不同烘烤工藝對初烤煙葉揮發性香氣物質的影響

李微杰，崔國民，盧 紅，羅以貴*，汪伯軍，許安定，陳益銀，楊 超

(1.云南農業大學煙草學院，云南昆明 650201；2.云南煙草農業科學研究院，云南玉溪 653100；3.重慶市煙草公司，重慶 400023)

“兩煙”在我國國民經濟中占有重要的地位，卷煙的生產依賴于烤煙的生產，而對于烤煙而言，香氣質、量、型是衡量其可用性和質量的重要指標，因此，改善煙葉香氣質量是提升煙葉品質、提高工業可利用性的一條重要途徑。改善煙葉香氣質量的途徑有栽培措施、調制、遺傳因素等，其中煙葉烘烤工藝對煙葉香氣質量的影響較為直接。國內外學者已經對烤煙香氣物質的影響因素及其代謝進行了大量研究[1-3]，劉嶺等研究發現，煙葉烘烤的變黃期溫度過低或過高都影響煙葉淀粉、蛋白質水解，因而形成的香氣前體物質較少[4]。大量的研究表明，在烘烤過程中，將溫濕度變化、風速等條件與煙葉中的生理生化變化密切配合才能使煙葉形成較為協調的化學成分含量及配比，從而使煙葉香氣質量得到有效改善[5-6]。K326為重慶煙區的主栽品種，其香氣量比較足，因而備受卷煙企業的歡迎，然而，K326的上部煙葉烤后原煙雜色比較嚴重，枯焦氣等雜氣重，香氣質差成為該品種在高海拔地區種植推廣的主要障礙因素。因此，筆者以“提質增香”為中心，探索改善煙葉香氣質量的最佳烘烤工藝，對K326品質的提升及該品種的推廣具有重大意義。

1 材料與方法

1.1材料供試烤煙品種為K326。土壤質地為砂壤土，前茬作物為小麥。煙田栽培措施按照重慶優質煙葉生產技術方案進行。試驗用烤房為符合國家密集烤房技術規范的氣流下降式密集型烤房，裝煙室大小為8.0 m×2.7 m×3.5 m(裝煙3臺)。

1.2方法試驗于2011年7～10月在重慶市澎水縣梅子埡鄉村民試驗煙地內進行。試驗煙株分3個部位定葉位取樣，下部第5葉，中部第11葉，上部17葉。所選鮮煙葉為同一部位、同一成熟度，編桿均勻。

試驗根據煙葉烘烤變黃期、凋萎期、干葉期和干筋期的溫濕度，設4種烘烤工藝參數組合模式：分別為處理1，即內動力排濕烘烤工藝，見表1；處理2，即外動力排濕烘烤工藝，見表2；處理3，即三段式烘烤工藝，見表3；處理4，即三段六步式烘烤工藝，見表4。

1.3取樣方法每種處理，試驗過程取樣準備250片成熟度一致、素質相同的煙葉，統一編桿，并裝在烤房底臺，烤房門口往里50 cm附近。 烘烤結束后，每個處理取B2F等級的初烤煙葉 1.5 kg作為檢測樣品。

1.4指標測定方法試驗所用各項指標均委托云南省煙草農業科學研究院分析測試中心檢驗。采用PEclarus680氣質聯用儀，同時用蒸餾萃取GC/MS內標半定量法。

1.5數據處理采用Excel進行數據分析處理。

2 結果與分析

2.1各處理上部煙葉初烤煙葉中類胡蘿卜素降解產物含量從表5可以看出，處理2的6-甲基2-庚酮、β-環檸檬醛、巨豆三烯酮、芳樟醇、氧化異佛爾酮含量高于其他處理；處理1的二氫獼猴桃內酯、β-大馬酮含量最高；處理3的香葉基丙酮、金合歡基丙酮A含量最高；處理4的β-二氫大馬酮、5，6-環氧-β-紫羅蘭酮含量最高。類胡蘿卜素降解產物總量最高的是處理2，其次是處理4，最低的是處理3。

表1 內動力排濕烘烤工藝

注：起火升溫速度2 ℃/h至34.0～36.0 ℃，以后各階段之間的升溫速度1 ℃/h；高溫層煙葉，氣流下降式烤房指烤房頂層，氣流上升式烤房指烤房底層。

表2 外動力排濕烘烤工藝

注：起火升溫速度2 ℃/h至34.0～36.0 ℃，以后各階段之間的升溫速度1 ℃/h；高溫層煙葉，氣流下降式烤房指烤房頂層，氣流上升式烤房指烤房底層。

表3 三段式烘烤工藝

注：起火至要求溫度的升溫速度1 ℃/h，各個階段之間的升溫速度1 ℃/h；高溫層，氣流上升烤房指烤房底臺，氣流下降式烤房指烤房頂臺。

2.2各處理上部煙葉初烤煙葉中棕色化反應物含量從表6可以看出，處理1的糠醇、2-乙酰基吡咯、2-環戊烯-1，4-二酮含量高于其他處理，處理4的糠醛、2，3-二氫苯并呋喃含量高于其他處理，而2-乙酰吡啶、2-環戊烯-1，4-二酮、2，3-戊二酮、2-乙酰基吡咯含量低于其他處理；處理1、2、4的2，3-二氫苯并呋喃、1-戊烯-3-酮、2，3-戊二酮含量差異小。2-環戊烯-1，4-二酮、2-乙酰吡啶含量處理1、2、3差異很小但都高于處理4。處理3的2，6-壬二烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、1-戊烯-3-酮、2，3-戊二酮含量最高。棕色化反應物總量最多的是處理1，處理3其次，最少的是處理4。

表4 三段六步式烘烤工藝

注：起火升溫速度2 ℃/h至35.0～36.0 ℃，以后各階段之間的升溫速度1 ℃/1～2 h；高溫層煙葉，氣流下降式烤房指烤房頂層，氣流上升式烤房指烤房底層。

表5 類胡蘿卜素降解產物 μg/g

表6 棕色化反應產物 μg/g

2.3各處理上部煙葉初烤煙葉中芳香族氨基酸類降解產物含量如表7所示，芳香族氨基酸類降解產物總量最多的是處理2，最少的是處理1。其中，處理2的苯甲醇、苯乙醇含量最高；處理1的苯乙醛含量最高；處理3的苯甲醛含量最高，吲哚含量最低。

表7 芳香族氨基酸類降解產物 μg/g

2.4各處理上部煙葉初烤煙葉中西柏烷類降解產物含量從表8可以看出，西柏烷類降解產物總量最高的是處理2，其次是處理1，最低的是處理3。其中，處理2的丁內酯、西柏三烯二醇、降茄二酮、茄酮含量最高；處理4的寸拜醇含量較高。綜合而言，處理3的西柏烷類降解產物相對其他處理含量較低。

表8 西柏烷類降解產物 μg/g

2.5各處理上部煙葉初烤煙葉中其他揮發性香氣前體物含量如表9所示，處理1的正戊醛、新植二烯含量最高；處理2的3-甲基-2-丁烯醛、2-異丙基-5氧-己醛含量最高；處理3的正己醛、面包酮、3-羥基-2-丁酮、3-甲基-1-丁醇含量最高。總體上看，其他揮發性香氣前提物質含量最高的是處理1，其次是處理2，最低的是處理4。

表9 其他揮發性香氣前體物質 μg/g

3 結論與討論

在煙草中，類胡蘿卜素是最重要的萜烯類化合物之一，類胡蘿卜素降解產物是煙草中關鍵的致香成分，對類胡蘿卜素類色素的降解及相關因素的研究一直是熱點[7-12]。具有蜜甜而持久的花香，能增進煙葉香氣、醇和吸味、增加煙氣豐滿度作用的香葉基丙酮及金合歡基丙酮A在低溫低濕的烘烤工藝中含量高于中溫中濕及中溫高濕烘烤工藝。中溫中濕處理的6-甲基2-庚酮、β-環檸檬醛、巨豆三烯酮、芳樟醇、氧化異佛爾酮、二氫獼猴桃內酯、β-大馬酮最高，其中芳樟醇可以增進煙氣中的木香，與煙氣自然風格相協調，增進煙香的透發性，而巨豆三烯酮、6-甲基2-庚酮等可以協調煙氣中的雜氣，增進香氣，豐富香氣類型。中溫高濕的處理下β-二氫大馬酮、5，6-環氧-β-紫羅蘭酮含量最高，此2種物質類似于β-大馬酮，可以增加煙氣豐富性。總體而言，中溫中濕的處理有利于類胡蘿卜素降解產物總量的提高。

棕色化反應產物中含有不少優質煙草的致香成分，因而棕色化反應程度較高的煙草，其煙氣質量也較好[13]，含有大量的糖和氨基酸的青煙葉在經調制后，形成多種對煙氣香吃味有良好貢獻的Maillard反應化合物，包括吡嗪類、吡咯類、呋喃類、吡喃類等。醇化后煙草的堅果香、甜香、爆米花香等優質香氣與這些化合物有很大關系。中溫中(高)濕的糠醛、2，3-二氫苯并呋喃含量高于低溫處理，表明中溫有利于糠醛、2，3-二氫苯并呋喃的轉化，而其中糠醛、2，3-二氫苯并呋喃含量中溫高濕的處理最高，說明在中溫的條件下，濕度適當增加有利于糠醛、2，3-二氫苯并呋喃含量的增加；1-戊烯-3-酮、2，3-戊二酮含量低溫低濕的處理最高，則說明低溫低濕的條件有利于該物質的形成。

在烤煙中苯丙氨酸的代謝產物如苯甲醇、苯乙醇是煙草中含量較豐富的香味成分之一。苯乙醇可以增加煙氣濃度和豐滿度，苯乙酮可以增加煙氣花香和豆香韻，調和煙香，苯甲醛具有飄逸的堅果香，增加煙氣的香氣。該研究中，中溫中濕的處理下苯甲醇、苯乙醇、苯乙醛含量最高，說明中溫中濕有利于此3種物質的轉化形成；而能增加煙氣豐富度及甜潤感的吲哚則是低溫低濕的處理含量最低，說明適當增加烘烤時的溫度及濕度能增加其含量。

煙草的表皮蠟質經過調制形成西柏烷類降解產物，而其降解產物茄尼酮及其轉化產物茄酮、茄那士酮、降茄二酮等也是重要的煙草香氣物質，增加煙氣的醇和度、豐滿度、細膩度，增加口感的潤度，掩蓋雜氣，改善余味，對于提高改善煙氣香氣質量有著重要的作用[14]。中溫中濕處理的西柏烷類降解產物總量最高，最低的是低溫低濕的處理，其中中溫中濕處理的丁內酯、西柏三烯二醇、降茄二酮、茄酮含量最高，說明中溫中濕有利于提高此4種物質的形成；而低溫低濕處理的寸拜醇含量最低，含量最高的是中溫高濕的處理，說明在中溫的條件下適當增加濕度有利于該物質的轉化形成。

新植二烯具有淡木香，與煙香協調，能提調煙香的自然風味，對清甜香韻的形成意義重大。面包酮具有烤面包的味道，能增加煙氣豐滿度，提高煙氣的豐富性。3-羥基-2-丁酮、2-異丙基-5氧-己醛等對煙氣香氣質量的改善有著重要的作用。該試驗中，中溫中濕的處理下正戊醛、新植二烯、3-甲基-2-丁烯醛、2-異丙基-5氧-己醛含量高于其他處理，說明中溫中濕為此4種物質轉化形成的最佳條件；低溫低濕的處理下的正己醛、面包酮、3-羥基-2-丁酮、3-甲基-1-丁醇含量最高，說明低溫低濕的烘烤環境有利于此4種物質的形成。

研究中同為中溫中濕的處理1和處理2，其苯甲醇含量、苯乙醛、苯乙醇、苯甲醛及芳香族氨基酸類降解產物總量差值較大，差異為排濕動力的差異，造成差異的機理還有待進一步研究。

所有香氣前體物質總量最高的是處理2即外動力排濕中溫中濕的處理，為352.03 μg/g；其次為內動力排濕中溫中濕的處理，為347.79 μg/g；最低的為低溫低濕的處理，為310.61 μg/g。說明中溫中濕有利于提高重慶煙區K326上部葉的香氣前體物質的轉化形成，有利于提高和改善上部葉香氣質量。中溫中濕的烘烤工藝處理降低了煙葉烘烤前期的失水率，促進了煙葉保濕變黃，促進了煙葉香氣前體物質的形成和積累，定色期是煙葉香氣物質形成的關鍵時期，其分別以改變煙葉細胞結構、擴大干濕差等方式來促進煙葉失水定色；與此同時，在保證定色順利完成的前提下保持適當的濕度促進香氣物質在此階段的大量形成，在干筋期設定62～63 ℃，穩定一段時間，再升溫至68 ℃，從而降低干筋期的平均干筋溫度，減少香氣物質的揮發，使得最后的香氣物質大量積累，改善煙氣的香氣質量。

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