楊 潔，樊 利，孫皓月，謝良文，羅 攀

（1.四川省煙草公司廣元市公司，四川 廣元 6280001；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450000；3.中國(guó)煙草總公司四川省公司，四川 成都 610000）

優(yōu)質(zhì)上部葉對(duì)彌補(bǔ)卷煙香氣質(zhì)和香氣量不足具有較大影響，是卷煙水平的重要保障[1]。上部葉因其致密的組織結(jié)構(gòu)在烘烤調(diào)制過(guò)程中常常伴隨著褐變的發(fā)生，其烘烤特性與常規(guī)技術(shù)生產(chǎn)的中、下部煙葉存在明顯差異，需要有針對(duì)性的配套烘烤技術(shù)工藝才能彰顯其品質(zhì)優(yōu)勢(shì)。因此，改變烘烤工藝是解決這些問(wèn)題最有效方法，也是煙葉提升煙葉品質(zhì)的重要研究方向。烘烤是典型的熱風(fēng)干燥過(guò)程，而熱風(fēng)干燥的核心技術(shù)是是熱轉(zhuǎn)移[2]，煙葉微觀結(jié)構(gòu)最能體現(xiàn)環(huán)境因子的影響，同時(shí)也與宏觀品質(zhì)特征（如顏色、外觀形態(tài)等）密切相關(guān)[3-4]。煙葉烘烤中微觀結(jié)構(gòu)的改變，將導(dǎo)致煙葉中化學(xué)成分含量出現(xiàn)顯著變化[5]；脂肪酸、酚類化合物是影響煙葉品質(zhì)和香吃味的重要因素之一，但烘烤中高溫環(huán)境下酚類等化合物性質(zhì)不穩(wěn)定，過(guò)度反應(yīng)不僅影響煙葉的外觀質(zhì)量和感官質(zhì)量，消耗煙葉的化學(xué)成分，也會(huì)導(dǎo)致煙葉內(nèi)在質(zhì)量下降[6-8]?；诖?，研究不同烘烤工藝對(duì)上部葉葉片超微結(jié)構(gòu)、顏色、脂肪酸酚類含量、感官質(zhì)量，以及烤后等級(jí)的影響，旨在為提高上部葉煙葉質(zhì)量和工業(yè)可用性提供數(shù)據(jù)支撐，明確烘烤過(guò)程中煙葉內(nèi)部變化的機(jī)理，并為進(jìn)一步合理運(yùn)用調(diào)制技術(shù)和優(yōu)質(zhì)烤煙形成提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2021 年在廣元?jiǎng)﹂w縣普安鎮(zhèn)基地開(kāi)展，中心位置地處N31°62′，E105°41′，地處亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候區(qū)，氣候類型屬北溫帶季風(fēng)氣候，品種為‘云煙87’，選取上部葉13～16 葉位為供試材料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇在當(dāng)?shù)責(zé)熑~適熟季節(jié)，采收落黃均勻，長(zhǎng)相一致的上部葉為試驗(yàn)材料。煙葉烘烤在當(dāng)?shù)孛芗痉窟M(jìn)行，煙葉烘烤采用“三段式烘烤”方法各處理設(shè)計(jì)如下：

（1）對(duì)照烘烤工藝（CK）：參照廣元市密集烤房三段式烘烤工藝，變黃前期（36 ℃/37 ℃），變黃中期（40 ℃/37 ℃），變黃后期（42 ℃/38 ℃）在變黃期各穩(wěn)溫階段逐步拉大干濕球差。（2）高溫中濕烘烤工藝（T1）：參照歐陽(yáng)鋮人[12]等的變黃方法，在變黃前期（40 ℃/38 ℃），變黃后期（42 ℃/38 ℃），濕球溫度適當(dāng)提高來(lái)加速煙葉變黃失水。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 煙葉干燥特性分析 參考魏碩的方法[9]，利用烘箱法測(cè)定煙葉水分，按式（1-2）計(jì)算煙葉的水分比（moisture ratio,MR)，記錄煙葉的MR 隨干燥時(shí)間t/h 的變化情況，并繪制出干燥動(dòng)力學(xué)曲線。

式中，Wt為煙葉任意干燥t 時(shí)總質(zhì)量（g）；WG為煙葉干物質(zhì)質(zhì)量（g）；M0和Mt分別為煙葉初始、任意干燥t 時(shí)的干基水含率（g/g）。

1.3.2 煙葉色差測(cè)定 參考高輝的方法[10]，采用CR-10 型全自動(dòng)色差計(jì)在每個(gè)區(qū)位樣品正面均勻選取12 個(gè)平整無(wú)褶皺面使用色差計(jì)測(cè)定其CIE-L、a、b 色空間值（L，從黑到白，表示明度值；a，從綠到紅，表示紅度值；b，從藍(lán)到黃，表示黃度值）。按式（3）計(jì)算各組煙葉的色差ΔE。

1.3.3 超微結(jié)構(gòu)分析測(cè)定 參考鄭小雨的方法[11]，選取葉片第5 到第7 支脈之間右側(cè)相同的位置，用手術(shù)刀切成1 mm×1 mm 的小塊，立即放入2.5%戊二醛溶液（pH 7.2～7.4，0.1 mol·L-1PBS 緩沖液配制）中固定。透射電鏡觀察角質(zhì)層：用1%鋨酸（pH 7.2～7.4，0.1 mol·L-1PBS 緩沖液配制）固定，經(jīng)純丙酮脫水后用Epon812 環(huán)氧樹(shù)脂包埋聚合。用Leica EM UC6 Miultracut 超薄切片機(jī)（Leica Microsystems GmbH，Wetzlar，Germany）切出超薄切片，用醋酸雙氧鈾和檸檬酸鉛雙重染色，再用JEM-1400Plus 型透射電鏡（日本電子）進(jìn)行觀察并拍照，每個(gè)處理觀察10 個(gè)視野。用軟件Photoshop2020 進(jìn)行標(biāo)注處理。

1.3.4 化學(xué)成分測(cè)定 脂肪酸等成分檢測(cè)方法采用《煙草及煙草制品多元酸（草酸、蘋果酸和檸檬酸）的測(cè)定氣相色譜法》（YC/T 288—2009）[12]。

1.3.5 LOX 活性的測(cè)定 脂氧合酶（LOX）活性按照北京索萊寶科技有限公司生產(chǎn)的酶活試劑盒按照說(shuō)明書方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理與分析 使用t 檢驗(yàn)比較2 個(gè)樣本組，結(jié)果用平均值和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)誤差表示，使用SPSS21.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[13]。圖片使用Origin2022 軟件繪制[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同烘烤方式對(duì)煙葉烘烤中干燥動(dòng)力學(xué)與超微結(jié)構(gòu)的影響

采用透射電鏡觀察煙葉烘烤72 h 內(nèi)超微結(jié)構(gòu)變化，從而在微觀上區(qū)分不同烘烤工藝下葉片角質(zhì)層變化。煙葉角質(zhì)層結(jié)構(gòu)如圖1-A、圖1-B 所示，對(duì)比對(duì)照烘烤工藝，高溫中濕烘烤工藝下煙葉細(xì)胞質(zhì)膜隨烘烤時(shí)間延長(zhǎng)逐漸開(kāi)始溶解，并出現(xiàn)質(zhì)壁分離，角質(zhì)層厚度逐漸減少且減少速度低于對(duì)照烘烤工藝，72 h 高溫中濕烘烤工藝下角質(zhì)層厚度是對(duì)照烘烤工藝的1.89 倍。

經(jīng)測(cè)定，不同烘烤工藝下葉片與主脈水分比MR 隨時(shí)間變化的曲線如圖1-C 所示，對(duì)照烘烤工藝下葉片水分比在36 h 前快速下降，隨著烘烤時(shí)間延長(zhǎng)逐漸下降；高溫中濕烘烤工藝下葉片水分比在前12 h 快速下降，在84 小時(shí)前水分比均高于對(duì)照烘烤工藝，84 h 后逐漸趨于穩(wěn)定。對(duì)比烘烤過(guò)程中主脈水分比，對(duì)照烘烤工藝下主脈水分比在48 h 前快速下降，在48～72h 間逐漸下降趨于穩(wěn)定，在72 h 后下降速度增大；在高溫中濕烘烤工藝下煙葉烘烤中前24 h 主脈水分比迅速下降，在24～72 h 間逐漸下降并趨于穩(wěn)定，且主脈水分比一直高于對(duì)照烘烤工藝，在72 h 后迅速下降。

圖1 烘烤過(guò)程中葉片超微結(jié)構(gòu)變化（A、B）和葉片與主脈干燥動(dòng)力學(xué)（C、D）

2.2 不同烘烤工藝對(duì)煙葉顏色影響

由圖2 可知，高溫中濕烘烤工藝與對(duì)照烘烤工藝相比，可以顯著增加72 h 后煙葉的明度值，減少煙葉紅度值，增加烘烤過(guò)程中煙葉的黃度值，烘烤過(guò)程中色差ΔE 先上升后緩慢下降，隨著烘烤時(shí)間延長(zhǎng)，高溫中濕烘烤工藝下煙葉色差逐漸低于對(duì)照烘烤工藝。這表明高溫中濕烘烤工藝可以減緩色素降解，延緩煙葉色澤變暗速度。

圖2 烘烤過(guò)程中煙葉顏色變化

2.3 不同工藝對(duì)煙葉烤后脂肪酸、酚類化合物含量影響

如圖3 所示，煙葉中共測(cè)得肉豆蔻酸(C14∶1)、棕櫚酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、花生酸(C20∶0)、亞油酸(C18∶2)、油酸和亞麻酸(C18∶1、C18∶3)6 種脂肪酸和莨菪葶、新綠原酸、隱綠原酸、綠原酸、蕓香苷5種酚類化合物。相比對(duì)照烘烤工藝，高溫中濕烘烤工藝下棕櫚酸(C16∶0)、油酸和亞麻酸(C18∶1、C18∶3)分別顯著下降了（P＜0.05）10.2%和9.47%，總脂肪酸含量顯著6.57%；莨菪葶含量顯著增加，綠原酸含量極顯著下降（P＜0.01）13.96%，酚類含量顯著下降5.23%。

圖3 烤后煙葉脂肪酸含量（A）與酚類化合物含量（B）

2.4 不同工藝對(duì)烤后煙葉感官質(zhì)量影響

由表1 可知，對(duì)照烘烤工藝處理下煙葉感官評(píng)吸香氣特征得分較低，刺激性較大；高溫中濕烘烤工藝處理下煙葉香氣質(zhì)較好，香氣量較足，雜氣較輕，刺激性微有，整體質(zhì)量檔次較高，總得分高于對(duì)照烘烤工藝處理1.7 分。

表1 烤后煙葉感官質(zhì)量

2.5 不同烘烤工藝對(duì)煙葉等級(jí)及褐變的影響

對(duì)比烤后煙葉等級(jí)（表2），相比對(duì)照烘烤工藝，高溫中濕烘烤工藝上等煙比例提升4.07%，中等煙比例提升5%，同時(shí)輕度褐變減少7.02%，中度及中度以上褐變減少0.2%。這說(shuō)明高溫中濕工藝能降低煙葉褐變發(fā)生比例，提高煙葉等級(jí)。

表2 煙葉烤后等級(jí)與褐變比例統(tǒng)計(jì)%

3 討論與結(jié)論

植物角質(zhì)蠟質(zhì)是抵抗生物與非生物的第一道屏障，植物表皮蠟質(zhì)會(huì)隨不同的溫濕度條件、發(fā)育階段下改變角質(zhì)蠟質(zhì)含量與結(jié)構(gòu)[15]。角質(zhì)層蠟中的超長(zhǎng)鏈烷基酯在高溫下提供了一種替代蒸騰作用的屏障，防止內(nèi)部水分散失，以應(yīng)對(duì)外來(lái)脅迫[16]，從而對(duì)果蔬采后品質(zhì)起到調(diào)控作用。烘烤工藝影響著煙葉中的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、水分動(dòng)態(tài)，本試驗(yàn)中高溫中濕烘烤工藝處理下葉片與主脈干燥速率均小于對(duì)照烘烤處理，角質(zhì)層、細(xì)胞質(zhì)膜減少與瓦解速度緩慢，原因可能是較高的溫度縮小了烤煙內(nèi)部與干燥介質(zhì)間水分梯度，干燥速度緩慢，抑制了細(xì)胞表面破碎速度。高溫中濕處理下煙葉的L*值較高，煙葉色澤較亮，原因可能是葉片在烘烤過(guò)程中失水較慢，表面收縮率相比對(duì)照烘烤工藝處理煙葉較小，反射光線能力較強(qiáng)，b*值較高，a*較低，說(shuō)明煙葉內(nèi)的葉綠素得以分解，一定程度地抑制了煙葉褐變，有效防止煙葉色澤劣變。前人研究發(fā)現(xiàn)，褐變過(guò)程中脂肪酸含量持續(xù)增加，植物組織的損傷可能導(dǎo)致膜脂質(zhì)的降解，在脂質(zhì)?；饷概c磷脂酶催化作用下增加了游離脂肪酸含量[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，相比對(duì)照處理，直升溫烘烤工藝下煙葉棕櫚酸（C16∶0）、油酸和亞麻酸（C18∶1、C18∶3）含量均顯著下降，但肉豆蔻酸（C14∶1）和硬脂酸(C18∶0)含量卻略有增加，說(shuō)明不同種類脂肪酸在烘烤中的變化存在特異性，這可能與脂肪酸各自不同的生理功能有關(guān)。多酚類物質(zhì)是評(píng)價(jià)與衡量煙葉品質(zhì)，影響煙葉色澤、香吃味的重要指標(biāo)[18]。本試驗(yàn)表明，高溫中濕工藝處理下顯著降低了莨菪葶與綠原酸含量，細(xì)胞膜受損程度減輕，抑制了多酚類物質(zhì)的釋放，有助于減輕葉片掛灰程度。對(duì)比對(duì)照烘烤工藝處理，高溫中濕烘烤工藝處理下煙葉香氣質(zhì)較好，香氣量較足，雜氣有所較輕，中上等煙比例提升，同時(shí)煙葉褐變發(fā)生比例有所下降，說(shuō)明高溫中濕工藝能有效提升煙葉香氣特征，提升煙葉等級(jí)，抑制褐變發(fā)生比例。

在烘烤過(guò)程中，上部葉常出現(xiàn)烤青、烤黑，以及掛灰等烤壞煙情況[19-21]。本試驗(yàn)探究了不同烘烤工藝對(duì)煙葉微觀結(jié)構(gòu)、干燥動(dòng)力學(xué)、色澤、脂肪酸分類化合物及品質(zhì)的影響。相對(duì)于對(duì)照烘烤工藝處理組，高溫中濕烘烤工藝種高濕球溫度能有效抑制角質(zhì)層、細(xì)胞質(zhì)膜減少與瓦解速度，干燥速率降低利于變黃失水協(xié)調(diào)；提升外觀顏色，提升L*、b*顏色值，促進(jìn)葉綠素降解，抑制煙葉褐變；烘烤前期高溫處理降低煙葉棕櫚酸（C16∶0）、油酸和亞麻酸（C18∶1、C18∶3）、莨菪葶與綠原酸含量，煙葉香氣特征突出，雜氣減輕，中上等煙及輕度褐變比例提高。本研究為上部葉烘烤工藝的選擇和品質(zhì)調(diào)控提供了理論依據(jù)和試驗(yàn)參考。