汪華國(guó) 晏飛 李文標(biāo) 方亮 柴建國(guó) 胡小東 王文倫 陳偉 楊濤 楊亞騰

摘要 [目的]研究密閉式烘烤條件對(duì)烤后煙葉質(zhì)量的影響。[方法]以楚雄地區(qū)K326煙葉為烘烤對(duì)象，對(duì)電能密閉式熱泵烤房與傳統(tǒng)密集型烤房烤后煙葉的化學(xué)成分、致香物質(zhì)以及感官評(píng)吸進(jìn)行對(duì)比。烘烤過(guò)程中，使用氣體分析儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄烤房?jī)?nèi)氧氣、二氧化碳濃度的變化。烘烤結(jié)束時(shí)，對(duì)密閉式熱泵烤房與傳統(tǒng)密集型烤房進(jìn)行氣體測(cè)定;對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)成分、致香物質(zhì)以及感官質(zhì)量評(píng)價(jià)對(duì)比。[結(jié)果]密閉式熱泵烤房?jī)?nèi)二氧化碳濃度明顯高于傳統(tǒng)密集型烤房;密閉式熱泵烤房烤后煙葉淀粉含量較傳統(tǒng)密集型烤房降低3509%;密閉式熱泵烤房相較于傳統(tǒng)密集型烤房烤后煙葉總致香物質(zhì)含量增加，香氣質(zhì)量、雜氣、煙氣濃度、刺激性和余味均明顯改善，內(nèi)在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性與整體感官質(zhì)量表現(xiàn)為密閉式熱泵烤房?jī)?yōu)于傳統(tǒng)密集型烤房。[結(jié)論]密閉式烘烤條件對(duì)改善烤后煙葉品質(zhì)有一定的作用。

關(guān)鍵詞 密閉式烘烤;熱泵;二氧化碳;淀粉

中圖分類號(hào) TS 44 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A ?文章編號(hào) 0517-6611（2021）15-0176-05

Abstract [Objective] To study the effects of closed baking conditions on the quality of cured tobacco leaves. [Method]Taking K326 tobacco leaves in Chuxiong area as the baking object， ?the chemical composition， aroma substances and sensory evaluation of fluecured tobacco leaves in enclosed heat pump curing barn and traditional intensive curing barn were compared. During the baking process， the changes of oxygen and carbon dioxide concentrations in the curing barn were monitored and recorded by gas analyzer. At the end of baking， the gas determination was made in enclosed heat pump curing barn and traditional intensive curing barn. The chemical components， aroma substances and sensory quality of tobacco samples were evaluated and compared.[Result] The carbon dioxide concentration in the enclosed heat pump curing barn was significantly higher than that in the traditional intensive curing barn. The starch content in the fluecured tobacco leaves in the enclosed heat pump curing barn reduced ?35.09% than that in the traditional intensive curing barn. The total aroma substance content in fluecured tobacco leaves in the enclosed heat pump curing barn increased than that in the traditional intensive curing barn， and the aroma quality， miscellaneous gas， smoke concentration， irritation and aftertaste were increased. The coordination of internal chemical components and overall sensory quality in the tobacco leaves in enclosed heat pump curing barn was better than those in the traditional intensive curing barn. [Conclusion] The closed baking conditions had certain effects on improving the quality of fluecured tobacco leaves.

Key words Closed baking;Heat pump;Carbon dioxide;Starch

基金項(xiàng)目 中國(guó)煙草總公司云南省公司科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2017YN21）。

作者簡(jiǎn)介 汪華國(guó)（1974—），男，云南楚雄人，農(nóng)藝師，從事煙草栽培及調(diào)制研究。

*通信作者，從事經(jīng)濟(jì)作物烘烤工藝研究。

收稿日期 2020-11-17

煙草作為一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，提升煙葉質(zhì)量一直是煙草產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心問題[1]。煙葉質(zhì)量受土壤、栽培技術(shù)、烘烤等因素的影響，其中烘烤是決定煙葉質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要因素，煙葉烘烤質(zhì)量將決定煙農(nóng)利益乃至影響煙草產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。

煙葉生產(chǎn)加工過(guò)程中，烤房作為煙葉烘烤環(huán)節(jié)的加工工具對(duì)煙葉烘烤質(zhì)量的影響至關(guān)重要[3-5]。隨著科技的進(jìn)步，煙葉烘烤模式從最初的明火烤煙向火管烤煙、自然排濕型普通烤房烤煙、密集烤房烤煙、節(jié)能環(huán)保烤房烤煙演變[6-7]，在這一系列的演變過(guò)程中烘烤環(huán)節(jié)用工、烘烤操作難度都得到大幅度降低[8]，但同時(shí)也暴露出一些新的問題[9-10]，例如煙氣污染物集中排放帶來(lái)的環(huán)保壓力，風(fēng)速過(guò)大帶來(lái)的烤后煙葉油份降低，干筋期長(zhǎng)時(shí)間高溫帶來(lái)的烤后煙葉枯焦味重，強(qiáng)制排濕導(dǎo)致的烤后香氣減少、評(píng)吸口感下降等[11]。

針對(duì)上述問題，開展新能源替代煤炭作為燃料進(jìn)行煙葉烘烤，是降低環(huán)境污染、解決當(dāng)前煙葉供需矛盾、“減工、降本、提質(zhì)、增效”的有效途徑[12]。就當(dāng)前情況來(lái)看，煙葉烘烤所采用的新能源主要有生物質(zhì)燃料、熱泵、太陽(yáng)能、甲醇燃料等。熱泵是近年來(lái)出現(xiàn)并運(yùn)用較多的制熱設(shè)備，與燃煤烤房相比，熱泵烤房避免了因燒煤而產(chǎn)生的大氣污染，省去了烘烤過(guò)程中頻繁的人工操作，溫濕度控制精準(zhǔn)度高。

目前有關(guān)熱泵烤房的研究已有一些報(bào)道，但主要集中在烤房性能測(cè)試及烘烤成本方面[13]，而關(guān)于烤房?jī)?nèi)氣體組分對(duì)煙葉烘烤質(zhì)量的影響研究報(bào)道較少。電能密閉式熱泵烤房以熱泵作為供熱、除濕設(shè)備，烤房整體結(jié)構(gòu)密閉，無(wú)進(jìn)風(fēng)口、排濕口，煙葉烘烤在密閉環(huán)境下進(jìn)行。筆者以電能密閉式熱泵烤房為研究對(duì)象，以傳統(tǒng)密集型烤房為對(duì)照，分析了電能密閉式熱泵烤房與傳統(tǒng)密集型烤房在烘烤過(guò)程中氧氣與二氧化碳濃度的變化規(guī)律以及烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分、致香物質(zhì)、感官質(zhì)量尤其是淀粉含量的變化，旨在為探索適合當(dāng)前煙葉清潔烘烤新模式、改善烤后煙葉質(zhì)量等烘烤方式提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2018年在云南省楚雄市子午鎮(zhèn)法邑烘烤工場(chǎng)進(jìn)行，供試品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩NK326。供試烤房為T1為電能密閉式熱泵烤房，氣流下降式，烤房裝煙室規(guī)格為8.0 m×2.7 m×3.5 m，2路3層，墻體材料為聚苯乙烯，厚度5 cm。CK為傳統(tǒng)密集型烤房，氣流下降式，裝煙室規(guī)格為80 m×2.7 m×3.5 m，2路3層，墻體材料為磚混結(jié)構(gòu)，厚度24 cm。

密閉式熱泵烤房不設(shè)冷風(fēng)門、排濕口，煙葉水分通過(guò)配套熱泵烘烤設(shè)備以冷凝水排出。傳統(tǒng)密集型烤房有冷風(fēng)門、排濕口，煙葉水分通過(guò)高速風(fēng)機(jī)強(qiáng)制送風(fēng)，以冷風(fēng)門進(jìn)新風(fēng)，通過(guò)排濕口將水分排出。

供試煙葉選取同一片大田煙葉，田間管理按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙栽培生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。試驗(yàn)田地勢(shì)較為平坦，黃壤土，土壤肥力中等。供試烤煙品種為K326，4月23日移栽，前植作物為蠶豆。煙葉成熟時(shí)按照葉位單葉同時(shí)采收，統(tǒng)一編煙，并對(duì)樣桿進(jìn)行掛牌記錄，按相同掛置位置分別掛置于密閉式熱泵烤房和傳統(tǒng)密集型烤房進(jìn)行烘烤。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)處理：T1為密閉式熱泵烤房，CK為傳統(tǒng)密集型烤房。

煙葉按成熟標(biāo)準(zhǔn)采收后，挑選成熟度一致、大小基本相同的葉片，按相同葉片數(shù)進(jìn)行編煙作為樣桿，并做好標(biāo)記，分別掛置烤房中每一層距離裝煙室門口各2、4、6 m處，每層6竿。各處理煙葉采自同一地塊，并在同一天內(nèi)完成采收、編煙、裝煙、開烤。烘烤過(guò)程中均嚴(yán)格按照試驗(yàn)操作規(guī)范記錄煙葉變化、溫濕度變化、烘烤異常情況等數(shù)據(jù)，回潮后按GB/T 2635—1992中的方法對(duì)標(biāo)記煙葉進(jìn)行分級(jí)，并稱取C3F（中桔三）煙葉樣品2.0 kg，各處理3次重復(fù);每份樣品混勻后，將煙樣一分為二，一半煙葉除去主葉脈后測(cè)其常規(guī)化學(xué)成分、致香物質(zhì)，另一半煙葉切絲混勻卷煙作為評(píng)吸樣品。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 氧氣和二氧化碳濃度。

氧氣和二氧化碳濃度使用德圖儀器國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司生產(chǎn)的煙氣分析儀（型號(hào)testo350）測(cè)定，每6 s測(cè)定1次烘烤過(guò)程中烤房?jī)?nèi)O2和CO2濃度的變化，并繪制氣體成分變化趨勢(shì)圖。

1.3.2 常規(guī)化學(xué)成分。

煙葉常規(guī)化學(xué)成分由云南同創(chuàng)檢測(cè)技術(shù)股份有限公司進(jìn)行測(cè)定。試樣的制備采用烘箱法（YC/T 31—1996）;煙葉化學(xué)成分的測(cè)定采用流動(dòng)分析儀法：總糖（YC/T 159—2002）、還原糖（YC/T 159—2002）、總植物堿（YC/T 160—2002）、總氮（YC/T 161—2002）、淀粉（YC/T 216—2007）、蛋白質(zhì)（YC/T 166—2003）、鉀離子（YC/T 173—2003）、氯離子（YC/T 162—2011）。

1.3.3 煙葉致香成分。

煙葉致香成分由云南同創(chuàng)檢測(cè)技術(shù)股份有限公司檢測(cè)。

①樣品制備：粉碎過(guò)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)蒸餾方法萃取致香成分。

②分析方法：致香物質(zhì)的測(cè)定采用GC/MS法，添加內(nèi)標(biāo)物萘，采用氣質(zhì)聯(lián)用分析儀（美國(guó)安捷倫，Agilent GC6890N/MS5975I）進(jìn)行檢測(cè)，分析測(cè)定條件如下：毛細(xì)管柱HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 m）;進(jìn)樣口溫度260 ℃;載氣He，流速1 mL/min;升溫程序?yàn)?0 ℃（保持1 min），升溫速度8 ℃/min升溫至160 ℃（保持2 min），升溫速度8 ℃/min升溫至280 ℃（保持15 min），GC-MS接口溫度280 ℃，離子源為EI源，電子能量70 eV，掃描范圍為35～455 amu;分析樣品由GC/MS鑒定結(jié)果和NIST庫(kù)檢索定性。

1.3.4 感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。

將各處理煙葉混勻切絲后卷制成長(zhǎng)70 mm、圓周27.5 mm的煙支，經(jīng)過(guò)挑選、平衡水分后，由紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、云南瑞升煙草技術(shù)（集團(tuán)）有限公司的3名評(píng)吸專家以標(biāo)準(zhǔn)YC/T 138—1998煙草及煙草制品感官評(píng)價(jià)方法為基礎(chǔ)，按單料煙“標(biāo)度值”標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)吸鑒定，并采用“九分制”標(biāo)準(zhǔn)打分，香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、濃度、刺激性、余味、燃燒性、灰色、使用價(jià)值、勁頭的滿分均為9分（表1），其中使用價(jià)值、勁頭不計(jì)入總分。

2 結(jié)果與分析

2.1 密閉式熱泵烤房與傳統(tǒng)密集型烤房氧氣與二氧化碳濃度測(cè)定

由圖1可知，在密閉式熱泵烤房和傳統(tǒng)密集型烤房烘烤過(guò)程中，烤房?jī)?nèi)部氣體中O2濃度的變化趨勢(shì)均先下降后上升再趨于穩(wěn)定，CO2濃度的變化表現(xiàn)為先上升再下降后趨于穩(wěn)定，且O2和CO2濃度的劇烈變化主要在48 ℃之前，此后趨于平穩(wěn)。密閉式熱泵烤房?jī)?nèi)部氣體中的氧氣濃度在變黃期（38～42 ℃）均低于傳統(tǒng)密集型烤房，而二氧化碳濃度在整個(gè)烘烤過(guò)程中均表現(xiàn)為密閉式熱泵烤房高于傳統(tǒng)密集型烤房，在變黃期（38～42 ℃）表現(xiàn)為密閉式熱泵烤房顯著高于排濕型熱泵型烤房。由此可見，密閉式熱泵烤房由于其烤房?jī)?nèi)部氣體與外界環(huán)境中氣體交換較少，致使其內(nèi)部氣體中的二氧化碳含量在變黃期（38～42 ℃）要顯著高于傳統(tǒng)密集型烤房，而氧氣濃度則相反。

2.2 烤后化學(xué)成分分析

由表2可知，T1處理兩糖差高于CK處理，而T1處理淀粉含量顯著低于CK處理，淀粉含量降低了35.96%，說(shuō)明密閉式烘烤條件有利于降低煙葉淀粉含量。韓錦峰等[14]研究發(fā)現(xiàn)，二氧化碳濃度明顯地促進(jìn)淀粉酶活性，并抑制多酚氧化酶第二活性高峰，保證和提高煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)。根據(jù)氣體分析檢測(cè)結(jié)果，密閉式熱泵烤房較傳統(tǒng)密集型烤房二氧化碳濃度明顯提高，而烤后煙葉淀粉含量降低。由此可見，在密閉式烘烤條件下，烤房?jī)?nèi)二氧化碳濃度能夠創(chuàng)造一個(gè)適宜煙葉內(nèi)部生理生化反應(yīng)的環(huán)境，促進(jìn)淀粉的充分降解。這一結(jié)果與韓錦峰等[14]研究發(fā)現(xiàn)相吻合。

由表2可知，T1處理還原糖、總氮、鉀離子含量等均較為接近國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)煙葉的要求。從烤后煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性指標(biāo)來(lái)看，T1處理在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性表現(xiàn)好于CK處理。從化學(xué)成分檢測(cè)指標(biāo)來(lái)看，T1處理能夠在整體上提高烤后中部煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性。

2.3 烤后煙葉致香物質(zhì)含量分析

由表3、4可知，共鑒定出67種致香物質(zhì)。整體來(lái)看，2種烤房烤后煙葉中的主要致香物質(zhì)相同，根據(jù)香氣前提物質(zhì)在烤煙烘烤過(guò)程中的代謝將致香物質(zhì)分類，T1處理相比于CK，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、新植二烯、葉綠素降解產(chǎn)物、質(zhì)體色素降解產(chǎn)物、類西柏烷類物質(zhì)和總致香物質(zhì)含量分別增加了3.02%、9.84%、9.77%、958%、10.99%和8.60%。這說(shuō)明在密閉式烘烤條件下煙葉內(nèi)大分子物質(zhì)分解較為充分，有利于小分子物質(zhì)的合成。

2.4 烤后煙葉感官質(zhì)量分析

由表5可知，密閉式熱泵烤房烤后煙葉香氣質(zhì)較細(xì)膩、柔和，豐富性較好，香氣量較足，煙氣濃度較濃，刺激性較小，微有木質(zhì)氣，余味舒適。傳統(tǒng)密集型烤房烤后中部煙葉香氣質(zhì)稍好，細(xì)膩度、豐富性稍欠，香氣量稍欠，煙氣濃度較濃，刺激性稍小，雜氣尚輕，微有木質(zhì)氣，余味較舒適。由此可見，密閉式熱泵烤房烤后中部煙葉的香氣質(zhì)量、雜氣、煙氣濃度、刺激性、余味均有明顯改善，感官質(zhì)量整體上表現(xiàn)為密閉式熱泵烤房?jī)?yōu)于傳統(tǒng)密集型烤房。

3 結(jié)論與討論

該研究結(jié)果表明，相較于傳統(tǒng)密集型烤房，密閉式熱泵烤房烤后煙葉淀粉含量顯著降低，初烤煙葉香氣質(zhì)較為細(xì)膩、愉悅，圓潤(rùn)感增加，香氣量增加，濃度增，刺激性減小，余味較好。使用密閉式熱泵烤房烤后煙葉在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性、致香物質(zhì)總量以及評(píng)吸結(jié)果上都表現(xiàn)出優(yōu)于傳統(tǒng)密集型烤房。由此可見，密閉式烘烤條件下，有利于煙葉內(nèi)部生理生化反應(yīng)進(jìn)行，為煙葉生理生化反應(yīng)創(chuàng)造一個(gè)較為適宜的溫濕度和烤房氣體環(huán)境，增強(qiáng)淀粉酶、蛋白酶等酶活性，使煙葉內(nèi)生理生化反應(yīng)有序進(jìn)行，有效促進(jìn)淀粉、色素等大分子物質(zhì)的充分降解，提升煙葉外觀與內(nèi)在質(zhì)量。

然而，電能密閉式熱泵烤房作為新型能源烤房，其烘烤過(guò)程中煙葉生理生化反應(yīng)研究極少。同時(shí)，電能密閉式熱泵烤房的推廣應(yīng)用還有待因地制宜完善相關(guān)研究，比如工藝優(yōu)化、采烤煙葉條件的匹配等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電能密閉式熱泵烤房在煙葉烘烤質(zhì)量和熱量有效利用率將進(jìn)一步提升。

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