密集烘烤定色前期升溫速度閾值與掛灰煙成因分析

張豹林,白 濤,韓 崗,尹光彬,王 婭,劉 芳,李紫燃,彭瑞琦,劉彥方,陳俊良,吳 彪,陳 彪,夏龍江,楊 建,蔣利明,唐榮祿,楊 晴,張 釗

(云南省煙草公司曲靖市公司,云南曲靖 655000)

密集烘烤作為一種簡(jiǎn)約化烘烤技術(shù),具有節(jié)本降耗和提質(zhì)增效的優(yōu)點(diǎn),是我國(guó)當(dāng)前烤煙烘烤的發(fā)展方向之一[1-2]。不合理的烘烤工藝會(huì)導(dǎo)致煙葉出現(xiàn)含青、掛灰、品質(zhì)降低等情況,難以滿(mǎn)足“中式卷煙”的原料需求[3],影響我國(guó)卷煙的高質(zhì)量發(fā)展。因此,優(yōu)化密集烘烤工藝,提高煙葉質(zhì)量是當(dāng)前關(guān)注的重點(diǎn)[4]。煙葉烘烤調(diào)制過(guò)程中,煙葉內(nèi)化學(xué)成分不斷發(fā)生轉(zhuǎn)化并趨于協(xié)調(diào),是煙葉風(fēng)格質(zhì)量特色形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[5-6],不同的烘烤條件對(duì)烤后煙葉的風(fēng)格特點(diǎn)有著重大的影響[7-9]。在實(shí)際生產(chǎn)中,由于上部煙葉較厚或者成熟度不高,更容易受到烘烤工藝的影響[6]。烤煙三段式烘烤過(guò)程分為變黃期、定色期和干筋期3個(gè)主要階段[10]。其中定色期是煙葉內(nèi)部生理變化的關(guān)鍵時(shí)期,在此期間,煙葉變黃后的色澤和優(yōu)良品質(zhì)性狀及時(shí)固定以增進(jìn)煙葉香氣[6],對(duì)煙葉品質(zhì)的影響最為關(guān)鍵。因此,在定色階段不適當(dāng)?shù)暮婵竟に嚂?huì)嚴(yán)重影響煙葉的質(zhì)量和可用性。研究表明,通過(guò)定色期升溫速度來(lái)調(diào)節(jié)煙葉內(nèi)部各種生理生化反應(yīng),可以使煙葉的內(nèi)在品質(zhì)繼續(xù)朝著較好的方向發(fā)展變化[2]。定色前期升溫速度是指煙葉變黃結(jié)束(黃片青筋、勾尖卷邊,多指42 ℃結(jié)束)升溫至46～48 ℃時(shí)的升溫速度,是影響烤煙品質(zhì)形成的關(guān)鍵因素[11]。在煙葉在變黃結(jié)束時(shí),由于同爐煙葉素質(zhì)不同,煙葉變黃存在一定差異性,此時(shí)升溫速度過(guò)快,變黃偏慢的煙葉易烤青(基部含青、青筋),煙葉素質(zhì)較差的部分則易出現(xiàn)掛灰。同時(shí),在烘烤過(guò)程中,定色期不同升溫速度影響煙葉化學(xué)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與平衡[12]。袁芳等[13]通過(guò)調(diào)整定色期升溫速度實(shí)現(xiàn)了煙葉品質(zhì)的提高。詹軍等[14]研究發(fā)現(xiàn),定色期合理的升溫速度能夠顯著改善上部煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性。黃飛燕等[15]認(rèn)為,定色期升溫速度為2 h/℃時(shí),煙葉經(jīng)濟(jì)性狀最好,上部煙葉外觀(guān)質(zhì)量、內(nèi)在化學(xué)成分協(xié)調(diào)性以及感官質(zhì)量均顯著改善。因此,研究適宜曲靖煙葉定色前期升溫速度閾值,對(duì)顯著降低煙葉青雜比例具有重要研究意義。

煙葉在定色階段升溫速度過(guò)快會(huì)造成熱掛灰或烤青,但目前就造成烤壞煙的具體升溫速度尚未報(bào)道。因此,該研究以曲靖上部煙葉為材料,開(kāi)展了定色前期不同升溫速度研究,明確造成掛灰煙的定色前期升溫速度閾值和定色前期最適宜升溫速度,以期為密集烤房烘烤過(guò)程溫濕度參數(shù)智能預(yù)警和精準(zhǔn)烘烤技術(shù)研究提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料、地點(diǎn)試驗(yàn)地點(diǎn)為曲靖市煙草公司煙葉烘烤培訓(xùn)基地(麒麟三寶),供試品種為云煙97,采用氣流上升式模擬烤煙箱。選取大田管理規(guī)范、個(gè)體與群體生長(zhǎng)發(fā)育協(xié)調(diào)一致、落黃均勻煙田的上部(15～17葉位)煙葉。

1.2 試驗(yàn)方法烘烤過(guò)程按照擬合的烘烤工藝曲線(xiàn)執(zhí)行,在42 ℃下大部分煙葉黃片青筋(允許葉基部略微含青)、勾尖卷邊時(shí),升至48 ℃,設(shè)置4個(gè)升溫速度處理(表1)。

表1 升溫速度處理

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法待煙葉烤干后,按照烤壞煙葉等級(jí)鑒定方案統(tǒng)計(jì)各處理的烤后煙葉主要烤壞煙類(lèi)型、程度和比例的片數(shù)。取具有代表性的烤后煙葉2 kg用于常規(guī)化學(xué)成分、致香物質(zhì)和感官質(zhì)量的檢測(cè)以及評(píng)價(jià)。

1.3.1煙葉外觀(guān)質(zhì)量鑒定。由云南省煙草公司曲靖市公司質(zhì)檢站組織分級(jí)專(zhuān)家采用GB 2635—1992標(biāo)準(zhǔn)對(duì)烤后煙葉進(jìn)行外觀(guān)質(zhì)量評(píng)價(jià)[16],統(tǒng)計(jì)各處理烤后煙葉的上中等煙比例。

1.3.2主要化學(xué)成分測(cè)定。由云南三標(biāo)農(nóng)林科技有限公司采用流動(dòng)分析法[17]測(cè)定煙葉中的總糖、還原糖、總氮(N)、煙堿、氧化鉀(K2O)、氯離子(Cl-)、淀粉、蛋白質(zhì)的含量。

1.3.3香氣成分的測(cè)定。由云南三標(biāo)農(nóng)林科技有限公司使用二氯甲烷萃取煙葉中的致香物質(zhì),并使用旋蒸漏斗將溶液濃縮至1 mL,利用氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)進(jìn)行香氣質(zhì)的分析[18]。

1.3.4感官質(zhì)量的評(píng)價(jià)。由云南三標(biāo)農(nóng)林科技有限公司組織評(píng)吸專(zhuān)家對(duì)烤后煙葉進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1.4 數(shù)據(jù)分析所有數(shù)據(jù)均采用 Microsoft Excel 2013進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)烤后煙葉含青的影響由表2可知,不同定色前期升溫速度對(duì)烤青煙數(shù)量和程度有一定的影響。隨著升溫速度的增快,烤青煙葉數(shù)量和烤壞煙程度呈明顯上升趨勢(shì);對(duì)比常規(guī)DZ3處理(2 h/℃)和DZ4處理(3 h/℃),DZ4升溫速度較慢,但烤青煙葉比例略有增加,推測(cè)可能是由于鮮煙葉素質(zhì)之間存在一定差異導(dǎo)致的。DZ2處理(0.5 h/℃),煙葉出現(xiàn)少量含青,烤青比例為4.85%;而升溫速度提高至0.3 h/℃時(shí),煙葉烤青程度和比例顯著增加。

表2 烤青煙葉等級(jí)鑒定

2.2 不同處理對(duì)烤后煙葉掛灰的影響為探索定色前期不同升溫速度處理烤后煙葉對(duì)掛灰的影響,該研究對(duì)不同處理對(duì)烤后煙葉掛灰的數(shù)量和程度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果如表3所示,隨著升溫速度的增快,掛灰煙葉比例和程度大致呈上升趨勢(shì),DZ2處理(0.5 h/℃)烤后煙葉掛灰煙比例和程度開(kāi)始較常規(guī)DZ3處理顯著增加。掛灰比例最高的處理為DZ1,最低的為DZ3, DZ4處理較DZ3處理略有增加。

表3 掛灰煙葉等級(jí)鑒定

2.3 不同處理對(duì)烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響影響煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的因素很多,為探索不同定色前期升溫速度對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響,對(duì)不同處理烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行分析,由圖1可知,隨著升溫速度的增快,烤后煙葉上中等煙比例和均價(jià)均呈整體下降趨勢(shì)。其中,DZ1處理上等煙比例和均價(jià)最低,分別為7.09%和11.21元/kg;DZ3處理上等煙比例和均價(jià)最高,分別為71.73%和22.63元/kg。

圖1 不同處理烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀Fig.1 Economic characters of flue-cured tobacco leaves with different treatments

2.4 不同處理對(duì)烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響為探索不同定色前期升溫速度對(duì)烤煙化學(xué)成分的影響,該研究在DZ1、DZ2、DZ3、DZ4 4個(gè)處理?xiàng)l件下的烤煙化學(xué)成分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,如表4所示,不同處理烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分無(wú)明顯規(guī)律?？傮w分析,DZ3處理下煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較好,升溫速度過(guò)快和過(guò)慢,總糖和還原糖均有所降低;淀粉和蛋白質(zhì)隨著升溫速度的增快,含量呈增加趨勢(shì)。

表4 烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分

2.5 不同處理對(duì)烤后煙葉香氣物質(zhì)的影響香氣物質(zhì)是影響烤煙品質(zhì)的重要因素之一,為探索不同定色前期升溫速度是否對(duì)烤后煙葉香氣物質(zhì)有影響,該研究設(shè)置了4個(gè)處理,并且取各處理烤后煙葉檢測(cè)香氣成分,共檢出64種香氣成分,其中中性香氣成分57種、酸性香氣成分2種、堿性香氣成分5種。香氣含量較高的有新植二烯、茄酮、西柏三烯二醇、棕櫚酸等。

2.5.1不同工藝處理對(duì)烤后煙葉中性香氣成分含量的影響。中性香氣成分是烤煙中種類(lèi)最多、最主要的香氣成分。由表5可知,在該研究中,烤后煙葉的中性香氣表現(xiàn)為DZ1>DZ3>DZ2>DZ4。新植二烯是葉綠素的降解產(chǎn)物,對(duì)中性致香物質(zhì)有巨大貢獻(xiàn)。在該研究中,烤后煙葉測(cè)得的中性香氣成分中,新植二烯的含量最高,并且新植二烯的變化規(guī)律也呈現(xiàn)為DZ1>DZ3>DZ2>DZ4,與中性香氣的總含量變化規(guī)律相一致。

表5 不同升溫速度烤后上部煙葉中性香氣物質(zhì)含量

2.5.2不同工藝處理對(duì)烤后煙葉酸性香氣成分含量的影響。烤煙中的酸性香氣主要來(lái)自揮發(fā)性有機(jī)酸,對(duì)煙葉的香氣質(zhì)起著非常重要的作用。在該試驗(yàn)中,煙葉的酸性香氣成分和含量如表6所示,DZ3處理下煙葉酸性香氣物質(zhì)含量最高,DZ2處理下煙葉酸性香氣物質(zhì)含量最低。表明適宜的升溫速度有利于酸性香氣成分的形成。

表6 不同升溫速度烤后上部煙葉酸性香氣物質(zhì)含量

2.5.3不同工藝處理對(duì)烤后煙葉堿性香氣成分含量的影響。烤煙中的堿性香氣成分含量雖然較低,卻能夠賦予煙葉濃香的特征,因此測(cè)定烤煙中堿性香氣成分含量對(duì)煙葉香氣特征具有重大意義。在該研究中,堿性香氣具體成分以及含量如表7所示,表現(xiàn)為DZ2>DZ4>DZ1>DZ3。

表7 不同升溫速度烤后上部煙葉堿性香氣物質(zhì)含量

3 結(jié)論與討論

煙葉烘烤是煙葉內(nèi)部大分子物質(zhì)不斷分解、氧化,小分子物質(zhì)不斷形成的一個(gè)復(fù)雜過(guò)程[19]。煙葉烘烤定色期升溫速度過(guò)快,進(jìn)而縮短了煙葉變黃時(shí)間,導(dǎo)致煙葉內(nèi)在大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化、分解不夠充分[20],最終在一定程度上降低了煙葉的香氣物質(zhì)含量,增加了煙葉的雜氣和刺激性,大大降低了煙葉抽吸過(guò)程中的體驗(yàn)感[21-22]。同時(shí),如果升溫速度較慢,變黃時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則會(huì)導(dǎo)致煙葉所含物質(zhì)過(guò)度消耗,最終導(dǎo)致烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)成分不協(xié)調(diào),香氣量不足,抽吸品質(zhì)變差[23]。因此,優(yōu)質(zhì)烤煙的前提和基礎(chǔ)是要保證適宜的變黃時(shí)間[24-26]。在烘烤過(guò)程中,不同的定色期升溫速度,對(duì)烤煙內(nèi)在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性、香氣物質(zhì)含量和感官抽吸品質(zhì)表現(xiàn)出不同的影響[10]。因此,在烘烤過(guò)程中,最佳的變黃程度、最佳的轉(zhuǎn)火升溫速度對(duì)于提高煙葉的烘烤質(zhì)量具有重要意義[27]。

該研究通過(guò)對(duì)定色前期升溫速度設(shè)置4個(gè)處理,并對(duì)烤后煙葉含青和掛灰、經(jīng)濟(jì)性狀、常規(guī)化學(xué)成分、香氣成分和感官質(zhì)量等進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明,適當(dāng)延長(zhǎng)升溫時(shí)間,尤其當(dāng)升溫速度在2～3 h/℃時(shí),煙葉顏色、身份、組織結(jié)構(gòu)等外觀(guān)質(zhì)量有很大的改善,上等煙和中上等煙比例顯著提高,化學(xué)成分趨于協(xié)調(diào),香氣量增加,抽吸品質(zhì)提高。因此密集烘烤過(guò)程定色前期(42 ℃結(jié)束至46/47/48 ℃)最適宜的升溫速度為2～3 h/℃;升溫速度快于1 h/℃時(shí),烤后煙葉含青比例增加,內(nèi)在質(zhì)量下降;因此,定色前期升溫速度預(yù)警值宜設(shè)置為2 h/℃,即上部葉升溫時(shí)間不低于12 h。