詹 軍，賀 帆，宋朝鵬，李 偉，劉 沖，宮長(zhǎng)榮

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002)

密集烤房很好地適應(yīng)了烤煙生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的新形勢(shì)，是中國(guó)烤煙烘烤設(shè)備的發(fā)展方向［1，2］.但是，近年來的試驗(yàn)和調(diào)研情況表明，密集烤房烘烤的煙葉容易出現(xiàn)顏色淺淡，葉面光滑、僵硬，組織結(jié)構(gòu)緊密，正反面色差大，煙葉油分、香氣量降低等現(xiàn)象，很大程度上影響了“中式卷煙”的原料需求，而不斷優(yōu)化和完善與之相配套的密集烘烤工藝，改善煙葉的可用性，已成為煙葉生產(chǎn)中亟待解決的問題.烘烤是烤煙生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，烘烤結(jié)果的優(yōu)劣直接關(guān)系到煙葉的品質(zhì)和工業(yè)可用性［3］.烤房?jī)?nèi)適度通風(fēng)能明顯減小烤房?jī)?nèi)各層間溫、濕度差，利于煙葉均勻變黃和干燥［4］.白震譯［5］研究表明，風(fēng)速對(duì)烤后煙葉的外觀質(zhì)量和感官評(píng)吸質(zhì)量有顯著的影響.宮長(zhǎng)榮等［4］指出，烘烤過程中風(fēng)速對(duì)煙葉質(zhì)量的影響以定色期和干筋期最大，烘烤中葉間隙風(fēng)速以 0.2 ～ 0.3 m·s－1為宜.與普通烤房相比，密集烤房最大的特點(diǎn)就是裝煙密度大，實(shí)行機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)和熱風(fēng)循環(huán)，具有葉間隙風(fēng)速大，平面及垂直溫差較小等特點(diǎn).據(jù)測(cè)定普通烤房在煙葉定色階段的葉間隙風(fēng)速僅為0.04 ～0.06 m·s－1，而密集烤房同時(shí)期為0.2 ～ 0.3 m·s－1［6］.可見，通過調(diào)控風(fēng)速來提高煙葉的質(zhì)量已經(jīng)成為烘烤人員目前所面臨的一個(gè)重要問題.變頻調(diào)速技術(shù)既能合理調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)速，又有一定的節(jié)能降耗效果，將該技術(shù)應(yīng)用于密集烘烤已有少量研究［7～9］.但這些研究均集中在中部葉和烘烤前期，且研究并不全面，而對(duì)烤煙總體產(chǎn)量和質(zhì)量均有很大影響，也最能彰顯優(yōu)質(zhì)烤煙風(fēng)格特征的上部葉［10，11］研究較少.因此，本試驗(yàn)通過采用變頻調(diào)速技術(shù)研究了定色期和干筋期不同風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)上部葉外觀質(zhì)量、化學(xué)成分含量及協(xié)調(diào)性、致香物質(zhì)含量和評(píng)吸質(zhì)量的影響，為進(jìn)一步提高上部葉的可用性和密集烘烤工藝的優(yōu)化提供新的依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2009年在云南省楚雄市子午鎮(zhèn)進(jìn)行.供試烤煙品種為云煙87，2009－05－10移栽，試驗(yàn)田為紅壤土，肥力中等，施純氮 90.00 kg·hm－2，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=1∶1∶1.8.田間管理按優(yōu)質(zhì)烤煙栽培生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行.以上部葉(第15～16位葉)為試驗(yàn)材料，依據(jù)成熟標(biāo)準(zhǔn)，煙葉成熟時(shí)按照葉位單葉采收.

供試烤房為氣流下降式密集烤房，共5座，裝煙室規(guī)格為 8.0 m ×2.7 m ×3.5 m，裝煙 3層 2路.配置電機(jī)額定功率為2.2 kW，最大轉(zhuǎn)速為1 440 r·min－1.配置循環(huán)風(fēng)機(jī)為7號(hào)軸流風(fēng)機(jī)，葉片4個(gè)，采用內(nèi)置電動(dòng)機(jī)直聯(lián)結(jié)構(gòu)，葉輪的葉頂間隙控制在5 mm左右，轉(zhuǎn)速l 440 r·min－1時(shí)風(fēng)量15 000 m3·h－1，配備變頻器(華中科技大學(xué)研制)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在20～50 Hz連續(xù)調(diào)速.

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，各處理的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置見表1.

表1 不同烘烤處理的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速Table 1 Fan speeds of different curing treatments r·min －1

煙葉按成熟標(biāo)準(zhǔn)采收后，從中挑選出成熟度、大小基本一致的葉片，按每竿130片綁竿標(biāo)記，分別掛置在各烤房底層、中層、上層距離裝煙室門口各2，4，6 m處，每層6竿.各處理煙葉均在同1 d內(nèi)完成采收、編煙、裝炕與開烤，裝煙密度均為70 kg·m－3.各處理其余工藝均嚴(yán)格按照三段式烘烤工藝(干球38℃，濕球35℃，煙葉變黃8成發(fā)軟;干球42℃，濕球36～37℃，煙葉黃片青筋主脈發(fā)軟;干球48℃，濕球38℃，黃片黃筋小卷筒;干球54℃，濕球39℃，葉片全干大卷筒;烤后煙葉完全干筋.)進(jìn)行.回潮后按烤煙國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2635—92)對(duì)標(biāo)記煙葉分級(jí)，取B2F(上橘二)2.0 kg用于分析，3次重復(fù).

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 外觀質(zhì)量評(píng)定 由中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院、中國(guó)煙草總公司職工進(jìn)修學(xué)院、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所、上海煙草(集團(tuán))公司、湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司、河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司和河北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司等7個(gè)單位的10名專家鑒定，煙葉外觀質(zhì)量的鑒定和綜合評(píng)價(jià)參照王彥亭等［12］的方法進(jìn)行.以顏色、成熟度、結(jié)構(gòu)、身份、油分和色度6項(xiàng)指標(biāo)作為烤煙外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，各指標(biāo)權(quán)重分別為 0.30，0.25，0.15，0.12，0.10，0.08.采用指數(shù)和法評(píng)價(jià)烤煙外觀質(zhì)量狀況.

1.3.2 化學(xué)成分的測(cè)定 化學(xué)成分的測(cè)定參照王瑞新等［13］的方法.化學(xué)成分的綜合評(píng)價(jià)參照王彥亭等［12］的方法，其指標(biāo)賦值方法以煙堿、總氮、還原糖、鉀、淀粉含量和糖堿比值、氮堿比值和鉀氯比值8項(xiàng)指標(biāo)作為化學(xué)成分的評(píng)價(jià)指標(biāo)，各指標(biāo)權(quán)重依次為 0.17，0.09，0.14，0.08，0.07，0.25，0.11，0.09，各指標(biāo)均以公認(rèn)的最適范圍為100分，高于或低于該最適范圍依次降低分值，以指數(shù)和法確定化學(xué)成分協(xié)調(diào)性狀況.

1.3.3 致香物質(zhì)提取及其定性、定量分析

1.3.3.1 樣品處理 煙葉樣品除去主脈后，粉碎過60目篩，在溫度22℃、相對(duì)濕度60%的環(huán)境下平衡24 h，采用同時(shí)蒸餾萃取方法提取煙葉中的致香成分.在同時(shí)蒸餾萃取裝置一端接盛有25.00 g煙樣、一定量的內(nèi)標(biāo)化合物(乙酸苯甲酯)和500 mL蒸餾水的圓底燒瓶，用電熱套加熱.另一端接盛有30 mL二氯甲烷的100 mL燒瓶，將該端燒瓶置于60℃的恒溫水浴鍋中加熱，同時(shí)蒸餾萃取2 h，將二氯甲烷萃取液用適量無水硫酸鈉干燥后濃縮至1 mL.濃縮液采用Agilent 6890 N/5975氣質(zhì)聯(lián)用分析儀(美國(guó)安捷倫公司)進(jìn)行分析，所得圖譜經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫(NIST 98，Wiley 275)檢索，并用內(nèi)標(biāo)校正歸一化法計(jì)算相對(duì)含量.

1.3.3.2 GC/MS分析條件 毛細(xì)管柱:HP－5MS(30 m ×0.25 mm ×0.25 μm);載氣為 He;流速 1 mL·min－1;進(jìn)樣口溫度260 ℃;進(jìn)樣量0.5 μL;分流比25∶1;接口溫度:280℃;離子源為EI源;電子能量70 eV;離子源溫度230℃;質(zhì)量數(shù)35～455 amu.升溫程序:初溫50℃，保持1 min;以8℃·min－1的速率升至160℃，保持2 min，再以8℃·min－1的速率升至280 ℃，保持15 min.

1.3.4 煙葉評(píng)吸鑒定 由云南煙草科學(xué)研究院、云南瑞升煙草技術(shù)(集團(tuán))有限公司、云南中煙工業(yè)公司、紅云紅河集團(tuán)技術(shù)中心等4個(gè)單位的10名專家進(jìn)行評(píng)吸，并采用百分制打分，香韻、香氣量、香氣質(zhì)、濃度、刺激性、勁頭、雜氣、口感的滿分分別為 10，15，15，10，15，5，10，20 分.得分越高，表明煙葉質(zhì)量越好.

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用SPSS 17.0進(jìn)行單因素完全隨機(jī)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析，多重比較采用LSD法.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)上部煙葉外觀質(zhì)量的影響

對(duì)比分析烤后煙葉外觀質(zhì)量評(píng)定結(jié)果(表2)發(fā)現(xiàn)，各處理顏色均屬于橘黃，只有T1和T2得分較對(duì)照有所降低，其余處理顏色得分相同.各處理的成熟度均表現(xiàn)為成熟，以T1的成熟度較差，得分最低，其余處理得分相同.各處理中只有T3處理煙葉的結(jié)構(gòu)為疏松，且得分最高，其余4個(gè)處理均為尚疏松，與對(duì)照相比，均有改善.CK的身份稍厚，得分最低，其余處理對(duì)煙葉身份的影響不大，均為“中等”身份，得分也相同.風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)油分的影響最大，以T3油分最好，T4次之，均為“多”，T1，T2也較對(duì)照有很好地改善.相對(duì)于CK，只有T3和T2改善了煙葉的色度，且得分相同，均表現(xiàn)為“強(qiáng)”.可見，適當(dāng)降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以改善上部煙葉外觀質(zhì)量，尤其以T3效果最為明顯，可以很好地改善烤后上部煙葉的結(jié)構(gòu)、身份、油分和色度，從外觀上改善上部葉的可用性.

表2 不同處理上部煙葉的外觀質(zhì)量Table 2 Appearance quality of upper tobacco leaves on different treatments

2.2 不同處理對(duì)上部煙葉化學(xué)成分及協(xié)調(diào)性的影響

從表3可以看出，各處理的烤后煙葉的總糖和石油醚提取物含量較對(duì)照均顯著提高，尤其T3處理的石油醚提取物含量顯著高于其它處理.各處理的總氮、蛋白質(zhì)、氯含量較對(duì)照有所降低，這對(duì)煙葉內(nèi)在品質(zhì)的提高是有利的.T1處理的還原糖含量較對(duì)照下降，但差異不顯著，而T3，T4較對(duì)照顯著升高.只有T1處理的淀粉和煙堿含量較對(duì)照增加，其余處理均顯著下降，尤其T4處理的淀粉和煙堿含量最低.各處理中只有T3的鉀含量較對(duì)照顯著增加，其余處理均顯著降低.各處理的糖堿比和鉀氯比以T3和T4較合適，氮堿比以T3較適宜.通過對(duì)烤后上部煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性進(jìn)行賦值計(jì)算，以T3，T4的綜合得分較高，煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分協(xié)調(diào)性最好.

表3 不同處理上部煙葉化學(xué)成分含量及協(xié)調(diào)性Table 3 Chemical components and harmony of upper tobacco leaves on different treatments

2.3 不同處理對(duì)上部煙葉致香物質(zhì)含量的影響

烤煙致香物質(zhì)含量是衡量煙葉品質(zhì)的重要因素之一，煙葉的香氣質(zhì)和香氣量與其致香物質(zhì)含量呈正相關(guān)，通過分析煙葉致香物質(zhì)含量，可以對(duì)煙葉的香氣質(zhì)量進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)［14］.由表4可以看出，與對(duì)照相比，各處理的致香物質(zhì)總量均有提高，分別增加了 6.24%(T1)，21.73%(T2)，44.19%(T3)，41.11%(T4)，只有 T1 的提高不顯著，其余均顯著.各處理的其他類致香物質(zhì)含量較對(duì)照均有增加，以T3最高，T4其次，但二者之間差異不顯著，其余3個(gè)處理之間差異也不顯著.葉綠素是煙葉成熟和調(diào)制過程中變化幅度較大的物質(zhì)之一，其主要降解產(chǎn)物新植二烯是煙葉中重要的萜烯類化合物，不僅本身具有一定香氣，而且可分解轉(zhuǎn)化形成低分子香味成分［15，16］，各處理中以T4處理最高，T3其次，但二者之間差異不顯著，其余2個(gè)處理也較對(duì)照有一定增加.類胡蘿卜素類致香物質(zhì)是構(gòu)成煙葉香氣質(zhì)量的重要組分，其產(chǎn)生的香味閾值相對(duì)較低，但對(duì)煙葉香氣質(zhì)量的貢獻(xiàn)率較大［17］.表4表明，T3處理煙葉的類胡蘿卜素類致香成分含量最高，比對(duì)照顯著增加了38.45%，而T2較對(duì)照顯著下降了3.03%.在所測(cè)定的15種類胡蘿卜素類致香物質(zhì)中，在T3中有10種含量最高，尤其是對(duì)煙葉香氣質(zhì)量有重要作用且占有較大比例的β－大馬酮、β－紫羅蘭酮、巨豆三烯酮、金合歡基丙酮達(dá)到了 5.289，4.919，9.913，5.024 μg·g－1.苯丙氨酸類致香物質(zhì)含量以T3最高，T1次之，T2最低，而棕色化反應(yīng)產(chǎn)物類致香物質(zhì)含量只有T3較對(duì)照顯著增加了17.43%，其余各處理較對(duì)照有所降低.類西柏烷類致香物質(zhì)不但本身具有很好的香氣，而且其降解轉(zhuǎn)化產(chǎn)物也是煙草中很重要的致香物質(zhì)［18］，類西柏烷類物質(zhì)含量以T3最高，T4，T2 次之，T1 最低，其中 T3，T4，T2 處理分別較對(duì)照提高了 31.81%，23.26%，2.66%.

2.4 不同處理對(duì)上部煙葉感官評(píng)吸質(zhì)量的影響

從表5可以看出，只有T1處理在一定程度上降低了煙葉的感官評(píng)吸質(zhì)量，其余各處理均不同程度地改善了上部煙葉的感官評(píng)吸質(zhì)量，以T3綜合得分最高，T4次之，T2和T4差異不大.其中，T3處理明顯改善了烤后煙葉的香韻、香氣量、香氣質(zhì)、勁頭、雜氣和口感，各處理對(duì)濃度基本上沒有改善，T4處理很好地改善了刺激性.綜合來看，以T3處理的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行能明顯改善烤后上部煙葉的感官評(píng)吸質(zhì)量，其烤后煙葉香韻好，香氣量充足，香氣質(zhì)純凈，濃度合適，刺激性較小，勁頭適中，雜氣少，口感好.

表4 不同處理對(duì)上部煙葉致香物質(zhì)含量的影響Table 4 Effects of content of aroma components of upper tobacco leaves on different treatments μg·g－1

表5 不同處理上部煙葉評(píng)吸得分Table 5 The score sensory evaluation of upper tobacco leaves on different treatments

3 結(jié)論與討論

研究結(jié)果認(rèn)為，定色和干筋階段的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速狀況對(duì)上部煙葉的外觀質(zhì)量和香吃味品質(zhì)的形成有著重要的作用，適當(dāng)降低定色和干筋期的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速能夠明顯提高上部煙葉的烘烤質(zhì)量，其中以處理T3(干球溫度42～47℃時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 440 r·min－1;47～60 ℃時(shí)960 r·min－1，60～68 ℃時(shí)720 r·min－1)對(duì)烤后上部煙葉外觀質(zhì)量、化學(xué)成分協(xié)調(diào)性和感官評(píng)吸質(zhì)量的改善效果較為突出，在一定程度上改善了上部葉的可用性.

目前密集烤房烤后煙葉的外觀質(zhì)量缺陷主要體現(xiàn)在煙葉的顏色、結(jié)構(gòu)和油分方面，進(jìn)而影響了煙葉的吸食品質(zhì)［8］.這主要是因?yàn)槊芗婵具^程中采用循環(huán)風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)，風(fēng)速過高，而大部分情況下，人們?cè)诤婵緯r(shí)仍舊是根據(jù)煙葉顏色變化來進(jìn)行烘烤操作，當(dāng)煙葉顏色已經(jīng)固定下來時(shí)，部分人為了追求降低能耗，片面地利用密集烘烤溫濕度及風(fēng)速調(diào)節(jié)靈敏的特點(diǎn)，采取快速升溫排濕干燥來縮短烘烤時(shí)間，導(dǎo)致煙葉顏色變化與內(nèi)含物轉(zhuǎn)化不同步，易出現(xiàn)煙葉顏色淡、組織僵硬、結(jié)構(gòu)不疏松等現(xiàn)象.密集烘烤煙葉油分的多少與煙葉烘烤時(shí)間的長(zhǎng)短、烘烤過程中濕度的大小以及強(qiáng)制熱風(fēng)循環(huán)的風(fēng)速密切相關(guān)［6］.而密集烤房由于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速普遍較高，脫水速度加快，致使煙葉變黃、定色時(shí)間不夠，僅僅是將煙葉烤黃烤干，煙葉內(nèi)部一系列的大分子物質(zhì)尚未充分分解轉(zhuǎn)化，而煙葉表面的柔軟液體或半液體物質(zhì)減少，造成煙葉外觀上的油潤(rùn)、豐滿程度下降，枯燥程度增加，油份減少.目前使用密集烤房烘烤的煙葉存在烤后煙葉光澤較鮮明，但葉背面呈白色，煙葉正反面色差大，煙葉總體趨向于檸檬黃色，這可能與當(dāng)前使用的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高，通風(fēng)量過大有密切關(guān)系，尤其與定色期煙葉表面的附著水，在強(qiáng)制性熱風(fēng)循環(huán)的作用下迅速排除，減少了揮發(fā)油和樹脂的自然消耗有關(guān).目前密集烘烤煙葉的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為不疏松，組織僵硬，光滑煙較多，這可能是因?yàn)槊芗痉垦b煙密度大，風(fēng)速過高，空氣交換頻繁，致使密集烘烤中后期烤房中CO2濃度偏低，不利于煙葉保持呼吸作用，減少了干物質(zhì)的消耗，對(duì)煙葉的細(xì)胞結(jié)構(gòu)等都有影響.尤其煙葉內(nèi)水分的不適，使一些與煙葉細(xì)胞壁降解和質(zhì)地形成有關(guān)的酶(果膠甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶和纖維素酶)活性降低，造成細(xì)胞壁物質(zhì)(原果膠、總果膠和纖維素)降解較少，組織結(jié)構(gòu)僵硬［19～21］.

據(jù)研究，烘烤過程中風(fēng)速過高則烤后煙葉香氣淡，辛辣味重，刺激性大;風(fēng)速低時(shí)烤后香氣和吃味濃郁［5］.另據(jù)相關(guān)研究表明，如果定色期煙葉急劇脫水，則烤后煙葉辛辣味和刺激性增強(qiáng);如果定色期煙葉脫水遲緩，烤后煙葉辛辣味和刺激性雖小，但香氣顯著發(fā)悶，香味不突出［22］.風(fēng)速影響烤后煙葉吸食品質(zhì)主要是通過風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來影響進(jìn)風(fēng)量，進(jìn)而影響烤房?jī)?nèi)氣體組分的比例、烤房的溫濕度變化和水分排除的多少與快慢，而這些變化將對(duì)煙葉的生命活動(dòng)產(chǎn)生顯著的影響，進(jìn)而影響烤后煙葉的質(zhì)量.適當(dāng)降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速能調(diào)節(jié)煙葉內(nèi)水分持續(xù)有度的變化，使其既能發(fā)揮密集烤房的優(yōu)勢(shì)，又能遵循普通烤房中煙葉的變化規(guī)律.在不同階段采取合適的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，能使煙葉體內(nèi)的淀粉酶、蛋白酶、脂氧合酶、苯丙氨酸解氨酶等關(guān)鍵酶保持較長(zhǎng)時(shí)間的活性，有利于在適宜的水分含量情況下，使細(xì)胞內(nèi)酶系統(tǒng)的氧化還原反應(yīng)達(dá)到一定的動(dòng)態(tài)平衡，使煙葉內(nèi)的淀粉、蛋白質(zhì)、葉綠素、類胡蘿卜素等大分子物質(zhì)充分降解，為煙葉提供更多的致香物質(zhì)及香氣前體物質(zhì).

本試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)干球溫度42～47℃時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 440 r·min－1;47～60℃時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為960 r·min－1;60～68℃時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為720 r·min－1，煙葉內(nèi)各種化學(xué)成分和致香物質(zhì)的比例和協(xié)調(diào)性最佳，評(píng)吸質(zhì)量最好.

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