充氮氣調時不同氧濃度醇化對片煙品質和化學成分的影響

黃 磊，戰 磊，陳越立，李 楊，高群玉， 黃宙凱，

高晉軍1，陽小棟1, 謝 晉1，黃 浩1，李 敏1*

(1.廣東中煙工業有限責任公司，廣東 廣州 510310； 2.華南理工大學 食品科學與工程學院， 廣東 廣州 510640)

0 引言

【研究意義】醇化處理是煙草加工中的關鍵工序，煙草經采收、初烤、復烤后往往存在刺激性大、青雜氣過重、香氣不醇厚的缺點，因此需要醇化處理以提升品質。在化學、微生物和酶的共同作用下，煙草的理化性質發生變化，內源物質如多酚類化合物降解產生香氣物質，氨基酸與糖類物質發生美拉德反應產生煙草獨有的香氣和色澤。醇化后煙草的刺激性減小，燃燒性能、外觀品質和感官品質得到改善[1-5]。通過充氮密封氧化氣調處理不僅能夠提升煙草品質，相比于傳統磷化氫熏蒸和化學低氧氣調法，能夠安全、環保地減少蟲害霉變，并在一定程度上抑制酶促棕化反應從而控制煙葉的顏色[6]。片煙作為目前主要的煙草儲存形式，明確片煙在醇化過程中氨基酸、多酚、總植物堿、還原糖等化學成分的變化與片煙感官質量和外觀質量變化的關系，對于提高片煙質量具有重要意義[7]。【前人研究進展】王光耀等[3]構建了回歸模型以探究不同產地片煙中游離氨基酸含量與其外觀質量及感官質量的關系。胡亞杰等[1]研究表明，不同煙區片煙在醇化過程中，其總糖、總氮、色差值、煙堿均呈下降趨勢。陳頤等[8]分析了醇化過程中片煙的抗氧化物質(如多酚類)的含量變化規律。黃立兵等[9]選取了6個等級的片煙進行氣調養護，結果顯示，經低氧儲存后的片煙顏色轉深變慢，總糖及總植物堿含量下降，糖堿比更趨于最適。【本研究切入點】氧氣濃度作為醇化處理過程中的重要因素，對片煙的最終質量起關鍵作用[6，10-13]。【擬解決的問題】針對濃香(湖南郴州)、清香(四川會理)和中間香(貴州遵義)3種香型的片煙，采取密封氧化氣調法進行醇化處理，重點研究不同氧濃度(2%、6%～8%、21%)條件下片煙在20個月的醇化過程中外觀質量、感官質量和化學成分的變化趨勢和關聯性，旨在明確不同氧濃度醇化對片煙質量的影響，為密封氣調醇化技術的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 煙葉原料 供試煙葉原料分別來自貴州遵義、湖南郴州和四川會理3個產地的3種香型片煙，分別為2018/貴州遵義中間香型/中桔二C2F(A)/混打片煙，2018/湖南郴州濃香型/中桔二C2F(A)/混打片煙，2018/四川會理清香型/中桔二C2F(A)/單打片煙。

1.1.2 儀器 試驗儀器包括連續流動分析儀(法國Alliance公司)、FE20酸度計、JM-10D-40超聲波振蕩器(深圳市潔盟清洗設備有限公司)、Waters 1525高效液相色譜儀 (美國Waters公司)、L-8900氨基酸分析儀(上海天美儀拓實驗室設備有限公司)和Centrifuge 5430高速離心機 (德國Eppendorf公司)等。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 每個試驗復烤片煙選擇箱號相連的6箱成品作為試驗原料，在廣州倉庫儲存。試驗片煙采用3種氧濃度醇化處理，氧濃度分別為2%、6%～8%和21%。每種醇化方式每個試驗原料選擇2箱成品。試驗片煙復烤加工后，2019年6月入廣州倉庫，經2個月密封低氧殺蟲后按試驗設置的氧濃度養護醇化，自2019年8月開始取首次樣，每3個月取樣1次直至2021年4月。樣品取樣后統一在-4℃以下的冰箱冷凍保存。樣品全部取樣后，統一進行化學成分分析。

1.2.2 化學成分測定 常規化學成分總植物堿、還原糖、總糖、總氮含量按照《YCT 159/160/161-2002煙草及煙草制品：連續流動法》測定，pH按照《YCT 222-2007 煙草及煙草制品 pH的測定》，多酚成分按照《YCT 202-2006 煙草及煙草制品 多酚化合物 綠原酸、莨菪亭和蕓香甘的測定》，氨基酸按照《YCT 282-2009片煙 游離氨基酸的測定：氨基酸分析儀法》進行測定。

1.2.3 外觀質量評價標準 外觀質量評價標準在王彥亭等[14]研究的基礎上進行少許修改。根據片煙外觀指標和片煙整體質量的關聯程度，分別設定權重，以顏色、均勻度、香味、身份、油分、色度為評價指標，綜合評價片煙的外觀質量，評價標準見表1。

表1 片煙感官品質量化評價標準

1.2.4 感官質量評級 感官評價參照GB 5606.4-2005，YC/T 138-1998 煙草及煙草制品感官評價方法進行評分，總分為10分。

1.3 數據處理

采用Excel 2007 進行數據分析，用OriginPro 9.0進行圖表處理。

2 結果與分析

2.1 不同氧濃度醇化片煙的化學成分變化

2.1.1 基本理化性質 從圖1看出，隨醇化時間推進，所有片煙樣品pH均呈降低趨勢，與劉強等[15]的研究結果一致。醇化處理

注：1)圖中實線表示pH，虛線表示pH降幅；2)因同等級片煙箱間原料存在輕微差異，取樣測定的化學成分初始值略有差異，下同。

20個月時，貴州遵義中間香型C2F(A)煙葉在2%氧濃度、6%～8%氧濃度和21%氧濃度處理的pH平均降幅分別為6.55%、6.59%和7.25%；四川會理清香型C2F(A)在21%氧濃度處理pH降低程度最大，降幅為7.91%；湖南郴州濃香型C2F(A)在6%～8%氧濃度處理pH降低程度最大，降幅為7.26%。所有樣品pH在2%氧濃度降幅最低。

醇化后片煙還原糖/總糖比值(兩糖比)增加，醇化20個月時，氧濃度對不同片煙的兩糖比變化影響不同，貴州遵義中間香型C2F(A)的兩糖比增幅在3個氧濃度處理間表現為21%>6%～8%>2%，增幅分別為12.94%、6.53%和5.88%；四川會理清香型C2F(A)的兩糖比增幅在3個氧濃度處理間表現為6%～8%>21%>2%，增幅分別為12.08%、12.02%和7.23%；湖南郴州濃香型C2F(A)的兩糖比增幅在3個氧濃度處理間表現為6%～8%>2%>21%，增幅分別為10%、8.56%和7.64%。

經不同氧濃度醇化處理后所有片煙的總植物堿含量均有所降低，醇化20個月時，貴州遵義中間香型C2F(A)總植物堿含量降幅在3個氧濃度處理中表現為21%>6%～8%>2%，四川會理清香型C2F(A)為21%>6%～8%>2%，湖南郴州濃香型C2F(A)為6%～8%>2%>21%。

2.1.2 多酚含量 片煙中的多酚包括莨菪亭、新綠原酸、隱綠原酸、綠原酸和蕓香苷等，其中綠原酸和蕓香苷的含量最高，約占總多酚含量的45%和36%，新綠原酸、隱綠原酸和莨菪亭含量約為9%、9%和3%。從圖2看出，醇化后所有片煙樣品總多酚含量隨醇化時間增加而降低 ，醇化20個月時，3種片煙多酚含量消耗率為貴州遵義中間香型C2F(A)>湖南郴州濃香型C2F(A)>四川會理清香型C2F(A)，與醇化初期相比，多酚含量分別降低48.83%、42.09%和35.02%。20個月醇化過程中，貴州遵義中間香型C2F(A)多酚消耗率在21%和6%～8%氧濃度處理間相差不大，而2%氧濃度處理的多酚消耗率低于前者；四川會理清香型C2F(A)、湖南郴州濃香型C2F(A)的多酚消耗率整體表現為21%氧濃度處理高于6%～8%和2%氧濃度處理。總體看，所有片煙多酚消耗率基本上隨氧濃度的增加而增加，與前人研究一致[16-17]，均在21%氧濃度處理消耗最多。

注：圖中實線表示總多酚含量，虛線表示多酚消耗率。

2.1.3 氨基酸含量 片煙中氨基酸可分為芳香族氨基酸、酸性氨基酸、堿性氨基酸、脂肪族氨基酸、含羥基類氨基酸、含硫類氨基酸、酰胺類氨基酸和亞氨基類氨基酸8種，其中亞氨基類氨基酸占總氨基酸的70%以上，其次為酰胺類氨基酸，占8%左右[18]。從圖3看出，3種片煙在21%氧濃度時氨基酸消耗量最大，在醇化20個月期間，隨氧濃度升高消耗率增加。四川會理清香型C2F(A)片煙氨基酸含量對氧濃度的響應明顯低于湖南

注：圖中實線表示總氨基酸含量，虛線表示氨基酸消耗率。

郴州濃香型C2F(A)和貴州遵義中間香型C2F(A)，3種片煙在21%和6%～8%氧濃度處理的消耗率接近，氧濃度越高，氨基酸消耗程度趨于平衡。

2.2 不同氧濃度醇化片煙的外觀與感官質量變化

從圖4看出，不同氧濃度醇化條件3種片煙的外觀與感官質量變化。

圖4 不同氧濃度醇化片煙的外觀評價和感官評價

2.2.1 外觀質量 經不同氧濃度醇化后，隨醇化時間推進，3種片煙樣品的外觀評分均呈先升后降趨勢，這與醇化的一般規律曲線匹配。醇化20個月時，相同氧濃度處理條件的外觀評分均為四川會理清香型C2F(A)>湖南郴州濃香型C2F(A)>貴州遵義中間香型C2F(A)。湖南郴州濃香型C2F(A)和貴州遵義中間香型C2F(A)經醇化7個月后外觀評分達最高，之后逐步降低。醇化20個月期間，3種片煙的外觀質量在2%氧濃度處理的外觀評分較高；氧濃度越高外觀評價越低， 21%和6%～8%氧濃度處理片煙的外觀品質較低。總體看，醇化7～10個月， 2%氧濃度處理的片煙的外觀最佳。

2.2.2 感官質量 不同氧濃度醇化后片煙感官評分隨醇化時間推進呈現先升后降趨勢。經7個月醇化處理，所有片煙的感官評分達最高，之后逐漸降低，從3種片煙均可看出， 2%氧濃度處理的感官評分下降更緩，2%氧濃度處理對片煙的感官影響較小。至醇化20個月時，在3種氧濃度醇化處理中均以2%氧濃度醇化的感官評分最高。

2.2.3 感官評分最高時片煙的理化指標 感官評價是對片煙樣品在香氣品質、煙氣、吃味和風格等進行評價打分，并賦予權重后統計分析，可為煙草的儲存和品質優化提供重要參考依據。明確感官評分最高時片煙的理化指標對于片煙高質量儲存具有重要意義。由表2可知，貴州遵義中間香型C2F(A)和湖南郴州濃香型C2F(A)在3種氧濃度下醇化儲存7個月時外觀和感官評分同步達最高，此時片煙的理化指標表現為：貴州遵義中間香型C2F(A)的pH在5.41～5.49，兩糖比為0.86～0.87，總多酚消耗率為11.05%～17.27%，總氨基酸消耗率為17.48%～23.40%；湖南郴州濃香型C2F(A)的pH在5.40～5.42，兩糖比為0.83～0.86，總多酚消耗率12.68%～16.20%，總氨基酸消耗率17.64%～24.89%。四川會理清香型C2F(A)3種氧濃度下均在醇化儲存10個月時外觀評分最高，此時3個氧濃度條件的片煙品質表現為pH5.44～5.47，兩糖比0.83～0.84，多酚消耗率9%～14%，氨基酸消耗率26%～27%；四川會理清香型C2F(A)在21%和6%～8%氧濃度下醇化7個月時感官評分最高，而2%氧濃度下醇化10個月時感官評分最高，感官評分最高時，3種氧濃度條件的片煙品質表現為pH 5.48～5.51，兩糖比0.84～0.87，多酚消耗率9.77%～17.27%，氨基酸消耗率22.95%～26.32%。

表2 不同氧濃度醇化后3種片煙感官評分最高時的理化指標

3 討論

pH反映煙草的刺激性，一般較低pH的煙氣刺激性小[7]。貴州遵義中間香型C2F(A)、四川會理清香型C2F(A)和湖南郴州濃香型C2F(A)3種片煙的pH降幅在醇化處理第3～9個月有1個下降緩慢的平臺期。該平臺期的出現可能與該時期室溫降低有關。片煙中還原糖含量及還原糖/總糖比值(兩糖比)是最常用于評價片煙內在品質和吃香味的重要指標[19]。總植物堿含量是衡量片煙品質優劣的主要指標之一[20]。試驗結果表明，片煙樣品的總植物堿隨醇化氧濃度變化而改變的趨勢與pH降低趨勢相同，推測片煙pH與總植物堿含量具有一定的關聯性。

多酚是煙草中重要的香氣前體物，其降解產物是片煙香氣風格與感官品質特征形成的重要物質，多酚燃燒時產生的酸性物質能中和部分煙堿，使煙草的吃味醇和[5-6,21]。在醇化前10個月多酚損耗率較小，在醇化第10～13個月時快速消耗，并在13個月后損耗率減緩至穩定，與任勝超等[6]的研究類似，推測多酚快速消耗過程的出現與醇化環境溫度升高有關。經7個月醇化處理，所有樣品的多酚含量達穩定值，并在醇化10個月后開始變化。

片煙中的氨基酸能夠與糖類發生美拉德反應產生獨有的氣味與色澤，是片煙香味來源的主要物質，與片煙的感官和外觀質量密切相關[3]。隨著醇化進行，氨基酸總量逐漸下降，與多酚變化趨勢類似，3種片煙中總氨基酸含量均隨氧濃度增加而降低，21%氧濃度下損失最多。所有氨基酸在醇化3個月、13個月時出現2段快速消耗階段。貴州遵義中間香型C2F(A)片煙不同氧濃度下氨基酸降低程度最大的四種氨基酸為酰胺類氨基酸、芳香族氨基酸、堿性氨基酸、亞氨基類氨基酸；四川會理清香型C2F(A)片煙和湖南郴州濃香型C2F(A)片煙不同氧氣濃度下氨基酸降低程度最大是酰胺類氨基酸、堿性氨基酸、含羥基類氨基酸和芳香族氨基酸。

四川會理清香型C2F(A)片煙醇化10個月時外觀評分達最高，其中顏色、油分和色度指標的增加是品質上升的主要因素。隨氧濃度增加，3種片煙外觀評分增加，達峰值后均以2%氧濃度的外觀品質下降幅度最為平緩。對于3種不同類型片煙，2%氧濃度醇化處理均能明顯改善片煙的外觀質量并提高感官質量，經7～10個月醇化處理，貴州遵義中間香型C2F(A)片煙的細膩程度、香氣質、透發性、甜度和余味指標得到提高，四川會理清香型C2F(A)片煙的煙氣濃度、細膩程度和香氣值均有所改善，湖南郴州濃香型C2F(A)片煙的細膩程度、香氣質和余味指標均有改善。

4 結論

對貴州遵義中間香型C2F(A)、四川會理清香型C2F(A)和湖南郴州濃香型C2F(A)3種片煙進行不同氧濃度(21%、6%～8%和2%以下)醇化，研究充氮氣調時氧濃度醇化對片煙品質和化學成分的影響。結果表明，2%氧濃度醇化處理顯著提高3種片煙的外觀質量。3種氧濃度醇化處理下，隨氧濃度降低，片煙外觀品質下降速率減緩，其中以2%氧濃度處理的外觀質量下降速率最低。貴州遵義中間香型C2F(A)片煙和湖南郴州濃香型C2F(A)片煙在3種氧濃度下醇化7個月時外觀和感官評分同步達最高。四川會理清香型C2F(A)片煙在3種氧濃度下醇化10個月后外觀評分最高；在21%和6%～8%氧濃度醇化7個月后感官評分最高，而2%氧濃度醇化10個月后感官評分最高，之后隨時間增加逐漸降低。3種氧濃度處理感官評分最高分值差異不明顯，但以2%氧濃度醇化處理顯著提高片煙感官質量。總體看，2%氧濃度醇化處理7～10個月，可顯著提高片煙外觀質量和感官質量。當片煙外觀質量與感官質量最佳時，2%氧濃度處理3種片煙的理化成分表現為：pH5.42～5.49，兩糖比0.84～0.86，多酚損耗率9.77%～14.0%，氨基酸損耗率17.48%～26.32%。