變黃時間和定色時間對烤煙煙葉化學成分的影響

江厚龍，劉國順，周 輝，胡宏超

1.河南農業大學煙草學院國家煙草栽培生理生化研究基地，鄭州市農業路63號 450002

2.重慶煙草科學研究所，重慶市北碚區天生路216號 400715

3.河南省煙草公司平頂山分公司，河南省平頂山建設西路263號 467000

烘烤是烤煙生產的關鍵技術環節，烘烤過程中的變黃期和定色期是煙葉烘烤的重要階段，延長低溫變黃時間，提高變黃程度，使煙葉充分變黃后再緩慢升溫定色有利于提高煙葉致香物質含量［1-2］。孫福山［3］提出，堅持低溫變黃，把握變黃期和定色期脫水程度和階梯升溫干筋等措施可提高調制后煙葉的香氣質和香氣量。Burton等［4］發現，高溫可加速調制期間煙葉中葉綠素a和葉綠素b的分解代謝。和田等［5］發現，烤煙在干片定色末期，溫度升至50℃時，煙葉開始出現烤煙特有香氣，而在50～55℃溫度范圍內生成大量糖-氨基酸類縮合物，烤煙香氣物質大部分在烘烤的變黃期和定色期形成，這兩個時期的烘烤條件直接影響煙葉香氣成分組成和含量，對煙葉的香氣和吸味有著決定性影響［6-8］。目前，有關調制過程中變黃和定色條件的研究多集中在溫濕度和升溫速度方面［1，9-10］，有關變黃時間和定色時間的研究僅見宋曉華［11］、周輝［12］等報道，其試驗結果均為適當延長變黃時間和定色時間有利于提高煙葉質量，而有關變黃時間和定色時間對烤煙煙葉化學成分的影響少見報道。因此進行了本研究，旨在為科學烘烤提供工藝技術指標和理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

大田試驗于2008年在河南省平頂山市郟縣堂街鎮進行，供試品種K326。試驗田地勢平坦，土壤弱堿性，質地中壤，為烤煙連作地塊。土壤基礎肥力：有機質堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為4.49，78.36，18.54，102.79 mg/kg。5月3日移栽，大田常規管理，煙葉生長良好，8月26日采收適熟中部葉。

1.2 試驗設計與煙葉化學成分分析

采收的煙葉編桿，在氣流平移步進式烤房［8］內掛桿烘烤。在變黃后期（42～45℃），變黃時間分別延長0（對照），12，15和18 h；在定色期（52～54℃），將以上4個處理的定色期分別延長0（對照），6，9和12 h；共設16個處理，每處理3次重復（表1），按常規控制各處理的濕度。取每處理烤后C2F煙葉測定品質指標。

采用YC/Y 159—2002，YC/T 159—2002，YC/T 160—2002，YC/Y 161—2002，YC/T 176—2003規定的方法分別測定烤后煙葉的總糖、還原糖、煙堿、總氮和石油醚提取物；按照文獻［12-13］分別測定煙葉非揮發性有機酸和中性揮發性致香物質含量。

表1 烘烤期間延長變黃時間和定色時間試驗處理Tab.1 Treatments of prolong cured time experiments at yellowing color-fixing stages （h）

2 結果與討論

2.1 延長變黃時間和定色時間對烤后煙葉主要化學成分的影響

2.1.1 延長變黃時間的影響

由表2中的T1，T5，T9和T13處理烤后煙葉主要化學成分的分析結果可知，煙葉石油醚提取物、還原糖和總糖含量隨著變黃時間的延長逐漸增加，當延長時間過長時含量又開始降低，處理間有顯著性差異。這是因為變黃時間延長，促進淀粉的分解，增加了糖分的積累；變黃時間過長，則導致糖分含量因淀粉分解趨于徹底和呼吸作用繼續消耗而逐漸降低［2,12］?？偟S變黃時間的延長而逐漸降低；煙堿含量隨變黃時間的變化與還原糖的變化正好相反。糖堿比和氮堿比隨變黃時間的延長呈先升后降的趨勢，受變黃時間的影響較大。變黃期是大分子物質降解的關鍵時期［14］，適當延長這一時期的烘烤時間，對提高大分子物質的降解程度、增加香氣合成前體物質的含量是至關重要的。在變黃階段保持較高濕度和較長時間對淀粉的降解程度有著決定性作用［14］，宮長榮等［16］認為，延長低溫變黃時間，對延緩煙葉細胞生理功能，促進其內部物質轉化有重要的作用。艾復清等［17］發現，適當延長烘烤變黃時間、調控相對濕度，可降低烤后煙葉淀粉和蛋白質含量。陳曉紅［18］也報道了類似的研究結果。本試驗檢測結果與上述研究結果基本一致。

2.1.2 延長定色時間的影響

由表2中T1，T2，T3，T4烤后煙葉主要化學成分的分析結果可知，石油醚提取物、還原糖、總糖、煙堿和總氮含量均隨著定色時間的延長而增大，且處理間差異顯著；糖堿比隨定色時間延長而增大，氮堿比與定色時間關系不明顯；這表明，延長定色時間不僅增加了烤后煙葉石油醚提取物、還原糖、總糖、煙堿和總氮含量，而且糖、氮和堿間更加協調。這是因為小分子香氣前體物質縮合形成致香物質主要發生在烘烤過程的定色期［19］，適當延長定色時間，既能加快煙葉干燥，又促使葉綠素充分降解，葉脈充分變黃，葉內淀粉充分轉化［20］，進而改善煙葉化學成分及彼此間的協調性。

2.1.3 延長變黃時間和定色時間的影響

延長變黃期和定色期煙葉主要化學成分含量檢測結果見表2。由表2可知，煙葉中石油醚提取物、還原糖和總糖含量隨變黃時間和定色時間延長的變化規律相似，三者均以變黃期延長12 h后再延長定色期的含量較高。石油醚提取物和總糖含量均以T8處理（變黃期和定色期均延長12 h）含量最高，還原糖含量則以T7（變黃期延長12 h，定色期延長9 h）處理含量最高。變黃期和定色期延長對煙堿和總氮含量的影響不顯著。糖堿比隨變黃期和定色期的變化趨勢與還原糖較為相似，在T7處理時出現最大值。氮堿比與變黃時間和定色時間的關系不明顯，最大值出現在T6處理（變黃期延長12 h，定色期延長6 h）。這表明，適當延長烘烤過程的變黃期和定色期，可提高烘烤煙葉的石油醚提取物、還原糖和總糖的含量，提高化學成分間的協調性，優化煙葉品質。這是因為，適當延長變黃期和定色期的烘烤時間，可以促進大分子物質的分解轉化，小分子香氣物質的合成與積累［21］。姚忠達等［22］認為，適度延長變黃期和定色期穩溫時間，可使化學成分更趨協調。詹軍等［23］也發現，當煙葉變黃、定色時間不夠，將導致煙葉內部一系列的大分子物質不能充分分解轉化，造成煙葉外觀上的油潤、豐滿程度下降，枯燥程度增加，油份減少。

2.2 延長變黃時間和定色時間對烤后煙葉非揮發性有機酸含量的影響

由表3可知，乙二酸、丙二酸、蘋果酸、檸檬酸和非揮發性有機酸總量均隨變黃時間的延長而增加，亞油酸、油酸和亞麻酸含量則無明顯增加趨勢。除檸檬酸外，其他有機酸和非揮發性有機酸含量均隨定色時間的延長而增加。延長變黃時間后繼續延長定色時間明顯增加了蘋果酸、檸檬酸和非揮發性有機酸總量，亞油酸含量則略有降低，乙二酸、油酸和亞麻酸含量隨變黃時間和定色時間的變化不明顯。可能因為，在烘烤過程的變黃期和定色期，煙葉中的蛋白質降解可產生大量有機酸［24］，變黃期和定色期時間的延長，促進了煙葉中蛋白質的降解，進而增加了有機酸含量。李常軍等［25］報道，隨著烘烤時間的延長，有機酸總量呈持續增加趨勢。有機酸含量以變黃時間延長12 h為最高，繼續延長則有機酸含量開始下降［12］。煙葉中非揮發性有機酸不僅能調節煙氣的酸堿平衡，而且對卷煙感官質量也有重要作用，許多有機酸及其衍生物是煙草香味的主要成分［6］。因此，適當延長變黃時間和定色時間有利于提高調制煙葉的感官品質。

表2 延長變黃時間和定色時間烤后煙葉中的常規化學成分含量①Tab.2 Content of chemical components in prolong cured tobacco leaves during yellowing and color-fixing stages

表3 延長變黃時間和定色時間烤后煙葉中的非揮發性有機酸含量Tab.3 Contents of non-volatile organic acids in prolong flue-cured tobacco leaves at yellowing and color-fixing stage （mg/g）

2.3 延長變黃時間和定色時間對烤后煙葉香氣物質含量的影響

延長變黃時間和定色時間烤后煙葉中性致香物質的GC/MS檢測結果見表4。

2.3.1 延長變黃時間

由表4中T1，T5，T9，T13處理的檢測結果看出，隨著變黃期時間的延長，美拉德反應產物和類西柏烷降解產物含量呈逐漸增大的趨勢；類胡蘿卜素降解產物和苯丙氨酸類物質含量則以T9處理（變黃期延長15 h）最高；新植二烯和總致香物質含量以T5處理（變黃期延長12 h）最高。T1處理（對照）的5種致香物質和總致香物質含量均較其他處理低，說明適當延長變黃時間，使煙葉充分變黃，淀粉、色素等徹底降解，可提高煙葉香氣物質含量［26］。王萬能等［27］認為，在變黃末期適當延遲轉火，煙葉化學成分更協調，香味物質含量顯著增加。張曉遠等［28］發現，適當延長變黃穩溫時間，烤后上部煙葉中化學成分較為協調，中性致香物質含量較高。本研究結果進一步表明，變黃期是大分子物質降解，小分子致香前體物形成的重要時期［29］，此階段的穩溫時間對致香前體物含量有著至關重要的影響［30］。

2.3.2 延長定色時間

由表4中T1，T2，T3和T4處理的檢測結果可以看出，美拉德反應產物、類胡蘿卜素降解產物、苯丙氨酸類和新植二烯含量及致香物質總量均呈隨著定色期穩溫時間的延長而增大的趨勢，T4處理（定色期延長12 h）致香物質含量最高；類西柏烷降解產物含量隨定色期穩溫時間的延長而增大，至延長9 h（T3）時含量最高，繼續延長其含量又開始降低。這是因為，隨著定色期時間的延長，煙葉中大分子物質進一步降解成小分子致香物質，同時部分小分子物質又進一步聚合形成致香物質，致使煙葉中致香物含量增加。汪伯軍等［30］的研究表明，烘烤期間在54℃下保持相對較長的時間可改善煙葉顏色和色澤，有利于香氣物質的形成。定色階段的主要任務是大部分香氣前體物縮合形成大分子香氣物質，并把煙葉已經形成的色澤和品質固定下來［31］。因此，通過調控定色期穩溫時間促進更多致香物質的形成是可行的。

表4 延長變黃時間和定色時間烤后煙葉中性致香物質的含量Tab.4 Contents of neutral aroma substances in prolong flue-cured tobacco leaves at yellowing and color-fixing（μg/g）

2.3.3 延長變黃時間和定色時間

由表4中T6～T8，T10～T12和T14～T16處理的檢測結果可以看出，煙葉中美拉德反應產物的含量隨著變黃時間和定色時間的延長呈明顯的“雙峰”型變化，即美拉德反應產物的含量隨著煙葉變黃時間和定色時間的延長而增加，變黃時間過長則含量降低；高峰分別出現在T8和T12處理，T16處理含量最低。類胡蘿卜素降解產物的含量有隨煙葉變黃期時間的延長而逐漸增加的趨勢，所有處理均較對照含量高；變黃期和定色期分別延長12 h（T8）的類胡蘿卜素降解產物含量較高，隨后降低又逐漸增高，T15處理達到峰值，而后又降低。這是由于延長烘烤時間過長，部分香氣物質揮發造成的。宋曉華等［11］的研究顯示，烘烤時間過長會導致部分香氣物質損失。馬力［32］、詹軍［33］等的研究也表明，變黃期和定色期適度延長穩溫時間有利于類胡蘿卜素類降解產物、棕色化反應產物和新植二烯的形成。類西柏烷類降解產物含量呈隨變黃期和定色期延長而增大的趨勢，以T16處理的含量最高，其次是T8處理；變黃期延長對類西柏烷類致香物質含量的影響較定色期大。苯丙氨酸類致香物質的含量隨著變黃期的延長逐漸增加，T8處理含量最高，其次為T12，T16處理的含量最低。詹軍等［34］的研究也顯示相似的結果。這是因為，烘烤時間過長，導致某些苯丙氨酸類致香物揮發。也有報道顯示，適度延長變黃期和定色期穩溫時間，有利于提高煙葉西柏烷類及苯丙氨酸類的降解產物含量［22］。新植二烯含量和總致香物質含量隨煙葉變黃期和定色期的延長逐漸增加，達峰值后又開始下降，二者含量以T8處理最高?？赡苁且驗樽凕S期過長，呼吸消耗過度，削弱了香味物質生成的基礎；同時，定色期的延長又導致部分新植二烯類物質分解轉化或揮發損失。張豐收等［35］的研究表明，在烘烤過程中煙葉的變黃期（42℃）與定色期（54℃）均延長12 h，能顯著提高煙葉新植二烯、醇類、酮類、氮雜環類和總香氣物質含量。

3 小結

烘烤過程中變黃期和定色期均延長12 h，可有效提高烘烤后煙葉內石油醚提取物含量、還原糖、總糖、煙堿和總氮含量和中性致香物質的含量，具有顯著改善煙葉內在質量的作用。

［1］宮長榮，孫福山，劉奕平，等.烘烤環境條件對煙葉內在品質的影響［J］.中國煙草科學，1999（2）：8-9.

［2］董志堅，陳江華，宮長榮.煙葉烘烤過程中不同變黃和定色溫度下主要化學組成變化的研究［J］.中國煙草科學，2000（3）：21-24.

［3］孫福山.烤煙調制過程中香氣成分的研究及其應用技術探討［J］.中國煙草科學，1997（2）：39-41.

［4］Burton H R，Bush L P，Hamilton J L.Effect of curing on the chemicalcomposition ofburley tobacco［J］.Recent Advance in Tobacco Science，1983，9:91-153.

［5］茆寅生，譯.日本煙草調制的研究［J］.中國煙草，1986（2）：40-42.

［6］史宏志，劉國順.煙草香味學［M］.北京：中國農業出版社，1998.

［7］吳中華，徐秀紅，王松峰，等.不同調制方法對烤煙淀粉含量及香吃味的研究［J］.云南煙草，2004（2）：17-24.

［8］宮長榮，汪耀富，趙銘欽，等.烘烤過程中煙葉香氣成分變化的研究［J］.煙草科技，1995（5）：31-33.

［9］李傳玉，楊輝，王玉平，等.不同烘烤工藝對煙葉主要質量性狀的影響［J］.貴州農業科學，2008，36（5）：155-157.

［10］王愛華，徐秀紅，王松峰，等.變黃溫度對烤煙烘烤過程中生理指標及烤后質量的影響［J］.中國煙草學報，2008，14（1）：27-31.

［11］宋曉華，劉國順，付劭怡，等.烘烤過程中拉長變黃和定色時間對烤煙中性致香成分含量的影響［J］.浙江農業學報，2010，22（2）：249-252.

［12］周輝，劉國順，江厚龍，等.延長變黃時間對烤煙石油醚提取物和中性致香成分及非揮發性有機酸含量的影響［J］.河南農業大學學報，2010，44（6）：619-624.

［13］邵慧芳，許自成，李東亮，等.烤煙還原糖含量與主要揮發性香氣物質及感官質量管理的統計學分析［J］.中國煙草學報，2011，17（2）：8-17.

［14］李春艷，聶榮邦.煙葉烘烤過程中部分化學成分的動態變化研究進展［J］.作物研究，2005，19（5）：312-313.

［15］邱妙文，凌壽軍.不同烘烤濕度條件下煙葉淀粉含量變化關系［J］.中國煙草科學，2004（3）：6-8.

［16］宮長榮，宋朝鵬，張駿，等.烘烤條件下煙葉抗壞血酸-谷胱甘肽循環系統的變化［J］.中國農學通報，2005，21（10）：185-187.

［17］艾復清，韓碩，翟欣，等.紅花大金元烘烤過程中主要酶活性變化規律的研究［J］.山地農業生物學報，2010，29（1）：6-9.

［18］陳曉紅.烘烤過程中不同變黃條件對上部煙葉主要化學成分的影響［J］.現代農業科技，2011，24：20-22，27.

［19］詹軍，武圣江，賀帆，等.密集烘烤干筋期溫濕度對上部煙葉外觀質量和內在品質的影響［J］.甘肅農業大學學報，2011（6）：29-35.

［20］王愛華，楊斌，管志坤，等.烤煙烘烤與煙葉香吃味關系研究進展［J］.中國煙草學報，2010，16（4）：92-97.

［21］宮長榮，汪耀富，趙銘欽，等.煙葉烘烤中變黃和定色條件對 香 氣 特 征 的 影 響［J］.華 北 農 學 報 ，1996，l1（3）：106-111.

［22］姚忠達，吳克松，周初躍，等.不同烘烤方法對煙葉質量及香 味 成 分 的 影 響［J］.中 國 煙 草 科 學 ，2010，31（6）：68-71.

［23］詹軍，賀帆，宋朝鵬，等.密集烘烤定色和干筋期風機轉速對上部煙葉外觀質量和內在品質的影響［J］.河南農業大學學報，2011，45（6）：617-623.

［24］李常軍，宮長榮，陳江華，等.烘烤濕度條件對煙葉氮代謝的影響［J］.華北農學報，2001，16（2）：41-144.

［25］李常軍，宮長榮，周義和，等.烤煙烘烤過程中變黃溫度對氮素代謝的影響［J］.中國煙草科學，2001，7（2）：31-35.

［26］武圣江，宋朝鵬，賀帆，等.密集烘烤過程中煙葉生理指標和物理特性及細胞超微結構變化［J］.中國農業科學，2011，44（1）：125-132.

［27］王能如，徐增漢，張瀛.轉火時機對烤煙上部葉的后熟效應［J］.煙草科技，2001（9）：41-43.

［28］張曉遠，畢慶文，汪健，等.變黃期溫濕度及持續時間對上部煙葉呼吸速率和化學成分的影響［J］.煙草科技，2009（6）：56-59.

［29］宮長榮，周義和，楊煥文.烤煙三段式烘烤導論［M］.北京：科學出版社，2005：1-9，62-187.

［30］汪伯軍，張文平.密集烘烤關鍵溫度點穩溫時間對烤后煙葉質量的影響［J］.廣西農業科學，2010，41（12）：1329-1331.

［31］宮長榮.煙草調制學［M］.北京：中國農業科技出版社，2003.

［32］馬力，樊軍輝，黃克久，等.密集烘烤關鍵溫度點不同穩溫時間對煙葉香氣物質和評吸質量的影響［J］.江蘇農業科學，2011，39（4）：326-329.

［33］詹軍，李偉，霍開玲，等.密集烘烤中穩溫時間對烤煙上部葉香氣質量的影響［J］.南方農業學報，2011，42（10）：1193-1198.

［34］詹軍，宮長榮，李偉.密集烘烤干筋期干球和濕球溫度對煙葉香氣質量的影響［J］.湖南農業大學學報:自然科學版，2011，37（5）：484-489.

［35］張豐收，宮長榮，蘇海燕，等.密集烘烤穩溫時間對煙葉品質的影響［J］.江蘇農業科學，2012，40（2）：218-221.