添加香料植物對烘烤不同時期煙葉有機酸及致香物質的影響

王柱石, 朱海濱, 李 覓, 楊 義, 鄭 武, 饒駿晨, 張琪龍, 孟韋名, 張 銳

(1.云南瑞升煙草技術(集團)有限公司, 云南 昆明 650106；2.紅云紅河煙草(集團)有限責任公司, 云南 昆明 650202;3.云南省煙草公司 昆明市公司 安寧分公司, 云南 安寧 650300)

煙葉致香物質對烤后煙葉吸食品質有著重要的影響，其種類和含量是評價煙葉質量的重要指標[1]。有機酸對煙葉內部的生理生化反應有著重要的作用，其既是合成碳水化合物、蛋白質等系列大分子物質的中間產物，又是呼吸作用的中間產物，對卷煙的香氣和吃味具有重要作用[2,3]。近年來，受植煙土壤綜合肥力減弱、烤煙品種特性退化及密集烤房推廣等多重因素的影響，烤后煙葉香氣量不足、特征不明顯、煙氣欠柔和的狀況越發明顯，國內優質原料的短缺已影響了卷煙品牌價值的提升。如何提高煙葉香氣量與香氣質從而改善初烤煙葉的品質一直是煙草研究的熱點領域，也獲得了多方面的研究成果[4-9]。

烘烤調制過程是煙葉香氣前體物降解轉化、致香物質形成的關鍵時期，在環境因素和栽培措施相似的情況下，調制技術的改變對煙葉香氣物質的形成及烤后煙葉品質有著十分重要的影響。天然香料植物墨紅玫瑰有著獨特濃郁的芳香氣味[10]，其香味純正而濃烈，具有絲絨般的質感[11]，在高檔卷煙中用墨紅玫瑰精油作為調香劑時，能賦予卷煙清新自然的花香，使香氣優雅柔順，減少刺激性，提高舒適感。有研究表明[12-14]，在煙葉烘烤過程中添加天然香料植物可以提高烤后煙葉香氣物質總量，改善煙葉吸食品質；但這些研究多集中于烘烤過程添加香料植物對烤后煙葉的整體評價，對烘烤過程不同時期煙葉有機酸及致香物質的變化及影響未見報道。鑒于此，本試驗以烤煙K326中部煙葉為材料，通過在煙葉烘烤時添加香料植物墨紅玫瑰，研究該烘烤過程煙葉有機酸及致香物質的變化情況，揭示烘烤過程添加香料植物對烘烤不同時期煙葉質量的影響規律，為提高烤后煙葉香氣品質的新方法提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及儀器

供試香料植物為采自昆明市安寧市八街鎮當季生長正常、無病蟲害的墨紅玫瑰花朵，墨紅玫瑰均于晴朗天氣上午采摘。供試煙葉為成熟采收的K326中部葉(第10～11葉位)，田間管理按昆明市優質烤煙栽培生產技術規范進行。供試烤房為2路4棚的氣流下降式標準密集烤房(2座)，裝煙室長寬高為8.0 m×2.7 m×3.5 m。

Agilent 7890A/5975C 氣相色譜-質譜聯用儀購自美國安捷倫公司；20 mL透明鉗口頂空瓶及20 mm銀色開口鋁蓋購自美國安捷倫公司；75 μm CAR/PDMS 手動SPME進樣器和固相微萃取頭購自美國Supelco公司；PC-420D型電磁加熱攪拌器購自美國Coming公司。

1.2 試驗設計

試驗于2018年在昆明市安寧市八街鎮窯坡村委會進行，試驗設1個處理：烘烤時添加墨紅玫瑰，下文簡稱為調香處理；1個對照：不添加墨紅玫瑰，常規烘烤。按當地成熟采烤標準，依葉位采收后挑選同一地塊成熟度和大小基本一致的葉片，按每竿120片綁竿。各處理煙葉在同一天內完成采收、編煙與開烤。墨紅玫瑰鮮花的添加比例參照文獻[14]。設為花∶鮮煙葉=0.004∶1；試驗時根據裝煙量估算所需墨紅玫瑰總量，將墨紅玫瑰平分裝入4個圓形竹筐內攤平，裝煙時將上述竹筐置于烤房頂棚(進風口)左右兩側距離加熱室1 m的煙葉上方。

將點火開始時間記為0 h，此后每隔24 h對烘烤過程中的煙葉取樣1次，直至烘烤結束。煙葉每次選取30片(所取煙葉樣品能夠代表該時間段內煙葉整體變化情況)，煙葉取完后用麻布片蓋住空隙以防止漏氣。將所取煙葉通過烘箱殺青后及時送回實驗室進行檢測。煙葉殺青方法：將所取煙葉置于烘箱中，于105 ℃下殺青30 min，再于50 ℃下烘干。各處理烘烤均嚴格按三段式烘烤工藝進行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 有機酸的檢測 煙葉樣品于45 ℃下烘1 h，粉碎過60目篩備用；按參考文獻[15]的方法對煙葉樣品中有機酸進行檢測。

1.3.2 致香物質的檢測 煙葉樣品于45 ℃下烘1 h，粉碎過60目篩備用，在溫度22 ℃、相對濕度60%的環境下平衡24 h；按參考文獻[16]的方法進行致香物質的檢測。致香物質按煙葉香氣前體物分為苯丙氨酸降解物類、美拉德反應產物、類胡蘿卜素降解產物、類西柏烷類、新植二烯和其他類。

2 結果與分析

2.1 烘烤不同時期煙葉有機酸的變化情況

從表1可知，在烘烤結束后調香處理和對照的煙葉揮發性有機酸含量相比于烘烤前均明顯增加，非揮發性有機酸含量相比于烘烤前均明顯減少。在煙葉常規烘烤過程中，揮發性有機酸含量隨著烘烤時間的增加逐漸增加，在烘烤120 h時達到最大值，后稍有減少；非揮發性有機酸含量在烘烤前48 h略有增加，隨后逐漸減少。在煙葉調香處理過程中，揮發性有機酸含量的變化規律與常規烘烤不完全一致，在烘烤調香72 h時煙葉揮發性有機酸含量最高；非揮發性有機酸含量在烘烤24 h時略有增加，在48～72 h時略有減少，在120 h時最高。調香處理不同時期煙葉揮發性有機酸含量均低于常規烘烤；調香處理煙葉揮發性有機酸含量除在烘烤72 h時略低于常規烘烤外，在其他烘烤時期均高于常規烘烤。從揮發性有機酸總量、非揮發性有機酸總量及各單類物質含量看，在煙葉烘烤時添加香料植物墨紅玫瑰有利于非揮發性有機酸的轉化和積累，而不利于揮發性有機酸的轉化和積累。

表1 烘烤不同時期煙葉有機酸的含量

2.2 烘烤不同時期煙葉苯丙氨酸類致香物質的變化情況

由表2可知，在烘烤24～96 h時調香處理的煙葉苯丙氨酸類致香物質總量明顯高于對照，在烘烤120 h后煙葉苯丙氨酸類致香物質總量略高于對照；其中在調香處理的48 h時苯丙氨酸類致香物質總量達到最大值后緩慢減少，在常規烘烤的96 h時苯丙氨酸類致香物質總量達到最大值后開始減少。苯甲醛、苯甲醇、苯乙醇和苯乙醛是苯丙氨酸類致香物質中最主要的4種香氣物質，試驗結果表明，苯甲醇、苯乙醛含量在調香處理各時期均明顯高于常規烘烤過程；苯乙醇含量在調香處理的24～72 h明顯高于常規烘烤，在烘烤96 h后其含量與常規烘烤相比無明顯差異；而苯甲醛含量調香處理與對照間無明顯差異。綜上所述，在烘烤過程中添加香料植物墨紅玫瑰對烘烤中前期(24～96 h)煙葉苯丙氨酸類致香物質含量的積累有一定的促進作用，特別是對苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇的積累，在此時期，調香處理苯丙氨酸類致香物質含量明顯高于對照；而在煙葉干筋期(120 h～烤后)苯丙氨酸類致香物質含量與對照相比無明顯提高。

表2 烘烤不同時期煙葉苯丙氨酸類致香物質的含量μg/g

2.3 烘烤不同時期煙葉美拉德反應產物的變化情況

美拉德反應產生煙草的重要香味成分，其產生的香味物質可以減少煙草的苦澀味，具有增加香氣、降低刺激性的作用。由表3可知，在烘烤調香處理和常規烘烤不同時期煙葉美拉德反應產物含量均呈現先減少再增加后減少的趨勢。具體來說，在調香處理和常規烘烤的0～48 h煙葉美拉德反應產物含量略有減少，在烘烤72 h時煙葉美拉德反應產物含量達到最大值隨后開始減少；烘烤24～72 h期間調香處理的煙葉美拉德反應產物含量高于對照，烘烤96 h至烤后調香處理的煙葉美拉德反應產物含量相比于對照無明顯差異。對主要物質含量進行分析可知，吡啶、己醛、糠醇、1-(2-呋喃基)-乙酮含量在烘烤24～72 h和對照相比無明顯差異，在烘烤96 h至烤后高于對照；糠醛含量在烘烤24～120 h低于對照，在烤后略高于對照；2-戊基呋喃、1H-吡咯-2-甲醛、4-吡啶甲醛在烘烤24～72 h高于對照，在烘烤96 h至烤后與對照無明顯差異。綜上所述，在煙葉烘烤過程中添加香料植物墨紅玫瑰對烘烤中后期煙葉美拉德反應產物的形成和積累無明顯促進作用。

表3 烘烤不同時期煙葉美拉德反應產物的含量μg/g

2.4 烘烤過程煙葉類胡蘿卜素類降解產物的變化情況

煙葉類胡蘿卜素降解產物中的大馬酮、紫羅蘭酮、巨豆三烯酮、二氫獼猴桃內酯等是影響煙葉香氣質和香氣量的重要組分。由表4可知，調香處理和對照在烘烤開始至120 h煙葉類胡蘿卜素類降解產物含量呈增加趨勢，在烘烤120 h至烤后，煙葉類胡蘿卜素類降解產物含量略有減少；在烘烤各時期調香處理煙葉類胡蘿卜素類降解產物含量均明顯高于對照。芳樟醇、β-大馬酮、β-二氫大馬酮、香葉基丙酮、巨豆三烯酮、金合歡基丙酮A的含量在烘烤調香處理各時期高于對照；而β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內酯含量在烘烤各時期均低于對照。綜合來看，在烘烤過程中添加香料植物墨紅玫瑰有利于煙葉類胡蘿卜素類降解產物的形成和積累。

2.5 烘烤不同時期煙葉類西柏烷類降解產物的變化情況

類西柏烷類化合物作為腺毛分泌物的主要成分是重要的煙葉香氣前體物。由表5可知，在調香處理和常規烘烤0～96 h類西柏烷類降解產物含量變化幅度較小，在烘烤120 h至烤后類西柏烷類降解產物含量均有減少；與對照相比，調香處理類西柏烷類降解產物總量在烘烤各時期與無明顯變化，其中在烘烤24～72 h調香處理煙葉類西柏烷類化合物總量略低于常規烘烤，在烘烤96 h至烤后調香處理煙葉類西柏烷類化合物總量略高于常規烘烤；從各類物質看，調香處理煙葉茄酮、茄那士酮含量在烘烤各時期均低于常規烘烤，西柏三烯二醇含量高于常規烘烤。綜合來看，烘烤過程中添加香料植物墨紅玫瑰對煙葉類西柏烷類降解產物的形成和積累無明顯影響。

表4 烘烤不同時期煙葉類胡蘿卜素類降解產物的含量μg/g

2.6 烘烤不同時期煙葉其他類致香物質的變化情況

由表6可知，在煙葉烘烤不同時期，調香處理煙葉新植二烯含量、除新植二烯外致香物質總量和致香物質總量均高于常規烘烤。調香處理和對照煙葉其他類致香物質含量均在烘烤0～24 h有明顯增加，隨后逐漸減少；至烘烤結束后煙葉其他類致香物質含量相比于烤前有明顯的減少。與對照相比，調香處理烘烤不同時期煙葉其他類致香物質總量明顯增加。其中棕櫚酸、亞麻酸甲酯含量在烘烤0～48 h明顯低于對照，在72 h至烤后高于對照；植醇含量在烘烤各時期及烤后高于對照；十四醛在烘烤各時期低于對照，在烤后與對照相比無明顯差異；2,6-壬二烯醛、棕櫚酸乙酯、寸拜醇含量在烤后均明顯低于對照。綜合來看，烘烤過程中添加香料植物墨紅玫瑰有利于煙葉新植二烯和其他類致香物質的形成和積累，烤后煙葉致香物質總量明顯高于對照。

3 結論與討論

煙草中有機酸的種類與含量直接影響著卷煙的抽吸品質；非揮發性有機酸以草酸、蘋果酸及檸檬酸為主，對煙葉的香氣有重要影響[17-19]。本試驗表明，在煙葉變黃前期(0～24 h)調香處理和對照煙葉揮發性有機酸含量有明顯增加，在煙葉變黃中后期、定色期及干筋前期(48～120 h)對照煙葉揮發性有機酸含量一直增加，而調香煙葉揮發性有機酸含量變化較小，表明在煙葉烘烤的24～72 h添加香料植物墨紅玫瑰會抑制揮發性有機酸的轉化和積累。與對照相比，調香煙葉非揮發性有機酸含量在烘烤24 h和120 h有明顯增加，48～96 h非揮發性有機酸含量的變化趨勢與對照相似，表明在烘烤24 h和120 h添加香料植物墨紅玫瑰有利于非揮發性有機酸的轉化和積累。總體上看，在煙葉烘烤時添加香料植物墨紅玫瑰有利于非揮發性有機酸的轉化和積累，而不利于揮發性有機酸的轉化和積累。

表6 烘烤不同時期煙葉其他致香成分含量和致香物質總量μg/g

致香物質是影響煙葉吸食品質的重要化學成分，常用其含量的多少來評價煙葉的香氣強弱[20-22]。煙葉烘烤的過程是香氣前體物降解、香氣物質形成及轉化的主要時期，而烘烤環境條件的變化會直接影響到煙葉香氣物質的消長變化[23-26]。本試驗表明，在煙葉烘烤過程中添加香料植物墨紅玫瑰對烘烤中后期煙葉苯丙氨酸類降解產物、美拉德反應產物和類西柏烷類降解產物的形成和積累無明顯作用，而對烘烤不同時期煙葉類胡蘿卜素類降解產物、新植二烯和其他類致香物質的形成和積累有促進作用，致使在烘烤過程各時期煙葉致香物質總量均明顯高于常規烘烤，這與詹軍[27]、朱海濱[14]等的研究結果相似。本試驗還表明，在煙葉烘烤過程中添加香料植物墨紅玫瑰，多數有機酸、致香物質的含量在煙葉烘烤的24～48 h有明顯的增加，而在烘烤120 h時部分揮發性有機酸、致香物質含量略有減少。筆者推測，在烘烤的48 h是煙葉變黃中前期，也是烤煙生理生化變化最劇烈的時期，香料植物揮發性物質成分改變了烤房空氣環境和煙葉表面化學成分的組成，進而影響了煙葉內部復雜的物質轉化過程，致使煙葉有機酸、致香物質成分的含量發生變化；而在烘烤120 h為煙葉干筋期，此時隨著葉間隙風速的增大，煙葉內部小分子物質或吸附于煙葉表面的香料植物揮發性物質散失較大，使得部分致香物質含量略有減少。當然，本試驗結果只是初步表明了烘烤過程添加香料植物可以提高煙葉非揮性有機酸和致香物質的含量，且在煙葉烘烤變黃期即有明顯的增加，至于香料植物是如何具體影響煙葉內部化學物質的轉化從而影響有機酸、致香物質的含量仍需進行深入的科學研究。