發酵溫度對茄芯煙葉化學成分和感官品質的影響

虞昕磊，袁躍斌，饒熊飛，陳 霓，潘 勇，劉利平，李志豪，周紹楨

（1.湖北省煙草公司宜昌市公司，湖北 宜昌 443000；2.湖北省煙草科學研究院，武漢 430000；3.湖北中煙工業有限責任公司三峽卷煙廠，湖北 宜昌 443000）

農業發酵是雪茄煙葉特有的初加工工藝，晾制下架的新煙需經過1 個月左右的農業發酵來改善其吸食品質和燃燒性，以獲得較優的工業配伍性［1］。溫度是決定雪茄煙發酵品質的關鍵因素［2］。雪茄煙發酵溫度包含環境溫度、發酵堆垛或發酵箱內煙葉溫度。實際生產中，通過對發酵前煙葉加濕回潮提升含水率，或是增加堆垛高度和發酵箱裝煙量，以促進煙葉自身發酵升溫。只有當煙葉自身達到相對較高的溫度，發酵伴隨的煙葉及微生物理化反應才可能發生［3］。不同發酵溫度導致煙葉的發酵程度各異，獲得的發酵后感官品質也不同。本研究通過對不同發酵溫度條件下茄芯煙葉的含水率、化學成分和評吸質量進行比較分析，篩選出湖北省宜昌雪茄煙葉的最適發酵溫度和發酵時長，旨在為中國優質雪茄煙葉生產提供理論依據和技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料，宜昌市五峰產區2020年調制后的楚雪14號中部未發酵的茄芯煙葉。

1.2 試驗方法

發酵前，采用人工噴霧加濕法對供試煙葉進行回潮處理。供試煙葉初始含水率為22%，回潮平衡后含水率為30%左右。利用恒溫恒濕箱模擬雪茄煙發酵環境。發酵環境濕度統一設置為（80±2）%，發酵溫度設置45、50、55 ℃3 個水平，即3 個處理，每個處理的試驗煙葉重量均為10 kg 左右（九把煙）。自發酵之日開始取樣，發酵周期為35 d，每隔7 d 取樣1 次，每次每個處理各取一把煙（30 片葉）。每次取樣煙葉分3 份，1 份采用烘干法測定煙葉含水率，1 份烘干固樣磨碎過篩用于化學成分檢測，1 份用于感官評吸。

1.3 常規化學成分檢測

常規化學成分測定指標包括總糖、還原糖、煙堿、氯、鉀、總氮6 項，分別采用YC∕T 159—2002、YC∕T 160—2002、YC∕T 161—2002、YC∕T 217—2002、YC∕T 218—2002 煙草行業標準進行測定。

1.4 感官質量評價

將煙葉樣品卷制成長度110 mm、直徑14 mm 的雪茄單料煙支，在溫度18 ℃、相對濕度70%的Binder 恒溫恒濕箱中養護1 個月供評吸使用。感官質量評價由湖北中煙工業有限責任公司三峽雪茄廠組成的感官評吸專家組完成，對香氣質、香氣量、雜氣、刺激性、余味、甜度、燃燒性、灰色8 個指標進行評價，評價標準如表1 所示。

表1 雪茄單料煙感官質量評價標準

1.5 數據分析

試驗數據用Excel 2016、SPSS 22.0、Origin 9.1 和Adobe Illustrator CS6 軟件進行統計分析和繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同溫度發酵進程中茄芯煙葉含水率的變化

隨著發酵進行茄芯煙葉含水率逐漸下降，不同溫度發酵進程中煙葉含水率下降趨勢如圖1 所示。發酵第一周（7 d），45 ℃和50 ℃處理煙葉含水率下降不明顯，但55 ℃處理煙葉含水率下降至27.0%；從發酵第二周（14 d）開始，50 ℃和55 ℃處理煙葉含水率降幅明顯增大；發酵結束（35 d），45、50、55 ℃處理煙葉含水率分別降至24.5%、22.5%、21.1%，三者間差異顯著（P＜0.05）。這一結果說明，發酵進程中雪茄煙葉含水率下降幅度與發酵環境溫度成正比，發酵環境溫度越高，煙葉含水率下降越快。

圖1 不同溫度發酵進程中茄芯煙葉含水率的變化

2.2 不同溫度發酵進程中茄芯煙葉化學成分含量的變化

發酵進程中茄芯煙葉常規化學成分的含量變化如表2 所示，發酵前茄芯煙葉總糖和還原糖含量分別為0.50%和0.21%，發酵第一周（7 d）總糖含量略微上升，還原糖含量保持不變；發酵第二周（14 d）開始，兩糖含量逐漸下降；發酵結束（35 d），45、50、55 ℃處理煙葉總糖含量分別降至0.39%、0.36%、0.31%，還原糖含量分別降至0.14%、0.12%、0.09%，45 ℃和50 ℃發酵后煙葉的兩糖含量相近，均顯著（P＜0.05）高于55 ℃發酵后煙葉糖含量。這一結果表明，發酵階段煙葉有機體內存在一定程度的糖類物質消耗，且發酵環境溫度越高，糖類的消耗程度越大。

表2 不同溫度發酵進程中茄芯煙葉化學成分含量的變化

發酵前茄芯煙葉總氮含量為3.25%，發酵第一周（7 d）總氮含量增加，45、50、55 ℃處理煙葉總氮含量分別增至3.61%、3.90%、3.92%，發酵環境溫度越高，發酵前期煙葉氮含量增幅越大。隨著發酵進行總氮含量又緩慢下降，發酵結束（35 d），3 個處理煙葉的總氮含量降至3.22%～3.36%，與發酵前基本持平。發酵前茄芯煙葉煙堿含量為4.26%，發酵前期煙堿含量增加，第二周（14 d）達到峰值，45、50、55 ℃處理煙堿含量分別增至4.95%、5.27%、5.38%，發酵溫度越高，煙堿含量增幅越大；發酵第三周（21 d）開始煙堿含量逐漸下降，至發酵結束（35 d）3 個處理的煙堿含量分別降至3.77%（45 ℃）、3.93%（50 ℃）、3.65%（55 ℃），55 ℃發酵煙葉煙堿含量降幅最大。雪茄煙發酵前期，煙葉總氮和煙堿含量均有不同程度的增加，推測與發酵前期煙葉蛋白質劇烈水解（降解）有關，發酵環境溫度越高，蛋白質降解反應越劇烈；發酵中后期煙堿含量逐漸下降，且長時間高溫（55 ℃、35 d）發酵后煙堿保留量低，表明雪茄煙葉高溫發酵時間較長會導致物質消耗過度。

發酵前茄芯煙葉鉀、氯含量分別為2.45%、1.30%，鉀氯比值為1.88，隨著發酵進行，鉀含量增加，氯含量減少，鉀氯比上升。發酵結束（35 d），45、50、55 ℃處理煙葉鉀含量分別升至2.97%、3.21%、3.46%，氯含量分別降至0.87%、0.84%、0.77%，鉀氯比分別增至3.41、3.81、4.49，高溫發酵煙葉的鉀氯比值相對較高。發酵期間，煙葉氮堿比值呈不規律波動態勢，發酵結束煙葉樣品較發酵前氮堿比值升高，但3 個處理間無顯著差異。

2.3 不同溫度發酵后茄芯煙葉的感官質量評價

對發酵前茄芯煙葉、發酵28 d 和35 d 的煙葉進行感官評吸打分，如表3 所示。發酵前煙葉香氣渾濁、煙氣粗糙、雜氣重、口感苦澀、刺激性強烈、燃燒性和煙灰灰色良好，總分66.5 分。發酵28 d 煙葉評吸 總 分 依 次 為78.5（55 ℃）＞76.5（50 ℃）＞72.5（45 ℃），55 ℃樣本香氣尚好、雜氣輕、煙氣細膩、口感純凈、甜潤度好，得分較高；50 ℃樣本香氣渾濁、略有雜氣，45 ℃樣本青雜氣明顯、微苦略有掛舌，發酵欠熟。發酵35 d 煙葉評吸總分依次為79.5（50 ℃）＞75.5（45 ℃）＞74.5（55 ℃），50 ℃樣本香氣透發上揚、木質氣顯露、煙氣細膩柔順、口感甜潤純凈，得分較高；45 ℃樣本香氣渾濁、煙氣粗糙、微苦滯舌，發酵欠熟；55 ℃樣本香氣量減弱、煙氣不足、口感平淡，發酵略微過頭。綜合以上結果得出，發酵后感官品質較優的煙葉樣本是50 ℃發酵35 d，55 ℃發酵28 d和50 ℃發酵28 d。

表3 不同溫度發酵后茄芯煙葉的感官評吸得分 （單位：分）

3 討論

發酵是雪茄煙葉質量提升的重要工序，好的發酵工藝不僅可減輕煙葉刺激性和青雜氣，還能使內含化學成分更協調，香氣和吃味更顯露［4］。雪茄煙葉的感官品質與其內在化學成分密切相關，發酵過程煙葉有機體處于有氧或低氧狀態下會發生一系列物質降解消耗或轉化聚合反應。

本研究結果顯示，雪茄煙葉總糖和還原糖含量較低，且隨發酵進行含量下降，推測發酵過程中一部分糖與酚類、醇類化合物結合形成能釋放香味物質的糖苷［5］，另一部分總糖和還原糖作為能量底物被發酵煙葉氧化消耗。對于發酵過程總氮和煙堿含量的變化趨勢，業內研究報道尚未形成統一結論。本試驗得出，發酵前兩周（14 d）總氮和煙堿含量上升，發酵第三周（21 d）之后總氮和煙堿含量下降。郭文龍等［6］試驗得出，雪茄煙葉發酵后總氮含量明顯下降，煙堿含量反而上升。杜佳［7］研究發現，雪茄煙葉有氧發酵過程中煙堿含量在發酵16 d 時出現峰值，發酵結束（48 d）煙堿含量較發酵前減少，但在厭氧發酵過程中煙堿含量呈持續下降趨勢。究其原因，發酵前期總氮含量增加主要源于蛋白質的降解，隨著發酵進行，含氮化合物脫去氨基釋放氨氣，隨著煙葉取樣抖把，氨氣迅速散發濃度下降，進而反向促進含氮化合物的脫氨反應，最終導致發酵結束總氮含量下降。對于發酵過程煙堿含量的變化，推測與發酵煙葉所處的有氧或缺氧環境有關，有氧條件下氮源化合物積累到一定程度會在煙堿合成酶的作用下轉化成煙堿，進而煙堿含量增加；厭氧或缺氧條件下，煙堿作為氮源物質可能被轉化消耗。從品質指數變化的結果來看，本研究發酵試驗過程中雪茄煙葉的鉀氯比值持續上升，鉀含量豐富的煙葉光澤好，燃燒性好，產生焦油量少；氯含量過高則易出現絕火，雜氣重，灰質硬等現象，發酵后鉀氯比值升高也說明了發酵過程有利于提升雪茄煙葉的燃燒性。另有研究［8］表明，雪茄煙葉的氮堿比接近1.00 時最為合適，若大于1.00 且逐漸接近2.00，則煙葉香氣濃度降低，香味不足；比值低于1.00 時，香味漸濃，但刺激性隨比值減小而增強。本試驗結果顯示，發酵后氮堿比值（0.85～0.88）略高于發酵前（0.76），發酵后氮堿比值更接近1.00，表明發酵后煙葉香味漸濃、刺激性減弱。

雪茄煙葉發酵過程中，無論內在化學成分的變化機理如何，都需要一定的外在環境提供保障。發酵溫度是影響雪茄煙發酵后感官品質的主要因素。從發酵溫度對煙葉化學成分變化影響來看，發酵溫度越高，雪茄煙葉含水率下降速度越快，糖類物質消耗越劇烈，發酵過程中總氮和煙堿含量變化浮動也越大，發酵后煙葉的鉀氯比值也越高。這與喬保明等［2］的研究結論一致，隨著發酵溫度的升高，茄芯煙葉的發酵程度越劇烈，55 ℃和60 ℃發酵煙葉總氮含量高，鉀氯比值大，化學成分協調性好。另外，從發酵溫度對煙葉評吸質量的影響表現來看，50 ℃和55 ℃發酵煙葉整體香氣透發上揚、煙氣細膩、口感純凈，感官品質要明顯優于45 ℃發酵煙葉，但55 ℃發酵35 d 的煙葉呈現出發酵過度狀態，香氣量明顯下降，口感平乏。前人研究［2］也得出類似結論，茄芯煙葉評吸質量隨發酵溫度的升高而逐漸向好的方面轉化，發酵溫度55 ℃取樣煙葉感官品質較優，但60 ℃取樣煙葉發酵過火。因此，實際雪茄煙農業發酵環節，一味地追求發酵程度不可取，合理控制發酵溫度、適時調整發酵時間至關重要。

4 小結

茄芯煙葉化學成分協調性和感官品質隨發酵溫度的升高而向好的方向轉化。恒溫恒濕箱模擬雪茄煙發酵試驗得出，發酵溫度50 ℃、發酵時間28～35 d，以及發酵溫度55 ℃、發酵時間28 d 有利于獲得理想成熟品質的發酵煙葉。農業發酵環節處理茄芯煙葉（尤其是內含物質較豐富的茄芯中上部葉），建議適度提高煙葉回潮含水率（約30%）和堆垛高度，盡可能促進垛芯煙葉升溫至50 ℃以上，達到溫度峰值時翻垛3～4 次，有望獲得穩定高質量的發酵煙葉。