上部煙葉一次性成熟采烤研究進展

洪天龍 楊悅章 程黃萍 楊章樂 金康 左偉標 魯松霖 葉諶睿 趙康

摘 要：近年來，煙草上部煙葉一次性采收越來越受到行業各界的關注。該文從烤煙一次性采收的采收方式、成熟度、烘烤工藝3個方面綜述了國內煙草上部煙葉一次性采收的研究現狀，并對未來趨勢進行了展望。

關鍵詞：上部煙葉;采收方式;帶莖采收;成熟度;烘烤工藝

中圖分類號 S572文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）15-0140-04

Abstract： In recent years， more and more attention has been paid to the one-time harvesting of upper tobacco leaves. This paper summarizes the current situation of domestic one-time harvesting research from three aspects of harvesting method， maturity and baking technology， and prospects the future trend.

Key words： Upper tobacco leaf; Harvesting method; Harvesting with stem; Maturity; Flue-curing process

上部煙葉在烤煙生產中占據重要的地位，美國烤煙上部煙葉產量達到總產量的55%左右，國內上部葉比重也占到烤煙產量的38.30%～43.08%[1-2]。但由于上部煙葉含水量較少，干物質含量高，易烤青或掛灰，在我國普遍存在上部葉成熟度不夠、烤后煙葉身份偏厚、煙堿與淀粉含量偏高、化學成分不協調、配伍性低，工業可用性差等問題，致使煙草工業企業普遍存在大量上部葉庫存積壓的問題[3]。大量研究表明，傳統逐葉采收導致頂部2～3片葉不能正常發育和成熟[4-6]。1995年，史密斯在中國參觀考察時提出頂部5～6葉成熟后一次性采收烘烤的建議[7]，此后國內眾多學者對煙草一次性采烤的生理機理和烘烤應用方面進行了大量探討[8-9]。本文從一次性采烤的采收方式、成熟度判別和烘烤工藝等角度，綜述了煙草上部葉一次性采收的研究成果，為推動我國煙草調制學學科發展和特色優質煙葉開發提供參考。

1 采收方式

1.1 采收方式的種類和方法 目前，一次性采收方式應用范圍較廣的是4～6片上部葉成熟后一次性編竿烘烤，這種采收方式操作簡便，省時省工，相對于常規逐片（每次2～3片）2次采收僅僅需要等待頂部2片煙葉成熟即可。只要赤星病不嚴重，這種采收方式一般不致發生問題，當頂部煙葉成熟，下面幾片葉就可能達到完熟或者接近完熟，針對留葉數的不同，又可分為4片、5片、6片、7片留葉采收，留葉數過少葉片組織偏厚煙堿含量高，而留葉數過多煙葉糖類物質消耗過多導致產量和品質降低。目前多數研究認為，留葉5～6片烤后煙葉的品質最好[9-14]。近幾年一次性帶莖采烤的方式經過部分地區的試驗，反映效果較好，也逐漸成為一種人們關注的采收方式，這種方式對烤后煙葉質量的改善具有明顯的作用，但是也存在著操作繁瑣費時費工的問題，而且采用帶莖烘烤由于莖部占據一定體積，使得裝煙量有所下降，裝煙難度加大，棚距也需要加長，烤后分煙繁瑣，用工成本、耗煤耗電成本增加，這些都是導致煙農積極性不高問題[2，15-17]。針對一次性帶莖采收裝煙量和裝煙密度低的問題，有學者提出了上部葉6片一次性采收散葉堆積烘烤的方式[18]，認為這種方式可以減少用工成本和耗能，對煙葉的烤后質量和經濟效益都有所提升。此外，還有一種采收方式報道較少，此種采收方式采取了環割煙莖后一次性采烤的方式，方法關鍵點在于對煙株打頂當天進行環割，環割的寬度為2cm，環割的位置根據處理的設置有所差異，環割后待上部片葉成熟后一次性采葉烘烤[19-20]，但目前上述2種方式尚處在探索階段，應用效果有待驗證。

1.2 采收方式對生理特性的影響 不同采收方式對煙草調制過程中生理變化的影響有較大的差別，目前研究較多的主要是水分的變化和酶活性的變化。帶莖烘烤過程中的生理變化有別于常規采烤，徐建平[21-22]等應用同位素測定的方法對莖稈、葉脈、葉肉中的DNA、RNA的放射性活度進行測定，發現莖稈或葉柄中水分能參與葉片核酸代謝，變黃期時莖稈和葉柄內水分大量進入葉片，隨著烘烤時期的延伸，放射性逐漸減弱，到干筋期時已經不能顯影。滕永忠等[23]則指出了水分在烘烤過程中的走向：首先從莖桿運輸到葉脈，再運輸到葉基部、葉中部、葉尖部，并且運輸通暢。由于帶莖烘烤是煙葉與煙莖一同烘烤，在調制的過程中煙莖的水分會流向葉肉細胞和葉脈中，水分對酶的活性又有著顯著的影響，這對煙葉變黃期葉綠素的降解是十分有利的。肖波等研究發現，變黃期和定色期一次性帶莖烘烤的淀粉酶活性要高于一次采葉烘烤[24]，同時一次性采葉烘烤的淀粉酶活性又高于常規逐葉采收，而這2種采烤方式煙葉烘烤后期的PPO活性和MDA合成又低于常規采收，一次性采烤的方式減弱了煙葉調制后期的酶促棕色化反應和膜脂過氧化。徐秀紅等[25-26]也得出相似結論，指出帶莖烘烤煙葉在調制過程中SOD的活性要高于不帶莖煙葉是酶促棕色化反應水平降低的重要原因。還有研究指出，帶莖烘烤煙葉在變黃期含水量基本不變，而一次性采收編竿烘烤和常規烘烤煙葉的含水量都有所下降，進入定色期不同采收方式的煙葉含水量都大幅降低，但是煙莖中的含水量下降十分緩慢，烘烤過程中帶莖采收的上部葉色素降解物質相對較多[4，25]，帶莖采收煙葉的SOD、POD、CAT活性在變黃期均高于常規采收和一次采收，進一步驗證了在烘烤后期帶莖烘烤處理的轉化酶活性持續升高，且酶活性明顯高于常規采收煙葉。

1.3 采收方式對烤后煙葉質量的影響 由于煙葉在烘烤調制過程中受酶活性的影響，不同采烤方式在烘烤過程中化學成分的含量也有所差異，并最終體現在烤后煙葉化學成分的表現上。大量研究表明，帶莖一次性烘烤可以明顯降低煙葉中淀粉的含量。但對于帶莖采收烤對煙葉中總糖、還原糖和煙堿的影響不同學者得出結論不一致[5，27]，這可能與煙葉種植區域、品種、成熟度和烘烤工藝有所差異有關。多數研究者認為，帶莖采烤有利于葉片中硝態氮的代謝[15]，最終降低烤后煙葉中煙堿的含量[9，28-29]。彭佳宇等[30]通過對恩施云煙87的帶莖烘烤研究發現，帶莖烘烤后的煙葉總糖、還原糖和煙堿含量都低于常規采收，但化學成分更加趨于協調，對煙葉外觀品質提升顯著;汪健[12]等對紅大的帶莖采烤研究也得出一致結論;但部分研究者則得到相反的結論，認為帶莖烘烤提高了烤后煙葉中煙堿的含量[3，5，29]。帶莖烘烤對烤后煙葉外觀質量有著積極的影響[17]，帶莖烘烤一般煙葉成熟度較高，改善了上部葉的營養狀況和組織結構，烤后煙葉組織疏松，在烘烤過程中煙莖中的水份可以平衡烤房內的濕度，可以有效地減弱煙葉正反色差，且雜色煙和烤青煙比例也顯著降低，雖然帶莖烘烤煙葉產量會有所降低，但等級結構的提升彌補了產量的損失，在一定程度上提高了烤后煙葉的經濟性狀[31-32]。新植二烯、類胡蘿卜素等大分子化合物作為中性致香物質的前體物質，對烤后煙葉品質有著重要的影響，由于帶莖采收相比常規采收煙葉在調制過程中降解這類物質的酶活性更強，降解產物隨之增加，烤后香氣質和香氣量也隨之增加。另外，帶莖采收提高了烤后上部葉西柏烷類降解產物含量，芳香族氨基酸代謝產物、美拉德反應產物總量較常規采收和一次性采烤低，從而在香氣質上提升了烤后煙葉的感官評吸質量[33]。總體來看，不同采收方式對烤后煙葉質量的影響多數研究者已達成共識，普遍認為上部葉4～6片成熟一次性帶莖采烤烤后煙葉整體質量優于一次性成熟采烤，且一次性成熟采烤優于分2次2～3片成熟逐葉采烤19。

2 適宜采收成熟度研究

成熟度對煙葉的品質有著相當重要的影響，國外煙草專家認為成熟度占到煙葉品質貢獻的30%[1]。適宜的成熟度是烤后優質煙葉質量的前提條件，關于常規采收的成熟度研究前人已做了大量報道，但各地氣候、栽培、土壤品種的差異，最適合的采收成熟度也有所差異。由于一次性采收需要著生部位靠下的煙葉等待靠上的煙葉成熟，這種方式上部的倒3～6葉位采收成熟度要高于常規采收，而且帶莖采烤由于水分輸送的差異，鮮煙采收的成熟標準不能簡單等同于傳統采烤成熟度的標準。但目前報道的一次性采收方式所采用的成熟度標準多是按照當地習慣性成熟采收標準來實施[34-35]，且缺乏系統理論性的報道，實際參考應用價值較低。袁曉霞等通過對K326不同成熟度上部葉帶莖一次采烤的烤后質量比較分析認為以上部第3片煙葉90%～100%黃時可以作為適熟采收標準，煙葉外觀質量最優，化學成分協調性較強，煙葉均價最高，耗能成本較低，房裝煙量最大，隨著成熟度的增加，烤房的裝煙量增多，能夠有效地緩解煙葉成熟時對烤房的需求壓力，同時能夠減少耗能成本，從而增加煙農的收益[34]。代麗等以打頂后天數作為采收成熟度的依據，對比了打頂后60d和打頂后68d上部6片帶莖采收煙葉質量，結果表明，打頂后68d類新植二烯、胡蘿卜素降解產物、芳香族氨基酸代謝產物西柏烷類化合物積累更多，總氮、煙堿含量略有降低，開片程度更好，產值和均價更高[36]。盧云天等通過對成熟和尚熟2種帶莖采烤后分析得出：成熟處理相對于尚熟倒1～6片葉均煙堿含量升高，烤后煙莖中煙堿含量也表現為成熟高于尚熟，倒1～3片葉煙莖中的煙堿含量和煙莖中煙堿的含量呈極顯著負相關，倒4葉煙堿含量與煙莖中煙堿含量呈顯著負相關，倒5～6葉煙堿含量與煙莖中煙堿含量不存在相關性，淀粉含量、葉綠素含量成熟顯著低于尚熟煙葉[3]。徐增漢等研究了NC89兩種帶莖采收成熟度標準（3～5片葉成熟，1～3片葉尚熟;3～5片葉成熟，1～3片葉過熟），綜合了外觀質量、經濟性狀、化學成分的比較，認為上部葉帶莖采收成熟度采收標準以上部6片葉中的3～5片葉成熟，剩余葉片為尚熟最為適宜[2]，邱坤等采取相同方法研究了K326的帶莖采收成熟度得出結論一致[37]。陰長林研究指出，帶莖采烤隨著成熟度的增加，上部葉的單葉重、產量呈現下降的趨勢;隨著成熟度的增加上部煙葉總氮、蛋白質、還原糖、總糖的變化趨勢一致均先增加后下降，采收標準為頂部2片葉尚熟，其余葉片完全成熟的方式帶莖烘烤上部煙葉總氮、蛋白質、還原糖、總糖的含量最高，煙堿、淀粉含量最低，化學成分協調性適宜，經濟性狀最好[14]。張樹堂等研究了K326品種的一次性成熟采烤的成熟度及成熟特征[8]，結果表明，不同成熟度對烤后煙葉的外觀及內在品質的影響與帶莖采烤相似，頂葉烤后煙葉色素含量各成熟度檔次之間達到差異顯著，但倒6葉成熟度檔次之間差異并不顯著，頂部4～6葉的感官評吸質量和頂部1～3葉相一致，感官質量表現為：M1清甜香較好，香豐富性稍欠;M2香氣量和濃度較高，質感稍欠細膩;M3煙香較自然，氣甜香及豐富性較好，焙香較突出，刺激性偏大;M4刺激性偏大，枯氣突顯，評吸質量降低（M1～M4代表隨著成熟度升高的4個檔次），綜合各方面質量因素提出上部煙葉一次性采收的田間適宜成熟特征和標準為：頂部1～3葉葉面綠黃至淡黃，面落黃60%～80%，脈變白2/3以上，面黃色程度接近頂4～6葉，移栽后120～130d。另外提出SPAD值測定也可作為采收標準的依據，方法為用葉綠素快速測定儀測定頂2葉和頂5葉的SPAD值葉綠素相對含量值為20～30，且在頂2葉和頂5葉間沒有顯著差異時，是一次性采收上部煙葉的最佳時期。

3 裝煙方式與烘烤工藝

3.1 裝煙方式 裝煙方式與煙葉烘烤過程中的溫濕度有著密切聯系，裝煙密度過大，烤房內空氣流動性差，熱量和水份循環效率低，不利于宏觀上的溫濕度把控，而裝煙密度過低，煙葉中的水分容易散失同樣不利于烘烤，裝煙方式的是否適宜直接影響到煙葉烘烤工藝的效果。由于帶莖加長了編竿后的垂直距離，多位學者認為加大烤房棚距15～20cm是十分有必要的[2，27]。同時，由于煙莖占據了一定體積，使得烤房裝煙密度下降，裝煙量也隨之下降，目前鮮有對帶莖裝煙方式的報道，童旭華研究了2.7×8.34氣流下降式密集烤房的帶莖采收的適宜裝煙量，認為260竿/炕以下的裝煙密度過稀容易產生烤青煙，當裝煙密度達到290竿/炕時青筋煙比例明顯降低，裝煙密度為350竿/炕（每竿30株煙）時等級結構最好，耗能最低，是最佳裝煙量[38]。目前，帶莖烘烤生產實際中要求裝煙上下一致，均勻對齊。8×8的烤房，裝煙量控制在80～90竿左右;8×10（二路）烤房裝煙100～110竿或130～140竿（三路），裝煙不宜過擠。過擠，一是容易把橫跨在煙竿上的那片煙葉擠斷而使煙竿脫落;二是影響升溫排濕;三是影響煙葉的烘烤質量。為防止底層煙葉離火管近而烤青，底層煙葉不提倡掛帶桿煙株[28]，而將普遍采烤煙葉掛在底棚，二棚以上則應全為帶莖煙株，不混裝采葉編竿煙。帶病煙株、過熟葉不能采用帶桿烘烤，否則易烤黑。干旱天氣在砍收前2～3d應向煙田灌水，否則易引起煙莖含水量少，而影響帶莖烘烤效果[39]。

3.2 烘烤工藝 烘烤工藝同樣在煙葉的生產中占據重要的地位，俗話說，煙葉質量三分靠栽，三分靠采，三分靠烤，其重要性可見一斑。精準的烘烤工藝有助于改善煙葉內化學成分的協調性，提升煙葉中香氣物質的含量，但不同的煙葉由于烘烤特性的不同，所適用的烘烤工藝也有所差異[2]。但目前關于帶莖烘烤工藝少有報道，童旭華對比了2種帶莖烘烤工藝認為：在煙葉烘烤工藝上應縮短36℃以前的低溫變黃時間，延長39～40℃最佳煙葉變黃時間、46～48℃煙筋變黃時間和54～55℃香氣物質形成期時間，這樣可以有效改善上部煙葉的葉片厚度、組織結構和顏色，減少雜色掛灰煙葉的比例和煙堿含量，提高香氣質、香氣量和工業可用性。陰長林通過試驗指出帶莖三段式烘烤工藝的基礎上增加凋萎期烘烤的工藝烤后煙均價、上等煙比例均高于三段式烘烤工藝，延長凋萎期的烘烤工藝可以降低煙堿含量，其煙葉化學成分更協調，香氣更好[14]。

目前，生產實踐中烘烤技術要點主要為：（1）起點溫度不宜低，要達35～36℃，時間不宜過長（不超過10h），適度拉開干濕球差（2～3℃），可防止成熟度好的煙葉葉尖烤糟，亦不易變黃過渡;（2）38～39℃穩溫時，確保底層上二棚煙葉葉片變黃（青筋黃片），一般40℃前烘烤時間在30～35h左右;（3）41～42℃穩溫段要適當延長時間，確保全烤煙葉葉片變黃。42℃前變黃時間一般在50h左右，要求濕度控制不宜過高，一般控制在35～36℃，否則易引起上二棚煙葉變黃過度而掛灰或因烘烤時間短又會使頂上二片煙葉烤青;（4）適當延長47～48℃的時間，確保全烤煙葉達到黃筋黃片。主脈及葉基部少數支脈變黃時間要放在47～48℃變黃，因為帶莖烘烤莖干水分充足，若45℃前時間過長易引起葉基部變黃過渡而烤薄，影響煙葉的產質量。因此，在42℃時全烤煙葉葉片基本變黃后，可每2h升溫1℃的速度升至47～48℃穩溫。使全烤煙葉達到黃筋黃片;（5）嚴格控制各個烘烤階段的干濕球溫度。當干球溫度35～36℃時，濕球溫度控制在33℃;干球溫度在38～39℃時，濕球溫度為35～36℃;干球溫度達41～42℃時，濕球溫度調控到35～36℃;干球溫度47～48℃時，濕球溫度以38℃為宜;干球溫度到54～55℃時，濕球溫度為39℃;干球溫度67～68℃時，濕球溫度控制在40～41℃。

4 展望

目前，國內一次性采收研究的焦點主要集中在不同采收方式對煙葉烘烤調制過程中的生理特性變化和烤后煙葉質量差異的比較，這2個方面多數研究者已達成共識，認為帶莖采烤和一次采收均可以提高烤后煙葉的質量，且帶莖效果更好。但也有個別研究者認為帶莖采烤對煙葉質量的提升不明顯甚至降低煙葉的質量，這可能與帶莖采烤烘烤技術不配套有著重要關系。關于一次性采烤的成熟度標準缺少更針對性的劃分和適宜性驗證，針對不同品種、不同采收方式有必要建立相應的成熟度采收評價體系和定制相適應的烘烤工藝。帶莖烘烤由于水分可以從煙莖向煙葉運輸的特殊性，不僅關鍵點溫度可能會不同于常規烘烤，而且穩溫時間、轉火點煙葉變化要求都有可能異于常規烘烤，但目前這方面的研究報道較少。另外，如何改進帶莖烘烤裝煙方式，以及帶莖采烤烤房的補充設計都有待進一步的深入研究。

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（責編：張宏民）