密集烤房与普通烤房烘烤过程中环境和烟叶颜色的变化

詹 军，周芳芳，张晓龙，朱海滨，何永菊，王 涛，王柱石

(1.云南瑞升烟草技术(集团)有限公司，云南 昆明650106;2.红云红河烟草(集团)有限责任公司，云南 昆明650202;3.曲靖市烟草公司师宗分公司，云南曲靖655700)

密集烤房是发展专业化烘烤、建设现代烟草农业必不可少的基础设施，近几年来，在中国得到了突飞猛进的发展［1］。与普通烤房相比，密集烤房节能、省工以及提升烟叶整体烘烤质量等优势较为明显［2］。然而，由于中国密集烤房发展相对较晚，以往的研究多集中在烤房设备的设计与改造上，对于密集烘烤机制及烘烤工艺的研究较少;密集烘烤也往往套用普通烤房的烘烤工艺，导致密集烤房烤后烟叶容易出现叶面光滑、僵硬、颜色淡等现象，致使烟叶油分、香气量降低，影响了烟叶的工业可用性［3，4］。樊军辉等［5-6］曾研究认为，密集烤房与普通烤房相比，变黄期烤房内CO2体积分数和O3体积分数的差异对烟叶内在质量具有重要影响;密集烤房强制通风，对流传热，烘烤过程中烟叶收缩形变小、烟叶易出现光滑和僵硬等现象。可见，影响烟叶内在品质提高的原因除了烟叶本身所属的品种、部位、成熟度等因素以外，就是烤房设备、装烟方式、烘烤工艺(温湿度、升温速度、烘烤时间、风速)等，其中烘烤工艺中温湿度、烘烤时间和风速3个工艺参数对烟叶的外观品质和内在香气质量的影响最大［7，8］。为此，本研究以标准密集烤房和自然通风普通烤房为试验对象，探讨烘烤过程中烘烤时间、叶间风速等对烟叶质量及色度的影响，旨在探索解决密集烤房烘烤后烟叶存在的问题，为特色优质烟叶密集烘烤工艺技术优化提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2009年在河南省汝阳县进行，供试品种为 NC 89。试验田地势平坦，土壤肥力中等。2009-05-10移栽，行距为120 cm，株距为50 cm，并按照当地优质烟叶生产管理规范进行大田管理。以中部叶(第11～12叶位)为试验材料，依据成熟采收标准单叶采收，编竿后标记。

1.2 试验设计

试验共设置2个处理:T1，气流下降卧式密集烤房，烤房规格为2.7 m×8.0 m，装烟3层2路，装烟密度65 kg·m-3;T2，自然通风气流上升式普通烤房，烤房规格为2.7 m×2.7 m，装烟5层2路，装烟密度24 kg·m-3;每个处理重复3次，参照三段式烘烤工艺烘烤。分别取开烤、38℃始、38℃末、42℃始、42℃末、47℃始、47℃末、54℃始、54℃末和烘烤结束时的烟叶各10片用于测定烟叶颜色。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 烘烤时间与记录 对密集烘烤与普通烤房烘烤中变黄、定色和干筋阶段的时间进行记录。

1.3.2 叶间隙风速 采用KANOMAX公司生产的电子风速仪(型号为ALNOR540)对密集烘烤与普通烤房烘烤过程中的叶间隙风速进行测定。

1.3.3 烟叶颜色 采用北京光学仪器厂产的WSC-2型测色色差计测量烟叶正反面的颜色。每片烟叶在主脉左右由叶基部至叶尖部各读取6个值，烟叶的颜色值取均值，叶片正反面的测定方法一致。分别测得烟叶的亮度L*、红度值a*和黄度值b*。

2 结果与分析

2.1 不同烤房烘烤时间比较

分别根据目前密集烤房与普通烤房常规的烘烤方法，统计了2种烤房在烘烤过程中3个阶段的用时，结果表明(表1)，密集烤房在变黄期、定色期、干筋期用时均显著少于普通烤房，整个烘烤阶段用时极显著少于普通烤房。密集烘烤在3个阶段的耗时分别比普通烤房减少17.00，11.00和7.00 h，总耗时减少了34.00 h，各阶段和总耗时比普通烤房减少了 30.91%，19.30%，15.00% 和22.37%。

表1 不同烤房烘烤时间比较Table 1 Curing times of different curing barn h

2.2 不同烤房烘烤过程中的叶间隙风速变化

由表2可以看出，2种烤房烘烤过程中各阶段叶间隙风速差别较大，密集烤房烘烤过程中3个阶段的叶间隙风速分别比普通烤房高0.13，0.14和0.1 m·s-1，均极显著高于普通烤房。这主要是因为密集烤房使用强制通风，烤房内空气流动快，排湿顺畅，干燥能力强，体现了密集烤房的优势，但是如果控制不当，则会给烟叶烘烤带来巨大损失。

表2 不同烤房烘烤过程中叶间隙风速变化Table 2 Wind speeds at tobacco leaves clearance of different curing barn m·s-1

2.3 不同烤房烘烤过程中烟叶颜色变化

根据国际上通用的亨特(Hunter)标度颜色的方法，L*代表亮度，L*=0表示黑色，L*=100表示白色，L*在0～100范围内代表不同程度的灰色;a*代表红色与绿色相比的程度，从绿到红a*值在-80～100范围内变化;b*值代表黄色与蓝色相比的程度，从蓝到黄b*值在-80～70范围内变化［10］。由图1可以看出，烟叶烘烤过程中的亮度L*值基本呈现出先升高后降低的趋势，且整个烘烤过程中烟叶反面的亮度一直大于正面。普通烤房烘烤过程中烟叶的亮度与密集烤房变化趋势相似，但是正反面的亮度值均小于密集烤房，尤其是在定色期的差别比较大，干筋后差别逐渐减小，但是与密集烤房相比仍较小。由图2可以看出，烟叶烘烤过程中的色度a*值呈现出逐渐增大的趋势，且正面基本大于反面，普通烤房烘烤过程中烟叶正面a*值与密集烤房差异不大，从定色后期开始，普通烤房烟叶反面的a*值略小于密集烤房。图3显示，烟叶烘烤过程中的b*值基本呈现出先升高后降低、再趋于平稳的趋势，进入定色后期普通烤房烟叶的正反面b*值均略小于密集烤房。总的来说，普通烤房烘烤后期亮度比密集烤房小，烤后烟叶颜色较深，而密集烤房较鲜亮。

3 讨论与结论

图1 2种烤房烟叶烘烤过程中亮度L*变化Fig.1 The brightness L*changes of different curing barn during curing

图2 2种烤房烟叶烘烤过程中色度a*变化Fig.2 The chroma a*changes of different curing barn during curing

图3 2种烤房烟叶烘烤过程中色度b*变化Fig.3 The chroma b*changes of different curing barn during curing

目前，密集烤房烤后烟叶的外观质量缺陷主要体现在烟叶的颜色、结构和油分方面。而烘烤工艺不同会直接影响烟叶的外观颜色变化，并最终影响烤烟的吸食品质和香气质量的形成以及风格的彰显。在烘烤工艺中，最能影响烟叶外观颜色变化的就是温湿度、烘烤时间和叶间隙风速，其中烘烤过程中各阶段烘烤时间的长短不仅能够影响烟叶的变黄程度和凋萎程度，而且还能够在很大程度上控制烟叶内在生理生化变化。而风速的大小不仅能够影响到整个烤房环境空气动态发生变化，也能影响到烟叶表面湿度状况和水分动态变化，并最终影响烟叶烘烤过程中生理生化的变化程度。烟叶颜色是烟叶外观质量和内在品质的最直接体现。通过利用色差计来定量表征烟叶颜色参数在三维空间中变化的变量值，可以实现叶片颜色的直接量化［9］。

通过密集烤房与普通烤房烘烤对比试验，研究认为，密集烘烤各阶段的耗时较普通烤房显著缩短，这主要是由烤房的烘烤原理及烤房性能决定的。密集烤房使用强制通风，烤房内各棚次温差小，各棚烟叶变化基本同步，而普通烤房各棚次温湿度差别较大，需要协调各棚次烟叶变化，且密集烘烤过程中的叶间隙风速较大，呈明显阶段性快排湿特性，排湿顺畅，干燥能力强，普通烤房则为持续性慢排湿。烤房内的通风与烟叶的干燥关系密切，最终影响烟叶的吸食品质，尤其对烟叶的香气量、香气质、刺激性和口感的影响较大。宫长荣等［11］认为，烘烤过程中风速对烟叶质量的影响一般在定色期和干筋期最大，挂烟3层的密集烤房烘烤中叶间隙风速以0.3 m·s-1左右为宜。目前，普遍研究［12-14］认为，密集烘烤变速通风，适当降低风机转速对烟叶外观质量、内在质量和香气物质含量等均有明显的改善作用。密集烤房通过强制通风能有效减少烘烤时间，节省烘烤能耗，但在目前应用中往往存在盲目地判断烟叶烘烤过程中烟叶的变黄程度和干燥程度，错误地决定烘烤过程中温湿度及风速的调节，大幅度减少各阶段烘烤时间，导致烟叶变黄不够充分，大分子物质转化不够充分，烘烤过程中烟叶干燥过快，烟叶变黄与失水不充分，容易导致烤后烟叶僵硬或者烤青［15，16］。

密集烘烤过程中，尤其是密集烘烤后期烟叶的颜色较普通烤房浅，但烟叶相对鲜亮。烟叶烘烤中的颜色变化与色素的降解有着密切的关系，研究表明，烘烤中烟叶色素的降解主要集中在变黄期，且叶绿素的降解速率远大于类胡萝卜素，导致烟叶内类胡萝卜素与叶绿素的比值逐渐增大，其综合作用使烟叶的颜色也逐渐由绿色转向黄色［17-19］。可见，烟叶烘烤中颜色指标的变化与色素的降解规律一致。定色期随着脱水干燥，叶片表皮细胞逐渐皱缩，导致烟叶表面的漫反射逐渐加强，烟叶表面的亮度逐渐降低［20］。另外，定色期烟叶的棕色化反应尤其是在定色后期的美拉德反应生成深色物质，也可能是导致烟叶表面亮度降低的重要原因。总的来说，烟叶烘烤过程中的颜色变化是烟叶脱水干燥和生理生化变化，尤其是色素降解综合作用的结果。烟叶的颜色与化学成分有着密切的相关关系。徐光辉等［21］研究表明，色度坐标b*与成熟期烟叶叶绿素含量有着显著的相关关系，可以用b*值来预测叶绿素的含量。梁洪波等［22］研究认为，烤后烟叶蛋白质含量与亮度L*，b*和色泽比H°呈极显著负相关，与a*极显著正相关。彭新辉等［23］的研究认为，烤后烟叶β-胡萝卜素含量与亮度L*存在着显著的负相关关系，与a*值和b*值存在着显著的正相关关系。密集烤房叶片皱缩较小，定色过程较短，可能是导致其亮度L*大的重要原因。

因此，密集烤房烘烤适当降低各阶段风机转速，尤其是定色期和干筋期，延长关键温度点稳温时间，从而有利于密集烤房烘烤优势的彰显，提高烘烤质量。

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