充氮?dú)庹{(diào)時(shí)不同氧濃度醇化對(duì)片煙品質(zhì)和化學(xué)成分的影響

黃 磊，戰(zhàn) 磊，陳越立，李 楊，高群玉， 黃宙凱，

高晉軍1，陽(yáng)小棟1, 謝 晉1，黃 浩1，李 敏1*

(1.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510310； 2.華南理工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院， 廣東 廣州 510640)

0 引言

【研究意義】醇化處理是煙草加工中的關(guān)鍵工序，煙草經(jīng)采收、初烤、復(fù)烤后往往存在刺激性大、青雜氣過(guò)重、香氣不醇厚的缺點(diǎn)，因此需要醇化處理以提升品質(zhì)。在化學(xué)、微生物和酶的共同作用下，煙草的理化性質(zhì)發(fā)生變化，內(nèi)源物質(zhì)如多酚類化合物降解產(chǎn)生香氣物質(zhì)，氨基酸與糖類物質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)產(chǎn)生煙草獨(dú)有的香氣和色澤。醇化后煙草的刺激性減小，燃燒性能、外觀品質(zhì)和感官品質(zhì)得到改善[1-5]。通過(guò)充氮密封氧化氣調(diào)處理不僅能夠提升煙草品質(zhì)，相比于傳統(tǒng)磷化氫熏蒸和化學(xué)低氧氣調(diào)法，能夠安全、環(huán)保地減少蟲(chóng)害霉變，并在一定程度上抑制酶促棕化反應(yīng)從而控制煙葉的顏色[6]。片煙作為目前主要的煙草儲(chǔ)存形式，明確片煙在醇化過(guò)程中氨基酸、多酚、總植物堿、還原糖等化學(xué)成分的變化與片煙感官質(zhì)量和外觀質(zhì)量變化的關(guān)系，對(duì)于提高片煙質(zhì)量具有重要意義[7]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】王光耀等[3]構(gòu)建了回歸模型以探究不同產(chǎn)地片煙中游離氨基酸含量與其外觀質(zhì)量及感官質(zhì)量的關(guān)系。胡亞杰等[1]研究表明，不同煙區(qū)片煙在醇化過(guò)程中，其總糖、總氮、色差值、煙堿均呈下降趨勢(shì)。陳頤等[8]分析了醇化過(guò)程中片煙的抗氧化物質(zhì)(如多酚類)的含量變化規(guī)律。黃立兵等[9]選取了6個(gè)等級(jí)的片煙進(jìn)行氣調(diào)養(yǎng)護(hù)，結(jié)果顯示，經(jīng)低氧儲(chǔ)存后的片煙顏色轉(zhuǎn)深變慢，總糖及總植物堿含量下降，糖堿比更趨于最適。【本研究切入點(diǎn)】氧氣濃度作為醇化處理過(guò)程中的重要因素，對(duì)片煙的最終質(zhì)量起關(guān)鍵作用[6，10-13]?！緮M解決的問(wèn)題】針對(duì)濃香(湖南郴州)、清香(四川會(huì)理)和中間香(貴州遵義)3種香型的片煙，采取密封氧化氣調(diào)法進(jìn)行醇化處理，重點(diǎn)研究不同氧濃度(2%、6%～8%、21%)條件下片煙在20個(gè)月的醇化過(guò)程中外觀質(zhì)量、感官質(zhì)量和化學(xué)成分的變化趨勢(shì)和關(guān)聯(lián)性，旨在明確不同氧濃度醇化對(duì)片煙質(zhì)量的影響，為密封氣調(diào)醇化技術(shù)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 煙葉原料 供試煙葉原料分別來(lái)自貴州遵義、湖南郴州和四川會(huì)理3個(gè)產(chǎn)地的3種香型片煙，分別為2018/貴州遵義中間香型/中桔二C2F(A)/混打片煙，2018/湖南郴州濃香型/中桔二C2F(A)/混打片煙，2018/四川會(huì)理清香型/中桔二C2F(A)/單打片煙。

1.1.2 儀器 試驗(yàn)儀器包括連續(xù)流動(dòng)分析儀(法國(guó)Alliance公司)、FE20酸度計(jì)、JM-10D-40超聲波振蕩器(深圳市潔盟清洗設(shè)備有限公司)、Waters 1525高效液相色譜儀 (美國(guó)Waters公司)、L-8900氨基酸分析儀(上海天美儀拓實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司)和Centrifuge 5430高速離心機(jī) (德國(guó)Eppendorf公司)等。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 每個(gè)試驗(yàn)復(fù)烤片煙選擇箱號(hào)相連的6箱成品作為試驗(yàn)原料，在廣州倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存。試驗(yàn)片煙采用3種氧濃度醇化處理，氧濃度分別為2%、6%～8%和21%。每種醇化方式每個(gè)試驗(yàn)原料選擇2箱成品。試驗(yàn)片煙復(fù)烤加工后，2019年6月入廣州倉(cāng)庫(kù)，經(jīng)2個(gè)月密封低氧殺蟲(chóng)后按試驗(yàn)設(shè)置的氧濃度養(yǎng)護(hù)醇化，自2019年8月開(kāi)始取首次樣，每3個(gè)月取樣1次直至2021年4月。樣品取樣后統(tǒng)一在-4℃以下的冰箱冷凍保存。樣品全部取樣后，統(tǒng)一進(jìn)行化學(xué)成分分析。

1.2.2 化學(xué)成分測(cè)定 常規(guī)化學(xué)成分總植物堿、還原糖、總糖、總氮含量按照《YCT 159/160/161-2002煙草及煙草制品：連續(xù)流動(dòng)法》測(cè)定，pH按照《YCT 222-2007 煙草及煙草制品 pH的測(cè)定》，多酚成分按照《YCT 202-2006 煙草及煙草制品 多酚化合物 綠原酸、莨菪亭和蕓香甘的測(cè)定》，氨基酸按照《YCT 282-2009片煙 游離氨基酸的測(cè)定：氨基酸分析儀法》進(jìn)行測(cè)定。

1.2.3 外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在王彥亭等[14]研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行少許修改。根據(jù)片煙外觀指標(biāo)和片煙整體質(zhì)量的關(guān)聯(lián)程度，分別設(shè)定權(quán)重，以顏色、均勻度、香味、身份、油分、色度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)片煙的外觀質(zhì)量，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 片煙感官品質(zhì)量化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.4 感官質(zhì)量評(píng)級(jí) 感官評(píng)價(jià)參照GB 5606.4-2005，YC/T 138-1998 煙草及煙草制品感官評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)分，總分為10分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用OriginPro 9.0進(jìn)行圖表處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氧濃度醇化片煙的化學(xué)成分變化

2.1.1 基本理化性質(zhì) 從圖1看出，隨醇化時(shí)間推進(jìn)，所有片煙樣品pH均呈降低趨勢(shì)，與劉強(qiáng)等[15]的研究結(jié)果一致。醇化處理

注：1)圖中實(shí)線表示pH，虛線表示pH降幅；2)因同等級(jí)片煙箱間原料存在輕微差異，取樣測(cè)定的化學(xué)成分初始值略有差異，下同。

20個(gè)月時(shí)，貴州遵義中間香型C2F(A)煙葉在2%氧濃度、6%～8%氧濃度和21%氧濃度處理的pH平均降幅分別為6.55%、6.59%和7.25%；四川會(huì)理清香型C2F(A)在21%氧濃度處理pH降低程度最大，降幅為7.91%；湖南郴州濃香型C2F(A)在6%～8%氧濃度處理pH降低程度最大，降幅為7.26%。所有樣品pH在2%氧濃度降幅最低。

醇化后片煙還原糖/總糖比值(兩糖比)增加，醇化20個(gè)月時(shí)，氧濃度對(duì)不同片煙的兩糖比變化影響不同，貴州遵義中間香型C2F(A)的兩糖比增幅在3個(gè)氧濃度處理間表現(xiàn)為21%>6%～8%>2%，增幅分別為12.94%、6.53%和5.88%；四川會(huì)理清香型C2F(A)的兩糖比增幅在3個(gè)氧濃度處理間表現(xiàn)為6%～8%>21%>2%，增幅分別為12.08%、12.02%和7.23%；湖南郴州濃香型C2F(A)的兩糖比增幅在3個(gè)氧濃度處理間表現(xiàn)為6%～8%>2%>21%，增幅分別為10%、8.56%和7.64%。

經(jīng)不同氧濃度醇化處理后所有片煙的總植物堿含量均有所降低，醇化20個(gè)月時(shí)，貴州遵義中間香型C2F(A)總植物堿含量降幅在3個(gè)氧濃度處理中表現(xiàn)為21%>6%～8%>2%，四川會(huì)理清香型C2F(A)為21%>6%～8%>2%，湖南郴州濃香型C2F(A)為6%～8%>2%>21%。

2.1.2 多酚含量 片煙中的多酚包括莨菪亭、新綠原酸、隱綠原酸、綠原酸和蕓香苷等，其中綠原酸和蕓香苷的含量最高，約占總多酚含量的45%和36%，新綠原酸、隱綠原酸和莨菪亭含量約為9%、9%和3%。從圖2看出，醇化后所有片煙樣品總多酚含量隨醇化時(shí)間增加而降低 ，醇化20個(gè)月時(shí)，3種片煙多酚含量消耗率為貴州遵義中間香型C2F(A)>湖南郴州濃香型C2F(A)>四川會(huì)理清香型C2F(A)，與醇化初期相比，多酚含量分別降低48.83%、42.09%和35.02%。20個(gè)月醇化過(guò)程中，貴州遵義中間香型C2F(A)多酚消耗率在21%和6%～8%氧濃度處理間相差不大，而2%氧濃度處理的多酚消耗率低于前者；四川會(huì)理清香型C2F(A)、湖南郴州濃香型C2F(A)的多酚消耗率整體表現(xiàn)為21%氧濃度處理高于6%～8%和2%氧濃度處理?？傮w看，所有片煙多酚消耗率基本上隨氧濃度的增加而增加，與前人研究一致[16-17]，均在21%氧濃度處理消耗最多。

注：圖中實(shí)線表示總多酚含量，虛線表示多酚消耗率。

2.1.3 氨基酸含量 片煙中氨基酸可分為芳香族氨基酸、酸性氨基酸、堿性氨基酸、脂肪族氨基酸、含羥基類氨基酸、含硫類氨基酸、酰胺類氨基酸和亞氨基類氨基酸8種，其中亞氨基類氨基酸占總氨基酸的70%以上，其次為酰胺類氨基酸，占8%左右[18]。從圖3看出，3種片煙在21%氧濃度時(shí)氨基酸消耗量最大，在醇化20個(gè)月期間，隨氧濃度升高消耗率增加。四川會(huì)理清香型C2F(A)片煙氨基酸含量對(duì)氧濃度的響應(yīng)明顯低于湖南

注：圖中實(shí)線表示總氨基酸含量，虛線表示氨基酸消耗率。

郴州濃香型C2F(A)和貴州遵義中間香型C2F(A)，3種片煙在21%和6%～8%氧濃度處理的消耗率接近，氧濃度越高，氨基酸消耗程度趨于平衡。

2.2 不同氧濃度醇化片煙的外觀與感官質(zhì)量變化

從圖4看出，不同氧濃度醇化條件3種片煙的外觀與感官質(zhì)量變化。

圖4 不同氧濃度醇化片煙的外觀評(píng)價(jià)和感官評(píng)價(jià)

2.2.1 外觀質(zhì)量 經(jīng)不同氧濃度醇化后，隨醇化時(shí)間推進(jìn)，3種片煙樣品的外觀評(píng)分均呈先升后降趨勢(shì)，這與醇化的一般規(guī)律曲線匹配。醇化20個(gè)月時(shí)，相同氧濃度處理?xiàng)l件的外觀評(píng)分均為四川會(huì)理清香型C2F(A)>湖南郴州濃香型C2F(A)>貴州遵義中間香型C2F(A)。湖南郴州濃香型C2F(A)和貴州遵義中間香型C2F(A)經(jīng)醇化7個(gè)月后外觀評(píng)分達(dá)最高，之后逐步降低。醇化20個(gè)月期間，3種片煙的外觀質(zhì)量在2%氧濃度處理的外觀評(píng)分較高；氧濃度越高外觀評(píng)價(jià)越低， 21%和6%～8%氧濃度處理片煙的外觀品質(zhì)較低?？傮w看，醇化7～10個(gè)月， 2%氧濃度處理的片煙的外觀最佳。

2.2.2 感官質(zhì)量 不同氧濃度醇化后片煙感官評(píng)分隨醇化時(shí)間推進(jìn)呈現(xiàn)先升后降趨勢(shì)。經(jīng)7個(gè)月醇化處理，所有片煙的感官評(píng)分達(dá)最高，之后逐漸降低，從3種片煙均可看出， 2%氧濃度處理的感官評(píng)分下降更緩，2%氧濃度處理對(duì)片煙的感官影響較小。至醇化20個(gè)月時(shí)，在3種氧濃度醇化處理中均以2%氧濃度醇化的感官評(píng)分最高。

2.2.3 感官評(píng)分最高時(shí)片煙的理化指標(biāo) 感官評(píng)價(jià)是對(duì)片煙樣品在香氣品質(zhì)、煙氣、吃味和風(fēng)格等進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，并賦予權(quán)重后統(tǒng)計(jì)分析，可為煙草的儲(chǔ)存和品質(zhì)優(yōu)化提供重要參考依據(jù)。明確感官評(píng)分最高時(shí)片煙的理化指標(biāo)對(duì)于片煙高質(zhì)量?jī)?chǔ)存具有重要意義。由表2可知，貴州遵義中間香型C2F(A)和湖南郴州濃香型C2F(A)在3種氧濃度下醇化儲(chǔ)存7個(gè)月時(shí)外觀和感官評(píng)分同步達(dá)最高，此時(shí)片煙的理化指標(biāo)表現(xiàn)為：貴州遵義中間香型C2F(A)的pH在5.41～5.49，兩糖比為0.86～0.87，總多酚消耗率為11.05%～17.27%，總氨基酸消耗率為17.48%～23.40%；湖南郴州濃香型C2F(A)的pH在5.40～5.42，兩糖比為0.83～0.86，總多酚消耗率12.68%～16.20%，總氨基酸消耗率17.64%～24.89%。四川會(huì)理清香型C2F(A)3種氧濃度下均在醇化儲(chǔ)存10個(gè)月時(shí)外觀評(píng)分最高，此時(shí)3個(gè)氧濃度條件的片煙品質(zhì)表現(xiàn)為pH5.44～5.47，兩糖比0.83～0.84，多酚消耗率9%～14%，氨基酸消耗率26%～27%；四川會(huì)理清香型C2F(A)在21%和6%～8%氧濃度下醇化7個(gè)月時(shí)感官評(píng)分最高，而2%氧濃度下醇化10個(gè)月時(shí)感官評(píng)分最高，感官評(píng)分最高時(shí)，3種氧濃度條件的片煙品質(zhì)表現(xiàn)為pH 5.48～5.51，兩糖比0.84～0.87，多酚消耗率9.77%～17.27%，氨基酸消耗率22.95%～26.32%。

表2 不同氧濃度醇化后3種片煙感官評(píng)分最高時(shí)的理化指標(biāo)

3 討論

pH反映煙草的刺激性，一般較低pH的煙氣刺激性小[7]。貴州遵義中間香型C2F(A)、四川會(huì)理清香型C2F(A)和湖南郴州濃香型C2F(A)3種片煙的pH降幅在醇化處理第3～9個(gè)月有1個(gè)下降緩慢的平臺(tái)期。該平臺(tái)期的出現(xiàn)可能與該時(shí)期室溫降低有關(guān)。片煙中還原糖含量及還原糖/總糖比值(兩糖比)是最常用于評(píng)價(jià)片煙內(nèi)在品質(zhì)和吃香味的重要指標(biāo)[19]?？傊参飰A含量是衡量片煙品質(zhì)優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一[20]。試驗(yàn)結(jié)果表明，片煙樣品的總植物堿隨醇化氧濃度變化而改變的趨勢(shì)與pH降低趨勢(shì)相同，推測(cè)片煙pH與總植物堿含量具有一定的關(guān)聯(lián)性。

多酚是煙草中重要的香氣前體物，其降解產(chǎn)物是片煙香氣風(fēng)格與感官品質(zhì)特征形成的重要物質(zhì)，多酚燃燒時(shí)產(chǎn)生的酸性物質(zhì)能中和部分煙堿，使煙草的吃味醇和[5-6,21]。在醇化前10個(gè)月多酚損耗率較小，在醇化第10～13個(gè)月時(shí)快速消耗，并在13個(gè)月后損耗率減緩至穩(wěn)定，與任勝超等[6]的研究類似，推測(cè)多酚快速消耗過(guò)程的出現(xiàn)與醇化環(huán)境溫度升高有關(guān)。經(jīng)7個(gè)月醇化處理，所有樣品的多酚含量達(dá)穩(wěn)定值，并在醇化10個(gè)月后開(kāi)始變化。

片煙中的氨基酸能夠與糖類發(fā)生美拉德反應(yīng)產(chǎn)生獨(dú)有的氣味與色澤，是片煙香味來(lái)源的主要物質(zhì)，與片煙的感官和外觀質(zhì)量密切相關(guān)[3]。隨著醇化進(jìn)行，氨基酸總量逐漸下降，與多酚變化趨勢(shì)類似，3種片煙中總氨基酸含量均隨氧濃度增加而降低，21%氧濃度下?lián)p失最多。所有氨基酸在醇化3個(gè)月、13個(gè)月時(shí)出現(xiàn)2段快速消耗階段。貴州遵義中間香型C2F(A)片煙不同氧濃度下氨基酸降低程度最大的四種氨基酸為酰胺類氨基酸、芳香族氨基酸、堿性氨基酸、亞氨基類氨基酸；四川會(huì)理清香型C2F(A)片煙和湖南郴州濃香型C2F(A)片煙不同氧氣濃度下氨基酸降低程度最大是酰胺類氨基酸、堿性氨基酸、含羥基類氨基酸和芳香族氨基酸。

四川會(huì)理清香型C2F(A)片煙醇化10個(gè)月時(shí)外觀評(píng)分達(dá)最高，其中顏色、油分和色度指標(biāo)的增加是品質(zhì)上升的主要因素。隨氧濃度增加，3種片煙外觀評(píng)分增加，達(dá)峰值后均以2%氧濃度的外觀品質(zhì)下降幅度最為平緩。對(duì)于3種不同類型片煙，2%氧濃度醇化處理均能明顯改善片煙的外觀質(zhì)量并提高感官質(zhì)量，經(jīng)7～10個(gè)月醇化處理，貴州遵義中間香型C2F(A)片煙的細(xì)膩程度、香氣質(zhì)、透發(fā)性、甜度和余味指標(biāo)得到提高，四川會(huì)理清香型C2F(A)片煙的煙氣濃度、細(xì)膩程度和香氣值均有所改善，湖南郴州濃香型C2F(A)片煙的細(xì)膩程度、香氣質(zhì)和余味指標(biāo)均有改善。

4 結(jié)論

對(duì)貴州遵義中間香型C2F(A)、四川會(huì)理清香型C2F(A)和湖南郴州濃香型C2F(A)3種片煙進(jìn)行不同氧濃度(21%、6%～8%和2%以下)醇化，研究充氮?dú)庹{(diào)時(shí)氧濃度醇化對(duì)片煙品質(zhì)和化學(xué)成分的影響。結(jié)果表明，2%氧濃度醇化處理顯著提高3種片煙的外觀質(zhì)量。3種氧濃度醇化處理下，隨氧濃度降低，片煙外觀品質(zhì)下降速率減緩，其中以2%氧濃度處理的外觀質(zhì)量下降速率最低。貴州遵義中間香型C2F(A)片煙和湖南郴州濃香型C2F(A)片煙在3種氧濃度下醇化7個(gè)月時(shí)外觀和感官評(píng)分同步達(dá)最高。四川會(huì)理清香型C2F(A)片煙在3種氧濃度下醇化10個(gè)月后外觀評(píng)分最高；在21%和6%～8%氧濃度醇化7個(gè)月后感官評(píng)分最高，而2%氧濃度醇化10個(gè)月后感官評(píng)分最高，之后隨時(shí)間增加逐漸降低。3種氧濃度處理感官評(píng)分最高分值差異不明顯，但以2%氧濃度醇化處理顯著提高片煙感官質(zhì)量?？傮w看，2%氧濃度醇化處理7～10個(gè)月，可顯著提高片煙外觀質(zhì)量和感官質(zhì)量。當(dāng)片煙外觀質(zhì)量與感官質(zhì)量最佳時(shí)，2%氧濃度處理3種片煙的理化成分表現(xiàn)為：pH5.42～5.49，兩糖比0.84～0.86，多酚損耗率9.77%～14.0%，氨基酸損耗率17.48%～26.32%。