“8點式精準密集烘烤工藝”的創新集成與應用

徐秀紅，王傳義，劉昌寶，許家來，楊旭亮，王術科，郝賢偉,5

（1.中國農業科學院煙草研究所，農業部煙草生物學與加工重點實驗室，青島 266101；2.中國煙草總公司山東省公司，濟南 250101；3.山東煙草研究院，濟南 250101；4.山東濰坊煙草有限公司，山東 濰坊 261061；5.中國農業科學院研究生院，北京 100081）

由于密集烤房烤煙具有省工、省時等優勢，而且適應烤煙規模化種植和專業化生產的形勢，目前已成為我國的主要烘烤設備。但是由于烘烤工藝等原因，密集烘烤煙葉還存在顏色偏淡、油分偏少、香氣不足等問題。如何優化密集烘烤工藝，提高煙葉香吃味和工業可用性是當前關注的焦點[1]。為了進一步提高密集烘烤煙葉的質量，充分發揮密集烤房的優勢，近幾年來，對密集烤房的配套設備、關鍵烘烤參數、工藝優化等方面一直在進行研究改進[2-8]。筆者在對密集烘烤變黃溫度、濕球溫度、穩溫時間等關鍵工藝參數進行研究的基礎上，為適應現代煙草農業的發展要求，實現密集烘烤精準化，進一步提高密集烘烤煙葉質量，優化創新集成了“8點式精準密集烘烤工藝”，并對其烘烤機理和烘烤效果進行了試驗研究和驗證，通過大面積的推廣應用，取得了良好的經濟效益和社會效益。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗研究于 2010年在山東諸城進行，以成熟采收的中煙100品種下部葉（3～5葉位）、中部葉（9～11葉位）和上部葉（15～17葉位）為研究材料，在標準化密集烤房中開展試驗。2011年在山東省主產煙區進行了大面積的推廣應用。

1.2 試驗處理

設置了 2個烘烤工藝處理：G1：“8點式精準密集烘烤工藝”，簡稱“8點式精準工藝”；G2（對照）：傳統工藝，低溫變黃，以36～38 ℃為主要變黃溫度。G1包括 8個關鍵溫度點：38、40、42、45、47、50、54和68 ℃。技術核心是相對高溫變黃、提高變黃程度，降低定色溫度和定色前期濕球溫度、延長定色時間，提高定色后期和干筋期濕球溫度。主要技術參數列于表1。

表1 “8點式精準密集烘烤工藝”關鍵參數Table 1 Key parameters of eight-point curing technology

1.3 試驗方法

烤前鮮煙葉取樣1次，烘烤過程中主要關鍵溫度點各取樣1次，切去葉尖和基部各1/3區域，留葉中間1/3區域，一部分用于測定煙葉水分和葉綠素含量，煙葉水分和葉綠素含量的測定及指標的計算參見煙草行業標準 YC/T 311—2009。一部分于105 ℃下殺青，再于 60 ℃烘干，研磨成粉，由農業部煙草產業產品質量監督檢驗測試中心進行常規化學成分和多酚等的化驗分析。

烤后煙葉按照國標GB 2635—92進行分級和外觀質量鑒定，由農業部煙草產業產品質量監督檢驗測試中心進行評吸鑒定。

2 結 果

2.1 “8點式精準密集烘烤工藝”的烘烤機理

2.1.1 烘烤過程中煙葉葉綠素含量變化 煙葉烘烤過程中變黃速度有差異的一個重要原因是葉綠素降解速率不同。從圖1～3可以看出，“8點式精準工藝”和對照兩種工藝烘烤過程中煙葉葉綠素降解特性不同。烘烤各主要關鍵點煙葉葉綠素含量是G2高于G1，葉綠素降解量是G1高于G2。烘烤各階段葉綠素降解速率都是G1明顯快于G2，G1和G2在變黃期葉綠素平均降解速率分別為 1.43 %/h和 1.35 %/h，定色期葉綠素平均降解速率分別為0.23 %/h和0.07 %/h，總平均降解速率分別為0.83%/h和0.71 %/h。

2.1.2 烘烤過程中煙葉水分含量變化 圖4～6顯示，“8點式精準工藝”和對照工藝烘烤過程中煙葉失水特性有著較大的差異，不同烘烤階段失水速率差異明顯。

隨著烘烤的進行，煙葉含水量都呈下降趨勢，在42 ℃以前，2個處理煙葉含水量差異不大，G1處理煙葉含水量由鮮煙葉的81.1%降到71.0%，G2處理降到67.2%；但轉火進入定色期后兩者煙葉含水量差異明顯，G2處理快速失水，到47 ℃結束時，G2處理煙葉含水量由42 ℃時的67.2%快速降到只有10.6%，而G1處理煙葉失水相對較平緩，由42 ℃時的70.1%降到35.4%；烘烤進行到54℃以后，G1和G2處理煙葉含水量差異不大，葉片含水量均降到4%以下。

圖1 不同工藝烘烤煙葉葉綠素含量變化Fig.1 Chlorophyll content of tobacco leaves cured by different curing technology

圖2 不同工藝烘烤煙葉葉綠素降解量變化Fig.2 Degradation amount of chlorophyll of tobacco leaves cured by different curing technology

圖3 不同工藝烘烤煙葉葉綠素降解速率Fig.3 Degradation rate of chlorophyll of tobacco leaves cured by different curing technology

圖4 不同工藝烘烤煙葉含水量變化Fig.4 Moisture content of tobacco leaves cured by different curing technology

圖5 不同工藝烘烤煙葉失水量變化Fig.5 Moisture loss amount of tobacco leaves cured by different curing technology

圖6 不同工藝烘烤煙葉失水速率Fig.6 Moisture loss rate of tobacco leaves cured by different curing technology

在變黃前期（38 ℃）G1處理煙葉失水量大于G2處理，失水量分別為16.4%和10.3%；而變黃后期（42 ℃）至定色前期（47 ℃），G2處理煙葉失水較多，失水量明顯大于G1處理，42 ℃時G1處理煙葉失水量由變黃初期的16.4%增加到42.9%，而G2處理失水量則由10.3%增加到52.0%，47 ℃時G1處理煙葉失水量由42.9%增加到87.2%，G2處理則由52.0%增加到97.2%；進入定色后期和干筋期后，葉片基本全部失水干燥。

各烘烤階段葉片失水速率差異明顯，在變黃前期（38 ℃）G1處理煙葉失水速率快于G2處理，而變黃后期（42 ℃）和定色前期（47 ℃）均以G2處理快于G1處理；定色后期（54 ℃）又以G1快于G2，干筋期時失水速率差異不大。

2.1.3 烘烤過程中煙葉主要化學成分變化 烘烤過程中煙葉淀粉含量變化如圖7所示。淀粉總降解量為92%左右，由鮮煙葉中的16.7%左右降到烤后的1.5%以下。在變黃階段，42℃以前降解快，含量急劇下降，42℃時淀粉降解量占總降解量的75%～85%，進入定色期后降解變緩，淀粉只降解了10%左右。不同烘烤工藝處理煙葉淀粉含量變化不同，G1處理煙葉淀粉含量低于G2處理煙葉，42 ℃前淀粉降解量G1處理明顯高于G2處理。“8點式”工藝利于煙葉烘烤過程中淀粉的充分降解和轉化，從而利于煙葉烘烤質量的改善。

圖7 不同工藝烘烤煙葉淀粉含量變化Fig.7 Starch content of tobacco leaves cured by different curing technology

烘烤過程中煙葉蛋白質含量變化如圖8所示。隨著烘烤的進行，煙葉中蛋白質逐漸降解，蛋白質降解量 45%左右，主要是在變黃期和定色前期降解，47 ℃以后蛋白質基本不再降解。不同烘烤工藝煙葉蛋白質降解有所不同，G1處理煙葉在烘烤各階段的蛋白質含量都明顯低于G2處理，尤其是在變黃期，其煙葉蛋白質降解快，降解量大，含量明顯低于G2。“8點式精準工藝”（G1）可以促進蛋白質的降解和轉化，利于提高煙葉質量。

圖8 不同工藝烘烤煙葉蛋白質含量變化Fig.8 Protein content of tobacco leaf cured by different curing technology

烘烤過程中煙葉多酚含量變化如圖9所示。隨著烘烤的進行，多酚類化合物在葉片中積累量迅速增加，含量逐步提高。G1處理煙葉多酚積累量大，峰值高，G1和G2處理在定色后期（54 ℃）多酚積累量達到最高，其中以G1處理煙葉多酚積累量多，含量更高，達到19.59 mg/g，比G2處理高5.16 mg/g；烤后煙葉多酚含量較定色后期（54 ℃）高峰時都有所降低，G1處理煙葉多酚含量由峰值時的19.59 mg/g降到15.54 mg/g，氧化降解了4.05 mg/g，而G2處理煙葉多酚含量由峰值時的14.43 mg/g降到12.20 mg/g，氧化降解了2.23 mg/g。

圖9 不同工藝烘烤煙葉多酚含量變化Fig.9 Ployphenol content of tobacco leaves cured by different curing technology

2.2 “8點式精準密集烘烤工藝”的烘烤效果

2.2.1 對烤后煙葉外觀質量的影響 對不同烘烤工藝處理的下部、中部和上部3個部位烤后煙葉按國標進行分級和外觀質量評價（表2）。“8點式精準工藝”（G1）可以明顯提高3個部位煙葉的橘黃煙比例，減少微帶青煙比例，顯著降低雜色煙比例。改善了煙葉外觀質量和提高了煙葉可用性。

表2 不同烘烤工藝烤后煙葉外觀質量比較 %Table 2 Apparent quality of tobacco leaves cured by different curing technology

2.2.2 對烤后煙葉經濟性狀的影響 從不同處理烤后煙葉主要經濟性狀（表3）看，“8點式精準工藝”（G1）明顯提高了3個部位烤后煙葉主要經濟性狀指標。下部葉上等煙比例和均價分別提高了10個百分點和0.86元/kg，而下等煙減少了13.32個百分點；中部葉上等煙比例和均價分別提高了 19.14個百分點和2.27元/kg，而下等煙減少了14.74個百分點；上部葉上等煙比例和均價分別提高了47.92個百分點和4.81元/kg，而下等煙減少了28.94個百分點。

2.2.3 對烤后煙葉評吸質量的影響 不同工藝烤后煙葉評吸鑒定結果列于表4。“8點式精準工藝”G1處理不同部位煙葉評吸質量均明顯好于對照工藝G2處理，下部、中部和上部煙葉評吸得分分別高4.8分、4.9分和1.5分，主要體現在香氣質變好，香氣量更加充足，余味更加舒適，雜氣、刺激性減少，整體評吸質量得到改善。

2.3 “8點式精準密集烘烤工藝”的推廣應用

2011年山東省煙草專賣局（公司）立項推廣“8點式精準密集烘烤工藝”，當年在濰坊、臨沂、日照、萊蕪等煙區推廣應用5200 hm2（表5）。與傳統工藝相比，烤后煙葉外觀質量和內在質量明顯改善，上等煙比例平均提高6.2～9個百分點，均價平均提高 0.08～0.18元/kg，產值平均增加 180～351元/hm2。新增產值148.82萬元，新增利潤57.73萬元，新增稅收32.74萬元，因烘烤用煤減少等節支139.83萬元，年增收金額達379.11萬元。取得了良好的經濟效益和社會效益。

表3 不同烘烤工藝烤后煙葉主要經濟性狀Table 3 Economic characters of tobacco leaves cured by different curing technology

表4 不同烘烤工藝烤后煙葉評吸質量Table 4 Smoking quality of tobacco leaves cured by different curing technology

表5 “8點式精準密集烘烤工藝”2011年推廣應用情況Table 5 Application of eight-point curing technology in 2011

3 討 論

“8點式精準密集烘烤工藝”的特點：一是適當提高主變黃溫度，以 38～40 ℃為主變黃溫度，延長 42 ℃凋萎溫度穩溫時間，增加煙葉變黃程度和失水量，有利大分子物質的充分降解，促進更多香氣前體物質和香氣物質的形成和積累；二是降低定色前期溫度，以 45～47 ℃為主定色溫度以延長定色時間，減少青筋、掛灰、組織僵硬等低次煙，促使香氣物質進一步轉化合成；三是降低變黃后期和定色前期濕球溫度1～2 ℃，減少掛灰、黑糟煙；四是延長定色后期（50～54 ℃）的穩溫時間，促進香氣物質的合成；五是提高定色后期和干筋期濕球溫度，增加橘黃煙比例，改善煙葉顏色和色度，促進香氣合成。

煙葉烘烤是一個與物理變化相伴隨的復雜的生理生化過程[9]，外觀表現為煙葉失水干燥，顏色由綠變黃，內部同時進行著色素和淀粉、蛋白質等大分子物質的降解轉化及香氣前體物質的生成和轉化等。

通過優化密集烘烤工藝創造適宜的溫濕度條件促進煙葉物理變化、生理生化過程的合理進行及煙葉變黃和失水的協調進行，才能進一步提高煙葉烘烤質量。“8點式精準工藝”有利于多酚糖苷和酯的分解代謝，促進多酚的積累，為非酶棕色化反應和煙葉香氣的形成提供了必要的前體物質，而且棕色化反應適度，對烤后煙葉的顏色有利。

煙葉烘烤過程中顏色的變化是最明顯、最直觀的。顏色變化的實質是葉綠素的降解和類胡蘿卜素等黃色素比例的增加，烘烤中煙葉變黃速度的差異主要體現在煙葉葉綠素降解的不同，而葉綠素降解速率與烘烤溫濕度條件密切相關。采用“8點式精準工藝”進行烘烤，煙葉葉綠素降解速率快，降解量大，降解徹底，煙葉才可能變黃快，產生較多的橘黃煙；傳統工藝烘烤條件下，葉綠素降解相對較慢，降解不徹底，煙葉變黃相對較慢，造成烤后橘黃煙比例相對低，青煙和雜煙比例相對高。

烘烤過程中恰當調控各時期的水分動態是至關重要的，對煙葉失水速率的控制得當與否是烘烤成敗的關鍵和核心。烘烤過程中煙葉失水速率受烘烤條件影響，不同環境影響葉片失水進而影響烤后煙葉質量。傳統工藝采取低溫變黃、快速升溫定色的方法，使煙葉烘烤前期失水較少，而進入定色階段后快速失水干燥，不利于煙葉物質轉化和合成，影響煙葉內、外觀質量的形成。

4 結 論

“8點式精準密集烘烤工藝”使煙葉變黃和失水協調進行，有利于色素、淀粉、蛋白質等物質的降解轉化和香氣物質的積累形成，明顯提高了煙葉烘烤質量，與傳統工藝相比，烤后煙葉的橘黃煙比例、上等煙比例和均價明顯提高，雜色煙、青煙等下低等煙明顯減少，組織結構變疏松，色度增強，油分增加，評吸質量明顯改善。

應用“8點式精準密集烘烤工藝”可進一步提高有效煙葉產量，提升煙葉質量，提高植煙效益，為卷煙企業提供更優質的原料，提高卷煙檔次及企業的效益，滿足卷煙生產者和消費者的需求。該技術成果的應用能帶來顯著的經濟效益和社會效益，具有良好的推廣應用前景。

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