密集烤房與普通烤房烤后中上部煙葉內在品質對比分析

　　[摘要]：為了挖掘不同類型烤房的優勢，并為密集烤房和配套烘烤工藝的發展和優化提供依據，對比分析了三層密集烤房、四層密集烤房和普通烤房對烤后煙葉多酚、常規化學成分、有機酸含量和感官評吸質量得分的影響。結果表明，普通烤房的“后熟"效應使得烤后煙葉的多酚類物質含量較T1和T2分別顯著提高了13.62%、14.53%和27.73%、22.07%，并且在加速淀粉、蛋白質降解的同時，提高了煙葉的總糖和還原糖含量；有機酸總量在中部煙葉中表現為T3>T1>T2，在上部煙葉中表現為T2>T1>T3。可見，普通烤房烤后中部煙葉、四層密集烤房烤后上部煙葉的各種化學物質含量和及其比例較為協調，烤后煙葉的香氣質量也表現較好，通過深入研究不同類型烤房的烘烤機理來指導密集烤房設備的研發和烘烤工藝的優化有著重大的意義。

　　[關鍵詞]：三層密集烤房；四層密集烤房；普通烤房；烤煙；多酚；化學成分；有機酸；評吸質量

　　進口優質煙葉除了能夠豐富卷煙的香氣類型外，其本身的香氣質量表現較好，且沒有明顯的雜氣和刺激性，而且各種化學物質的含量和比例較為適宜，因此在國內許多高檔卷煙葉組配方中優先使用進口煙葉，而非國內煙葉。可見，優質煙葉原料的不足已經成為限制我國名優品牌卷煙發展的一個重要影響因素。烘烤調制是烤煙生產過程中的重要環節，烘烤結果的優劣直接關系到煙葉的品質和煙農的收益[1～2]。而烤房作為烤煙烘烤的專用設備，其烘烤性能不僅決定烤房的烘烤效果，而且對煙葉品質的形成有著至關重要的作用，其能夠把烤煙在田間所形成的潛在質量風格特色固定下來[3～4]。密集烤房已成為中國烤煙烘烤設備發展的的大趨勢，卻發現密集烤房烤后煙葉易出現顏色淺淡、光滑、組織結構緊密等現象[5～6]，而且其烤后煙葉香氣量不足[7]，已經對密集烤房的進一步推廣和發展產生了一定的影響，因此通過探索密集烤房的烘烤原理來完善密集烘烤工藝，提高煙葉的可用性已成為煙葉生產中亟待解決的問題[8]。目前烤煙生產上出現的烤房類型主要有自然通風氣流上升式普通烤房、普改密烤房、三層密集烤房、散葉烤房、四層密集烤房等，并且科研工作者已經對這些烤房進行了一些對比研究[1，9～19]，但是人們關注較多的是烤后煙葉的經濟性狀、烤房的建造成本、烤房性能以及常規化成分含量的協調性等，而對與煙葉香氣質量密切相關的有機酸、多酚類物質研究較少。因此，本研究以K326中上部葉為材料，探討了2種密集烤房和1種普通烤房對烤后煙葉多酚類物質含量、常規化學成分含量及協調性、有機酸含量和感官評吸質量的影響，旨在挖掘和借鑒不同烤房的優勢，并為密集烤房和配套烘烤工藝的發展和優化提供一定依據。

　　1　材料與方法

　　1.1　試驗材料

　　試驗于2012年在云南省昆明市石林彝族自治縣云煙印象莊園進行。試驗田為紅壤土，肥力中等。供試烤煙品種為K326，5月10日移栽。田間管理按優質烤煙栽培生產技術規范進行，以中部葉、上部葉為試驗材料，依據成熟標準，煙葉成熟時采收。

　　1.2　試驗設計

　　試驗共設3個處理：T1——三層密集烤房；T2——四層密集烤房；T3——普通烤房。各類型烤房規格參數，T1：氣流下降式，裝煙室規格8m×2.7m×3.2m，2路3棚，底棚高度110cm，頂棚高度260cm，棚距75cm。T2：氣流下降式，裝煙室規格8m×2.7m×3.2m，2路4棚，底棚高度110cm，頂棚高度290cm，棚距60cm。T3：氣流自然上升式，裝煙室規格2.7m×2.7m×5m，2路5棚，底棚高度18cm，頂棚高度480cm，棚距75cm。

　　煙葉成熟時按照成熟標準采收煙葉后，挑選成熟度、大小基本一致的葉片，按每竿130片、140片綁竿標記，三層密集烤房分別掛置在烤房底層、中層、上層距離裝煙室門口各2、4、6　m處，每層6竿；四層密集烤房分別掛置在烤房每一層距離裝煙室門口各2、4、6m處，每層6竿；普通烤房分別掛置在烤房每一層距離烤房火爐墻1.35　m處，每層4竿。各處理煙葉采自同一地塊，并在同一天內完成采收、編煙、裝炕與開烤。

　　各處理烘烤工藝均按三段式烘烤工藝進行。回潮后按文獻[20]中的方法對標記煙葉進行分級，取C3F、B2F各2.0kg，各處理3次重復；每份樣品混勻后，將每片煙葉去除葉尖和葉基部各1/3部分后沿主脈一分為二，一半煙葉除去主葉脈，粉碎過篩后測其多酚、常規化學成分、有機酸；另一半煙葉切絲混勻卷煙作為評吸樣品。

　　1.3　測定項目與方法

　　1.3.1　多酚物質　　多酚物質的測定采用HPLC，參考YC/T　202-2006　《煙草及煙草制品——多酚類化合物綠原酸、莨菪亭和蕓香苷的測定》進行測定。

　　1.3.2　常規化學成分　　試樣的制備：烘箱法；煙堿、水溶性糖、還原糖、氯、總氮：連續流動法；鉀：連續流動法；蛋白質：連續流動法；淀粉含量采用酸解法測定[21]；石油醚提取物含量的測定采用差量法[21]。

　　1.3.3　有機酸　　有機酸的測定采用GC-MS法，Agilent　6890/5973N氣質聯用儀、Agilent　7683　自動進樣器；N-EVAP　111氮吹儀；AB204-S型電子天平；Ф13mm×0.45μm針筒式微孔濾膜過濾器。所有標樣均購自美國Dikma公司，揮發酸內標為山梨酸，非揮發酸內標為己二酸。煙葉樣品的前處理與定性定量分析參照文獻[22]中的方法進行。

　　1.3.4　感官評吸質量　將各處理煙葉切絲后卷制成長70mm、圓周24.5mm的煙支，經過挑選、平衡水分后，由紅云紅河煙草有限責任公司、云南瑞升煙草技術有限公司組織評吸專家以標準YC/T138-1998煙草及煙草制品感官評價方法為基礎，按單料煙“標度值"標準統一進行感官質量評吸鑒定，并采用“九分制"標準打分，香氣質、香氣量、雜氣、濃度、刺激性、余味、燃燒性、灰色、使用價值的滿分均為9分，勁頭以文字描述，不計得分。

　　1.4　數據處理　　采用Microsoft　Excel　2003進行數據處理；采用SPSS　17.0進行統計分析和方差分析；采用Duncan法和Dunnett`s　T3法進行多重比較。

　　2　結果與分析

　　2.1　不同類型烤房對烤后煙葉多酚含量的影響

　　煙草中的酚類化合物對煙草的生理生化活動、對煙葉的色澤、對煙氣的香吃味和生理強度都起著重要的作用[23]。從表1可以看出，中部煙葉的多酚總含量在T1和T2處理間差異不顯著，但是T3處理的多酚總含量較T1處理顯著提高了13.62%，較T2處理顯著提高了14.53%。綠原酸和莨菪亭含量均表現為普通烤房>四層密集烤房>三層密集烤房，而蕓香苷含量表現為普通烤房>三層密集烤房>四層密集烤房。上部煙葉中多酚總含量表現為T1和T2處理均極顯著低于T3處理；綠原酸和蕓香苷含量在不同處理中的表現規律與中部煙葉相同，但是三層密集烤房莨菪亭的含量極顯著高于普通烤房和四層密集烤房，而普通烤房和四層密集烤房之間無明顯差異。可見，以普通烤房作為烘烤設備烘烤中上部煙葉能明顯提高烤后煙葉的多酚含量。

　　2.2　不同類型烤房對烤后煙葉常規化學成分含量的影響

　　從表2可以看出，中部煙葉中T2和T3處理的石油醚提取物、總糖、還原糖和鉀含量均較T1處理增加，而總氮、煙堿、淀粉和氯含量均較T1處理下降，其中T2和T3處理煙葉的煙堿、淀粉和氯含量較T1處理極顯著降低；在協調性方面，整體上以T3和T2處理表現較好。上部煙葉中，石油醚提取物含量以T2和T3處理顯著高于T1處理；T3處理總糖含量顯著高于T1處理，還原糖含量極顯著高于T1和T2處理；與T1處理相比，T2處理能夠極顯著和顯著降低煙堿和淀粉含量在上部煙葉各協調性指標中，T2處理的糖堿比、氮堿比、鉀氯比均表現較好，較為接近優質煙葉的要求，而兩糖差略偏大。綜上分析發現，當以普通烤房和四層密集烤房烘烤中部煙葉，以四層密集烤房烘烤上部煙葉，其烤后煙葉的各種常規化學成分含量和協調性表現較好。

　　2.3　不同類型烤房對烤后煙葉有機酸含量的影響

　　2.3.1　不同類型烤房對烤后煙葉揮發性有機酸含量的影響

　　揮發性有機酸由于其揮發性在卷煙抽吸過程中可以直接進入煙氣，對吃味和香氣有明顯的影響[23]。揮發性有機酸總含量在中部煙葉中以T3處理高，其極顯著高于T1和T2處理；在上部煙葉中以T2處理含量高，但是其與其他2個處理之間無顯著性差異。異戊酸、2-甲基丁酸、酸、苯甲酸的含量在中上部煙葉中含量高，其中異戊酸含量在中部煙葉中表現為T3>T1>T2，且其含量在各處理間呈極顯著差異；上部煙葉中表現為T1極顯著高于T2和T3處理。2-甲基丁酸具有水果香味，中部煙葉中以T3處理的含高，其次為T1和T2處理，3個處理間呈顯著性差異；上部煙葉中表現為T1>T3>T2。己酸和苯甲酸在中部煙葉中均以T3處理高，在上部煙葉中均以T2處理含量較高。酸作為烤煙中含量較高的芳香酸，對煙葉香氣質量的提高有著重要的作用，在中上部煙葉中均以T2處理極顯著高于其余兩個處理。綜合來看，普通烤房能夠提高烤后中部煙葉的大部分揮發性有機酸含量，對上部煙葉揮發性有機酸含量的提高以四層密集烤房好，其次為三層密集烤房。　　

　　2.3.2　不同類型烤房對烤后煙葉非揮發性有機酸含量的影響

　　非揮發性有機酸雖然對煙草香氣沒有明顯的作用，但是可以調節酸堿平衡，使吃味醇和，增加煙氣濃度，間接影響煙葉的香氣[23]。非揮發性有機酸總量在中部煙葉中以T3處理極顯著高于T1和T2處理，分別較T1和T2處理分別提高了40.79%、36.60%，且T1和T2處理間差異不顯著；在上部煙葉中T2和T1處理的總量較T3極顯著增加了6.68%、7.52%。在非揮發性有機酸中，蘋果酸、草酸、檸檬酸、亞麻酸、棕櫚酸等5種物質在中上部煙葉中的含量較高，并依次減少，其中蘋果酸在中部煙葉中表現為T3>T2>T1，上部煙葉中則表現為T1>T2>T3；草酸以中部煙葉中的T1處理和上部煙葉中的T2處理高；檸檬酸和亞麻酸在中部煙葉中以T3處理極顯著高于其他兩個處理，在上部煙葉中檸檬酸以T2處理極顯著高于其他處理，亞麻酸以T2和T1處理顯著高于T3處理。可見，普通烤房對烤后中部煙葉的大部分非揮發性有機酸含量的提高較為顯著，而在上部煙葉中兩種類型密集烤房對非揮發性有機酸含量的提升效應差異不大，其均優于普通烤房。　　

　　2.4　不同類型烤房對烤后煙葉感官評吸質量的影響

　　從表5可以看出，三棚密集烤房烤后中部煙葉的香氣質比較突出，四棚密集烤房烤后煙葉的雜氣、刺激性、余味、燃燒性方面表現較好，而普通烤房烤后煙葉的香氣質較細膩、柔和，香氣量較充足，雜氣較輕，煙氣濃度較濃，刺激性較小，余味尚干凈舒適，稍有殘留，勁頭較大，整體使用價值較好。在上部煙葉中，香氣質、香氣量、煙氣濃度、刺激性、灰色和使用價值均以四層密集烤房和普通烤房表現較好，其中四層密集烤房烤后上部煙葉的香氣質細膩，香氣量較充足，雜氣相對較少，濃度較濃，刺激性較小，余味較干凈舒適，微有殘留，稍生津，燃燒性較好，勁頭中偏大。　　

　　3　結論與討論

　　3.1　普通烤房的“后熟"效應對中上部煙葉的多酚類物質影響較為明顯。

　　王建安等[12]曾指出普通烤房因為棚數較多，從底棚到上棚，需要一定的時間，垂直溫差較大，可以在一定程度上彌補田間成熟期間物質的轉化，提高其烘烤成熟度。綠原酸、蕓香苷和莨菪亭是煙草中富的多酚類物質，等級較好的煙葉中綠原酸和蕓香苷的含量較高，綠原酸和蕓香苷含量在變黃期和定色期顯著增大，定色后期含量比較穩定，甚至表現減少趨勢[23]。本研究發現，普通烤房烤后煙葉的多酚類物質總量均較2種密集烤房顯著提高，綠原酸和蕓香苷含量在普通烤房烤后煙葉中最，中部葉的莨菪亭含量在中部煙葉中同樣以普通烤房較高，這可能是因為多酚類物質含量隨著煙葉烘烤成熟度的增加而增加，而普通烤房的“后熟"現象在一定程度上提高了煙葉的烘烤成熟度。此外，發現上部煙葉的各種多酚類物質的平均含量明顯高于中部葉，這與閆克玉[25]的研究結論一致。

　　3.2　烤房內風速在影響溫濕度的基礎上能夠調控各種酶對化學物質的作用。

　　研究[24-25]表明，密集烤房的垂直溫差和平面溫差小于普通烤房，葉間隙風速大于普通烤房，其烘烤時間比普通烤房縮短12.09%。可見影響烤后煙葉化學成分含量的因素除了與烘烤工藝緊密相關外，其次就是烤房的風速條件，普通烤房因為其裝煙量和裝煙密度均小于密集烤房，且采用自然通風，導致經過煙葉間的空氣流速相對較慢，另外其變黃和定色時間相對較長，能夠保證烤房在相對較長時間內維持在一個比較適宜的溫濕度環境里，有利于淀和蛋白酶保持較長時間的活性，減少烤后煙葉的淀粉和蛋白質殘留量，提高總糖和還原糖含量。四層密集烤房由于采用疊層裝煙技術，在三層密集烤房的基礎上進一步加大了密集烤房的裝煙密度，葉尖隙的風速較三層密集烤房要小，其煙葉所處的小環境類似于普通烤房，同樣有利于淀粉、總氮、煙堿的降解和糖類物質的積累。

　　3.3　不同類型烤房對不同部位煙葉的有機酸影響較為復雜。

　　諸多有機酸及其衍生物是煙草香味的主要成分，直接影響煙葉品質及其制品的質量，不同的有機酸對煙葉的吸食品質影響不同，揮發性酸由于其揮發性在卷煙的抽吸過程中可以直接進入煙氣，與烤煙的香氣有明顯的相關性，對卷煙的吃味和香氣有明顯的作用[25～28]。本研究表明，有機酸總量在中部煙葉中表現為普通烤房>三層密集烤房>四層密集烤房，在上部煙葉中表現為四層密集烤房>三層密集烤房>普通烤房，可見有機酸含量在不同類型烤房中的分布規律較為復雜，可能是在烘烤過程中影響有機酸含量的因素較多所致。對此，宋朝鵬等[29]曾在研究烘烤過程中煙葉蘋果酸與相關代謝酶活性時發現，酶活性表達所引起的有機酸含量的差異不僅受烘烤溫度的影響，且有機酸含量的變化不全是酶活性升高的結果，　還受其他因素影響。可見，烤房設備和類型不同其構造結構也將不同，其會導致烘烤環境的差異也較大，最終導致有機酸代謝變得更加復雜。

　　傳統普通烤房逐步被淘汰已成為現實，而密集烤房已成為發展主流，其代表了我國未來烘烤發展的大趨勢，如何充分發揮不同類型烤房的優勢，尤其是借鑒普通烤房的烘烤機理來指導密集烤房設備的研發和烘烤工藝的優化有著重大的意義，四層密集烤房不僅能夠提高烤房利用率，而且可以在一定程度上提升煙葉的內在品質，尤其對上部煙葉的改善更為明顯，但是其也面臨著裝煙難度較大，烘烤時間較長，易變黃難排濕等諸多難題，今后可以從增加烤房整體高度、增大循環風機功率、優化烘烤工藝等多方面展開研究，進一步為四層密集烤房的推廣應用奠定基礎。