密集烘烤干筋期風機轉速對上部煙葉香氣物質和評吸質量的影響

詹 軍，宮長榮，王 濤，賀 帆

(河南農業(yè)大學煙草學院，河南 鄭州 450002)

烤煙香氣物質含量是衡量煙葉品質的重要因素之一.煙葉的香氣質和香氣量與其香氣物質含量呈正相關，通過分析煙葉香氣物質含量，可以對煙葉的香氣質量進行客觀、準確的評價［1］.優(yōu)質煙葉要求在燃吸過程中產生的香氣量大、質純，香型突出，吃味醇和［2］.然而目前中國煙葉與進口煙葉相比，煙葉香氣質的純正程度和香氣量的差距還很大［3］，煙葉香氣不足是當前影響煙葉品質和商品品質的主要因素之一［4］.烤煙上部葉約占單株產量的40%，對烤煙總體產量和質量均有很大的影響，高質量的上部煙葉最能彰顯優(yōu)質烤煙的風格特征，其在煙葉原料生產中占有十分重要的地位［5，6］.然而，中國各烤煙產區(qū)上部煙葉不同程度存在還原糖及糖堿比低、內在化學成分不協(xié)調、香氣風格不突出、刺激性較大、可用性降低等突出問題［7～9］.尤其在密集烤房已成為中國烤煙烘烤設備發(fā)展方向的大趨勢下，卻發(fā)現(xiàn)密集烤房烘烤的煙葉有顏色淺淡、光滑、組織結構緊密等現(xiàn)象［10，11］，而且烤后煙葉香氣量不足，產生辛辣味［12］，已經對密集烤房的進一步推廣產生了一定影響，因此完善密集烘烤工藝，提高煙葉的可用性已成為煙葉生產中亟待解決的問題.烤房內適度通風能明顯減小烤房內各層間溫、濕度差，利于煙葉均勻變黃和干燥［13］.白震譯［14］研究表明，風速對烤后煙葉的外觀質量和感官評吸質量有顯著影響.宮長榮等［13］指出，烘烤過程中風速對煙葉質量的影響以定色期和干筋期最大，烘烤中葉間隙風速以0.2 ～0.3 m·s－1為宜.變頻調速技術既能合理調節(jié)風機風速，又有一定的節(jié)電效果，將該技術應用于密集烘烤已有少量研究［15～17］，但這些研究均集中在中部葉，且較多地關注變黃和定色階段，對干筋期研究較少.因此，本試驗通過研究干筋期不同風機轉速對上部葉香氣物質和評吸質量的影響，為進一步提高上部葉的可用性和優(yōu)化密集烘烤工藝提供新的依據.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2008—2009年在山東省諸城市賈悅鎮(zhèn)閆家莊農場進行.試驗田土壤質地為黏壤土，土壤有機質含量 7.80 g·kg－1，全氮 0.53 g·kg－1，全磷 0.45 g·kg－1，堿解氮 54.00 mg·kg－1，速效磷5.90 mg·kg－1，速效鉀 166.83 mg·kg－1，pH 7.67.施純氮 90.0 kg·hm－2，m(N)﹕ m(P2O5)﹕m(K2O)=1∶1.5∶3.供試烤煙品種為中煙 100.田間管理按優(yōu)質烤煙栽培生產技術規(guī)范進行.以上部葉(第15～16位葉)為試驗材料，依據成熟標準，煙葉成熟時按照葉位單葉采收.

供試烤房為氣流下降式連體密集烤房，共5座，裝煙室規(guī)格為 8.2 m ×2.8 m ×3.4 m，裝煙 3層2路.配置電機額定頻率為2.2 kW，最大轉速為1 440 r·min－1.配置循環(huán)風機為7號軸流風機，葉片4個，采用內置電動機直聯(lián)結構，葉輪的葉頂間隙控制在5 mm左右，轉速1 440 r·min－1時風量15 000 m3·h－1，配備變頻器(華中科技大學研制)調節(jié)風機轉速，其可在20～50 Hz范圍內連續(xù)調速.

1.2 試驗設計

試驗共設5個處理，各處理的風機轉速設置見表1.

表1 不同烘烤處理的風機轉速Table 1 Fan speeds of different curing treatments r·min －1

煙葉按成熟標準采收后，從中挑選出成熟度、大小基本一致的葉片，按每竿130片綁竿標記，分別掛置在各烤房底層、中層、上層距離裝煙室門口各2，4，6 m處，每層6竿.各處理煙葉均在同1 d內完成采收、編煙、裝炕與開烤，裝煙密度均為70 kg·m－3.各處理其余工藝均嚴格按照三段式烘烤工藝(干球38℃，濕球35℃，煙葉變黃8成發(fā)軟;干球42℃，濕球36～37℃，煙葉黃片青筋主脈發(fā)軟;干球48℃，濕球38℃，黃片黃筋小卷筒;干球54℃，濕球39℃，葉片全干大卷筒;烤后煙葉完全干筋.)進行.回潮后，按烤煙國家標準(GB 2635—92)對標記煙葉分級，取B2F(上橘二)2.0 kg用于香氣物質分析和感官評吸，3次重復.

1.3 測定項目與方法

1.3.1 中性致香物質提取及定性、定量分析

1.3.1.1 樣品處理 煙葉樣品除去主葉脈后，粉碎過60目篩，在溫度22℃、相對濕度60%的環(huán)境下平衡24 h，采用同時蒸餾萃取方法提取煙葉中的致香成分.在同時蒸餾萃取裝置一端接盛有25.00 g煙樣、一定量的內標化合物(乙酸苯甲酯)和500 mL蒸餾水的圓底燒瓶，用電熱套加熱.另一端接盛有30 mL二氯甲烷的100 mL燒瓶，將該端燒瓶置于60℃的恒溫水浴鍋中加熱，同時蒸餾萃取2 h，將二氯甲烷萃取液用適量無水硫酸鈉干燥后濃縮至1 mL.濃縮液采用Agilent 6890N/5975氣質聯(lián)用分析儀(美國安捷倫公司)進行分析，所得圖譜經計算機譜庫(NIST98，Wiley275)檢索，并用內標校正歸一化法計算相對含量.

1.3.1.2 GC/MS分析條件 毛細管柱:HP－5MS(30 m × 0.25 mm ×0.25 μm);載氣:He;流速:1 mL·min－1;進樣口溫度:260℃;升溫程序:初溫50℃(保持1 min)，以8℃min－1的速率升至160℃(保持2 min)，再以8℃·min－1的速率升至280℃(保持 15 min);進樣量 0.5 μL;分流比:25∶1;接口溫度:280℃;離子源:EI源;電子能量:70 eV;離子源溫度:230℃;質量數(shù)范圍:35～455 amu.

1.3.2 煙葉評吸鑒定 由云南煙草科學研究院、云南瑞升煙草技術(集團)有限公司、云南中煙工業(yè)公司、紅云紅河集團技術中心等4個單位的10名專家進行評吸，并采用百分制打分，評分標準如下:香韻(滿分00分)、香氣量(滿分15分)、香氣質(滿分15分)、濃度(滿分10分)、刺激性(滿分15分)、勁頭(滿分5分)、雜氣(滿分10分)、口感(滿分20分).

2 結果與分析

2.1 干筋期風機轉速對上部煙葉質體色素降解香氣物質的影響

質體色素(葉綠素和類胡蘿卜素)是影響煙葉品質和可用性的主要成分之一，它不僅決定了調制后煙葉的色澤，而且其相關降解產物與煙葉的香氣質和香氣量密切相關［18］.由表2可以看出，只有T3的質體色素降解產物總量和葉綠素降解產物(新植二烯)含量較對照有所提高，分別增加了12.43%，9.53%，其他3個處理均低于對照，且T2和T4相差不大，T1最低.但是作為煙草中最為重要的致香成分，類胡蘿卜素降解產物總量也以T3最高，其次為T4，分別比對照增加了45.70%，12.90%，T1和T2較對照略有下降.其中，T3處理中所有類胡蘿卜素降解香氣物質在5個處理中均處于最高或較高水平，尤其對煙葉香氣質量有重要貢獻的巨豆三烯酮含量均比對照有所提高，其含量大小為T3(9.798 μg· g－1)＞ T4(7.780 μg· g－1)＞ T2(6.584 μg·g－1)＞ T1(6.164 μg· g－1)＞ CK(5.899 μg·g－1)，尤其 T3 較對照提高了 66.10%.另外，在類胡蘿卜素降解香氣成分中，金合歡基丙酮A、β－大馬酮、巨豆三烯酮 D、巨豆三烯酮 B和β－紫羅蘭酮等幾種香氣物質的含量較大，尤其金合歡基丙酮A含量最高，在5個處理中所占的百分含量分別為 23.43%，25.58%，24.56%，24.54%，26.54%，其次為β－大馬酮，所占的百分含量也達到了15.23% ～18.65%.

表2 不同處理上部煙葉質體色素降解香氣物質的含量Table 2 Content of products of chromoplast pigment in upper leaves of different treatments μg·g－1

2.2 干筋期風機轉速對上部煙葉棕色化反應產物類香氣物質的影響

從表3可以看出，棕色化反應產物類香氣物質總量以T1最高，T3，T4次之，與對照相比，只有T2的總量有所降低，T1，T3和T4分別較對照增加了55.22%，40.42%，33.36%.T3 的大部分棕色化反應產物含量較高，但是由于糠醛和糠醇在其中占很大比例的物質在T1中含量最高，導致了T1處理棕色化反應產物總量最高.可見，干筋期適當降低風機轉速有利于棕色化反應產物的提高.

表3 不同處理上部煙葉棕色化反應產物類香氣物質的含量Table 3 Content of products of browning reaction in upper leaves of different treatments μg·g－1

2.3 干筋期風機轉速對上部煙葉苯丙氨酸類香氣物質的影響

由表4看出，T3明顯提高了苯丙氨酸類香氣物質的總量，與對照相比增幅達到了22.64%，T2和T4差異不大，以T1中的含量最低.各苯丙氨酸類香氣物質含量均在T3中最高.另外分析發(fā)現(xiàn)，能夠增加煙氣花香香味的苯甲醇含量在其中的含量最高，占到了60%左右.

表4 不同處理上部煙葉苯丙氨酸類香氣物質的含量Table 4 Content of products of phenylalanine in upper leaves of different treatments μg·g－1

2.4 干筋期風機轉速對上部煙葉類西柏烷類香氣物質的影響

類西柏烷類香氣物質主要包括茄酮及其衍生物，茄酮是煙草中含量豐富的中性香氣物質之一，它具有新鮮胡蘿卜樣的香味，可以增加煙草香氣，使煙氣豐滿又醇和細膩，而且其降解轉化產物也是煙草中很重要的致香物質.由表5可見，茄酮和西柏三烯二醇均以T3最高，T2最低.類西柏烷類香氣物質總量大小為T3＞T4＞CK＞T1＞T2，T3和T4的總量分別較對照提高了29.12%，6.14%.

表5 不同處理上部煙葉類西柏烷類香氣物質的含量Table 5 Content of products of cemdrenoid in upper leaves of different treatments μg·g－1

2.5 干筋期風機轉速對上部煙葉其他類香氣物質和香氣物質總量的影響

本試驗所檢測到的其他類香氣物質共有40種，其中酮類、醛類、雜環(huán)類、醇類和酯類物質種類較多，另外還檢測到了4種未知物質.從表6看出，香氣物質總量以T3最高，較對照提高了16.83%，其次為T4和CK，T2和T1基本無差異，且含量較低.其他類香氣物質的總量以T4最高，T3次之，T2最低，其中酮類、醇類、雜環(huán)類、酚類和芳香族類物質含量在T3處理中最高，醛類、酯類、酸類和未知物質在T4中最高，尤其T3和T4中酸類物質含量分別高達 10.228，19.721 μg·g－1.

2.6 干筋期風機轉速對上部煙葉感官評吸質量的影響

從表7可以看出，各處理均在一定程度上改善了烤后上部煙葉的感官評吸質量，以T3的綜合得分最高，T4次之，其余3個處理差異不是很大.其中，T3處理明顯改善了烤后煙葉的香氣量、香氣質、刺激性、雜氣和口感，而對香韻改善最好的是T4，T3處理的香韻、勁頭得分適中，濃度較CK無明顯改善.可見，以T3處理對烤后上部煙葉感官評吸質量的改善最優(yōu)，其烤后煙葉香韻較好，香氣量充足，香氣質純凈，刺激性較小，勁頭適中，雜氣較少，口感好.

表6 干筋期不同處理上部煙葉其他類香氣物質及總香氣物質的含量Table 6 Content of other aroma components in upper leaves of different treatments μg·g－1

表7 干筋期風機轉速對上部煙葉評吸質量的影響Table 7 Effect of fan speed during stem drying stage on smoking quality of upper leaves

3 結論與討論

煙葉致香成分種類眾多，含量極微，而且各種致香成分間相互作用，所以煙葉香氣質量是由多種香氣成分的組成、含量、比例及相互作用共同決定的［19］.韋鳳杰等［20］在研究烤煙成熟過程中類胡蘿卜素變化和降解香氣物質時指出金攀西地區(qū)烤煙成熟過程中各種香氣物質的種類、構成比例可能是其特色形成的重要物質基礎.可見，煙葉香氣質量的形成并不是由某一類物質決定的，而是共同作用的，其最終香氣質量的好壞在感官評吸時得到了最好的體現(xiàn).該試驗中與對照相比，只有T3處理的各類香氣物質含量在大部分情況下優(yōu)于對照，而其他3個處理無論是在香氣物質總量，還是各類別含量并不比對照高，但是在感官評吸后，各處理的評吸得分都較對照有所提高，這在一定程度上反映了香氣物質含量的高低并不是決定吸食品質的唯一標準.為了探討香氣質量的形成規(guī)律，今后應該在各香氣物質的不同比例和相互作用展開深入研究.

目前密集烤房烤后煙葉的香氣質量下降在很大程度上是因為整個密集烘烤過程中風速過大，快速排濕、快速干燥，過于強調節(jié)能和減少干物質損失，沒有使煙葉內在致香前體物充分轉化.尤其在干筋階段溫度高，風速如果仍然較高，勢必會在快速排濕的同時將煙葉的一部分揮發(fā)性香氣物質散失掉.通風與煙葉干燥關系密切，風速高時烤后煙葉香味淡，辛辣味重，煙氣粗糙，刺激性大;風速低時烤后煙葉香氣和吃味濃郁，尤其以定色末期和干筋期的風速對煙葉的香吃味影響最大［21］.有研究［12］表明，干筋期香氣物質總量基本保持不變，但大分子香氣物質繼續(xù)增加，小分子物質明顯減少，這是因為在干筋期仍然有許多小分子香氣前提物質發(fā)生聚縮反應形成大分子香氣物質.而通過減小風機轉速，降低風速，使煙葉水分持續(xù)有度地排除，能夠創(chuàng)造一個適宜的反應環(huán)境，有利于煙葉香氣物質的轉化和積累，同時，也減少了煙葉油分和部分小分子香氣物質的揮發(fā)損失.但是，由本試驗結果也發(fā)現(xiàn)，盲目降低干筋期風機轉速會造成香氣物質的減少，干筋期風機轉速適宜保持在前期720 r·min－1，后期 540 r·min－1的轉速.

研究結果認為，干筋階段的通風狀況對上部煙葉的香氣物質和感官評吸質量的形成有著重要的作用，適當降低干筋期循環(huán)風機轉速對煙葉香氣質量的改善效果明顯，其中54～60℃時風機轉速為720 r·min－1，60 ℃ 以后風機轉速 540 r·min－1，可明顯提高烤后上部煙葉的質體色素降解香氣物質(包括類胡蘿卜素降解產物和新植二烯)、苯丙氨酸類、類西柏烷類物質和香氣物質總量，分別較對照提高了12.43%，22.64%，29.12%，16.83%，其中類胡蘿卜素降解產物的增加幅度達到45.70%.綜合來看，以T3處理對烤后上部煙葉香氣質量的改善最優(yōu)，其烤后煙葉香韻較好，香氣量充足，香氣質純凈，刺激性較小，勁頭適中，雜氣較少，口感好.

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