變黃溫度對煙葉密集烘烤過程中香氣物質(zhì)和氨基酸含量的影響

王愛華，王松峰，許永幸，孫帥帥，胡希好，邰振益，闞京軍，王全明，劉志強，劉 國，李新全，徐 剛，付 順，孫福山*，馮俊喜

（1.農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點實驗室，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，青島 266101；2.山東青島煙草有限公司膠南分公司，青島 266400；3.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，濟南 250100；4.云南煙草公司紅河州公司彌勒分公司，云南 彌勒 652300；5.四川省煙草公司涼山州公司會東縣營銷部，四川 會東 615200；6.江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，南京 210019）

煙葉調(diào)制過程是香氣前體物降解，香氣形成和轉(zhuǎn)化的主要時期[1-3]，而不同的烘烤環(huán)境條件影響烤后煙葉香吃味。變黃階段是增進和改善煙葉香吃味的重要階段[4]。變黃期溫度條件對煙葉的香吃味具有決定性影響。煙葉中含有多種氨基酸，對煙葉的香氣有重要貢獻。氨基酸類作為煙葉香氣前體物，其香氣價值一方面在于可與糖類結(jié)合形成糖-氨基酸縮合物，并進一步降解轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性香氣成分，另一方面可在調(diào)制過程中直接轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性羰基化合物[5]。有關(guān)烘烤條件與香氣物質(zhì)的關(guān)系，國內(nèi)外多集中在對烤后煙葉香氣物質(zhì)影響[6-12]方面，對烘烤過程中的研究較少[13]；前人對煙草氨基酸有過不少研究[14-20]，但烘烤方面僅有少量研究[21-22]涉及；而密集烘烤過程中不同烘烤條件下煙葉香氣物質(zhì)和氨基酸含量變化的研究尚未見報道。為此，筆者進行了不同變黃溫度對煙葉密集烘烤過程中香氣物質(zhì)和氨基酸含量影響的系統(tǒng)研究，旨在為提高密集烘烤烤后煙葉香氣品質(zhì)及優(yōu)化密集烘烤工藝提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于 2011年進行，取樣地點設(shè)在山東省諸城市賈悅鎮(zhèn)瑯埠。供試烤煙品種為 NC55。按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進行栽培管理。采收成熟一致的中部葉（9～13葉位）在自控電烤房中按照處理要求工藝進行烘烤。

1.2 試驗處理

試驗共設(shè)3個變黃溫度處理，H1：38 ℃變黃，變黃期干球38 ℃，濕球36 ℃，穩(wěn)溫至煙葉變黃7～8成黃、片軟。H2：40 ℃變黃，變黃期干球40 ℃，濕球38 ℃，穩(wěn)溫至煙葉變黃7～8成黃、片軟。H3：階梯升溫變黃。干球/濕球如下，36℃/35℃達到葉尖變黃；38℃/36℃達到葉片變黃5～6成；40℃/38℃，穩(wěn)溫至煙葉變黃7～8成黃、片軟。以上除處理要求外，其他階段均按照三段式烘烤工藝進行。

1.3 測定要求

分別在烘烤過程中溫度關(guān)鍵點（鮮煙、變片、42 ℃、48 ℃、54 ℃、68 ℃）等末期取樣，一部分殺青后用作香氣物質(zhì)含量的測定。取樣點在變片末期時，各處理煙葉變黃7～8成黃、片軟，處理H1、H2、H3的干球溫度分別處于38 ℃末、40 ℃末、40 ℃末。

烤后每個處理取C3F煙葉2.5 kg送農(nóng)業(yè)部煙草產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心供感官評吸鑒定。

1.4 測定方法

1.4.1 中性香氣物質(zhì)的測定 采用同時蒸餾萃取方法提取，氣相色譜（FID）測定（內(nèi)標(biāo)法）；氣相色譜儀：Agilent 7890A（美國安捷倫公司）。

1.4.2 氨基酸的測定 樣品前處理：準(zhǔn)確稱取粉末0.1000 g 置于水解管中，加入6 mol/L鹽酸10 mL，封口，置 110 ℃鼓風(fēng)干燥箱中水解 24 h。放冷調(diào)pH=9，用水定容至 50.00 mL，混勻、過濾，再經(jīng)0.45 μm 微孔濾膜過濾，備用。樣品溶液衍生步驟與標(biāo)準(zhǔn)混合溶液相同。精確量取上述儲備溶液400μL于衍生用小管中（6×50 mm），加入稀釋后的衍生劑A溶液200 μL和稀釋后的衍生劑B溶液200 μL，保持渦旋混合15 s搖勻；室溫放置l min后用石蠟?zāi)し饪冢冢?0±1） ℃烘箱內(nèi)加熱45 min，取出冷至室溫，加入正己烷溶液400 μL，搖勻，并用孔徑為0.45 μm有機膜過濾，放置30 min后，去澄清的下層液上機測定。

儀器型號：液相色譜儀（Waters 515）；色譜條件：流動相A：0.1 mol/L醋酸鈉溶液（pH 6.5）∶乙腈=93∶7；流動相 B：水∶乙腈=20∶80；色譜柱：Ultimate? Amino Acid ，5 μm，4.6*205 mm；流速：1.0 mL/min：柱溫：40 ℃；波長：254 nm；進樣量：5 μL。

2 結(jié) 果

2.1 不同變黃溫度對中性香氣物質(zhì)的影響

2.1.1 對美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響 煙葉在調(diào)制期間可發(fā)生糖和氨基酸的非酶縮合反應(yīng)，形成阿馬杜里化合物，其進一步發(fā)生復(fù)雜的轉(zhuǎn)化和降解反應(yīng)，即美拉德反應(yīng)，生成多種對煙葉香氣有重要貢獻的化合物，并使煙葉產(chǎn)生棕色[5]。由圖1可以看出，糖-氨基酸化合物的形成和降解處于動態(tài)的變化之中，處理H1先下降至變黃期結(jié)束，然后快速升高至47 ℃末，之后又呈下降趨勢，干筋期有所回升；處理H2在變片之前先升高，之后，逐漸下降至54℃末，干筋期又升高；處理H3的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物總量在變黃前期先升高，然后迅速下降至變黃期結(jié)束，之后又升高。

烘烤結(jié)束美拉德反應(yīng)產(chǎn)物較烤前鮮煙葉高，處理H1、H2和H3分別提高了2.88%、2.30%和18.6%?？傮w上，處理H3的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物在烘烤過程中高于其他處理；處理H2的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物在烘烤過程中高于處理H1。

圖1 變黃溫度對美拉德反應(yīng)產(chǎn)物總量的影響Fig.1 Effects of yellowing temperatures on products of Maillard reaction of cured tobacco

2.1.2 對芳香族氨基酸代謝產(chǎn)物的影響 煙葉中芳香族氨基酸降解后主要形成苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等分子量較小、揮發(fā)性強的化合物，這些化合物分別具有花香、杏仁味、堅果香和焦香味，對烤煙的果香、清香等香吃味貢獻較大[23]。由圖2可知，總體上，處理H2和H3的芳香族氨基酸代謝產(chǎn)物表現(xiàn)先升高至 47 ℃末達到最高值，之后降低至 54 ℃末，干筋期有不同程度的回升；而處理H1在烘烤過程中出現(xiàn)兩個峰值，分別在變片末期和47 ℃末。鮮煙葉至47 ℃末，芳香族氨基酸代謝產(chǎn)物表現(xiàn)為：處理 H3＞處理 H2＞處理 H1；68℃末，處理H3＞處理H1＞處理H2。

圖2 變黃溫度對芳香族氨基酸代謝產(chǎn)物總量的影響Fig.2 Effects of muscle-yellowing temperatures on products of phenylalanine of cured tobacco

2.1.3 對類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的影響 類胡蘿卜素是煙葉重要的香氣前體物，其降解產(chǎn)物的香氣閾值較低，對烤煙的香氣貢獻率大，是形成烤煙細(xì)膩、高雅和清新香氣的主要成分[8]。由圖3可知，各處理類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量隨著烘烤進程總體上呈升高趨勢。變片期，處理H1略高于其他處理；47℃末至54℃末，處理H1的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量明顯高于其他兩個處理，處理H3和H2差異很小；烘烤末期，處理H3的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量最高，處理H1次之，處理H2最低。

圖3 變黃溫度對類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量的影響Fig.3 Effects of yellowing temperatures on products of carotenoid of cured tobacco

圖4 變黃溫度對西柏烷類降解產(chǎn)物總量的影響Fig.4 Effects of yellowing temperatures on products of cemdrenoid of cured tobacco

2.1.4 對西柏烷類降解產(chǎn)物的影響 由圖4可知，處理H1和H3的西柏烷類降解產(chǎn)物在烘烤過程中呈不規(guī)則“M”型變化趨勢，第1個峰值分別出現(xiàn)在變片末期和42 ℃末，第2個峰值均在54 ℃末；烘烤過程中，處理H2先升高至54 ℃末，之后下降至68℃末。變黃期，西柏烷類降解產(chǎn)物含量表現(xiàn)為：處理H1＞處理H3＞處理H2；47℃末至烘烤結(jié)束，也以處理H1最高，處理H2次之，處理H3最低。2.1.5 對新植二烯的影響 新植二烯是煙葉中性揮發(fā)性物中含量最為豐富的成分。由圖5可知，烘烤過程中，處理H1則表現(xiàn)出連續(xù)兩個較小幅度的“升高-降低”趨勢，而處理H2和H3的新植二烯含量表現(xiàn)出先升高后降低再升高趨勢。變片期，處理H2的新植二烯含量略高于處理H1，處理H1略高于處理H3；42 ℃末至54 ℃末，處理H1明顯高于其他處理；68 ℃末，處理H3的新植二烯含量最高，處理H1次之，處理H2最低。

圖5 變黃溫度對新植二烯含量的影響Fig.5 Effects of yellowing temperature on neopytadiene constituents of cured tobacco

2.1.6 對除新植二烯總量及總中性香氣物質(zhì)的影響 由圖6可以看出，除新植二烯總量在烘烤過程中總體上呈升高趨勢，中間有波動。變黃期，處理H1和處理H3差異不大，且明顯高于處理H2；47 ℃末至54 ℃末，處理H1＞處理H2＞處理H3；68 ℃末，處理H1和H3的除新植二烯總量高于處理H2。

由圖7可知，烘烤過程中，處理H1的香氣物質(zhì)總量則表現(xiàn)出先快速升高至變片末期，之后升降變化幅度不大；處理H3和H2的香氣物質(zhì)總量表現(xiàn)為分別先升高至 42 ℃末和變片末期，再均降低至 47 ℃末，之后再升高。變黃期，各處理差異不顯著；進入定色期，處理H1的香氣物質(zhì)總量最高；68 ℃末，處理H3的香氣物質(zhì)總量最高，處理H1次之，H2最低。

圖6 變黃溫度對除新植二烯總量的影響Fig.6 Effects of yellowing temperature on total aroma constituents except neophytadiene of cured tobacco

圖7 變黃溫度對中性香氣物質(zhì)總量的影響Fig.7 Effects of yellowing temperature on total aroma constituents of cured tobacco

2.2 不同變黃溫度對氨基酸含量的影響

2.2.1 對氨基酸總量的影響 由表 1看出，處理H1的氨基酸總量總體上表現(xiàn)出“M”型變化趨勢，兩個峰值出現(xiàn)在42 ℃末和54 ℃末；處理H2的氨基酸總和在 47 ℃末之前呈升高趨勢，之后降低至54 ℃末，進入干筋期又有所回升；處理H3的氨基酸總和在烘烤前中期緩慢升高至 54 ℃末，進入干筋期則下降。總體上，烘烤結(jié)束時氨基酸總和高于鮮煙葉，且處理H3氨基酸總和升幅最大，升幅為24.05%，處理H2次之，升幅為15.86%，處理H1最小，升幅僅為4.76%。變片末期，處理H2的氨基酸總量最高，處理H3稍次之，處理H1最低。變黃末期（42 ℃末）至烘烤結(jié)束，處理H3的氨基酸總量高于其他處理。

表1 烘烤過程中不同變黃溫度氨基酸含量的變化 mg/gTable1 Amino acid contents of different yellowing temperature changes during tobacco curing process

2.2.2 對不同種類氨基酸含量的影響 烤后煙葉的天門冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、脯氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸等12種氨基酸均表現(xiàn)出：處理H3＞處理H2＞處理H1；處理H3的纈氨酸等于處理H2，且大于處理 H1；精氨酸和異亮氨酸表現(xiàn)出：處理H3＞處理H1＞處理H2。組氨酸和賴氨酸分別以處理H2和H1最高?？竞?5種氨基酸以處理H3含量最高，H2有2種含量最高，H1僅1種含量最高。

2.2.3 對Amadori有關(guān)的氨基酸含量的影響 烘烤過程中，處理H1和H3的Amadori氨基酸總和逐漸升高至 54 ℃末，進入干筋期則下降，尤其處理H1下降較快；處理H2的Amadori氨基酸在47 ℃末之前呈升高趨勢，之后下降至 54 ℃末，進入干筋期有所回升。烘烤結(jié)束時Amadori氨基酸高于鮮煙葉，且處理H3的Amadori氨基酸升幅最大，升幅為70.17%，處理H2次之，升幅為53.98%，處理H1最小，升幅為35.23%。

烤后Amadori有關(guān)的氨基酸除精氨酸外，均表現(xiàn)為：處理H3＞處理H2＞處理H1；精氨酸表現(xiàn)為：處理H3＞處理H1＞處理H2。

2.3 不同變黃溫度對評吸質(zhì)量的影響

評吸是衡量煙葉及其制品香味品質(zhì)最直接、最客觀的方法。不同變黃溫度的感官評吸結(jié)果見表2，處理H3評吸質(zhì)量最好，處理H1次之，H2相對最差。本試驗表明，階梯升溫變黃可以提高煙葉的香氣質(zhì)和香氣量，改善余味，減輕雜氣。

表2 不同變黃溫度對烤后煙葉感官評吸質(zhì)量的影響Table2 Effects of different yellowing temperature on smoking quality of cured tobacco leaves

3 討 論

煙葉在調(diào)制過程中，伴隨著香氣前體物降解和美拉德反應(yīng)的發(fā)生，許多揮發(fā)性致香成分產(chǎn)生或含量增加，但也有一些成分保持穩(wěn)定或減少甚至?xí)24]。在調(diào)制過程中，變黃期溫度控制，直接影響著煙葉香氣成分的消長變化。總體上，階梯升溫變黃處理的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物在烘烤過程中最高，40 ℃變黃處理次之，38 ℃變黃處理最低。階梯升溫變黃處理有利于美拉德反應(yīng)，烤后煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量較高，這可能由于階梯升溫處理延長了變黃時間有關(guān)，而變黃末期階段停留時間稍長，有利于糖與氨基酸的生成，從而有利于煙葉香吃味的提高。本試驗結(jié)果也表明，變黃末期（42 ℃末），階梯升溫變黃的氨基酸含量最高，為定色期香氣物質(zhì)合成提供更多的前體物質(zhì)。

變黃末期和烘烤末期，階梯升溫變黃處理的芳香族氨基酸代謝產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、新植二烯、除新植二烯和總中性香氣物質(zhì)含量最高；而西柏烷類降解產(chǎn)物含量以 38 ℃變黃處理最高。階梯升溫變黃處理有利于烤后煙葉芳香族氨基酸代謝產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、新植二烯、除新植二烯和總中性香氣物質(zhì)含量的提高，38 ℃變黃處理次之。

變黃末期至烘烤結(jié)束，階梯升溫變黃處理的氨基酸總量高于其他處理。試驗條件下，階梯升溫變黃處理的烤后煙葉中游離氨基酸總量高于其他處理。這是由于烤后煙葉的天門冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸等15種氨基酸以階梯升溫變黃處理含量最高?？竞驛madori有關(guān)的氨基酸含量除精氨酸外，均表現(xiàn)為階梯升溫變黃處理最高，40 ℃變黃處理次之，38 ℃變黃處理最低。

階梯升溫變黃處理評吸質(zhì)量最好，38 ℃變黃處理次之，40 ℃變黃處理最差；階梯升溫變黃可以提高煙葉的香氣質(zhì)和香氣量，改善余味，減輕雜氣；這與階梯升溫變黃處理有利于烤后煙葉除新植二烯和總中性香氣物質(zhì)含量提高的結(jié)果保持一致。

4 結(jié) 論

階梯升溫變黃處理有利于烤后煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、芳香族氨基酸代謝產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、新植二烯、除新植二烯和總中性香氣物質(zhì)含量的提高；烘烤末期，38 ℃變黃處理的西柏烷類降解產(chǎn)物含量最高。變黃末期至烘烤結(jié)束，階梯升溫變黃處理的氨基酸總量最高。階梯升溫變黃處理有利于變黃末期及烤后煙葉大部分Amadori有關(guān)的氨基酸及其他種類氨基酸含量的積累?？傊A梯升溫變黃處理有利于大部分種類香氣物質(zhì)和氨基酸含量的提高，利于香氣質(zhì)、香氣量及評吸質(zhì)量的提高。

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