添加香料植物對(duì)烘烤不同時(shí)期煙葉有機(jī)酸及致香物質(zhì)的影響

王柱石, 朱海濱, 李 覓, 楊 義, 鄭 武, 饒駿晨, 張琪龍, 孟韋名, 張 銳

(1.云南瑞升煙草技術(shù)(集團(tuán))有限公司, 云南 昆明 650106；2.紅云紅河煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司, 云南 昆明 650202;3.云南省煙草公司 昆明市公司 安寧分公司, 云南 安寧 650300)

煙葉致香物質(zhì)對(duì)烤后煙葉吸食品質(zhì)有著重要的影響，其種類和含量是評(píng)價(jià)煙葉質(zhì)量的重要指標(biāo)[1]。有機(jī)酸對(duì)煙葉內(nèi)部的生理生化反應(yīng)有著重要的作用，其既是合成碳水化合物、蛋白質(zhì)等系列大分子物質(zhì)的中間產(chǎn)物，又是呼吸作用的中間產(chǎn)物，對(duì)卷煙的香氣和吃味具有重要作用[2,3]。近年來(lái)，受植煙土壤綜合肥力減弱、烤煙品種特性退化及密集烤房推廣等多重因素的影響，烤后煙葉香氣量不足、特征不明顯、煙氣欠柔和的狀況越發(fā)明顯，國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)原料的短缺已影響了卷煙品牌價(jià)值的提升。如何提高煙葉香氣量與香氣質(zhì)從而改善初烤煙葉的品質(zhì)一直是煙草研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，也獲得了多方面的研究成果[4-9]。

烘烤調(diào)制過(guò)程是煙葉香氣前體物降解轉(zhuǎn)化、致香物質(zhì)形成的關(guān)鍵時(shí)期，在環(huán)境因素和栽培措施相似的情況下，調(diào)制技術(shù)的改變對(duì)煙葉香氣物質(zhì)的形成及烤后煙葉品質(zhì)有著十分重要的影響。天然香料植物墨紅玫瑰有著獨(dú)特濃郁的芳香氣味[10]，其香味純正而濃烈，具有絲絨般的質(zhì)感[11]，在高檔卷煙中用墨紅玫瑰精油作為調(diào)香劑時(shí)，能賦予卷煙清新自然的花香，使香氣優(yōu)雅柔順，減少刺激性，提高舒適感。有研究表明[12-14]，在煙葉烘烤過(guò)程中添加天然香料植物可以提高烤后煙葉香氣物質(zhì)總量，改善煙葉吸食品質(zhì)；但這些研究多集中于烘烤過(guò)程添加香料植物對(duì)烤后煙葉的整體評(píng)價(jià)，對(duì)烘烤過(guò)程不同時(shí)期煙葉有機(jī)酸及致香物質(zhì)的變化及影響未見(jiàn)報(bào)道。鑒于此，本試驗(yàn)以烤煙K326中部煙葉為材料，通過(guò)在煙葉烘烤時(shí)添加香料植物墨紅玫瑰，研究該烘烤過(guò)程煙葉有機(jī)酸及致香物質(zhì)的變化情況，揭示烘烤過(guò)程添加香料植物對(duì)烘烤不同時(shí)期煙葉質(zhì)量的影響規(guī)律，為提高烤后煙葉香氣品質(zhì)的新方法提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及儀器

供試香料植物為采自昆明市安寧市八街鎮(zhèn)當(dāng)季生長(zhǎng)正常、無(wú)病蟲(chóng)害的墨紅玫瑰花朵，墨紅玫瑰均于晴朗天氣上午采摘。供試煙葉為成熟采收的K326中部葉(第10～11葉位)，田間管理按昆明市優(yōu)質(zhì)烤煙栽培生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。供試烤房為2路4棚的氣流下降式標(biāo)準(zhǔn)密集烤房(2座)，裝煙室長(zhǎng)寬高為8.0 m×2.7 m×3.5 m。

Agilent 7890A/5975C 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀購(gòu)自美國(guó)安捷倫公司；20 mL透明鉗口頂空瓶及20 mm銀色開(kāi)口鋁蓋購(gòu)自美國(guó)安捷倫公司；75 μm CAR/PDMS 手動(dòng)SPME進(jìn)樣器和固相微萃取頭購(gòu)自美國(guó)Supelco公司；PC-420D型電磁加熱攪拌器購(gòu)自美國(guó)Coming公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年在昆明市安寧市八街鎮(zhèn)窯坡村委會(huì)進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)1個(gè)處理：烘烤時(shí)添加墨紅玫瑰，下文簡(jiǎn)稱為調(diào)香處理；1個(gè)對(duì)照：不添加墨紅玫瑰，常規(guī)烘烤。按當(dāng)?shù)爻墒觳煽緲?biāo)準(zhǔn)，依葉位采收后挑選同一地塊成熟度和大小基本一致的葉片，按每竿120片綁竿。各處理煙葉在同一天內(nèi)完成采收、編煙與開(kāi)烤。墨紅玫瑰鮮花的添加比例參照文獻(xiàn)[14]。設(shè)為花∶鮮煙葉=0.004∶1；試驗(yàn)時(shí)根據(jù)裝煙量估算所需墨紅玫瑰總量，將墨紅玫瑰平分裝入4個(gè)圓形竹筐內(nèi)攤平，裝煙時(shí)將上述竹筐置于烤房頂棚(進(jìn)風(fēng)口)左右兩側(cè)距離加熱室1 m的煙葉上方。

將點(diǎn)火開(kāi)始時(shí)間記為0 h，此后每隔24 h對(duì)烘烤過(guò)程中的煙葉取樣1次，直至烘烤結(jié)束。煙葉每次選取30片(所取煙葉樣品能夠代表該時(shí)間段內(nèi)煙葉整體變化情況)，煙葉取完后用麻布片蓋住空隙以防止漏氣。將所取煙葉通過(guò)烘箱殺青后及時(shí)送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。煙葉殺青方法：將所取煙葉置于烘箱中，于105 ℃下殺青30 min，再于50 ℃下烘干。各處理烘烤均嚴(yán)格按三段式烘烤工藝進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 有機(jī)酸的檢測(cè) 煙葉樣品于45 ℃下烘1 h，粉碎過(guò)60目篩備用；按參考文獻(xiàn)[15]的方法對(duì)煙葉樣品中有機(jī)酸進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.2 致香物質(zhì)的檢測(cè) 煙葉樣品于45 ℃下烘1 h，粉碎過(guò)60目篩備用，在溫度22 ℃、相對(duì)濕度60%的環(huán)境下平衡24 h；按參考文獻(xiàn)[16]的方法進(jìn)行致香物質(zhì)的檢測(cè)。致香物質(zhì)按煙葉香氣前體物分為苯丙氨酸降解物類、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、類西柏烷類、新植二烯和其他類。

2 結(jié)果與分析

2.1 烘烤不同時(shí)期煙葉有機(jī)酸的變化情況

從表1可知，在烘烤結(jié)束后調(diào)香處理和對(duì)照的煙葉揮發(fā)性有機(jī)酸含量相比于烘烤前均明顯增加，非揮發(fā)性有機(jī)酸含量相比于烘烤前均明顯減少。在煙葉常規(guī)烘烤過(guò)程中，揮發(fā)性有機(jī)酸含量隨著烘烤時(shí)間的增加逐漸增加，在烘烤120 h時(shí)達(dá)到最大值，后稍有減少；非揮發(fā)性有機(jī)酸含量在烘烤前48 h略有增加，隨后逐漸減少。在煙葉調(diào)香處理過(guò)程中，揮發(fā)性有機(jī)酸含量的變化規(guī)律與常規(guī)烘烤不完全一致，在烘烤調(diào)香72 h時(shí)煙葉揮發(fā)性有機(jī)酸含量最高；非揮發(fā)性有機(jī)酸含量在烘烤24 h時(shí)略有增加，在48～72 h時(shí)略有減少，在120 h時(shí)最高。調(diào)香處理不同時(shí)期煙葉揮發(fā)性有機(jī)酸含量均低于常規(guī)烘烤；調(diào)香處理煙葉揮發(fā)性有機(jī)酸含量除在烘烤72 h時(shí)略低于常規(guī)烘烤外，在其他烘烤時(shí)期均高于常規(guī)烘烤。從揮發(fā)性有機(jī)酸總量、非揮發(fā)性有機(jī)酸總量及各單類物質(zhì)含量看，在煙葉烘烤時(shí)添加香料植物墨紅玫瑰有利于非揮發(fā)性有機(jī)酸的轉(zhuǎn)化和積累，而不利于揮發(fā)性有機(jī)酸的轉(zhuǎn)化和積累。

表1 烘烤不同時(shí)期煙葉有機(jī)酸的含量

2.2 烘烤不同時(shí)期煙葉苯丙氨酸類致香物質(zhì)的變化情況

由表2可知，在烘烤24～96 h時(shí)調(diào)香處理的煙葉苯丙氨酸類致香物質(zhì)總量明顯高于對(duì)照，在烘烤120 h后煙葉苯丙氨酸類致香物質(zhì)總量略高于對(duì)照；其中在調(diào)香處理的48 h時(shí)苯丙氨酸類致香物質(zhì)總量達(dá)到最大值后緩慢減少，在常規(guī)烘烤的96 h時(shí)苯丙氨酸類致香物質(zhì)總量達(dá)到最大值后開(kāi)始減少。苯甲醛、苯甲醇、苯乙醇和苯乙醛是苯丙氨酸類致香物質(zhì)中最主要的4種香氣物質(zhì)，試驗(yàn)結(jié)果表明，苯甲醇、苯乙醛含量在調(diào)香處理各時(shí)期均明顯高于常規(guī)烘烤過(guò)程；苯乙醇含量在調(diào)香處理的24～72 h明顯高于常規(guī)烘烤，在烘烤96 h后其含量與常規(guī)烘烤相比無(wú)明顯差異；而苯甲醛含量調(diào)香處理與對(duì)照間無(wú)明顯差異。綜上所述，在烘烤過(guò)程中添加香料植物墨紅玫瑰對(duì)烘烤中前期(24～96 h)煙葉苯丙氨酸類致香物質(zhì)含量的積累有一定的促進(jìn)作用，特別是對(duì)苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇的積累，在此時(shí)期，調(diào)香處理苯丙氨酸類致香物質(zhì)含量明顯高于對(duì)照；而在煙葉干筋期(120 h～烤后)苯丙氨酸類致香物質(zhì)含量與對(duì)照相比無(wú)明顯提高。

表2 烘烤不同時(shí)期煙葉苯丙氨酸類致香物質(zhì)的含量μg/g

2.3 烘烤不同時(shí)期煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的變化情況

美拉德反應(yīng)產(chǎn)生煙草的重要香味成分，其產(chǎn)生的香味物質(zhì)可以減少煙草的苦澀味，具有增加香氣、降低刺激性的作用。由表3可知，在烘烤調(diào)香處理和常規(guī)烘烤不同時(shí)期煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量均呈現(xiàn)先減少再增加后減少的趨勢(shì)。具體來(lái)說(shuō)，在調(diào)香處理和常規(guī)烘烤的0～48 h煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量略有減少，在烘烤72 h時(shí)煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量達(dá)到最大值隨后開(kāi)始減少；烘烤24～72 h期間調(diào)香處理的煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量高于對(duì)照，烘烤96 h至烤后調(diào)香處理的煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量相比于對(duì)照無(wú)明顯差異。對(duì)主要物質(zhì)含量進(jìn)行分析可知，吡啶、己醛、糠醇、1-(2-呋喃基)-乙酮含量在烘烤24～72 h和對(duì)照相比無(wú)明顯差異，在烘烤96 h至烤后高于對(duì)照；糠醛含量在烘烤24～120 h低于對(duì)照，在烤后略高于對(duì)照；2-戊基呋喃、1H-吡咯-2-甲醛、4-吡啶甲醛在烘烤24～72 h高于對(duì)照，在烘烤96 h至烤后與對(duì)照無(wú)明顯差異。綜上所述，在煙葉烘烤過(guò)程中添加香料植物墨紅玫瑰對(duì)烘烤中后期煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的形成和積累無(wú)明顯促進(jìn)作用。

表3 烘烤不同時(shí)期煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的含量μg/g

2.4 烘烤過(guò)程煙葉類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物的變化情況

煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物中的大馬酮、紫羅蘭酮、巨豆三烯酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯等是影響煙葉香氣質(zhì)和香氣量的重要組分。由表4可知，調(diào)香處理和對(duì)照在烘烤開(kāi)始至120 h煙葉類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物含量呈增加趨勢(shì)，在烘烤120 h至烤后，煙葉類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物含量略有減少；在烘烤各時(shí)期調(diào)香處理煙葉類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物含量均明顯高于對(duì)照。芳樟醇、β-大馬酮、β-二氫大馬酮、香葉基丙酮、巨豆三烯酮、金合歡基丙酮A的含量在烘烤調(diào)香處理各時(shí)期高于對(duì)照；而β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯含量在烘烤各時(shí)期均低于對(duì)照。綜合來(lái)看，在烘烤過(guò)程中添加香料植物墨紅玫瑰有利于煙葉類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物的形成和積累。

2.5 烘烤不同時(shí)期煙葉類西柏烷類降解產(chǎn)物的變化情況

類西柏烷類化合物作為腺毛分泌物的主要成分是重要的煙葉香氣前體物。由表5可知，在調(diào)香處理和常規(guī)烘烤0～96 h類西柏烷類降解產(chǎn)物含量變化幅度較小，在烘烤120 h至烤后類西柏烷類降解產(chǎn)物含量均有減少；與對(duì)照相比，調(diào)香處理類西柏烷類降解產(chǎn)物總量在烘烤各時(shí)期與無(wú)明顯變化，其中在烘烤24～72 h調(diào)香處理煙葉類西柏烷類化合物總量略低于常規(guī)烘烤，在烘烤96 h至烤后調(diào)香處理煙葉類西柏烷類化合物總量略高于常規(guī)烘烤；從各類物質(zhì)看，調(diào)香處理煙葉茄酮、茄那士酮含量在烘烤各時(shí)期均低于常規(guī)烘烤，西柏三烯二醇含量高于常規(guī)烘烤。綜合來(lái)看，烘烤過(guò)程中添加香料植物墨紅玫瑰對(duì)煙葉類西柏烷類降解產(chǎn)物的形成和積累無(wú)明顯影響。

表4 烘烤不同時(shí)期煙葉類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物的含量μg/g

2.6 烘烤不同時(shí)期煙葉其他類致香物質(zhì)的變化情況

由表6可知，在煙葉烘烤不同時(shí)期，調(diào)香處理煙葉新植二烯含量、除新植二烯外致香物質(zhì)總量和致香物質(zhì)總量均高于常規(guī)烘烤。調(diào)香處理和對(duì)照煙葉其他類致香物質(zhì)含量均在烘烤0～24 h有明顯增加，隨后逐漸減少；至烘烤結(jié)束后煙葉其他類致香物質(zhì)含量相比于烤前有明顯的減少。與對(duì)照相比，調(diào)香處理烘烤不同時(shí)期煙葉其他類致香物質(zhì)總量明顯增加。其中棕櫚酸、亞麻酸甲酯含量在烘烤0～48 h明顯低于對(duì)照，在72 h至烤后高于對(duì)照；植醇含量在烘烤各時(shí)期及烤后高于對(duì)照；十四醛在烘烤各時(shí)期低于對(duì)照，在烤后與對(duì)照相比無(wú)明顯差異；2,6-壬二烯醛、棕櫚酸乙酯、寸拜醇含量在烤后均明顯低于對(duì)照。綜合來(lái)看，烘烤過(guò)程中添加香料植物墨紅玫瑰有利于煙葉新植二烯和其他類致香物質(zhì)的形成和積累，烤后煙葉致香物質(zhì)總量明顯高于對(duì)照。

3 結(jié)論與討論

煙草中有機(jī)酸的種類與含量直接影響著卷煙的抽吸品質(zhì)；非揮發(fā)性有機(jī)酸以草酸、蘋(píng)果酸及檸檬酸為主，對(duì)煙葉的香氣有重要影響[17-19]。本試驗(yàn)表明，在煙葉變黃前期(0～24 h)調(diào)香處理和對(duì)照煙葉揮發(fā)性有機(jī)酸含量有明顯增加，在煙葉變黃中后期、定色期及干筋前期(48～120 h)對(duì)照煙葉揮發(fā)性有機(jī)酸含量一直增加，而調(diào)香煙葉揮發(fā)性有機(jī)酸含量變化較小，表明在煙葉烘烤的24～72 h添加香料植物墨紅玫瑰會(huì)抑制揮發(fā)性有機(jī)酸的轉(zhuǎn)化和積累。與對(duì)照相比，調(diào)香煙葉非揮發(fā)性有機(jī)酸含量在烘烤24 h和120 h有明顯增加，48～96 h非揮發(fā)性有機(jī)酸含量的變化趨勢(shì)與對(duì)照相似，表明在烘烤24 h和120 h添加香料植物墨紅玫瑰有利于非揮發(fā)性有機(jī)酸的轉(zhuǎn)化和積累?？傮w上看，在煙葉烘烤時(shí)添加香料植物墨紅玫瑰有利于非揮發(fā)性有機(jī)酸的轉(zhuǎn)化和積累，而不利于揮發(fā)性有機(jī)酸的轉(zhuǎn)化和積累。

表6 烘烤不同時(shí)期煙葉其他致香成分含量和致香物質(zhì)總量μg/g

致香物質(zhì)是影響煙葉吸食品質(zhì)的重要化學(xué)成分，常用其含量的多少來(lái)評(píng)價(jià)煙葉的香氣強(qiáng)弱[20-22]。煙葉烘烤的過(guò)程是香氣前體物降解、香氣物質(zhì)形成及轉(zhuǎn)化的主要時(shí)期，而烘烤環(huán)境條件的變化會(huì)直接影響到煙葉香氣物質(zhì)的消長(zhǎng)變化[23-26]。本試驗(yàn)表明，在煙葉烘烤過(guò)程中添加香料植物墨紅玫瑰對(duì)烘烤中后期煙葉苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物和類西柏烷類降解產(chǎn)物的形成和積累無(wú)明顯作用，而對(duì)烘烤不同時(shí)期煙葉類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物、新植二烯和其他類致香物質(zhì)的形成和積累有促進(jìn)作用，致使在烘烤過(guò)程各時(shí)期煙葉致香物質(zhì)總量均明顯高于常規(guī)烘烤，這與詹軍[27]、朱海濱[14]等的研究結(jié)果相似。本試驗(yàn)還表明，在煙葉烘烤過(guò)程中添加香料植物墨紅玫瑰，多數(shù)有機(jī)酸、致香物質(zhì)的含量在煙葉烘烤的24～48 h有明顯的增加，而在烘烤120 h時(shí)部分揮發(fā)性有機(jī)酸、致香物質(zhì)含量略有減少。筆者推測(cè)，在烘烤的48 h是煙葉變黃中前期，也是烤煙生理生化變化最劇烈的時(shí)期，香料植物揮發(fā)性物質(zhì)成分改變了烤房空氣環(huán)境和煙葉表面化學(xué)成分的組成，進(jìn)而影響了煙葉內(nèi)部復(fù)雜的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程，致使煙葉有機(jī)酸、致香物質(zhì)成分的含量發(fā)生變化；而在烘烤120 h為煙葉干筋期，此時(shí)隨著葉間隙風(fēng)速的增大，煙葉內(nèi)部小分子物質(zhì)或吸附于煙葉表面的香料植物揮發(fā)性物質(zhì)散失較大，使得部分致香物質(zhì)含量略有減少。當(dāng)然，本試驗(yàn)結(jié)果只是初步表明了烘烤過(guò)程添加香料植物可以提高煙葉非揮性有機(jī)酸和致香物質(zhì)的含量，且在煙葉烘烤變黃期即有明顯的增加，至于香料植物是如何具體影響煙葉內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化從而影響有機(jī)酸、致香物質(zhì)的含量仍需進(jìn)行深入的科學(xué)研究。