三種氧濃度氣調下清香型煙葉化學成分的變化

黃 磊，戰 磊，黃宙凱，李 賽，潘雯麗，高群玉，陳越立，李穎之，陽小棟，李 敏

（1.廣東中煙工業有限責任公司，廣州 510145；2.華南理工大學食品科學與工程學院，廣州 510640）

煙葉質量是穩定卷煙品質和風格的重要基礎。未經一定時間存放的煙葉其品質會存在一定缺陷，比如香氣粗糙、雜氣較重、工業利用率低等。在卷煙生產加工過程中，煙葉醇化是改善煙葉質量，提高煙葉品質的重要環節［1］。在煙葉醇化過程中，主要有3種作用：煙葉自身的生物作用、酶的催化作用和氧化作用，這些作用將片煙中不利于吸食品質的化學物質轉化為對感官吸食有利的物質，從而達到優化煙葉結構、協調內部物質、提升煙葉品質、滿足煙葉質量和多樣性的目的。醇化過程中，化學成分變化波動較大［2］，是影響煙葉質量的關鍵因素［3，4］。張鑫等［5］研究了復烤片煙醇化過程中的耗氧規律，研究表明醇化過程伴有明顯的耗氧現象，不同醇化階段煙葉受氧氣濃度影響程度不同，且醇化過程中所需氧氣隨醇化周期、貯存環境而改變。楊欣玲等［6］研究了氣調貯存技術對片煙醇化質量的影響，研究表明相比自然醇化，氣調貯存的片煙色度均勻，飽滿度更好，感官質量高于自然醇化處理，有利于延長片煙最佳品質狀態保持期。劉紅光等［7］研究了氧氣含量對復烤片煙醇化品質的影響，研究表明氧氣含量對片煙常規化學成分影響較小，但對多酚、色素類潛香成分影響較大。這些都說明，對氧氣濃度在煙葉醇化過程中的作用研究具有重大意義。

目前，氣調醇化貯存法已廣泛應用于煙草的貯存養護過程中，但主要集中于對防霉殺蟲效果和醇化質量的研究［8］。對不同氧氣濃度，特別是不同氧濃度下煙葉的化學成分具體變化的比較研究還較少。此外，不同氧氣濃度下針對特定風格特征的多產地煙葉的作用也未見研究。因此，為了探索不同氧氣濃度下氣調醇化對清香型煙葉的化學成分的變化差異，本試驗選擇四川西昌、福建龍巖、云南普洱的3 種清香型代表性樣品，分別在3 種氧濃度下進行近2 年的醇化處理，每3 個月取樣一次，記錄不同煙葉各時期的化學成分變化，并探究其內在關系，為更好地調控煙葉醇化進程，提高煙葉品質以及為工業可用性提供理論基礎和技術參考。本研究主要解決2 個問題：①不同氧氣濃度醇化作用下，煙葉化學成分的變化情況；②不同氧氣濃度醇化作用下，3 種清香型代表煙葉的化學成分的變化差異及規律。

1 材料與方法

1.1 主要材料

2018 年復烤云南普洱B1F（A）煙葉、2018 年復烤四川西昌B1F 煙葉、2018 年復烤福建龍巖B1F（A）煙葉。

1.2 存放條件及取樣方法

每個試驗復烤煙葉等級選擇箱號相連6 箱成品，其中2 箱采用2%以下氧濃度（下文簡稱2%氧濃度）低氧氣調養護，2 箱采用6%～8%氧濃度密封降氧氣調，2 箱采用21%空氣氧濃度密封不降氧氣調；廣州地區倉庫醇化。試驗復烤煙葉為2018 年底復烤加工后，2019 年6 月入廣州倉庫，經2 個月密封低氧殺蟲后，自2019 年8 月開始按試驗設計采取不同氧濃度處理，并首次取樣，后續每3 個月取樣一次直至2021 年4 月。樣品取樣后統一在-4 ℃以下的冰箱冷凍保存。樣品全部取樣后，統一進行化學成分檢測分析。

1.3 測定方法

參考煙草行業標準進行測定。

總植物堿含量的測定：YC/T 468—2013 煙草及煙草制品總植物堿的測定連續流動（硫氰酸鉀）法［9］；

總糖和還原性糖含量的測定：YC/T 159—2002煙草及煙草制品水溶性糖的測定連續流動法［10］；

pH 的測定：YC/T 222—2007 煙草及煙草制品pH 的測定［11］；

多酚含量的測定：YC/T 202—2006 煙草及煙草制品多酚類化合物綠原酸、莨菪亭和蕓香甘的測定［12］；

氨基酸含量的測定：YC/T 282—2009 煙葉游離氨基酸的測定氨基酸分析儀法［13］。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2007 軟件進行數據分析，用OriginPro 9.0 軟件進行圖表處理。

2 結果與分析

2.1 試驗片煙常規化學成分變化

2.1.1 總植物堿的變化情況 總植物堿是煙草中重要的氮化物，含量太高會使煙葉的煙氣粗糙，加重刺激性［14］。從圖1 可以看出，不同品種煙葉的總植物堿含量差異較大。氣調初始時期，總植物堿含量最高為福建龍巖B1F（A）煙葉，最低為四川西昌B1F 煙葉。隨著氣調醇化進行，總植物堿含量隨時間波動，整體變化不大，呈略微下降趨勢，下降幅度較小，21%氧濃度和6%～8%氧濃度氣調條件下變化相對明顯。

圖1 不同煙葉總植物堿含量隨氣調時間的變化

2.1.2 兩糖比的變化情況 糖類物質是煙草光合作用的主要產物，含量占煙草干重的25%～50%。兩糖比為煙葉還原糖含量和總糖含量的比值。還原糖和總糖是烤煙常規化學成分中的重要依據［15］。一般來說，總糖含量高，反映煙葉品質較好，然而總糖含量過高則會導致煙味平淡，香氣不夠，整體評價降低［16］。和總糖量一樣，還原糖對片煙的口感影響較大。片煙的吃味口感可以通過醇化來改善。由圖2可知，隨著醇化的進行，3 種煙葉在3 種氣調條件下的兩糖比均呈現上升趨勢，因為總糖在醇化過程中會發生水解，還原糖也會因為美拉德反應而發生變化，還原糖的下降速度比總糖下降速度慢。四川西昌B1F 煙葉在21%氧濃度下，兩糖比上升幅度最大，從0.81 上升到0.92；福建龍巖B1F（A）煙葉和云南普洱B1F（A）煙葉在6%～8%氧濃度條件下的兩糖比均上升較多，在此條件下，福建龍巖B1F（A）煙葉的兩糖比從0.88 上升到0.95，云南普洱B1F（A）煙葉的兩糖比從0.83 上升到0.91。

圖2 不同煙葉兩糖比隨氣調時間的變化

2.1.3 pH 的變化情況 由圖3 可知，隨著氣調醇化的進行，不同煙葉的pH 逐漸下降。其中實線表示pH，虛線表示階段變幅。氣調初始時期，pH 表現為四川西昌B1F 煙葉＞云南普洱B1F（A）煙葉＞福建龍巖B1F（A）煙葉。從pH 總降幅上看，云南普洱B1F（A）煙葉＞四川西昌B1F 煙葉＞福建龍巖B1F（A）煙葉，且21%氧濃度＞6%～8%氧濃度＞2%氧濃度。云南普洱B1F（A）煙葉在21%氧濃度條件下，pH 從5.58 下降到5.03，下降0.55，幅度最大；福建龍巖B1F（A）煙葉在2%氧濃度條件下，pH 從5.34 下降到5.02，下降0.32，幅度最小。由圖3 pH 階段變幅可知，3 種煙葉在夏季高溫階段，pH 的變幅有一個加速過程，在2%氧濃度的變幅相對平緩。

圖3 不同煙葉pH 和階段變幅隨氣調時間的變化

2.2 試驗片煙多酚類物質和氨基酸類物質的變化

2.2.1 多酚類的變化情況 煙草的顏色、吃味以及香氣受多酚類物質和其分解產物的影響較大。多酚類物質在醇化過程中轉變為香氣物質，從而改善煙草品質［17］。由圖4 可知，隨著氣調醇化的進行，不同煙葉的多酚含量逐漸下降。其中實線代表多酚總量，虛線代表多酚階段消耗率。氣調初始時期，云南普洱B1F（A）煙葉、四川西昌B1F 煙葉的多酚含量明顯大于福建龍巖B1F（A）煙葉。不同氧濃度條件下的多酚含量降幅表現為21%氧濃度＞6%～8%氧濃度＞2%氧濃度，其中21%氧濃度和6%～8%氧濃度的多酚總量消耗率差距不大。在21%氧濃度下氣調20個月，四川西昌B1F 煙葉的多酚含量下降10.14 mg/g，福建龍巖B1F（A）煙葉下降8.63 mg/g，云南普洱B1F（A）煙葉下降10.65 mg/g。氣調醇化過程中，新綠原酸、綠原酸、隱綠原酸、蕓香苷逐漸減少，莨菪亭逐漸增加，但因為煙葉多酚中綠原酸和蕓香苷占比較大，所以多酚總量持續下降，這與李力等［18］的研究結果一致。由圖4 多酚階段消耗率可知，在夏季高溫季節，多酚的消耗會有2 個快速消耗過程。

圖4 不同煙葉多酚總量和階段消耗率隨氣調時間的變化

2.2.2 氨基酸的變化情況 由圖5 可知，氣調醇化初期，云南普洱B1F（A）煙葉、四川西昌B1F 煙葉的氨基酸含量明顯大于福建龍巖B1F（A）煙葉。其中實線代表氨基酸總量，虛線代表氨基酸階段消耗率。隨著氣調醇化的進行，氨基酸總量逐漸下降，氨基酸總消耗率為云南普洱B1F（A）煙葉＞福建龍巖B1F（A）煙葉＞四川西昌B1F 煙葉。不同氧濃度條件下氨基酸含量降幅表現為21%氧濃度＞6%～8%氧濃度＞2%氧濃度，其中6%～8%氧濃度和21%氧濃度降幅較接近。在21%氧濃度條件下氣調醇化20 個月，云南普洱B1F（A）煙葉氨基酸總消耗率為54.48%，福建龍巖B1F（A）煙葉氨基酸總消耗率為52.12%，四川西昌B1F 煙葉氨基酸總消耗率為50.83%。由圖5 階段變化率可知，在夏季高溫季節，氨基酸總量有一個明顯加速的過程。

圖5 不同煙葉氨基酸含量和階段消耗率隨氣調時間的變化

3 小結與討論

醇化后的煙葉化學成分改變，致香物質增多，吃味品質提升，改善了煙葉原本的香氣單一、刺激性強等缺陷。煙葉醇化也叫煙葉陳化，是優化煙葉質量、提高煙葉可用性的重要過程。目前，工業上主要使用自然醇化的方法處理煙葉，但存在醇化周期長、醇化質量最佳狀態保持時間較短等不足。而通過改變貯藏環境中的氣體成分，達到防治害蟲、霉變和保持品質穩定的氣調貯存法逐漸受到青睞［19，20］。

本試驗選擇3 種清香型復烤煙葉，探究其在不同氧濃度含量下的化學成分變化，旨在提高煙葉質量和工業可用性，提供理論依據和實踐基礎。由于3 種煙葉產地來源不同，氣調初始時期，3 種煙葉常規化學成分含量差異較大。醇化過程中，煙葉總植物堿變化較小，pH、多酚和氨基酸總量逐漸下降，下降幅度為21%氧濃度＞6%～8%氧濃度＞2%以下氧濃度，其中6%～8%氧濃度和21%氧濃度氣調的化學成分變化幅度較大，2%以下氧濃度氣調波動相對平緩，可以認為2%以下氧濃度處理降低了煙葉醇化的速率。在高溫季節，pH 變幅、多酚消耗率、氨基酸消耗率都有一個加速變化的過程，這和鄭峰洋等［21］的研究結果一致。隨著氧氣含量的增加，醇化過程中煙葉多酚、氨基酸含量降幅增大。這可能是因為高溫和氧氣較多的環境能加速多酚和氨基酸的降解和反應，促進潛香物質的分解，使更多致香物質生成，這也與醇化過程中醇化溫度和醇化速度呈正相關有關。劉紅光等［7］也曾表明氧氣含量對醇化片煙中多酚等潛香物質的影響較大。本研究主要針對不同氧氣濃度下煙葉化學成分變化做了具體研究，為探索不同品種的煙葉的最佳感官質量提供理論分析。因此，針對不同品種煙葉，選擇合適的氧氣濃度來氣調貯存煙葉，能大大提高煙葉品質和利用率。