添加香料植物对烘烤不同时期烟叶有机酸及致香物质的影响

王柱石, 朱海滨, 李 觅, 杨 义, 郑 武, 饶骏晨, 张琪龙, 孟韦名, 张 锐

(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.云南省烟草公司 昆明市公司 安宁分公司, 云南 安宁 650300)

烟叶致香物质对烤后烟叶吸食品质有着重要的影响，其种类和含量是评价烟叶质量的重要指标[1]。有机酸对烟叶内部的生理生化反应有着重要的作用，其既是合成碳水化合物、蛋白质等系列大分子物质的中间产物，又是呼吸作用的中间产物，对卷烟的香气和吃味具有重要作用[2,3]。近年来，受植烟土壤综合肥力减弱、烤烟品种特性退化及密集烤房推广等多重因素的影响，烤后烟叶香气量不足、特征不明显、烟气欠柔和的状况越发明显，国内优质原料的短缺已影响了卷烟品牌价值的提升。如何提高烟叶香气量与香气质从而改善初烤烟叶的品质一直是烟草研究的热点领域，也获得了多方面的研究成果[4-9]。

烘烤调制过程是烟叶香气前体物降解转化、致香物质形成的关键时期，在环境因素和栽培措施相似的情况下，调制技术的改变对烟叶香气物质的形成及烤后烟叶品质有着十分重要的影响。天然香料植物墨红玫瑰有着独特浓郁的芳香气味[10]，其香味纯正而浓烈，具有丝绒般的质感[11]，在高档卷烟中用墨红玫瑰精油作为调香剂时，能赋予卷烟清新自然的花香，使香气优雅柔顺，减少刺激性，提高舒适感。有研究表明[12-14]，在烟叶烘烤过程中添加天然香料植物可以提高烤后烟叶香气物质总量，改善烟叶吸食品质；但这些研究多集中于烘烤过程添加香料植物对烤后烟叶的整体评价，对烘烤过程不同时期烟叶有机酸及致香物质的变化及影响未见报道。鉴于此，本试验以烤烟K326中部烟叶为材料，通过在烟叶烘烤时添加香料植物墨红玫瑰，研究该烘烤过程烟叶有机酸及致香物质的变化情况，揭示烘烤过程添加香料植物对烘烤不同时期烟叶质量的影响规律，为提高烤后烟叶香气品质的新方法提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及仪器

供试香料植物为采自昆明市安宁市八街镇当季生长正常、无病虫害的墨红玫瑰花朵，墨红玫瑰均于晴朗天气上午采摘。供试烟叶为成熟采收的K326中部叶(第10～11叶位)，田间管理按昆明市优质烤烟栽培生产技术规范进行。供试烤房为2路4棚的气流下降式标准密集烤房(2座)，装烟室长宽高为8.0 m×2.7 m×3.5 m。

Agilent 7890A/5975C 气相色谱-质谱联用仪购自美国安捷伦公司；20 mL透明钳口顶空瓶及20 mm银色开口铝盖购自美国安捷伦公司；75 μm CAR/PDMS 手动SPME进样器和固相微萃取头购自美国Supelco公司；PC-420D型电磁加热搅拌器购自美国Coming公司。

1.2 试验设计

试验于2018年在昆明市安宁市八街镇窑坡村委会进行，试验设1个处理：烘烤时添加墨红玫瑰，下文简称为调香处理；1个对照：不添加墨红玫瑰，常规烘烤。按当地成熟采烤标准，依叶位采收后挑选同一地块成熟度和大小基本一致的叶片，按每竿120片绑竿。各处理烟叶在同一天内完成采收、编烟与开烤。墨红玫瑰鲜花的添加比例参照文献[14]。设为花∶鲜烟叶=0.004∶1；试验时根据装烟量估算所需墨红玫瑰总量，将墨红玫瑰平分装入4个圆形竹筐内摊平，装烟时将上述竹筐置于烤房顶棚(进风口)左右两侧距离加热室1 m的烟叶上方。

将点火开始时间记为0 h，此后每隔24 h对烘烤过程中的烟叶取样1次，直至烘烤结束。烟叶每次选取30片(所取烟叶样品能够代表该时间段内烟叶整体变化情况)，烟叶取完后用麻布片盖住空隙以防止漏气。将所取烟叶通过烘箱杀青后及时送回实验室进行检测。烟叶杀青方法：将所取烟叶置于烘箱中，于105 ℃下杀青30 min，再于50 ℃下烘干。各处理烘烤均严格按三段式烘烤工艺进行。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 有机酸的检测 烟叶样品于45 ℃下烘1 h，粉碎过60目筛备用；按参考文献[15]的方法对烟叶样品中有机酸进行检测。

1.3.2 致香物质的检测 烟叶样品于45 ℃下烘1 h，粉碎过60目筛备用，在温度22 ℃、相对湿度60%的环境下平衡24 h；按参考文献[16]的方法进行致香物质的检测。致香物质按烟叶香气前体物分为苯丙氨酸降解物类、美拉德反应产物、类胡萝卜素降解产物、类西柏烷类、新植二烯和其他类。

2 结果与分析

2.1 烘烤不同时期烟叶有机酸的变化情况

从表1可知，在烘烤结束后调香处理和对照的烟叶挥发性有机酸含量相比于烘烤前均明显增加，非挥发性有机酸含量相比于烘烤前均明显减少。在烟叶常规烘烤过程中，挥发性有机酸含量随着烘烤时间的增加逐渐增加，在烘烤120 h时达到最大值，后稍有减少；非挥发性有机酸含量在烘烤前48 h略有增加，随后逐渐减少。在烟叶调香处理过程中，挥发性有机酸含量的变化规律与常规烘烤不完全一致，在烘烤调香72 h时烟叶挥发性有机酸含量最高；非挥发性有机酸含量在烘烤24 h时略有增加，在48～72 h时略有减少，在120 h时最高。调香处理不同时期烟叶挥发性有机酸含量均低于常规烘烤；调香处理烟叶挥发性有机酸含量除在烘烤72 h时略低于常规烘烤外，在其他烘烤时期均高于常规烘烤。从挥发性有机酸总量、非挥发性有机酸总量及各单类物质含量看，在烟叶烘烤时添加香料植物墨红玫瑰有利于非挥发性有机酸的转化和积累，而不利于挥发性有机酸的转化和积累。

表1 烘烤不同时期烟叶有机酸的含量

2.2 烘烤不同时期烟叶苯丙氨酸类致香物质的变化情况

由表2可知，在烘烤24～96 h时调香处理的烟叶苯丙氨酸类致香物质总量明显高于对照，在烘烤120 h后烟叶苯丙氨酸类致香物质总量略高于对照；其中在调香处理的48 h时苯丙氨酸类致香物质总量达到最大值后缓慢减少，在常规烘烤的96 h时苯丙氨酸类致香物质总量达到最大值后开始减少。苯甲醛、苯甲醇、苯乙醇和苯乙醛是苯丙氨酸类致香物质中最主要的4种香气物质，试验结果表明，苯甲醇、苯乙醛含量在调香处理各时期均明显高于常规烘烤过程；苯乙醇含量在调香处理的24～72 h明显高于常规烘烤，在烘烤96 h后其含量与常规烘烤相比无明显差异；而苯甲醛含量调香处理与对照间无明显差异。综上所述，在烘烤过程中添加香料植物墨红玫瑰对烘烤中前期(24～96 h)烟叶苯丙氨酸类致香物质含量的积累有一定的促进作用，特别是对苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇的积累，在此时期，调香处理苯丙氨酸类致香物质含量明显高于对照；而在烟叶干筋期(120 h～烤后)苯丙氨酸类致香物质含量与对照相比无明显提高。

表2 烘烤不同时期烟叶苯丙氨酸类致香物质的含量μg/g

2.3 烘烤不同时期烟叶美拉德反应产物的变化情况

美拉德反应产生烟草的重要香味成分，其产生的香味物质可以减少烟草的苦涩味，具有增加香气、降低刺激性的作用。由表3可知，在烘烤调香处理和常规烘烤不同时期烟叶美拉德反应产物含量均呈现先减少再增加后减少的趋势。具体来说，在调香处理和常规烘烤的0～48 h烟叶美拉德反应产物含量略有减少，在烘烤72 h时烟叶美拉德反应产物含量达到最大值随后开始减少；烘烤24～72 h期间调香处理的烟叶美拉德反应产物含量高于对照，烘烤96 h至烤后调香处理的烟叶美拉德反应产物含量相比于对照无明显差异。对主要物质含量进行分析可知，吡啶、己醛、糠醇、1-(2-呋喃基)-乙酮含量在烘烤24～72 h和对照相比无明显差异，在烘烤96 h至烤后高于对照；糠醛含量在烘烤24～120 h低于对照，在烤后略高于对照；2-戊基呋喃、1H-吡咯-2-甲醛、4-吡啶甲醛在烘烤24～72 h高于对照，在烘烤96 h至烤后与对照无明显差异。综上所述，在烟叶烘烤过程中添加香料植物墨红玫瑰对烘烤中后期烟叶美拉德反应产物的形成和积累无明显促进作用。

表3 烘烤不同时期烟叶美拉德反应产物的含量μg/g

2.4 烘烤过程烟叶类胡萝卜素类降解产物的变化情况

烟叶类胡萝卜素降解产物中的大马酮、紫罗兰酮、巨豆三烯酮、二氢猕猴桃内酯等是影响烟叶香气质和香气量的重要组分。由表4可知，调香处理和对照在烘烤开始至120 h烟叶类胡萝卜素类降解产物含量呈增加趋势，在烘烤120 h至烤后，烟叶类胡萝卜素类降解产物含量略有减少；在烘烤各时期调香处理烟叶类胡萝卜素类降解产物含量均明显高于对照。芳樟醇、β-大马酮、β-二氢大马酮、香叶基丙酮、巨豆三烯酮、金合欢基丙酮A的含量在烘烤调香处理各时期高于对照；而β-紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯含量在烘烤各时期均低于对照。综合来看，在烘烤过程中添加香料植物墨红玫瑰有利于烟叶类胡萝卜素类降解产物的形成和积累。

2.5 烘烤不同时期烟叶类西柏烷类降解产物的变化情况

类西柏烷类化合物作为腺毛分泌物的主要成分是重要的烟叶香气前体物。由表5可知，在调香处理和常规烘烤0～96 h类西柏烷类降解产物含量变化幅度较小，在烘烤120 h至烤后类西柏烷类降解产物含量均有减少；与对照相比，调香处理类西柏烷类降解产物总量在烘烤各时期与无明显变化，其中在烘烤24～72 h调香处理烟叶类西柏烷类化合物总量略低于常规烘烤，在烘烤96 h至烤后调香处理烟叶类西柏烷类化合物总量略高于常规烘烤；从各类物质看，调香处理烟叶茄酮、茄那士酮含量在烘烤各时期均低于常规烘烤，西柏三烯二醇含量高于常规烘烤。综合来看，烘烤过程中添加香料植物墨红玫瑰对烟叶类西柏烷类降解产物的形成和积累无明显影响。

表4 烘烤不同时期烟叶类胡萝卜素类降解产物的含量μg/g

2.6 烘烤不同时期烟叶其他类致香物质的变化情况

由表6可知，在烟叶烘烤不同时期，调香处理烟叶新植二烯含量、除新植二烯外致香物质总量和致香物质总量均高于常规烘烤。调香处理和对照烟叶其他类致香物质含量均在烘烤0～24 h有明显增加，随后逐渐减少；至烘烤结束后烟叶其他类致香物质含量相比于烤前有明显的减少。与对照相比，调香处理烘烤不同时期烟叶其他类致香物质总量明显增加。其中棕榈酸、亚麻酸甲酯含量在烘烤0～48 h明显低于对照，在72 h至烤后高于对照；植醇含量在烘烤各时期及烤后高于对照；十四醛在烘烤各时期低于对照，在烤后与对照相比无明显差异；2,6-壬二烯醛、棕榈酸乙酯、寸拜醇含量在烤后均明显低于对照。综合来看，烘烤过程中添加香料植物墨红玫瑰有利于烟叶新植二烯和其他类致香物质的形成和积累，烤后烟叶致香物质总量明显高于对照。

3 结论与讨论

烟草中有机酸的种类与含量直接影响着卷烟的抽吸品质；非挥发性有机酸以草酸、苹果酸及柠檬酸为主，对烟叶的香气有重要影响[17-19]。本试验表明，在烟叶变黄前期(0～24 h)调香处理和对照烟叶挥发性有机酸含量有明显增加，在烟叶变黄中后期、定色期及干筋前期(48～120 h)对照烟叶挥发性有机酸含量一直增加，而调香烟叶挥发性有机酸含量变化较小，表明在烟叶烘烤的24～72 h添加香料植物墨红玫瑰会抑制挥发性有机酸的转化和积累。与对照相比，调香烟叶非挥发性有机酸含量在烘烤24 h和120 h有明显增加，48～96 h非挥发性有机酸含量的变化趋势与对照相似，表明在烘烤24 h和120 h添加香料植物墨红玫瑰有利于非挥发性有机酸的转化和积累。总体上看，在烟叶烘烤时添加香料植物墨红玫瑰有利于非挥发性有机酸的转化和积累，而不利于挥发性有机酸的转化和积累。

表6 烘烤不同时期烟叶其他致香成分含量和致香物质总量μg/g

致香物质是影响烟叶吸食品质的重要化学成分，常用其含量的多少来评价烟叶的香气强弱[20-22]。烟叶烘烤的过程是香气前体物降解、香气物质形成及转化的主要时期，而烘烤环境条件的变化会直接影响到烟叶香气物质的消长变化[23-26]。本试验表明，在烟叶烘烤过程中添加香料植物墨红玫瑰对烘烤中后期烟叶苯丙氨酸类降解产物、美拉德反应产物和类西柏烷类降解产物的形成和积累无明显作用，而对烘烤不同时期烟叶类胡萝卜素类降解产物、新植二烯和其他类致香物质的形成和积累有促进作用，致使在烘烤过程各时期烟叶致香物质总量均明显高于常规烘烤，这与詹军[27]、朱海滨[14]等的研究结果相似。本试验还表明，在烟叶烘烤过程中添加香料植物墨红玫瑰，多数有机酸、致香物质的含量在烟叶烘烤的24～48 h有明显的增加，而在烘烤120 h时部分挥发性有机酸、致香物质含量略有减少。笔者推测，在烘烤的48 h是烟叶变黄中前期，也是烤烟生理生化变化最剧烈的时期，香料植物挥发性物质成分改变了烤房空气环境和烟叶表面化学成分的组成，进而影响了烟叶内部复杂的物质转化过程，致使烟叶有机酸、致香物质成分的含量发生变化；而在烘烤120 h为烟叶干筋期，此时随着叶间隙风速的增大，烟叶内部小分子物质或吸附于烟叶表面的香料植物挥发性物质散失较大，使得部分致香物质含量略有减少。当然，本试验结果只是初步表明了烘烤过程添加香料植物可以提高烟叶非挥性有机酸和致香物质的含量，且在烟叶烘烤变黄期即有明显的增加，至于香料植物是如何具体影响烟叶内部化学物质的转化从而影响有机酸、致香物质的含量仍需进行深入的科学研究。