content and the quality of flue-cured tobacco during the curing process under two kinds of treatments (the tobacco folder bulk curing and the big box bulk curing) were studied. [Result] Compared with the tobacco folder bulk curing, the big box bulk curing has a lower water loss rate, lower starch degradation and water-soluble sugar accumulation, lower chlorophyll degradation rate, and lower contents of total aroma components under 47℃. However, when the temperature was higher than 47℃, the the big box bulk curing exhibited a better performance than the tobacco folder bulk curing. [Conclusion] Big box bulk curing can increase the proportion and average price of top-quality tobacco leaves, improve the appearance quality of tobacco leaves, improve the aroma quality of tobacco leaves, improve the sensory quality of tobacco leaves, and improve the usability of tobacco leaves.

flue-cured tobacco; big box bulk curing; chemical composition; aroma components; quality of flue-cured tobacco

Corresponding author. Email：sunfushan@caas.cn

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程（ASTIP-TRIC03）；山東省煙草公司重點(diǎn)科技項(xiàng)目（201901）；重慶市煙草公司科技項(xiàng)目（B20202NY1335）；四川省煙草公司涼山州公司科技專(zhuān)項(xiàng)（201951340224322）

朱國(guó)兵（1997—），碩士研究生，研究方向?yàn)闊煵菡{(diào)制與加工，Tel：18874299709，Email：18874299709@163.com

孫福山（1964—），研究員，主要從事煙草調(diào)制加工技術(shù)研究，Tel：13375325781，Email：sunfushan@caas.cn

2021-06-22；

2021-12-24

朱國(guó)兵，姜濱，黃擇祥，等. 箱式密集烘烤過(guò)程中煙葉化學(xué)成分的變化動(dòng)態(tài)及其對(duì)烤后煙質(zhì)量的影響[J]. 中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2022，28（1）. ZHU Guobing, JIANG Bin, HUANG Zexiang, et al. Dynamic changes of chemical composition of tobacco leaves during big box bulk curing and it effect on the quality of flue-cured tobacco[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2022, 28(1).doi: 10.16472/j.chinatobacco.2021.120