賓 俊,莫祝翔,嚴(yán)秀芳,康 超,韋克蘇

(1.貴州大學(xué) 煙草學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 550025;2.貴州大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 550025;3.貴州省煙草科學(xué)研究院,貴州 貴陽(yáng) 550081)

煙葉的香吃味主要受化學(xué)成分和香氣物質(zhì)的影響[1]。對(duì)煙葉中化學(xué)物質(zhì)和香氣物質(zhì)的檢測(cè),首先需要對(duì)煙葉樣品進(jìn)行干燥處理,初烤煙葉和切絲煙葉都采用烘箱烘干，而大田鮮煙葉一般采用烘箱105 ℃殺青后再干燥。有研究表明,不同的前處理方式會(huì)影響生物樣品內(nèi)在化學(xué)成分及其品質(zhì)。高玉龍等[2]通過(guò)殺青和液氮研磨新鮮煙葉測(cè)定煙葉類胡蘿卜素的含量,發(fā)現(xiàn)液氮研磨處理新鮮煙葉中類胡蘿卜素的測(cè)定含量比殺青處理更接近其實(shí)際含量。高玉龍等[3]比較了液氮研磨煙葉、殺青煙葉與烤后煙葉、鮮煙葉中糖及有機(jī)酸含量的差異,發(fā)現(xiàn)殺青樣中葡萄糖和果糖含量與液氮研磨樣和鮮樣含量差異達(dá)到了顯著水平,且不同處理樣品間多元酸和高級(jí)脂肪酸含量差異較大。陶曉秋等[4]研究了烘箱法和微波法對(duì)煙葉主要化學(xué)成分含量的影響,發(fā)現(xiàn)對(duì)總植物堿、總氮、氯、鉀含量的影響不顯著,但對(duì)水溶性總糖和還原糖含量的影響顯著。李煥榮等[5]研究了不同的干燥方法對(duì)干棗營(yíng)養(yǎng)成分和香氣成分的影響,發(fā)現(xiàn)不同溫度干制的紅棗營(yíng)養(yǎng)成分和香氣成分有較大的差異,總體是以35 ℃為最佳干制條件。趙會(huì)納等[6]研究了殺青干燥和冷凍干燥對(duì)煙葉樣品干物質(zhì)量、顏色和化學(xué)成分的影響,發(fā)現(xiàn)冷凍干燥方式可使煙葉保持固有色澤、結(jié)構(gòu)和內(nèi)含物。趙沙鷗等[7]對(duì)微波殺青、蒸汽殺青、傳統(tǒng)滾筒殺青在夏秋茶加工中的應(yīng)用效果進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)經(jīng)微波殺青處理的綠茶在外觀、湯色方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)殺青處理,但香氣不如傳統(tǒng)殺青法濃厚。

常規(guī)殺青方法是先將鮮煙葉在105 ℃下使酶失去活性,然后以65 ℃的溫度將煙葉烘干至恒重的干燥方式。冷凍法是將鮮煙葉處于真空冰冷狀態(tài),煙葉的結(jié)構(gòu)和體積幾乎和原來(lái)保持一致,而且干燥能排除絕大部分的水分。微波法是將鮮煙葉處于一種迅速加熱狀態(tài),使煙葉中的水分在短時(shí)間內(nèi)揮發(fā)。近年來(lái),微波干燥作為一種新型的加熱技術(shù),已被廣泛應(yīng)用于茶葉殺青、煙葉和煙絲、煙梗干燥等工藝中[6,8]。冷凍干燥法目前在食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。陶霞娟等[9]在分析煙草木質(zhì)素合成途徑時(shí)已采用冷凍法干燥煙葉,但目前將微波法用于處理新鮮煙葉鮮見報(bào)道；對(duì)于經(jīng)冷凍干燥、常規(guī)殺青干燥和微波干燥處理的煙葉,其內(nèi)在質(zhì)量是否有差異,目前還少有相關(guān)的研究。因此,本試驗(yàn)采用半葉法比較了冷凍干燥、常規(guī)殺青干燥和微波干燥后煙葉的化學(xué)成分和中性香氣物質(zhì)含量的差異,以期為鮮煙葉前處理尋找最能代表其本質(zhì)數(shù)據(jù)的更合適、更科學(xué)的處理方式。

1 材料和方法

1.1 材料處理

供試烤煙品種為K326。選取其適熟煙葉為供試對(duì)象,將煙葉一分為二并去除主脈,一半放入烘箱中進(jìn)行殺青干燥(將煙葉放入烘箱中以105 ℃烘0.5 h,然后在65 ℃下烘干至恒重,將煙葉粉碎后過(guò)60目篩，備用),另一半立即放入冷柜速凍,然后采用冷凍干燥法干燥(將經(jīng)冰柜冷凍后的煙葉樣品在冷凍干燥儀中以-20 ℃保持5 h;然后在0 ℃下干燥15 h;最后在20 ℃下干燥直至樣品恒重，將煙葉粉碎后過(guò)60目篩，備用)。另取1片去除主脈并一分為二的煙葉,一半放入烘箱(處理同上),另一半放入微波爐中,將微波火力調(diào)至最大,共加熱5 min,即在加熱2 min后暫停,迅速翻動(dòng)1次,再加熱3 min;最后將煙葉粉碎后過(guò)60目篩，備用。另取1片去除主脈并一分為二的煙葉,一半放入冷凍干燥機(jī),另一半放入微波爐中(處理同上)。

1.2 煙葉光譜信息的采集

通過(guò)B&W Tek i-Spec近紅外光譜分析儀采集樣本的光譜信息,掃描次數(shù)為32次,分辨率為3.5 nm,光譜采集范圍為900～1700 nm；每個(gè)樣本測(cè)量5次，所得的平均值為測(cè)量光譜值。

1.3 煙葉樣品化學(xué)成分含量的測(cè)定

水溶性糖、還原糖含量按煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 159—2002進(jìn)行測(cè)定；煙堿含量按煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 160—2002進(jìn)行測(cè)定；氯含量按煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 162—2011進(jìn)行測(cè)定。

1.4 煙葉樣品中性香氣物質(zhì)含量的測(cè)定

中性香氣物質(zhì)含量的測(cè)定采用GC-MS法,具體測(cè)定處理流程見圖1；參照文獻(xiàn)[10]設(shè)置GC-MS的分析條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同前處理煙葉的近紅外光譜差異分析

對(duì)采集到的煙葉原始近紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行操作之前,需要對(duì)光譜進(jìn)行預(yù)處理,預(yù)處理有助于有用信息的提取和分析。采用Savitzky-Golay平滑法對(duì)4個(gè)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理,平滑窗口為9,預(yù)處理后光譜見圖2。從圖2中可以看出,經(jīng)前處理后的煙葉近紅外光譜間的相似度較高,但與新鮮煙葉的光譜差異較大,主要是鮮煙葉中的水分和主要內(nèi)含物發(fā)生了顯著變化;另外,經(jīng)不同前處理的煙葉光譜也存在一定的差異,表明采用不同的前處理方式對(duì)煙葉化學(xué)成分含量有不同的影響。

2.2 不同前處理對(duì)鮮煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量的影響

烤煙中的水溶性總糖和還原糖的含量范圍分別為8.98%～26.98%和8.45%～25.08%，煙堿含量范圍為1.5%～3.5%，氯含量范圍為0.3%～1.0%[11]。從圖3可以看出:冷凍法和常規(guī)殺青法處理的煙葉總糖含量在12%左右,還原糖含量在10%左右;而微波處理的煙葉總糖和還原糖平均含量高于冷凍法和常規(guī)殺青法處理煙葉的，推測(cè)原因是微波升溫迅速,而且溫度較高,煙葉中的淀粉物質(zhì)受高溫分解,致使糖含量較高。從圖3還可以看出：3種處理煙葉的煙堿含量差異不顯著；3種處理煙葉的氯離子含量均小于1%,但微波處理的煙葉氯離子含量均高于另一半處理的煙葉,這說(shuō)明采用微波法處理煙葉能更準(zhǔn)確真實(shí)地貼近煙葉水溶性總糖、還原糖、煙堿和氯離子的真正含量。

2.3 不同前處理對(duì)鮮煙葉中性香氣物質(zhì)含量的影響

煙葉的中性致香物質(zhì)按前體物可分為棕色反應(yīng)物、苯丙氨酸降解物、類西柏烷類降解物、類胡蘿卜素降解物和其他類[12,13]。經(jīng)冷凍法、常規(guī)殺青法和微波法處理的煙葉中中性香氣物質(zhì)的種類差異較大,檢測(cè)到的中性香氣物質(zhì)分別為27、38和34種,具體見圖4和圖5。其中共有的中性香氣物質(zhì)僅有17種,吡啶、苯乙醇等物質(zhì)差異顯著。對(duì)于經(jīng)冷凍法處理的煙葉，檢測(cè)到獨(dú)有的物質(zhì)金合歡基丙酮(為類胡蘿卜素類),而在其他兩種方法處理煙葉中未檢出這種物質(zhì),推測(cè)金合歡基丙酮受溫度影響較大。常規(guī)殺青法處理的煙葉中性香氣物質(zhì)種類多于其他兩種處理,在常規(guī)殺青法處理的煙葉中檢測(cè)到的獨(dú)有物質(zhì)有反式石竹烯(為類西柏烷類),以及鄰苯二甲酸(2-乙基己基)單酯、十六醛、十五烷、十六烷(為其他類香氣物質(zhì),推測(cè)屬于次生代謝物質(zhì))。在微波法處理的煙葉中檢測(cè)到的獨(dú)有物質(zhì)有β-環(huán)檸檬醛(為類胡蘿卜素類),西柏三烯二醇、西柏烯(煙草烯)(為類西柏烷類),以及4-亞甲基-1-甲基-2-(2-甲基-1-丙烯-1-基)-1-乙烯基-環(huán)庚烷、鄰苯二甲酸異丁基辛酯、2-甲基-1-壬烯-3-炔(為其他類香氣物質(zhì)),推測(cè)這些香味物質(zhì)通過(guò)快速加熱才能檢出。

3 討論與結(jié)論

本文采用半葉法研究了不同前處理方式對(duì)鮮煙葉常規(guī)化學(xué)成分和中性香氣物質(zhì)變化的影響。微波法溫度升高速度較快,且是從物質(zhì)內(nèi)部到外部均勻加熱,快速將樣品中的淀粉分解成總糖和還原糖,樣品細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密,密度較大[14,15]。微波殺青綠茶在外觀、葉底方向、茶多酚、維生素和葉綠素含量方面均優(yōu)于傳統(tǒng)殺青綠茶[7]。液氮研磨新鮮煙葉中的有機(jī)酸和糖類物質(zhì)含量與殺青煙葉相比差異顯著[3];新鮮煙葉采用冷凍干燥法處理,其色素和多酚類物質(zhì)含量高于熱風(fēng)干燥和常規(guī)殺青處理,能真實(shí)反映鮮煙葉在調(diào)制過(guò)程中色素和多酚含量的狀況[16],是一種更加適合化學(xué)成分(香味物質(zhì))準(zhǔn)確檢測(cè)的制樣方式[2,6]。總而言之,在常規(guī)殺青法處理過(guò)程中,伴隨熱耗散發(fā)生轉(zhuǎn)化,煙葉中的總糖、還原糖和中性香氣物質(zhì)含量分別低于微波法、冷凍法。新鮮煙葉與經(jīng)過(guò)處理的煙葉的近紅外光譜信息相似性不高,煙葉的內(nèi)含物發(fā)生了改變[17]。綜上所述,冷凍法適合測(cè)定煙葉中性香氣物質(zhì),而微波法適合測(cè)定煙葉中的總糖、還原糖、煙堿和氯離子等常規(guī)化學(xué)成分的含量。