变黄温度对烟叶密集烘烤过程中香气物质和氨基酸含量的影响

2014-05-25王爱华王松峰许永幸孙帅帅胡希好邰振益阚京军王全明刘志强李新全孙福山冯俊喜

中国烟草科学 2014年3期

王爱华，王松峰，许永幸，孙帅帅，胡希好，邰振益，阚京军，王全明，刘志强，刘国，李新全，徐刚，付顺，孙福山*，冯俊喜

（1.农业部烟草生物学与加工重点实验室，中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101；2.山东青岛烟草有限公司胶南分公司，青岛 266400；3.山东中烟工业有限责任公司，济南 250100；4.云南烟草公司红河州公司弥勒分公司，云南弥勒 652300；5.四川省烟草公司凉山州公司会东县营销部，四川会东 615200；6.江苏中烟工业有限责任公司，南京 210019）

烟叶调制过程是香气前体物降解，香气形成和转化的主要时期[1-3]，而不同的烘烤环境条件影响烤后烟叶香吃味。变黄阶段是增进和改善烟叶香吃味的重要阶段[4]。变黄期温度条件对烟叶的香吃味具有决定性影响。烟叶中含有多种氨基酸，对烟叶的香气有重要贡献。氨基酸类作为烟叶香气前体物，其香气价值一方面在于可与糖类结合形成糖-氨基酸缩合物，并进一步降解转化为挥发性香气成分，另一方面可在调制过程中直接转化为挥发性羰基化合物[5]。有关烘烤条件与香气物质的关系，国内外多集中在对烤后烟叶香气物质影响[6-12]方面，对烘烤过程中的研究较少[13]；前人对烟草氨基酸有过不少研究[14-20]，但烘烤方面仅有少量研究[21-22]涉及；而密集烘烤过程中不同烘烤条件下烟叶香气物质和氨基酸含量变化的研究尚未见报道。为此，笔者进行了不同变黄温度对烟叶密集烘烤过程中香气物质和氨基酸含量影响的系统研究，旨在为提高密集烘烤烤后烟叶香气品质及优化密集烘烤工艺提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于 2011年进行，取样地点设在山东省诸城市贾悦镇琅埠。供试烤烟品种为 NC55。按当地优质烟生产技术规范进行栽培管理。采收成熟一致的中部叶（9～13叶位）在自控电烤房中按照处理要求工艺进行烘烤。

1.2 试验处理

试验共设3个变黄温度处理，H1：38 ℃变黄，变黄期干球38 ℃，湿球36 ℃，稳温至烟叶变黄7～8成黄、片软。H2：40 ℃变黄，变黄期干球40 ℃，湿球38 ℃，稳温至烟叶变黄7～8成黄、片软。H3：阶梯升温变黄。干球/湿球如下，36℃/35℃达到叶尖变黄；38℃/36℃达到叶片变黄5～6成；40℃/38℃，稳温至烟叶变黄7～8成黄、片软。以上除处理要求外，其他阶段均按照三段式烘烤工艺进行。

1.3 测定要求

分别在烘烤过程中温度关键点（鲜烟、变片、42 ℃、48 ℃、54 ℃、68 ℃）等末期取样，一部分杀青后用作香气物质含量的测定。取样点在变片末期时，各处理烟叶变黄7～8成黄、片软，处理H1、H2、H3的干球温度分别处于38 ℃末、40 ℃末、40 ℃末。

烤后每个处理取C3F烟叶2.5 kg送农业部烟草产业产品质量监督检验测试中心供感官评吸鉴定。

1.4 测定方法

1.4.1 中性香气物质的测定采用同时蒸馏萃取方法提取，气相色谱（FID）测定（内标法）；气相色谱仪：Agilent 7890A（美国安捷伦公司）。

1.4.2 氨基酸的测定样品前处理：准确称取粉末0.1000 g 置于水解管中，加入6 mol/L盐酸10 mL，封口，置 110 ℃鼓风干燥箱中水解 24 h。放冷调pH=9，用水定容至 50.00 mL，混匀、过滤，再经0.45 μm 微孔滤膜过滤，备用。样品溶液衍生步骤与标准混合溶液相同。精确量取上述储备溶液400μL于衍生用小管中（6×50 mm），加入稀释后的衍生剂A溶液200 μL和稀释后的衍生剂B溶液200 μL，保持涡旋混合15 s摇匀；室温放置l min后用石蜡膜封口，于（50±1） ℃烘箱内加热45 min，取出冷至室温，加入正己烷溶液400 μL，摇匀，并用孔径为0.45 μm有机膜过滤，放置30 min后，去澄清的下层液上机测定。

仪器型号：液相色谱仪（Waters 515）；色谱条件：流动相A：0.1 mol/L醋酸钠溶液（pH 6.5）∶乙腈=93∶7；流动相 B：水∶乙腈=20∶80；色谱柱：Ultimate® Amino Acid ，5 µm，4.6*205 mm；流速：1.0 mL/min：柱温：40 ℃；波长：254 nm；进样量：5 µL。

2 结果

2.1 不同变黄温度对中性香气物质的影响

2.1.1 对美拉德反应产物的影响烟叶在调制期间可发生糖和氨基酸的非酶缩合反应，形成阿马杜里化合物，其进一步发生复杂的转化和降解反应，即美拉德反应，生成多种对烟叶香气有重要贡献的化合物，并使烟叶产生棕色[5]。由图1可以看出，糖-氨基酸化合物的形成和降解处于动态的变化之中，处理H1先下降至变黄期结束，然后快速升高至47 ℃末，之后又呈下降趋势，干筋期有所回升；处理H2在变片之前先升高，之后，逐渐下降至54℃末，干筋期又升高；处理H3的美拉德反应产物总量在变黄前期先升高，然后迅速下降至变黄期结束，之后又升高。

烘烤结束美拉德反应产物较烤前鲜烟叶高，处理H1、H2和H3分别提高了2.88%、2.30%和18.6%。总体上，处理H3的美拉德反应产物在烘烤过程中高于其他处理；处理H2的美拉德反应产物在烘烤过程中高于处理H1。

图1 变黄温度对美拉德反应产物总量的影响Fig.1 Effects of yellowing temperatures on products of Maillard reaction of cured tobacco

2.1.2 对芳香族氨基酸代谢产物的影响烟叶中芳香族氨基酸降解后主要形成苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等分子量较小、挥发性强的化合物，这些化合物分别具有花香、杏仁味、坚果香和焦香味，对烤烟的果香、清香等香吃味贡献较大[23]。由图2可知，总体上，处理H2和H3的芳香族氨基酸代谢产物表现先升高至 47 ℃末达到最高值，之后降低至 54 ℃末，干筋期有不同程度的回升；而处理H1在烘烤过程中出现两个峰值，分别在变片末期和47 ℃末。鲜烟叶至47 ℃末，芳香族氨基酸代谢产物表现为：处理 H3＞处理 H2＞处理 H1；68℃末，处理H3＞处理H1＞处理H2。

图2 变黄温度对芳香族氨基酸代谢产物总量的影响Fig.2 Effects of muscle-yellowing temperatures on products of phenylalanine of cured tobacco

2.1.3 对类胡萝卜素降解产物的影响类胡萝卜素是烟叶重要的香气前体物，其降解产物的香气阈值较低，对烤烟的香气贡献率大，是形成烤烟细腻、高雅和清新香气的主要成分[8]。由图3可知，各处理类胡萝卜素降解产物总量随着烘烤进程总体上呈升高趋势。变片期，处理H1略高于其他处理；47℃末至54℃末，处理H1的类胡萝卜素降解产物含量明显高于其他两个处理，处理H3和H2差异很小；烘烤末期，处理H3的类胡萝卜素降解产物含量最高，处理H1次之，处理H2最低。

图3 变黄温度对类胡萝卜素降解产物总量的影响Fig.3 Effects of yellowing temperatures on products of carotenoid of cured tobacco

图4 变黄温度对西柏烷类降解产物总量的影响Fig.4 Effects of yellowing temperatures on products of cemdrenoid of cured tobacco

2.1.4 对西柏烷类降解产物的影响由图4可知，处理H1和H3的西柏烷类降解产物在烘烤过程中呈不规则“M”型变化趋势，第1个峰值分别出现在变片末期和42 ℃末，第2个峰值均在54 ℃末；烘烤过程中，处理H2先升高至54 ℃末，之后下降至68℃末。变黄期，西柏烷类降解产物含量表现为：处理H1＞处理H3＞处理H2；47℃末至烘烤结束，也以处理H1最高，处理H2次之，处理H3最低。2.1.5 对新植二烯的影响新植二烯是烟叶中性挥发性物中含量最为丰富的成分。由图5可知，烘烤过程中，处理H1则表现出连续两个较小幅度的“升高-降低”趋势，而处理H2和H3的新植二烯含量表现出先升高后降低再升高趋势。变片期，处理H2的新植二烯含量略高于处理H1，处理H1略高于处理H3；42 ℃末至54 ℃末，处理H1明显高于其他处理；68 ℃末，处理H3的新植二烯含量最高，处理H1次之，处理H2最低。

图5 变黄温度对新植二烯含量的影响Fig.5 Effects of yellowing temperature on neopytadiene constituents of cured tobacco

2.1.6 对除新植二烯总量及总中性香气物质的影响由图6可以看出，除新植二烯总量在烘烤过程中总体上呈升高趋势，中间有波动。变黄期，处理H1和处理H3差异不大，且明显高于处理H2；47 ℃末至54 ℃末，处理H1＞处理H2＞处理H3；68 ℃末，处理H1和H3的除新植二烯总量高于处理H2。

由图7可知，烘烤过程中，处理H1的香气物质总量则表现出先快速升高至变片末期，之后升降变化幅度不大；处理H3和H2的香气物质总量表现为分别先升高至 42 ℃末和变片末期，再均降低至 47 ℃末，之后再升高。变黄期，各处理差异不显著；进入定色期，处理H1的香气物质总量最高；68 ℃末，处理H3的香气物质总量最高，处理H1次之，H2最低。

图6 变黄温度对除新植二烯总量的影响Fig.6 Effects of yellowing temperature on total aroma constituents except neophytadiene of cured tobacco

图7 变黄温度对中性香气物质总量的影响Fig.7 Effects of yellowing temperature on total aroma constituents of cured tobacco

2.2 不同变黄温度对氨基酸含量的影响

2.2.1 对氨基酸总量的影响由表 1看出，处理H1的氨基酸总量总体上表现出“M”型变化趋势，两个峰值出现在42 ℃末和54 ℃末；处理H2的氨基酸总和在 47 ℃末之前呈升高趋势，之后降低至54 ℃末，进入干筋期又有所回升；处理H3的氨基酸总和在烘烤前中期缓慢升高至 54 ℃末，进入干筋期则下降。总体上，烘烤结束时氨基酸总和高于鲜烟叶，且处理H3氨基酸总和升幅最大，升幅为24.05%，处理H2次之，升幅为15.86%，处理H1最小，升幅仅为4.76%。变片末期，处理H2的氨基酸总量最高，处理H3稍次之，处理H1最低。变黄末期（42 ℃末）至烘烤结束，处理H3的氨基酸总量高于其他处理。

表1 烘烤过程中不同变黄温度氨基酸含量的变化 mg/gTable1 Amino acid contents of different yellowing temperature changes during tobacco curing process

2.2.2 对不同种类氨基酸含量的影响烤后烟叶的天门冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、丙氨酸、脯氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸等12种氨基酸均表现出：处理H3＞处理H2＞处理H1；处理H3的缬氨酸等于处理H2，且大于处理 H1；精氨酸和异亮氨酸表现出：处理H3＞处理H1＞处理H2。组氨酸和赖氨酸分别以处理H2和H1最高。烤后15种氨基酸以处理H3含量最高，H2有2种含量最高，H1仅1种含量最高。

2.2.3 对Amadori有关的氨基酸含量的影响烘烤过程中，处理H1和H3的Amadori氨基酸总和逐渐升高至 54 ℃末，进入干筋期则下降，尤其处理H1下降较快；处理H2的Amadori氨基酸在47 ℃末之前呈升高趋势，之后下降至 54 ℃末，进入干筋期有所回升。烘烤结束时Amadori氨基酸高于鲜烟叶，且处理H3的Amadori氨基酸升幅最大，升幅为70.17%，处理H2次之，升幅为53.98%，处理H1最小，升幅为35.23%。

烤后Amadori有关的氨基酸除精氨酸外，均表现为：处理H3＞处理H2＞处理H1；精氨酸表现为：处理H3＞处理H1＞处理H2。

2.3 不同变黄温度对评吸质量的影响

评吸是衡量烟叶及其制品香味品质最直接、最客观的方法。不同变黄温度的感官评吸结果见表2，处理H3评吸质量最好，处理H1次之，H2相对最差。本试验表明，阶梯升温变黄可以提高烟叶的香气质和香气量，改善余味，减轻杂气。

表2 不同变黄温度对烤后烟叶感官评吸质量的影响Table2 Effects of different yellowing temperature on smoking quality of cured tobacco leaves

3 讨论

烟叶在调制过程中，伴随着香气前体物降解和美拉德反应的发生，许多挥发性致香成分产生或含量增加，但也有一些成分保持稳定或减少甚至会消失[24]。在调制过程中，变黄期温度控制，直接影响着烟叶香气成分的消长变化。总体上，阶梯升温变黄处理的美拉德反应产物在烘烤过程中最高，40 ℃变黄处理次之，38 ℃变黄处理最低。阶梯升温变黄处理有利于美拉德反应，烤后烟叶美拉德反应产物含量较高，这可能由于阶梯升温处理延长了变黄时间有关，而变黄末期阶段停留时间稍长，有利于糖与氨基酸的生成，从而有利于烟叶香吃味的提高。本试验结果也表明，变黄末期（42 ℃末），阶梯升温变黄的氨基酸含量最高，为定色期香气物质合成提供更多的前体物质。

变黄末期和烘烤末期，阶梯升温变黄处理的芳香族氨基酸代谢产物、类胡萝卜素降解产物、新植二烯、除新植二烯和总中性香气物质含量最高；而西柏烷类降解产物含量以 38 ℃变黄处理最高。阶梯升温变黄处理有利于烤后烟叶芳香族氨基酸代谢产物、类胡萝卜素降解产物、新植二烯、除新植二烯和总中性香气物质含量的提高，38 ℃变黄处理次之。

变黄末期至烘烤结束，阶梯升温变黄处理的氨基酸总量高于其他处理。试验条件下，阶梯升温变黄处理的烤后烟叶中游离氨基酸总量高于其他处理。这是由于烤后烟叶的天门冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸等15种氨基酸以阶梯升温变黄处理含量最高。烤后Amadori有关的氨基酸含量除精氨酸外，均表现为阶梯升温变黄处理最高，40 ℃变黄处理次之，38 ℃变黄处理最低。

阶梯升温变黄处理评吸质量最好，38 ℃变黄处理次之，40 ℃变黄处理最差；阶梯升温变黄可以提高烟叶的香气质和香气量，改善余味，减轻杂气；这与阶梯升温变黄处理有利于烤后烟叶除新植二烯和总中性香气物质含量提高的结果保持一致。

4 结论

阶梯升温变黄处理有利于烤后烟叶美拉德反应产物、芳香族氨基酸代谢产物、类胡萝卜素降解产物、新植二烯、除新植二烯和总中性香气物质含量的提高；烘烤末期，38 ℃变黄处理的西柏烷类降解产物含量最高。变黄末期至烘烤结束，阶梯升温变黄处理的氨基酸总量最高。阶梯升温变黄处理有利于变黄末期及烤后烟叶大部分Amadori有关的氨基酸及其他种类氨基酸含量的积累。总之，阶梯升温变黄处理有利于大部分种类香气物质和氨基酸含量的提高，利于香气质、香气量及评吸质量的提高。

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