变黄时间和定色时间对烤烟烟叶化学成分的影响

江厚龙，刘国顺，周 辉，胡宏超

1.河南农业大学烟草学院国家烟草栽培生理生化研究基地，郑州市农业路63号 450002

2.重庆烟草科学研究所，重庆市北碚区天生路216号 400715

3.河南省烟草公司平顶山分公司，河南省平顶山建设西路263号 467000

烘烤是烤烟生产的关键技术环节，烘烤过程中的变黄期和定色期是烟叶烘烤的重要阶段，延长低温变黄时间，提高变黄程度，使烟叶充分变黄后再缓慢升温定色有利于提高烟叶致香物质含量［1-2］。孙福山［3］提出，坚持低温变黄，把握变黄期和定色期脱水程度和阶梯升温干筋等措施可提高调制后烟叶的香气质和香气量。Burton等［4］发现，高温可加速调制期间烟叶中叶绿素a和叶绿素b的分解代谢。和田等［5］发现，烤烟在干片定色末期，温度升至50℃时，烟叶开始出现烤烟特有香气，而在50～55℃温度范围内生成大量糖-氨基酸类缩合物，烤烟香气物质大部分在烘烤的变黄期和定色期形成，这两个时期的烘烤条件直接影响烟叶香气成分组成和含量，对烟叶的香气和吸味有着决定性影响［6-8］。目前，有关调制过程中变黄和定色条件的研究多集中在温湿度和升温速度方面［1，9-10］，有关变黄时间和定色时间的研究仅见宋晓华［11］、周辉［12］等报道，其试验结果均为适当延长变黄时间和定色时间有利于提高烟叶质量，而有关变黄时间和定色时间对烤烟烟叶化学成分的影响少见报道。因此进行了本研究，旨在为科学烘烤提供工艺技术指标和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

大田试验于2008年在河南省平顶山市郏县堂街镇进行，供试品种K326。试验田地势平坦，土壤弱碱性，质地中壤，为烤烟连作地块。土壤基础肥力：有机质碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为4.49，78.36，18.54，102.79 mg/kg。5月3日移栽，大田常规管理，烟叶生长良好，8月26日采收适熟中部叶。

1.2 试验设计与烟叶化学成分分析

采收的烟叶编杆，在气流平移步进式烤房［8］内挂杆烘烤。在变黄后期（42～45℃），变黄时间分别延长0（对照），12，15和18 h；在定色期（52～54℃），将以上4个处理的定色期分别延长0（对照），6，9和12 h；共设16个处理，每处理3次重复（表1），按常规控制各处理的湿度。取每处理烤后C2F烟叶测定品质指标。

采用YC/Y 159—2002，YC/T 159—2002，YC/T 160—2002，YC/Y 161—2002，YC/T 176—2003规定的方法分别测定烤后烟叶的总糖、还原糖、烟碱、总氮和石油醚提取物；按照文献［12-13］分别测定烟叶非挥发性有机酸和中性挥发性致香物质含量。

表1 烘烤期间延长变黄时间和定色时间试验处理Tab.1 Treatments of prolong cured time experiments at yellowing color-fixing stages （h）

2 结果与讨论

2.1 延长变黄时间和定色时间对烤后烟叶主要化学成分的影响

2.1.1 延长变黄时间的影响

由表2中的T1，T5，T9和T13处理烤后烟叶主要化学成分的分析结果可知，烟叶石油醚提取物、还原糖和总糖含量随着变黄时间的延长逐渐增加，当延长时间过长时含量又开始降低，处理间有显著性差异。这是因为变黄时间延长，促进淀粉的分解，增加了糖分的积累；变黄时间过长，则导致糖分含量因淀粉分解趋于彻底和呼吸作用继续消耗而逐渐降低［2,12］。总氮随变黄时间的延长而逐渐降低；烟碱含量随变黄时间的变化与还原糖的变化正好相反。糖碱比和氮碱比随变黄时间的延长呈先升后降的趋势，受变黄时间的影响较大。变黄期是大分子物质降解的关键时期［14］，适当延长这一时期的烘烤时间，对提高大分子物质的降解程度、增加香气合成前体物质的含量是至关重要的。在变黄阶段保持较高湿度和较长时间对淀粉的降解程度有着决定性作用［14］，宫长荣等［16］认为，延长低温变黄时间，对延缓烟叶细胞生理功能，促进其内部物质转化有重要的作用。艾复清等［17］发现，适当延长烘烤变黄时间、调控相对湿度，可降低烤后烟叶淀粉和蛋白质含量。陈晓红［18］也报道了类似的研究结果。本试验检测结果与上述研究结果基本一致。

2.1.2 延长定色时间的影响

由表2中T1，T2，T3，T4烤后烟叶主要化学成分的分析结果可知，石油醚提取物、还原糖、总糖、烟碱和总氮含量均随着定色时间的延长而增大，且处理间差异显著；糖碱比随定色时间延长而增大，氮碱比与定色时间关系不明显；这表明，延长定色时间不仅增加了烤后烟叶石油醚提取物、还原糖、总糖、烟碱和总氮含量，而且糖、氮和碱间更加协调。这是因为小分子香气前体物质缩合形成致香物质主要发生在烘烤过程的定色期［19］，适当延长定色时间，既能加快烟叶干燥，又促使叶绿素充分降解，叶脉充分变黄，叶内淀粉充分转化［20］，进而改善烟叶化学成分及彼此间的协调性。

2.1.3 延长变黄时间和定色时间的影响

延长变黄期和定色期烟叶主要化学成分含量检测结果见表2。由表2可知，烟叶中石油醚提取物、还原糖和总糖含量随变黄时间和定色时间延长的变化规律相似，三者均以变黄期延长12 h后再延长定色期的含量较高。石油醚提取物和总糖含量均以T8处理（变黄期和定色期均延长12 h）含量最高，还原糖含量则以T7（变黄期延长12 h，定色期延长9 h）处理含量最高。变黄期和定色期延长对烟碱和总氮含量的影响不显著。糖碱比随变黄期和定色期的变化趋势与还原糖较为相似，在T7处理时出现最大值。氮碱比与变黄时间和定色时间的关系不明显，最大值出现在T6处理（变黄期延长12 h，定色期延长6 h）。这表明，适当延长烘烤过程的变黄期和定色期，可提高烘烤烟叶的石油醚提取物、还原糖和总糖的含量，提高化学成分间的协调性，优化烟叶品质。这是因为，适当延长变黄期和定色期的烘烤时间，可以促进大分子物质的分解转化，小分子香气物质的合成与积累［21］。姚忠达等［22］认为，适度延长变黄期和定色期稳温时间，可使化学成分更趋协调。詹军等［23］也发现，当烟叶变黄、定色时间不够，将导致烟叶内部一系列的大分子物质不能充分分解转化，造成烟叶外观上的油润、丰满程度下降，枯燥程度增加，油份减少。

2.2 延长变黄时间和定色时间对烤后烟叶非挥发性有机酸含量的影响

由表3可知，乙二酸、丙二酸、苹果酸、柠檬酸和非挥发性有机酸总量均随变黄时间的延长而增加，亚油酸、油酸和亚麻酸含量则无明显增加趋势。除柠檬酸外，其他有机酸和非挥发性有机酸含量均随定色时间的延长而增加。延长变黄时间后继续延长定色时间明显增加了苹果酸、柠檬酸和非挥发性有机酸总量，亚油酸含量则略有降低，乙二酸、油酸和亚麻酸含量随变黄时间和定色时间的变化不明显。可能因为，在烘烤过程的变黄期和定色期，烟叶中的蛋白质降解可产生大量有机酸［24］，变黄期和定色期时间的延长，促进了烟叶中蛋白质的降解，进而增加了有机酸含量。李常军等［25］报道，随着烘烤时间的延长，有机酸总量呈持续增加趋势。有机酸含量以变黄时间延长12 h为最高，继续延长则有机酸含量开始下降［12］。烟叶中非挥发性有机酸不仅能调节烟气的酸碱平衡，而且对卷烟感官质量也有重要作用，许多有机酸及其衍生物是烟草香味的主要成分［6］。因此，适当延长变黄时间和定色时间有利于提高调制烟叶的感官品质。

表2 延长变黄时间和定色时间烤后烟叶中的常规化学成分含量①Tab.2 Content of chemical components in prolong cured tobacco leaves during yellowing and color-fixing stages

表3 延长变黄时间和定色时间烤后烟叶中的非挥发性有机酸含量Tab.3 Contents of non-volatile organic acids in prolong flue-cured tobacco leaves at yellowing and color-fixing stage （mg/g）

2.3 延长变黄时间和定色时间对烤后烟叶香气物质含量的影响

延长变黄时间和定色时间烤后烟叶中性致香物质的GC/MS检测结果见表4。

2.3.1 延长变黄时间

由表4中T1，T5，T9，T13处理的检测结果看出，随着变黄期时间的延长，美拉德反应产物和类西柏烷降解产物含量呈逐渐增大的趋势；类胡萝卜素降解产物和苯丙氨酸类物质含量则以T9处理（变黄期延长15 h）最高；新植二烯和总致香物质含量以T5处理（变黄期延长12 h）最高。T1处理（对照）的5种致香物质和总致香物质含量均较其他处理低，说明适当延长变黄时间，使烟叶充分变黄，淀粉、色素等彻底降解，可提高烟叶香气物质含量［26］。王万能等［27］认为，在变黄末期适当延迟转火，烟叶化学成分更协调，香味物质含量显著增加。张晓远等［28］发现，适当延长变黄稳温时间，烤后上部烟叶中化学成分较为协调，中性致香物质含量较高。本研究结果进一步表明，变黄期是大分子物质降解，小分子致香前体物形成的重要时期［29］，此阶段的稳温时间对致香前体物含量有着至关重要的影响［30］。

2.3.2 延长定色时间

由表4中T1，T2，T3和T4处理的检测结果可以看出，美拉德反应产物、类胡萝卜素降解产物、苯丙氨酸类和新植二烯含量及致香物质总量均呈随着定色期稳温时间的延长而增大的趋势，T4处理（定色期延长12 h）致香物质含量最高；类西柏烷降解产物含量随定色期稳温时间的延长而增大，至延长9 h（T3）时含量最高，继续延长其含量又开始降低。这是因为，随着定色期时间的延长，烟叶中大分子物质进一步降解成小分子致香物质，同时部分小分子物质又进一步聚合形成致香物质，致使烟叶中致香物含量增加。汪伯军等［30］的研究表明，烘烤期间在54℃下保持相对较长的时间可改善烟叶颜色和色泽，有利于香气物质的形成。定色阶段的主要任务是大部分香气前体物缩合形成大分子香气物质，并把烟叶已经形成的色泽和品质固定下来［31］。因此，通过调控定色期稳温时间促进更多致香物质的形成是可行的。

表4 延长变黄时间和定色时间烤后烟叶中性致香物质的含量Tab.4 Contents of neutral aroma substances in prolong flue-cured tobacco leaves at yellowing and color-fixing（μg/g）

2.3.3 延长变黄时间和定色时间

由表4中T6～T8，T10～T12和T14～T16处理的检测结果可以看出，烟叶中美拉德反应产物的含量随着变黄时间和定色时间的延长呈明显的“双峰”型变化，即美拉德反应产物的含量随着烟叶变黄时间和定色时间的延长而增加，变黄时间过长则含量降低；高峰分别出现在T8和T12处理，T16处理含量最低。类胡萝卜素降解产物的含量有随烟叶变黄期时间的延长而逐渐增加的趋势，所有处理均较对照含量高；变黄期和定色期分别延长12 h（T8）的类胡萝卜素降解产物含量较高，随后降低又逐渐增高，T15处理达到峰值，而后又降低。这是由于延长烘烤时间过长，部分香气物质挥发造成的。宋晓华等［11］的研究显示，烘烤时间过长会导致部分香气物质损失。马力［32］、詹军［33］等的研究也表明，变黄期和定色期适度延长稳温时间有利于类胡萝卜素类降解产物、棕色化反应产物和新植二烯的形成。类西柏烷类降解产物含量呈随变黄期和定色期延长而增大的趋势，以T16处理的含量最高，其次是T8处理；变黄期延长对类西柏烷类致香物质含量的影响较定色期大。苯丙氨酸类致香物质的含量随着变黄期的延长逐渐增加，T8处理含量最高，其次为T12，T16处理的含量最低。詹军等［34］的研究也显示相似的结果。这是因为，烘烤时间过长，导致某些苯丙氨酸类致香物挥发。也有报道显示，适度延长变黄期和定色期稳温时间，有利于提高烟叶西柏烷类及苯丙氨酸类的降解产物含量［22］。新植二烯含量和总致香物质含量随烟叶变黄期和定色期的延长逐渐增加，达峰值后又开始下降，二者含量以T8处理最高。可能是因为变黄期过长，呼吸消耗过度，削弱了香味物质生成的基础；同时，定色期的延长又导致部分新植二烯类物质分解转化或挥发损失。张丰收等［35］的研究表明，在烘烤过程中烟叶的变黄期（42℃）与定色期（54℃）均延长12 h，能显著提高烟叶新植二烯、醇类、酮类、氮杂环类和总香气物质含量。

3 小结

烘烤过程中变黄期和定色期均延长12 h，可有效提高烘烤后烟叶内石油醚提取物含量、还原糖、总糖、烟碱和总氮含量和中性致香物质的含量，具有显著改善烟叶内在质量的作用。

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