我國烤煙主產區(qū)不同尺寸片煙化學成分差異及復烤后變化

王 戈，陳康康，萬明宇，劉 威，丁 冉，張 鑫，徐瑋杰*，徐其敏，楊 凱*

我國烤煙主產區(qū)不同尺寸片煙化學成分差異及復烤后變化

王 戈1，陳康康2，萬明宇2，劉 威2，丁 冉1，張 鑫1，徐瑋杰1*，徐其敏2，楊 凱1*

（1.上海煙草集團有限責任公司技術中心，上海 200120；2.華環(huán)國際煙草有限公司技術中心，安徽 滁州 233121）

為了分析我國主產煙區(qū)烤煙不同尺寸片煙化學成分的差異，通過葉片振動分選機對5個一級種植區(qū)配方模塊的片煙進行篩分，測定分析了復烤前后不同尺寸片煙的常規(guī)化學成分及其差異性。結果表明，不同尺寸片煙的化學成分存在較大差異，大片和中片的化學成分基本一致；小片及其以下尺寸片煙隨著片型尺寸的減小，煙堿、總糖和還原糖含量有下降的趨勢，總氮、非煙堿氮和鉀含量有上升的趨勢；東南和西南煙區(qū)碎片、碎末主要參評指標與大片的差異大于黃淮和北方煙區(qū)；復烤后碎片和碎末的還原糖、煙堿、糖堿比和氮堿比變化度較大片、中片和小片更大。因此，東南和西南煙區(qū)通過篩除碎片、碎末的方式提升模塊品質的潛力較大，復烤后篩除碎片或碎末更有利于提升成品片煙品質。

烤煙；不同產區(qū)；打葉復烤；片煙尺寸；化學成分

打葉復烤是卷煙原料保障的重要環(huán)節(jié)，也是銜接煙草農業(yè)種植和卷煙工業(yè)生產的重要紐帶。配打煙葉的產地、部位、等級以及同一片煙葉的區(qū)位差異均會影響煙葉原料的耐加工性，導致葉梗分離過程中產生尺寸各異的片煙[1-3]。一般而言，質量和耐加工性較好的煙葉或煙葉區(qū)位容易形成大尺寸的片煙；反之則更容易形成小尺寸的片煙。近年來，隨著打葉復烤精細化加工能力的提升，不同尺寸片煙的差異性研究成為新的研究熱點。劉超等[4]、胡靜宜等[5]以河南煙葉組成的配方模塊為研究對象，研究了打葉后不同尺寸片煙常規(guī)化學成分和致香物質含量的差異，得出片煙化學成分協調性隨著片型尺寸的減小而降低的結論。王戈等[6]以四川初烤煙葉為研究對象，系統(tǒng)研究了各級打葉風分單元分離得到的不同尺寸片煙的化學成分和感官品質的變化規(guī)律，發(fā)現碎片的化學成分可用性明顯低于大、中和小片，隨著打葉級數的增加碎片的化學成分可用性逐級提高。而目前尚未見全國不同種植區(qū)烤煙不同尺寸片煙復烤前后化學成分的系統(tǒng)比較。本文依照我國最新的煙草種植區(qū)劃劃分[7]，以西南、東南、長江中上游、黃淮和北方5個一級種植區(qū)的烤煙原料組成的配方模塊為研究對象，研究不同模塊復烤前后不同尺寸片煙的常規(guī)化學成分差異及變化，為各配方模塊成品片煙品質和均勻性的精細調控以及不同尺寸片煙的個性化使用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料 研究在華環(huán)國際煙草有限公司華環(huán)加工中心進行。以2020年中國西南、東南、長江中上游、黃淮和北方5個種植區(qū)共8個省份（四川、福建、湖北、陜西、河南、吉林、黑龍江、遼寧）的主栽品種（除了河南為中煙100外，其余均為云煙87）C2F、C2L等級烤煙，共計1.465×107kg煙葉為材料，按照上海煙草集團對5個種植區(qū)的初配方要求分別進行工業(yè)二次分選后，按配方比例配打加工成中部煙配方模塊。

在打葉和復烤加工過程中，每個種植區(qū)配方模塊的每種片型（大片、中片、小片、碎片、碎末）各抽取7份樣品，共計175份片煙樣品。

1.1.2 設備和儀器 華環(huán)國際煙草有限公司的打葉復烤生產線（生產能力12 000 kg/h，共5級打葉，一級打葉后8次風分，二級打葉后4次風分，三級打葉后3次風分，四級打葉后1次風分，五級打葉后1次風分），美國Cardwell公司的葉片振動分選機（25.4、12.7、6.35和2.36 mm網篩），德國Binder公司的FED115熱風循環(huán)烘箱，北京一輕研究院有限公司的CSM-I旋風磨（60目250 μm網篩），上海鼎廣機械設備有限公司的DFS197粉碎機，美國Thermo Fisher公司的AntarisⅡ傅里葉變換近紅外光譜儀，美國API公司的AAS-305D連續(xù)流動分析儀。

1.2 研究方法

1.2.1 原煙工業(yè)二次分選 使用片選分選方式[8]，即以片為單位剔除原煙中青、霉煙以及低使用價值煙葉，挑選出符合中高端卷煙產品質量需求的煙葉。選后煙葉的4C等級（C1F、C1L、C2F、C2L）符合率≥85%。

1.2.2 片煙取樣和篩分 在生產線上打葉和復烤后分別在匯總皮帶處進行截面取樣，每次取樣（3000±300）g，按照GB/T 21137的方法實現不同尺寸片煙的分離，將分離后的樣品分別存放，直至篩分量滿足化學成分測定的要求，各配方模塊每班取樣1次，取7個班。

1.2.3 片煙化學成分檢測 按照YC/T 160—2002，YC/T 161—2002，YC/T 159—2019，YC/T 217—2007和YC/T 162—2011的方法分別測定樣品中總植物堿、總氮、水溶性糖、鉀和氯的含量。

1.2.4 評價指標 （1）非煙堿氮含量：非煙堿氮是指以非煙堿的形式存在的氮元素，包括蛋白氮、氨基酸態(tài)氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮等。非煙堿氮含量與煙葉感官質量普遍呈現負相關關系，計算方式參考文獻[9]。

（2）化學成分參評指標：參照“中國煙草種植區(qū)劃”[7]和烤煙化學質量綜合評價[10-11]的相關結果，結合上海煙草集團中高端產品煙葉原料保障的實際情況和相關研究成果[12-13]，選取主要化學成分中的煙堿、總氮、還原糖、鉀及其衍生指標糖堿比、氮堿比和鉀氯比作為不同片型烤煙的化學成分參評指標（簡稱參評指標，下同），各參評指標的重要性排序為糖堿比、煙堿、還原糖、氮堿比、總氮、鉀氯比和鉀。

2 結 果

2.1 復烤前片煙化學成分差異

2.1.1 不同煙區(qū)化學成分差異性 各種植區(qū)配方模塊的復烤前片煙化學成分含量存在差異（圖1）。①黃淮和東南煙區(qū)煙堿含量較高，北方煙區(qū)煙堿含量極低；總氮、非煙堿氮含量的規(guī)律與煙堿類似，不同的是東南煙區(qū)的總氮和非煙堿氮含量適中而西南煙區(qū)偏高。②總糖和還原糖含量北方煙區(qū)較高、黃淮煙區(qū)較低，其他煙區(qū)含量適中。③各煙區(qū)鉀含量由南向北逐漸降低，其中東南煙區(qū)鉀含量較高。④黃淮煙區(qū)和北方煙區(qū)的氯離子含量較高，其中黃淮煙區(qū)氯離子含量突出，達到1.30%以上。

2.1.2 不同尺寸片煙化學成分差異性 復烤前不同尺寸片煙的常規(guī)化學成分含量呈現一定的共性變化規(guī)律（圖1）。各產區(qū)大片和中片的化學成分基本一致，各項化學成分含量的差異不顯著。小片及其以下片煙，隨著片型尺寸的減小，煙堿、總糖和還原糖含量呈現下降的趨勢，除北方煙區(qū)的煙堿含量外，大、中片與碎片、碎末之間煙堿、總糖和還原糖含量的差異多數達到顯著水平；總氮、非煙堿氮和鉀含量呈現上升的趨勢，除黃淮煙區(qū)的鉀含量外，不同尺寸片煙間的差異達到顯著水平。不同尺寸片煙氯含量差異較小，且隨著片型尺寸的減小總體呈現上升的趨勢（黃淮煙區(qū)除外），西南、東南和長江中上游煙區(qū)不同尺寸片煙間氯含量的差異達到顯著水平。

注：每個種植區(qū)中不同小寫字母表示各片型間化學成分差異有統(tǒng)計學意義（≤0.05）。下同。

Note: Value of the same planting division not marked by the same letters signifies significant difference (≤0.05). The same as below.

圖1 復烤前不同尺寸片煙的常規(guī)化學成分含量

Fig. 1 Contents of chemical components in tobacco strips woth different size before redrying

不同尺寸片煙的復烤前化學協調性指標差異明顯（圖2）。隨著片型尺寸的減小，糖堿比總體呈現明顯的下降趨勢，而氮堿比總體呈現上升的趨勢，其中大片與碎片、碎末的差異達到顯著水平；鉀氯比除北方煙區(qū)總體呈現上升趨勢外，其余煙區(qū)的變化趨勢不明顯；兩糖比的差異較小，除東南煙區(qū)外，其余煙區(qū)總體均略有下降的趨勢。

除鉀含量和鉀氯比指標外，各煙區(qū)不同尺寸片煙參評指標的差異強度不同，主要體現在東南和西南煙區(qū)碎片、碎末相較于大片的差異較大（碎片、碎末的糖堿比、煙堿、還原糖較大片平均分別下降了26.9%、13.1%、36.5%，氮堿比、總氮平均分別上升了36.1%、16.3%），明顯高于黃淮和北方煙區(qū)（碎片、碎末的糖堿比、煙堿、還原糖較大片平均分別下降了18.3%、6.5%、26.7%，氮堿比、總氮平均分別上升了16.9%、9.2%）。對于鉀含量，黃淮煙區(qū)碎片、碎末相較于大片的差異較小，僅下降8%，其余4個煙區(qū)平均上升39.1%。對于鉀氯比指標，北方煙區(qū)變化強度較大，碎片、碎末較大片上升了49.8%，其余煙區(qū)不同片型的差異規(guī)律不明顯。

圖2 復烤前不同尺寸片煙的化學衍生指標

2.2 復烤前、后片煙參評指標的變化度

對重要性最高的4個參評指標（還原糖、煙堿、糖堿比和氮堿比）復烤前、后變化度（值）的比較分析表明（圖3）：①不同參評指標的值存在差異，其中還原糖和氮堿比平均值的絕對值差異較大。②不同尺寸片煙的值也存在差異，大、中、小片的值的絕對值較小（＜0.06）；而碎片和碎末的值的絕對值較大，說明碎片和碎末復烤前后參評指標的變化較大，其中長江中上游煙區(qū)更為突出。③隨著片型尺寸的減小，復烤前后還原糖含量和煙堿含量的變化度總體有下降的趨勢，氮堿比的變化度總體有上升的趨勢，而糖堿比的變化度總體有先增后減的趨勢。④碎片和碎末還原糖、煙堿含量和糖堿比的變化度為負（碎片的煙堿除外），氮堿比的變化度為正，說明復烤后碎片和碎末的還原糖含量、煙堿含量和糖堿比較大幅度下降，而氮堿比較大幅度升高。

注：為便于比較，各圖的縱坐標數據跨度相同。Note: The ordinate data span of each figure is the same for comparison.

3 討 論

研究表明煙葉原料不同區(qū)位化學成分含量及協調性差異較大[14]。一般而言，煙葉葉基、內緣和外緣區(qū)位厚度偏薄，柵欄組織較疏松，力學性能和耐加工性較差，在打葉撕扯過程中葉梗分離的同時無法保持自身尺寸，容易造碎形成碎片和碎末；而葉中、葉尖和中緣區(qū)位厚度適宜至稍厚，柵欄組織較緊密，力學性能和耐加工性較好，在打葉撕扯過程中主要發(fā)生葉梗分離，不易造碎，最終形成大片和中片[2-3]。本研究結果表明，對于西南、東南、長江中上游、黃淮和北方5個一級種植區(qū)的中部煙模塊，片煙化學成分呈現共性的變化規(guī)律：隨著片型尺寸的減小，片煙煙堿、總糖和還原糖含量有下降的趨勢；總氮、非煙堿氮和鉀含量有上升的趨勢；各產區(qū)大片和中片的化學成分基本一致，各項化學成分含量的差異不顯著。這些結果與之前的研究報道相同[5-6]。在實際調撥中，中部上等煙中容易摻混低等級的中、下部煙葉，這些質量較低的煙葉葉片薄、油分少、易造碎，容易在打葉復烤加工過程中變成尺寸較小的片煙，但本研究通過工業(yè)二次分選的方式確保5個試驗模塊的原料等級一致，等級合格率較高且基本相同，弱化了煙葉原料等級及等級合格率差異對試驗結果的影響，進一步驗證了該結果的可靠性。

本研究結果還表明碎片、碎末的參評指標與大片的差異，東南和西南煙區(qū)大于黃淮和北方煙區(qū)（除鉀含量和鉀氯比指標）。產生該結果的原因可能與不同種植區(qū)的生態(tài)適宜性與種植措施有關：黃淮和北方煙區(qū)的日照時間較長、太陽高度角較小、移栽期較晚，煙葉葉基發(fā)育較充分，各區(qū)位間耐加工性和化學成分差異相對較小，整張煙葉各區(qū)位質量趨于一致；東南和西南煙區(qū)相較于黃淮和北方煙區(qū)則相反。因此，東南和西南煙區(qū)更有必要通過篩除碎片、碎末的方式實現成品片煙品質和均勻性的提升。

本研究還發(fā)現，不同尺寸片煙化學成分復烤前、后的變化度存在差異：隨著片型尺寸的減小，復烤前后還原糖含量和煙堿含量的變化度總體有下降的趨勢，氮堿比的變化度總體有上升的趨勢；復烤后碎片和碎末還原糖、煙堿、糖堿比和氮堿比與大片、中片和小片相比，差異進一步擴大。產生這種現象的原因，一是復烤會導致煙葉尺寸的皺縮，造成煙葉篩分結果的偏移，例如部分在復烤前為大片尺寸的片煙在復烤過程中由于尺寸收縮，復烤后被篩分至中片尺寸；二是復烤過程中高溫會伴隨著煙葉內在成分的轉化，例如還原糖會在復烤過程發(fā)生美拉德反應導致含量降低[15]，復烤過程中煙堿和香味成分散失[16]，等。對于碎片和碎末，由于其尺寸較?。ǎ?.35 mm）、皺縮率較低[17]，造成碎片和碎末復烤前后變化度較高的原因主要是其內在物質轉化和散失；而對于大、中、小片，兩種因素將共同作用。這部分研究結果為篩分環(huán)節(jié)的設置提供了指導，針對提質潛力較大的配方模塊，復烤后篩除碎末或碎片更有利于提升成品片煙品質。

傳統(tǒng)上，工業(yè)企業(yè)通過對煙葉原料的個性化挑選，實現主體配方原料的品質提升。在本研究中，我們發(fā)現利用煙葉原料耐加工性的差異也具備提升成品片煙品質和均勻性的潛力，為“打葉復烤技術升級”國家煙草專賣局科技重大專項提供新的思路和技術參考。需要說明的是，本研究對象只針對具有較高等級和較高等級純度的中部煙模塊，不同部位、不同等級純度以及同產區(qū)不同煙葉品種配方模塊的變化規(guī)律還有待進一步探索。

4 結 論

①大片和中片的化學成分基本一致，各項化學成分含量無顯著性差異；小片及其以下尺寸片煙，隨著片型尺寸的減小，煙堿、總糖和還原糖含量有下降的趨勢，總氮、非煙堿氮和鉀含量有上升的趨勢。②相比于黃淮和北方煙區(qū)，東南和西南煙區(qū)碎片、碎末的主要參評指標相較于大片差異更大，因此東南和西南煙區(qū)配方模塊通過篩除碎片、碎末的方式提升模塊品質的潛力較大。③相比于復烤前，復烤后碎片和碎末的主要參評指標變化度與大片、中片和小片相比更大，因此針對提質潛力較大的配方模塊，復烤后篩除碎片或碎末更有利于提升成品片煙品質。

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Difference Analysis of Chemical Compound Contents in Flued-cured Tobacco Strips of Different Size and Changes after Redrying in the Main Tobacco-producing Areas in China

WANG Ge1, CHEN Kangkang2, WAN Mingyu2, LIU Wei2, DING Ran1, ZHANG Xin1,XU Weijie1*, XU Qimin2, YANG Kai1*

(1. Technology Center, Shanghai Tobacco Group Co., Ltd., Shanghai 200120, China; 2. Technology Center, Hua Huan International Tobacco Co., Ltd., Chuzhou 233121, Anhui, China)

To investigate the difference of chemical compound contents in flued-cured tobacco strips of different size in the main tobacco-producing areas in China, tobacco strips from five primary planting areas were screened using a blade vibratory separator. The discrepancy in chemical components from strips with different size before and after redrying was determined. The results showed that there was a significant difference in chemical composition among tobacco strips with different size. The chemical composition of large and medium strips was basically the same. For small strips, with the decrease of strip size, the contents of nicotine, total sugar and reducing sugar showed a downward trend, while the contents of total nitrogen, non-nicotinic nitrogen and potassium showed an upward trend. The variation degree of evaluation indexes among different strip size in Southeast and Southwest planting areas were greater than that in Huang-huai and North planting areas. There were significant differences in contents of reducing sugar, nicotine, ratio of sugar to nicotine and ratio of nitrogen to nicotine in fragments and debris before and after redrying. Therefore, it is more promising to improve the quality of modules in Southeast and Southwest planting areas by removing tobacco leaf fragments and debris and the fragments or debris were more suitable to be removed after redrying.

flue-cured tobacco; different production areas; threshing and redrying; strip size; chemical component

10.13496/j.issn.1007-5119.2022.06.013

TS41+1

A

1007-5119（2022）06-0088-07

中國煙草總公司重大科技項目（110201901032FK-03、110202201052SJ-02）；上海煙草集團有限責任公司科技項目（K2020-1-010P、K2022-1-055P）

王 戈（1991-），男，碩士，工程師，主要從事煙草配方、工藝和煙草信息化方面的研究。E-mail：wangg1@sh.tobacco.com.cn

，E-mail：徐瑋杰，xuwj@sh.tobacco.com.cn；楊 凱，yangk@sh.tobacco.com.cn

2022-02-10

2022-09-30