不同部位煙葉的葉絲烘焙特性

李金蘭 王道銓 羅登炎 肖紅力 常明彬

(福建中煙工業有限責任公司技術中心，福建 廈門 361021)

各卷煙工業企業針對各自的原料和產品開展了大量的干燥特性研究，滾筒薄板和氣流葉絲干燥設備為其主要的研究平臺[1-6]。煙葉烘焙主要用于白肋煙煙片，由于烘焙處理較之薄板干燥和氣流干燥，溫度高，處理時間長，因此能有效去除煙葉中的部分氨類和揮發堿等不利于煙氣質量的物質，更有利于促使以美拉德反應為主的化學反應的發生，產生香味物質，改善香氣質量[7-8]。而對于烤煙原料，行業上嘗試使用與白肋煙相似的工藝處理流程對低次上部煙葉進行煙片烘焙處理[9-10]，工藝復雜，處理周期長。曾強等[11]對低次煙葉采用“絲加料、絲烘焙”干燥處理，流程精簡。但是常規烤煙加料一般采用“片加料”的方式，若采用“絲加料”則需要重新設計工藝并對設備進行改造優化。此外，行業目前僅對上部煙葉進行煙片烘焙研究，而對不同部位煙葉的葉絲烘焙特性尚缺乏系統、全面的研究。

試驗針對烤煙原料特性，擬采用“片加料、絲烘焙”加工工藝，研究遼寧產區和江西產區不同部位煙葉的葉絲烘焙特性，考察其在不同烘焙強度下的物理質量、感官質量和美拉德產物香味成分的變化規律，以期為烤煙原料加工提供一種新的干燥方法，同時為卷煙加工工藝選擇和產品配方設計提供參考和依據。

1 材料與方法

1.1 煙葉材料

遼寧產區和江西產區煙葉，部位和等級分別為：上部B2F、中部C2F、下部X2F。煙葉樣品由廈門煙草工業有限責任公司提供。

1.2 儀器與設備

滾筒式白肋煙烘焙機(THT)：500 kg/h，意大利COMAS公司與菲莫公司合作開發；

煙絲填充值測定儀：DD60型，鄭州嘉德實業有限公司；

葉絲振動檢測篩：YQ-2型，鄭州嘉德實業有限公司；

氣相色譜—質譜聯用儀：GC6890/MSD5973型，安捷倫科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝設計 行業上烘焙工序主要用于處理白肋煙煙片。與烤煙等配方原料相比，由于白肋煙具有組織結構疏松、煙堿含量高、糖含量低等獨特的理化特性，因此，白肋煙需采用重加里料、二次加料、煙片烘焙、葉絲干燥等特殊的處理工藝以滿足用料品質要求。而烤煙原料加料比例較低，不需要二次加料，對葉絲進行烘焙處理即可滿足加工強度需求。因此結合常規烤煙加工工藝及設備特點，制定出滿足烤煙原料烘焙需求的“片加料、絲烘焙”加工工藝，具體如下：

烤煙煙片→松散回潮→篩分加料→貯葉→切絲→增溫增濕→葉絲烘焙→貯絲

葉絲烘焙工序可通過參數的反饋調節，實現出口葉絲含水率閉環控制。生產過程出口葉絲含水率標準偏差約為0.15%，過程穩定可控。

1.3.2 試驗設計 將兩個產區不同部位葉絲分別在高、中、低3種烘焙強度下進行干燥，分析處理后樣品葉絲結構、葉絲填充值、美拉德產物香味成分和感官評價方面的差異。烘焙工藝參數設計見表1。烘焙過程固定筒壁蒸汽壓力，通過二區工藝氣流量和一區工藝氣流量的先后自動調節，以滿足烘焙出口葉絲含水率的控制要求。

1.3.3 取樣方法 每個產區不同部位煙葉分別投料。篩分加料工序中的料液使用純凈水替代。煙葉在切絲后取樣10 kg，于實驗室晾干至葉絲含水率為12.5%，作為葉絲烘焙處理的試驗對照樣。不同部位剩余煙絲均分為3份，分別進行葉絲烘焙高、中、低強度處理。各樣品烘焙后分別取30 kg，用于測定葉絲結構、填充值、美拉德產物香味成分和感官評價。

1.3.4 煙絲物理質量指標測定

(1) 整絲率和碎絲率：按YC/T 178—2003執行。

(2) 填充值：按YC/T 152—2001執行。

1.3.5 美拉德反應香味成分檢測 參照文獻[12]。

1.3.6 感官評價 將樣品煙絲置于溫度(22±2) ℃、相對濕度(60±5)%的恒溫恒濕箱內平衡48 h至葉絲含水率為(12.5±0.5)%。采用GB 5606.4—2005和YC/T 415—2011方法，由10位具有卷煙感官評吸資質的人員對樣品香氣特性、煙氣特性和口感特性進行評價。評價指標具體包括香氣質、香氣量、透發性、雜氣、勁頭、濃度、細膩程度、成團性、刺激性、干燥感、干凈程度和回甜，共計12項評價指標。

1.3.7 數據處理 使用Excel 2019和SPSS 25軟件對數據進行處理。

2 結果與分析

2.1 烘焙對不同部位葉絲物理質量的影響

由圖1可知，不同產地的葉絲經烘焙處理后，物理質量差異不顯著。整體上，隨著烘焙強度的增大，葉絲的整絲率呈下降趨勢。烘焙強度增大，葉絲干燥脫水速率增快，脆性增加[13]，造碎增大，整絲率下降。而葉絲填充值則隨著烘焙強度的增大而呈增大趨勢。表明適當增加烘焙強度，其高溫作用有利于提高葉絲卷曲度，從而提升葉絲的填充性能[14]。

表1 各加工強度主要烘焙參數設置

圖1 烘焙后不同部位葉絲的物理指標

2.2 烘焙對不同部位葉絲感官質量的影響

分別以烘焙前葉絲為對照樣，對烘焙后不同部位葉絲進行感官質量評價，結果見圖2和圖3。

由圖2可知，不同產區、不同部位葉絲有不同的適宜烘焙強度。總體上，遼寧產區葉絲適宜烘焙強度略高于江西產區葉絲適宜烘焙強度，主要體現在：遼寧上部和中部葉絲適宜進行較高烘焙強度處理，遼寧下部葉絲適宜進行中等烘焙強度處理；而江西產區不同部位葉絲總體上均適宜進行中等烘焙強度處理。黃維等[15]發現不同部位煙葉在烘烤過程中致香物質含量變化的規律不同，因此對不同部位煙葉要采取不同的調制工藝。曾強等[16]對不同部位煙葉的氣流干燥特性研究發現，不同部位煙葉有不同的適宜處理溫度。不同部位煙葉有著不同的理化特性，干燥過程不同溫度對煙葉理化反應影響不同，進而影響香氣、煙氣和口感等感官質量。

圖2 不同部位葉絲烘焙后的總體感官質量

圖3 不同部位葉絲烘焙后的感官單項得分

不同部位葉絲經過烘焙處理后，整體感官質量均明顯改善，主要體現在雜氣明顯下降，烘焙香、焦甜香明顯提升，煙氣透發，口感舒適性提升。李丹等[10]對上部煙進行烘焙處理也發現，隨著煙絲烘烤程度增加，焦甜香、焦香明顯增強。溫度是影響美拉德反應的重要因素，較高的烘焙溫度更有利于促使以美拉德反應為主的化學反應的發生，產生香味物質[7]。

從感官各單項指標綜合得分來看，江西產區樣品得分總體上略高于遼寧產區樣品得分。從烘焙強度來看，遼寧產區中高強度烘焙處理樣品與江西產區中低烘焙強度處理樣品的得分較高。由圖3可知，上部葉絲進行中高強度處理，有利于改善上部煙氣息，減少雜氣和刺激性，提升煙氣細膩程度。中部葉絲進行中強度處理，有利于祛除雜氣，改善煙氣狀態。下部葉絲進行中低強度處理，有利于改善香氣質、香氣量和煙氣狀態，減少刺激性，提升煙氣細膩程度和透發性。喬學義等[17-18]分別研究了滾筒干燥和氣流干燥不同加工強度對90多個烤煙煙葉樣品感官質量的影響，結果表明，隨著加工強度的增大，香氣質、香氣量、雜氣、濃度、細膩程度、刺激性改善的煙葉樣品比例先升高后降低。卷煙企業應根據各自產品特點選擇適宜的葉絲烘焙強度。

2.3 不同部位葉絲烘焙后美拉德反應香味成分對比

烘焙處理由于處理時間較長，溫度較高，更有利于促使以美拉德反應為主的化學反應的發生。美拉德反應香味成分與煙葉感官質量關系密切：醛類物質中的苯甲醛和苯乙醛，產生的甜香、果香和花香對卷煙風格具有重要作用[19]。呋喃類的物質主要為3-苯基呋喃，具有濃郁的焦糖風味，能夠顯著增強卷煙的焦香[20]?？啡?、2-乙?；秽葘ο銡饬坑酗@著的有利影響；2-乙?；秽€對刺激性有顯著有利影響[21]。醇類物質中糠醇對烤煙香氣質和香氣量有顯著直接影響[22]。試驗檢測了不同部位3種烘焙強度處理后葉絲樣品中美拉德反應香味成分，結果表明，不同部位原料葉絲在烘焙中所釋放和保留的香味成分有所差異，不同加工強度對同一原料葉絲香味成分的影響不同。對各成分進行Person相關性分析可知，各成分間存在不同程度的相關性，為避免指標間的信息重疊，對各成分進行主成分分析[23-25]，分析結果如表2和表3所示。

由表2和表3可知，以特征值>1提取的3個主成分，其累積方差貢獻率是94.106%，基本能反映檢測數據的絕大部分信息。第一主成分的方差貢獻率為54.547%，以5-羥甲基糠醛、麥芽酚、β-大馬烯酮、2-乙?；秽d荷占比為高。第二主成分的方差貢獻率為27.354%，以吡喃酮、糠醛、苯乙醛載荷占比為高。第三主成分的方差貢獻率為12.206%，以苯甲醇、3-苯基呋喃載荷占比為高。

將檢測的22種香味成分原始數據標準化后，按順序依次標記為X1，X2，…，X22，根據各主成分特征向量系數構建各主成分的函數表達式：

表2 各主成分的特征值和貢獻率

表3 各主成分的載荷矩陣、旋轉載荷矩陣和特征向量

F1=0.276X1-0.209X2+0.282X3+0.182X4+0.246X5+0.280X6+0.289X7+0.288X8-0.135X9-0.105X10-0.244X11-0.071X12+0.161X13-0.161X14-0.084X15-0.236X16-0.201X17-0.231X18-0.045X19+0.289X20-0.273X21。

(1)

同理，可得到F2、F3的函數表達式。以其主成分分別對應的方差貢獻率作為權重，建立其主成分的綜合得分數學模型F=0.580F1+0.291F2+0.130F3。由此計算出各香味成分的綜合得分，見表4。

表4 主成分綜合得分

由表4可知，遼寧下部葉絲和江西中部葉絲采用中低烘焙強度處理的樣品，香氣成分綜合得分較高。但感官評價結果卻是遼寧中部葉絲和江西中部葉絲的香氣特性得分較高。試驗僅對21個香味成分進行分析和評價，未能涵蓋所有與感官質量相關的指標，結果可能存在偏差。卷煙產品的感官質量是由復雜物質共同作用的結果，受到煙絲燃燒狀態、評價人員等各因素的影響，因此需要進一步對煙氣中的香味成分進行補充研究。

3 結論

研究不同部位煙葉的葉絲烘焙特性，結果表明：較高的烘焙強度有利于提高葉絲的填充值；不同產地、不同部位葉絲有不同的適宜烘焙強度，總體上遼寧產區葉絲適宜烘焙強度略高于江西產區葉絲適宜烘焙強度；葉絲經過適宜的烘焙強度處理，地方性雜氣明顯下降，烘焙香、焦甜香明顯提升，煙氣透發，口感舒適性提升。使用主成分分析法分析不同產地、不同部位葉絲在不同烘焙強度下的美拉德反應產物香味成分，各香味成分的綜合得分與感官評價表現存在一定差異。

試驗僅研究了遼寧和江西產區煙葉不同部位的葉絲烘焙特性，對于其他煙葉產區的葉絲烘焙特性仍需進一步補充研究。