密集烤房与普通烤房烤后中上部烟叶内在品质对比分析

　　[摘要]：为了挖掘不同类型烤房的优势，并为密集烤房和配套烘烤工艺的发展和优化提供依据，对比分析了三层密集烤房、四层密集烤房和普通烤房对烤后烟叶多酚、常规化学成分、有机酸含量和感官评吸质量得分的影响。结果表明，普通烤房的“后熟”效应使得烤后烟叶的多酚类物质含量较T1和T2分别显著提高了13.62%、14.53%和27.73%、22.07%，并且在加速淀粉、蛋白质降解的同时，提高了烟叶的总糖和还原糖含量；有机酸总量在中部烟叶中表现为T3>T1>T2，在上部烟叶中表现为T2>T1>T3。可见，普通烤房烤后中部烟叶、四层密集烤房烤后上部烟叶的各种化学物质含量和及其比例较为协调，烤后烟叶的香气质量也表现较好，通过深入研究不同类型烤房的烘烤机理来指导密集烤房设备的研发和烘烤工艺的优化有着重大的意义。

　　[关键词]：三层密集烤房；四层密集烤房；普通烤房；烤烟；多酚；化学成分；有机酸；评吸质量

　　进口优质烟叶除了能够丰富卷烟的香气类型外，其本身的香气质量表现较好，且没有明显的杂气和刺激性，而且各种化学物质的含量和比例较为适宜，因此在国内许多高档卷烟叶组配方中优先使用进口烟叶，而非国内烟叶。可见，优质烟叶原料的不足已经成为限制我国名优品牌卷烟发展的一个重要影响因素。烘烤调制是烤烟生产过程中的重要环节，烘烤结果的优劣直接关系到烟叶的品质和烟农的收益[1～2]。而烤房作为烤烟烘烤的专用设备，其烘烤性能不仅决定烤房的烘烤效果，而且对烟叶品质的形成有着至关重要的作用，其能够把烤烟在田间所形成的潜在质量风格特色固定下来[3～4]。密集烤房已成为中国烤烟烘烤设备发展的的大趋势，却发现密集烤房烤后烟叶易出现颜色浅淡、光滑、组织结构紧密等现象[5～6]，而且其烤后烟叶香气量不足[7]，已经对密集烤房的进一步推广和发展产生了一定的影响，因此通过探索密集烤房的烘烤原理来完善密集烘烤工艺，提高烟叶的可用性已成为烟叶生产中亟待解决的问题[8]。目前烤烟生产上出现的烤房类型主要有自然通风气流上升式普通烤房、普改密烤房、三层密集烤房、散叶烤房、四层密集烤房等，并且科研工作者已经对这些烤房进行了一些对比研究[1，9～19]，但是人们关注较多的是烤后烟叶的经济性状、烤房的建造成本、烤房性能以及常规化成分含量的协调性等，而对与烟叶香气质量密切相关的有机酸、多酚类物质研究较少。因此，本研究以K326中上部叶为材料，探讨了2种密集烤房和1种普通烤房对烤后烟叶多酚类物质含量、常规化学成分含量及协调性、有机酸含量和感官评吸质量的影响，旨在挖掘和借鉴不同烤房的优势，并为密集烤房和配套烘烤工艺的发展和优化提供一定依据。

　　1　材料与方法

　　1.1　试验材料

　　试验于2012年在云南省昆明市石林彝族自治县云烟印象庄园进行。试验田为红壤土，肥力中等。供试烤烟品种为K326，5月10日移栽。田间管理按优质烤烟栽培生产技术规范进行，以中部叶、上部叶为试验材料，依据成熟标准，烟叶成熟时采收。

　　1.2　试验设计

　　试验共设3个处理：T1——三层密集烤房；T2——四层密集烤房；T3——普通烤房。各类型烤房规格参数，T1：气流下降式，装烟室规格8m×2.7m×3.2m，2路3棚，底棚高度110cm，顶棚高度260cm，棚距75cm。T2：气流下降式，装烟室规格8m×2.7m×3.2m，2路4棚，底棚高度110cm，顶棚高度290cm，棚距60cm。T3：气流自然上升式，装烟室规格2.7m×2.7m×5m，2路5棚，底棚高度18cm，顶棚高度480cm，棚距75cm。

　　烟叶成熟时按照成熟标准采收烟叶后，挑选成熟度、大小基本一致的叶片，按每竿130片、140片绑竿标记，三层密集烤房分别挂置在烤房底层、中层、上层距离装烟室门口各2、4、6　m处，每层6竿；四层密集烤房分别挂置在烤房每一层距离装烟室门口各2、4、6m处，每层6竿；普通烤房分别挂置在烤房每一层距离烤房火炉墙1.35　m处，每层4竿。各处理烟叶采自同一地块，并在同一天内完成采收、编烟、装炕与开烤。

　　各处理烘烤工艺均按三段式烘烤工艺进行。回潮后按文献[20]中的方法对标记烟叶进行分级，取C3F、B2F各2.0kg，各处理3次重复；每份样品混匀后，将每片烟叶去除叶尖和叶基部各1/3部分后沿主脉一分为二，一半烟叶除去主叶脉，粉碎过筛后测其多酚、常规化学成分、有机酸；另一半烟叶切丝混匀卷烟作为评吸样品。

　　1.3　测定项目与方法

　　1.3.1　多酚物质　　多酚物质的测定采用HPLC，参考YC/T　202-2006　《烟草及烟草制品——多酚类化合物绿原酸、莨菪亭和芸香苷的测定》进行测定。

　　1.3.2　常规化学成分　　试样的制备：烘箱法；烟碱、水溶性糖、还原糖、氯、总氮：连续流动法；钾：连续流动法；蛋白质：连续流动法；淀粉含量采用酸解法测定[21]；石油醚提取物含量的测定采用差量法[21]。

　　1.3.3　有机酸　　有机酸的测定采用GC-MS法，Agilent　6890/5973N气质联用仪、Agilent　7683　自动进样器；N-EVAP　111氮吹仪；AB204-S型电子天平；Ф13mm×0.45μm针筒式微孔滤膜过滤器。所有标样均购自美国Dikma公司，挥发酸内标为山梨酸，非挥发酸内标为己二酸。烟叶样品的前处理与定性定量分析参照文献[22]中的方法进行。

　　1.3.4　感官评吸质量　将各处理烟叶切丝后卷制成长70mm、圆周24.5mm的烟支，经过挑选、平衡水分后，由红云红河烟草有限责任公司、云南瑞升烟草技术有限公司组织评吸专家以标准YC/T138-1998烟草及烟草制品感官评价方法为基础，按单料烟“标度值”标准统一进行感官质量评吸鉴定，并采用“九分制”标准打分，香气质、香气量、杂气、浓度、刺激性、余味、燃烧性、灰色、使用价值的满分均为9分，劲头以文字描述，不计得分。

　　1.4　数据处理　　采用Microsoft　Excel　2003进行数据处理；采用SPSS　17.0进行统计分析和方差分析；采用Duncan法和Dunnett`s　T3法进行多重比较。

　　2　结果与分析

　　2.1　不同类型烤房对烤后烟叶多酚含量的影响

　　烟草中的酚类化合物对烟草的生理生化活动、对烟叶的色泽、对烟气的香吃味和生理强度都起着重要的作用[23]。从表1可以看出，中部烟叶的多酚总含量在T1和T2处理间差异不显著，但是T3处理的多酚总含量较T1处理显著提高了13.62%，较T2处理显著提高了14.53%。绿原酸和莨菪亭含量均表现为普通烤房>四层密集烤房>三层密集烤房，而芸香苷含量表现为普通烤房>三层密集烤房>四层密集烤房。上部烟叶中多酚总含量表现为T1和T2处理均极显著低于T3处理；绿原酸和芸香苷含量在不同处理中的表现规律与中部烟叶相同，但是三层密集烤房莨菪亭的含量极显著高于普通烤房和四层密集烤房，而普通烤房和四层密集烤房之间无明显差异。可见，以普通烤房作为烘烤设备烘烤中上部烟叶能明显提高烤后烟叶的多酚含量。

　　2.2　不同类型烤房对烤后烟叶常规化学成分含量的影响

　　从表2可以看出，中部烟叶中T2和T3处理的石油醚提取物、总糖、还原糖和钾含量均较T1处理增加，而总氮、烟碱、淀粉和氯含量均较T1处理下降，其中T2和T3处理烟叶的烟碱、淀粉和氯含量较T1处理极显著降低；在协调性方面，整体上以T3和T2处理表现较好。上部烟叶中，石油醚提取物含量以T2和T3处理显著高于T1处理；T3处理总糖含量显著高于T1处理，还原糖含量极显著高于T1和T2处理；与T1处理相比，T2处理能够极显著和显著降低烟碱和淀粉含量在上部烟叶各协调性指标中，T2处理的糖碱比、氮碱比、钾氯比均表现较好，较为接近优质烟叶的要求，而两糖差略偏大。综上分析发现，当以普通烤房和四层密集烤房烘烤中部烟叶，以四层密集烤房烘烤上部烟叶，其烤后烟叶的各种常规化学成分含量和协调性表现较好。

　　2.3　不同类型烤房对烤后烟叶有机酸含量的影响

　　2.3.1　不同类型烤房对烤后烟叶挥发性有机酸含量的影响

　　挥发性有机酸由于其挥发性在卷烟抽吸过程中可以直接进入烟气，对吃味和香气有明显的影响[23]。挥发性有机酸总含量在中部烟叶中以T3处理高，其极显著高于T1和T2处理；在上部烟叶中以T2处理含量高，但是其与其他2个处理之间无显著性差异。异戊酸、2-甲基丁酸、酸、苯甲酸的含量在中上部烟叶中含量高，其中异戊酸含量在中部烟叶中表现为T3>T1>T2，且其含量在各处理间呈极显著差异；上部烟叶中表现为T1极显著高于T2和T3处理。2-甲基丁酸具有水果香味，中部烟叶中以T3处理的含高，其次为T1和T2处理，3个处理间呈显著性差异；上部烟叶中表现为T1>T3>T2。己酸和苯甲酸在中部烟叶中均以T3处理高，在上部烟叶中均以T2处理含量较高。酸作为烤烟中含量较高的芳香酸，对烟叶香气质量的提高有着重要的作用，在中上部烟叶中均以T2处理极显著高于其余两个处理。综合来看，普通烤房能够提高烤后中部烟叶的大部分挥发性有机酸含量，对上部烟叶挥发性有机酸含量的提高以四层密集烤房好，其次为三层密集烤房。　　

　　2.3.2　不同类型烤房对烤后烟叶非挥发性有机酸含量的影响

　　非挥发性有机酸虽然对烟草香气没有明显的作用，但是可以调节酸碱平衡，使吃味醇和，增加烟气浓度，间接影响烟叶的香气[23]。非挥发性有机酸总量在中部烟叶中以T3处理极显著高于T1和T2处理，分别较T1和T2处理分别提高了40.79%、36.60%，且T1和T2处理间差异不显著；在上部烟叶中T2和T1处理的总量较T3极显著增加了6.68%、7.52%。在非挥发性有机酸中，苹果酸、草酸、柠檬酸、亚麻酸、棕榈酸等5种物质在中上部烟叶中的含量较高，并依次减少，其中苹果酸在中部烟叶中表现为T3>T2>T1，上部烟叶中则表现为T1>T2>T3；草酸以中部烟叶中的T1处理和上部烟叶中的T2处理高；柠檬酸和亚麻酸在中部烟叶中以T3处理极显著高于其他两个处理，在上部烟叶中柠檬酸以T2处理极显著高于其他处理，亚麻酸以T2和T1处理显著高于T3处理。可见，普通烤房对烤后中部烟叶的大部分非挥发性有机酸含量的提高较为显著，而在上部烟叶中两种类型密集烤房对非挥发性有机酸含量的提升效应差异不大，其均优于普通烤房。　　

　　2.4　不同类型烤房对烤后烟叶感官评吸质量的影响

　　从表5可以看出，三棚密集烤房烤后中部烟叶的香气质比较突出，四棚密集烤房烤后烟叶的杂气、刺激性、余味、燃烧性方面表现较好，而普通烤房烤后烟叶的香气质较细腻、柔和，香气量较充足，杂气较轻，烟气浓度较浓，刺激性较小，余味尚干净舒适，稍有残留，劲头较大，整体使用价值较好。在上部烟叶中，香气质、香气量、烟气浓度、刺激性、灰色和使用价值均以四层密集烤房和普通烤房表现较好，其中四层密集烤房烤后上部烟叶的香气质细腻，香气量较充足，杂气相对较少，浓度较浓，刺激性较小，余味较干净舒适，微有残留，稍生津，燃烧性较好，劲头中偏大。　　

　　3　结论与讨论

　　3.1　普通烤房的“后熟”效应对中上部烟叶的多酚类物质影响较为明显。

　　王建安等[12]曾指出普通烤房因为棚数较多，从底棚到上棚，需要一定的时间，垂直温差较大，可以在一定程度上弥补田间成熟期间物质的转化，提高其烘烤成熟度。绿原酸、芸香苷和莨菪亭是烟草中富的多酚类物质，等级较好的烟叶中绿原酸和芸香苷的含量较高，绿原酸和芸香苷含量在变黄期和定色期显著增大，定色后期含量比较稳定，甚至表现减少趋势[23]。本研究发现，普通烤房烤后烟叶的多酚类物质总量均较2种密集烤房显著提高，绿原酸和芸香苷含量在普通烤房烤后烟叶中最，中部叶的莨菪亭含量在中部烟叶中同样以普通烤房较高，这可能是因为多酚类物质含量随着烟叶烘烤成熟度的增加而增加，而普通烤房的“后熟”现象在一定程度上提高了烟叶的烘烤成熟度。此外，发现上部烟叶的各种多酚类物质的平均含量明显高于中部叶，这与闫克玉[25]的研究结论一致。

　　3.2　烤房内风速在影响温湿度的基础上能够调控各种酶对化学物质的作用。

　　研究[24-25]表明，密集烤房的垂直温差和平面温差小于普通烤房，叶间隙风速大于普通烤房，其烘烤时间比普通烤房缩短12.09%。可见影响烤后烟叶化学成分含量的因素除了与烘烤工艺紧密相关外，其次就是烤房的风速条件，普通烤房因为其装烟量和装烟密度均小于密集烤房，且采用自然通风，导致经过烟叶间的空气流速相对较慢，另外其变黄和定色时间相对较长，能够保证烤房在相对较长时间内维持在一个比较适宜的温湿度环境里，有利于淀和蛋白酶保持较长时间的活性，减少烤后烟叶的淀粉和蛋白质残留量，提高总糖和还原糖含量。四层密集烤房由于采用叠层装烟技术，在三层密集烤房的基础上进一步加大了密集烤房的装烟密度，叶尖隙的风速较三层密集烤房要小，其烟叶所处的小环境类似于普通烤房，同样有利于淀粉、总氮、烟碱的降解和糖类物质的积累。

　　3.3　不同类型烤房对不同部位烟叶的有机酸影响较为复杂。

　　诸多有机酸及其衍生物是烟草香味的主要成分，直接影响烟叶品质及其制品的质量，不同的有机酸对烟叶的吸食品质影响不同，挥发性酸由于其挥发性在卷烟的抽吸过程中可以直接进入烟气，与烤烟的香气有明显的相关性，对卷烟的吃味和香气有明显的作用[25～28]。本研究表明，有机酸总量在中部烟叶中表现为普通烤房>三层密集烤房>四层密集烤房，在上部烟叶中表现为四层密集烤房>三层密集烤房>普通烤房，可见有机酸含量在不同类型烤房中的分布规律较为复杂，可能是在烘烤过程中影响有机酸含量的因素较多所致。对此，宋朝鹏等[29]曾在研究烘烤过程中烟叶苹果酸与相关代谢酶活性时发现，酶活性表达所引起的有机酸含量的差异不仅受烘烤温度的影响，且有机酸含量的变化不全是酶活性升高的结果，　还受其他因素影响。可见，烤房设备和类型不同其构造结构也将不同，其会导致烘烤环境的差异也较大，最终导致有机酸代谢变得更加复杂。

　　传统普通烤房逐步被淘汰已成为现实，而密集烤房已成为发展主流，其代表了我国未来烘烤发展的大趋势，如何充分发挥不同类型烤房的优势，尤其是借鉴普通烤房的烘烤机理来指导密集烤房设备的研发和烘烤工艺的优化有着重大的意义，四层密集烤房不仅能够提高烤房利用率，而且可以在一定程度上提升烟叶的内在品质，尤其对上部烟叶的改善更为明显，但是其也面临着装烟难度较大，烘烤时间较长，易变黄难排湿等诸多难题，今后可以从增加烤房整体高度、增大循环风机功率、优化烘烤工艺等多方面展开研究，进一步为四层密集烤房的推广应用奠定基础。