榮仕賓,趙園園,秦艷青,李晶晶,曾代龍,鐘 秋,周 駿,劉德水,王 俊,趙志豪,張藍(lán)月,史宏志

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院/煙草農(nóng)業(yè)減害研究中心,鄭州 450002;2四川省煙草科學(xué)研究所,成都 600041;3.四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司長(zhǎng)城雪茄煙廠,四川 德陽(yáng) 618000;4.四川省煙草公司德陽(yáng)市公司,四川 德陽(yáng) 618400;5.上海煙草集團(tuán)北京卷煙廠,北京 100024)

【研究意義】近年來(lái),隨著雪茄消費(fèi)的增長(zhǎng),國(guó)內(nèi)雪茄煙市場(chǎng)蓬勃發(fā)展,但國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)雪茄原料不足,影響了國(guó)產(chǎn)雪茄質(zhì)量和檔次的提升[1]。因此,加速國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雪茄原料的研發(fā),生產(chǎn)具有外觀質(zhì)量?jī)?yōu)良、香氣醇厚豐滿、化學(xué)成分協(xié)調(diào)、有害成分含量低等特點(diǎn)的優(yōu)質(zhì)雪茄煙葉,對(duì)促進(jìn)中式雪茄煙高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義[2]。【前人研究進(jìn)展】關(guān)于煙葉留葉數(shù)的質(zhì)量分析在烤煙中已有很多研究[3],但雪茄煙葉留葉數(shù)與葉片發(fā)育狀況的關(guān)系以及與葉片素質(zhì)相適應(yīng)的調(diào)制方式仍不明確。煙葉留葉數(shù)不同,葉片身份也發(fā)生變化,各部位煙葉的內(nèi)含物質(zhì)積累轉(zhuǎn)化有顯著差異,因此可能需要不同的調(diào)制方式[4]。調(diào)制是煙葉質(zhì)量風(fēng)格得到表現(xiàn)和提升的重要時(shí)期,不同調(diào)制方式間溫度、濕度、光照及調(diào)制時(shí)間存在很大差異,研究表明調(diào)制過(guò)程中的溫度、濕度、光照及調(diào)制時(shí)間對(duì)煙葉的生理生化變化有著極大的影響[5]。張廣東等[6]研究表明,烤煙調(diào)制前期適當(dāng)?shù)牧乐瓶赡苡欣跓熑~品質(zhì)的提高,但過(guò)度的晾制會(huì)導(dǎo)致烤煙風(fēng)格的喪失;白肋煙調(diào)制后期進(jìn)行烤制更有利于白肋煙在烤煙型卷煙中的應(yīng)用;曬紅煙上部葉適合先晾制后曬制,而中部葉更適合直接曬制。不同類型煙葉由于物理外觀和化學(xué)組成含量的差異,其適宜的調(diào)制方式也各不相同。通過(guò)改進(jìn)煙葉調(diào)制技術(shù)提升原煙質(zhì)量一直是煙草行業(yè)的研究熱點(diǎn),采取適宜的調(diào)制方式和技術(shù),不僅有利于提升香氣質(zhì)量,還可對(duì)煙葉風(fēng)格產(chǎn)生一定影響,其風(fēng)格和質(zhì)量特征將直接影響卷煙產(chǎn)品的優(yōu)劣,對(duì)滿足工業(yè)企業(yè)不同風(fēng)格機(jī)制和手工雪茄生產(chǎn)具有現(xiàn)實(shí)意義[7]。茄芯煙葉由于自身品種、留葉數(shù)等差異,其葉片厚度與組織結(jié)構(gòu)等理化性狀不同,這可能導(dǎo)致煙葉在適宜調(diào)制方式的選擇上有所不同[8]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】孫玉琦等[9]研究表明,調(diào)制也是TSNAs積累的主要時(shí)期之一[10],在煙葉調(diào)制過(guò)程中由于細(xì)胞失活,細(xì)胞膜選擇透過(guò)性喪失,TSNAs前體物在微生物作用下合成大量的TSNAs[11]。因此,抑制調(diào)制過(guò)程中TSNA的形成是降低雪茄煙葉TSNAs積累的有效手段?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究對(duì)不同留葉數(shù)與不同調(diào)制方式的茄芯煙葉質(zhì)量和化學(xué)成分進(jìn)行分析。旨在明確雪茄煙葉素質(zhì)與調(diào)制方式的關(guān)系,為有效提升雪茄茄芯煙葉質(zhì)量風(fēng)格和促進(jìn)優(yōu)質(zhì)低害雪茄煙葉生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2020年在四川省什邡市師古鎮(zhèn)大泉坑村雪茄煙葉生產(chǎn)基地進(jìn)行,供試品種什煙1號(hào)種植面積為333.5 m2,煙苗于4月30日移栽,行距120 cm,株距40 cm。按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)雪茄煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范統(tǒng)一管理,試驗(yàn)田土壤為水稻土,有機(jī)質(zhì)3.01 g/kg,堿解氮120 mg/kg,速效鉀89 mg/kg,速效磷38.1 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),以本地茄芯品種什煙1號(hào)的上部葉為材料,留葉數(shù)設(shè)置18和14片/株2個(gè)處理,調(diào)制方式設(shè)置晾制和曬制2種方式,晾制在鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化晾房編桿進(jìn)行,晾制周期為25 d,在晾制過(guò)程中根據(jù)天氣情況加溫通風(fēng),晾制期間晾房平均溫度為24.6 ℃,平均濕度為78.1%,曬制在鋼結(jié)構(gòu)白膜覆蓋的曬房編串進(jìn)行,曬制周期為25 d,曬制期間曬房平均溫度為25.9 ℃,平均濕度為76.1%,每個(gè)處理重復(fù)3次。

試驗(yàn)自調(diào)制之日開(kāi)始取樣,之后每周取樣1次,取得的樣品冷凍干燥后磨碎過(guò)孔徑0.25 mm的篩備用。

1.3 測(cè)試指標(biāo)及方法

1.3.1 物理性狀測(cè)定 葉長(zhǎng)寬及葉面積測(cè)定。在各處理的每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取10片葉片進(jìn)行測(cè)量,用軟尺測(cè)定葉長(zhǎng)(自莖葉連接處至莖尖的直線長(zhǎng)度)、葉寬(葉面最寬處的直線長(zhǎng)度),并計(jì)算葉面積(葉面積帶入公式:d=(L+2W)/3,式中,d、L、W分別代表葉面積、葉片最大長(zhǎng)度、葉片最大寬度)。

單葉重和含梗率采用稱重法測(cè)定。用天平稱量待測(cè)葉片的單葉重;對(duì)待測(cè)煙葉去梗前后分別稱重,計(jì)算出含梗率。

葉質(zhì)重采用打孔稱重法測(cè)定。隨機(jī)抽取10片平衡水分后的煙葉,每片煙葉用直徑1 cm的打孔器打孔5個(gè),從葉前端打到后端(盡量避開(kāi)主、支脈),烘干稱重。葉質(zhì)重的計(jì)算公式:ds=m/(n×s)=m/[n×π(d/2)2],式中,ds為葉質(zhì)重(mg/cm2);m為煙樣質(zhì)量(mg);n為煙樣小片數(shù);s為煙樣小片面積(cm2);d為煙樣小片直徑,即打孔器直徑(cm)。

葉片厚度測(cè)定。在各處理的每個(gè)重復(fù)中,各隨機(jī)抽取10片平衡水分后的煙葉,用BHZ 1-I型薄片厚度計(jì)測(cè)定葉片厚度,每片葉測(cè)3個(gè)部位,分別為葉尖(第3、4支脈之間)、葉中(第6、7支脈之間)、葉基(第1l、12支脈之間),以30個(gè)點(diǎn)的厚度平均值作為該樣品的厚度;

拉力測(cè)定。將煙片去掉主脈,切成長(zhǎng)15 cm,寬1.5 cm的長(zhǎng)條,平衡水分后用型號(hào)為ZKW-3的煙草薄片抗張實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)定葉片拉力,每個(gè)處理的樣品做10次重復(fù),以多次測(cè)量值的均值作為該樣品的拉力。

1.3.2 煙草特有亞硝胺含量及其前體物測(cè)定 生物堿測(cè)定參照J(rèn)ack和Bush[12]的方法。樣品硝酸鹽及亞硝酸鹽含量測(cè)定采用濃硫酸-水楊酸法[13]。TSNAs含量由上海煙草集團(tuán)北京卷煙廠進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)定方法為在線SPE-液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用SPE-LC-MS/MS法(SPE-LC:Spark Holland,Symbiosis Pico)[14]。

1.3.3 中性香氣成分測(cè)定 煙葉中性香氣成分含量采用水蒸氣蒸餾-二氯甲烷溶劑萃取法的前處理和GC/MS方法測(cè)定[15]。

1.3.4 感官質(zhì)量評(píng)價(jià) 將各處理樣品待測(cè)部位葉片去梗后進(jìn)行切絲、卷制單料煙。由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家煙草栽培生理生化研究基地、四川省煙草公司的評(píng)吸專家對(duì)其進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià),對(duì)香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、刺激性、余味、燃燒性和灰色等多項(xiàng)指標(biāo)打分,按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《YC/T 138—1998煙草及煙草制品》的規(guī)定進(jìn)行評(píng)吸。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2010、SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、方差分析以及顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同留葉數(shù)與調(diào)制方式對(duì)茄芯煙葉物理特性的影響

由表1可知,留葉數(shù)和調(diào)制方式對(duì)調(diào)制后茄芯煙葉的物理性狀影響較大,當(dāng)留葉數(shù)為14片/株時(shí),茄芯煙葉的葉面積、葉片厚度、單葉重及含梗率等指標(biāo)顯著大于留葉數(shù)為18片/株的處理,且相應(yīng)的單位面積的煙葉可承受拉力也較高,留葉數(shù)為14片/株的茄芯煙葉的物理特性指標(biāo)較留葉數(shù)18片/株煙葉均高10%以上。相同留葉數(shù)的煙葉采用不同調(diào)制方式調(diào)制后物理特性變化相對(duì)較小,晾制煙葉的葉質(zhì)重和厚度有降低趨勢(shì)。由表2可以看出,留葉數(shù)處理對(duì)茄芯品種煙葉的物理特性指標(biāo)變化的貢獻(xiàn)率均達(dá)到70%以上,其影響顯著高于調(diào)制方式及二者的互作效應(yīng)。

表1 不同留葉數(shù)與調(diào)制方式調(diào)制后茄芯煙葉物理特性Table 1 The effects of different leaves number and curing methods on the physical characteristics of cigar filler

2.2 不同留葉數(shù)與調(diào)制方式對(duì)茄芯煙葉TSNAs及其前體物含量的影響

2.2.1 不同留葉數(shù)與調(diào)制方式對(duì)茄芯煙葉TSNAs前體物含量的影響 由表3可知,茄芯煙葉在不同留葉數(shù)與調(diào)制方式調(diào)制后TSNAs前體物含量差異顯著,茄芯煙葉的生物堿和硝酸鹽及亞硝酸鹽含量均為留葉數(shù)14片/株較高。留葉數(shù)14片/株的茄芯煙葉生物堿含量較留葉數(shù)18片/株高出30%以上,留葉數(shù)14片/株煙葉的硝酸鹽含量較留葉數(shù)18片/株煙葉高出1倍以上,留葉數(shù)14片/株煙葉的亞硝酸鹽含量較留葉數(shù)18片/株煙葉高10%左右。

表3 不同留葉數(shù)與調(diào)制方式調(diào)制后茄芯煙葉生物堿和硝酸鹽含量Table 3 The alkaloid and nitrate content of cigar filler after different leaves number and curing methods

相同留葉數(shù)的茄芯煙葉生物堿總量和硝酸鹽含量均在曬制后較高,而相同留葉數(shù)茄芯煙葉的降煙堿和亞硝酸鹽含量則在晾制后較高,亞硝酸鹽含量在留葉數(shù)14片/株晾制后達(dá)到峰值,為17.17 μg/g。由表4可以看出,留葉數(shù)處理對(duì)茄芯煙葉的煙堿、總生物堿、硝酸鹽含量變化貢獻(xiàn)率較大,而亞硝酸鹽含量變化受調(diào)制方式處理影響較大,貢獻(xiàn)率為51.42%。

表4 留葉數(shù)與調(diào)制方式及交互作用對(duì)生物堿及硝酸鹽含量影響的貢獻(xiàn)率分析Table 4 Contribution rate analysis of the influence of the number of remaining leaves,the curing methods and the interaction on the content of alkaloids and nitrate (%)

2.2.2 不同留葉數(shù)與調(diào)制方式對(duì)茄芯煙葉TSNAs含量的影響 如表5所示,茄芯煙葉調(diào)制后4種TSNA及TSNAs含量差異達(dá)到顯著水平,茄芯煙葉的TSNAs含量在留葉數(shù)14片/株更高,在茄芯煙葉中,留葉數(shù)14片/株煙葉TSNAs含量較留葉數(shù)18片/株煙葉高16%以上。

表5 不同留葉數(shù)與調(diào)制方式調(diào)制后茄芯煙葉TSNAs含量Table 5 TSNAs content of cigar filler after modulation with different number of leaves and curing methods (ng/g)

相同留葉數(shù)茄芯煙葉的TSNAs含量在晾制后含量較高,茄芯煙葉TSNAs含量在留葉數(shù)14片/株晾制后達(dá)到峰值,為1722.62 ng/g,在留葉數(shù)18片/株曬制后含量增加幅度較小,為1214.82 ng/g,4種TSNA變化趨勢(shì)與TSNAs總量變化趨勢(shì)基本相同。由表6可以看出,對(duì)茄芯煙葉TSNAs含量變化主要受留葉數(shù)處理影響,其次為調(diào)制方式處理與互作效應(yīng)。

表6 留葉數(shù)與調(diào)制方式及交互作用對(duì)TSNAs含量影響的貢獻(xiàn)率分析Table 6 Contribution rate analysis of the influence of the number of leaves and the curing methods and the interaction on the TSNAs content (%)

2.3 不同留葉數(shù)與調(diào)制方式對(duì)茄芯煙葉中性香氣成分含量和感官質(zhì)量的影響

2.3.1 不同留葉數(shù)與調(diào)制方式對(duì)茄芯煙葉中性香氣成分含量的影響 如表7所示,不同留葉數(shù)及調(diào)制方式調(diào)制后煙葉中性香氣成分含量存在顯著差異。留葉數(shù)14片/株時(shí)茄芯煙葉的中性香氣成分總量較留葉數(shù)為18片/株的煙葉平均提高6.49%。

表7 不同留葉數(shù)與調(diào)制方式調(diào)制后茄芯煙葉中性香氣成分含量Table 7 Neutral aroma content of cigar filler after modulation with different number of leaves and curing methods (μg/g)

相同留葉數(shù)的茄芯煙葉的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量、芳香族氨基酸降解產(chǎn)物總量、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物總量含量均在晾制后含量較高,留葉18片的晾制煙葉中性香氣物質(zhì)總量較曬制煙葉提高8.61%。茄芯煙葉的中性香氣總量在留葉數(shù)為14片/株晾制后含量達(dá)到峰值,為930.66 μg/g。由表8可以看出,芳香族降解產(chǎn)物、棕色化降解產(chǎn)物和茄酮受調(diào)制方式處理影響最大,而類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、新植二烯和中性香氣成分總量主要受留葉數(shù)處理影響,貢獻(xiàn)率均達(dá)35%以上。

續(xù)表7 Continued table 7

表8 留葉數(shù)與調(diào)制方式及交互作用對(duì)茄芯煙葉中性香氣成分含量影響的貢獻(xiàn)率分析Table 8 Contribution rate analysis of the number of remaining leaves,the curing methods and the interaction to neutral aroma component content of cigar filler (%)

2.3.2 不同留葉數(shù)與調(diào)制方式對(duì)煙葉感官質(zhì)量的影響 由表9可知,傳統(tǒng)茄芯品種增加留葉數(shù)(單株留葉18片)可有效提升煙葉的雪茄風(fēng)格和質(zhì)量呈現(xiàn),尤其是采用晾制方式調(diào)制的煙葉效果更好,表現(xiàn)為雪茄風(fēng)格較為顯著,香氣質(zhì)好,濃度較高,生理強(qiáng)度降低,刺激性減小。留葉14片的煙葉香氣量較大,但勁頭偏大,刺激性較強(qiáng),以曬制方式調(diào)制的煙葉香氣質(zhì)量相對(duì)較優(yōu)。

表9 不同留葉數(shù)與調(diào)制方式調(diào)制后茄芯煙葉感官質(zhì)量Table 9 The sensory quality of cigar filler after different leaf numbers and curing methods

3 討 論

留葉數(shù)是煙草生長(zhǎng)種植期重要指標(biāo),留葉數(shù)不同則煙葉中各種化學(xué)成分及酶積累大不相同[16],煙葉的調(diào)制過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的生理生化過(guò)程,調(diào)制是煙葉質(zhì)量形成的重要時(shí)期,而調(diào)制環(huán)境的溫度、濕度、光照以及各調(diào)制階段的調(diào)制時(shí)間對(duì)煙葉調(diào)制的生理生化變化過(guò)程影響很大[17],將留葉數(shù)與調(diào)制方式進(jìn)行雙因素互作試驗(yàn)是探究煙葉調(diào)制后品質(zhì)及TSNAs形成機(jī)理的有效手段。

本研究結(jié)果顯示,茄芯品種不同留葉數(shù)的煙葉在調(diào)制后煙葉物理性狀變化顯著,茄芯煙葉在留葉數(shù)14片/株時(shí)葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積、單葉重、葉質(zhì)重和拉力較高,相同煙株留葉數(shù)少則葉片較肥厚,且葉質(zhì)重等也會(huì)提高,進(jìn)行貢獻(xiàn)率分析的結(jié)果支持了這一結(jié)論,這與前人研究一致[18]。

不同留葉數(shù)與調(diào)制方式下茄芯煙葉生物堿、硝酸鹽和亞硝酸鹽含量差異顯著,留葉數(shù)14片/株的茄芯煙葉的生物堿總量和煙堿含量均顯著高于留葉18片/株的煙葉,這與留葉數(shù)14片/株時(shí)葉片物質(zhì)積累量大,含氮化合物含量高有關(guān)。在留葉數(shù)14片/株晾制后降煙堿含量達(dá)到峰值,這可能是在晾制過(guò)程中由于酶活躍時(shí)間更長(zhǎng),煙堿可通過(guò)去甲基化酶轉(zhuǎn)化為降煙堿,而曬制期間光輻照使得煙堿去甲基酶快速失活,使得煙堿向降煙堿這一過(guò)程被抑制[19]。茄芯煙葉硝酸鹽含量在留葉數(shù)14片/株曬制后達(dá)到峰值,而亞硝酸鹽含量在留葉數(shù)14片/株晾制后達(dá)到峰值,這與晾制期間低溫環(huán)境使得硝酸還原酶活性更強(qiáng)有關(guān)[20]。

TSNAs是煙草生物堿與亞硝基在酶催化作用下的反應(yīng)產(chǎn)物,大量研究認(rèn)為,調(diào)制前的青煙不含TSNAs,隨著調(diào)制過(guò)程進(jìn)行,細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)被破壞,被細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)隔離的前體物質(zhì)生物堿和亞硝酸鹽形成TSNAs。不同留葉數(shù)與調(diào)制方式調(diào)制后煙葉TSNAs含量差異顯著,茄芯煙葉為留葉數(shù)14片/株時(shí),生物堿含量和亞硝酸鹽含量葉片積累量最高,在細(xì)胞凋亡后,為T(mén)SNAs的形成創(chuàng)造適宜的溫度,因此茄芯煙葉TSNAs含量在留葉數(shù)14片/株晾制后達(dá)到峰值,這與前人研究結(jié)果一致[21]。

留葉數(shù)14片/株的茄芯煙葉雖然在調(diào)制后中性香氣成分含量較高,但煙葉含氮化合物含量高,生理強(qiáng)度大,刺激性強(qiáng),雜氣較重,掩蓋了雪茄風(fēng)格的彰顯。增加留葉數(shù),改善了煙葉的物理性狀,香氣質(zhì)變好,雪茄風(fēng)格更為顯著。留葉數(shù)18片/株的晾制煙葉香氣物質(zhì)含量和感官質(zhì)量顯著優(yōu)于曬制煙葉,這是因?yàn)榱乐葡聼熑~環(huán)境條件較為溫和,環(huán)境溫度、濕度適宜,細(xì)胞內(nèi)酶活性持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng),有利于質(zhì)體色素、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)降解,降低青雜氣,提升香氣質(zhì)量[22]。由于在留葉數(shù)14片/株時(shí),什煙1號(hào)身份偏厚,葉片中的含氮化合物含量較高,物質(zhì)轉(zhuǎn)化緩慢,調(diào)制過(guò)程偏長(zhǎng),且宜在濕度大時(shí)發(fā)生霉變,因此采用曬制方式可以促進(jìn)調(diào)制進(jìn)程,有利于保證質(zhì)量[23]。不同留葉數(shù)與調(diào)制方式下煙葉化學(xué)成分和中性香氣物質(zhì)種類基本相同,但含量和比例有顯著差異,這可能是造成雪茄煙葉風(fēng)格差異的原因之一。從評(píng)吸結(jié)果來(lái)看,茄芯煙葉在留葉數(shù)18片/株晾制條件下雪茄風(fēng)格更為突出,香氣質(zhì)更優(yōu),而雜氣較輕,余味最好,刺激性較小。

4 結(jié) 論

根據(jù)葉片身份確定相適宜的調(diào)制方式是提升雪茄煙質(zhì)量和風(fēng)格的重要途徑,什邡傳統(tǒng)茄芯煙葉在留葉數(shù)18片/株晾制條件下煙葉雪茄風(fēng)格較為顯著,化學(xué)成分協(xié)調(diào),香味質(zhì)量較優(yōu),感官品質(zhì)較好,有害物質(zhì)含量較低,有利于實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)低害。