调制方法对吉林晒红烟品质的影响

赵晓军，符云鹏，侯振武，凡 聪，邱宝平，李 炜，王 静

1.河南农业大学烟草学院 烟草行业烟草栽培重点实验室，郑州市文化路95号 450002 2.昆明市烟草公司嵩明县分公司，云南省嵩明县秀嵩街68号 651700 3.蛟河市烟叶有限公司，吉林省蛟河市河南街杨木林子路27号 132500 4.红塔辽宁烟草有限责任公司营口卷烟厂，辽宁省营口市建设街72号 115002 5.上海烟草集团北京卷烟厂有限公司，北京市通州区万盛南街99号 101121

调制是烟叶品质形成的关键环节。调制过程中温湿度不同可导致烟叶失水速率、酶活性、物质降解与转化等的差异，进而对调制后烟叶内外在品质及使用价值有较大影响［1-7］。在烤烟调制方面，李章海等［4］研究表明，挂杆密集烤房和散叶密集烤房烤后烟叶腺毛分泌物总量分别约为传统普通烤房的50%和60%，框装密集烤房烤后烟叶腺毛分泌物总量与传统普通烤房调制的烟叶相当。蔡宪杰等［2］、王爱华等［3］、孙帅帅等［8］研究表明，烘烤过程中温湿度对烟叶淀粉酶、蛋白酶、多酚氧化酶、过氧化物酶等活性及烟叶失水速率、色素降解、常规化学成分和致香物质含量有明显影响；阶梯升温有利于提高多种香气物质和氨基酸含量，进而提高烟叶香气质和香气量［9］；中湿度烘烤有利于皖南烟叶焦甜香风格的彰显［10］。白肋烟调制方面，史宏志等［11］提出，晾房类型对白肋烟中部叶、上部叶中性香味物质含量以及中部叶感官品质有较大影响，评吸得分均以竹笆涂泥晾房调制的烟叶最高，小青瓦晾房调制的烟叶最低；李小波［12］试验认为，增温排湿晾房能提高晾房内温度、降低相对湿度，使烟叶晾制时间缩短7～10 d，晾制后烟叶香气质、香气量、杂气、余味均有所改善；李青诚等［13］研究表明，中湿度调制有利于白肋烟上、中部叶重要香气物质的积累，低湿调制更有利于下部叶香气物质的积累［14］。另外调制设施［15］、调制方法［16］、调制期间湿度［17］对香料烟调制过程生理生化变化及品质也有明显影响。但目前关于晒红烟调制方法研究报道较少。仅尹永强等［18］研究了湘西晒红烟调制过程中烟叶主要化学成分的变化；郑昕等［19］试验了调制方法对万源晒红烟品质的影响，发现折晒烟叶TSNAs总量显著降低，吸食余味较好；索晒烟叶香味物质总量及重要香味成分含量显著提高，烟叶风格突出、香气质好，感官品质较优。

晒红烟是中式低焦油卷烟的重要原料［20-21］，我国晒红烟资源丰富，分布范围广，调制方法以传统调制为主。吉林省晒红烟产区多采用田间露天晒制，或在晒烟架上用塑料薄膜覆盖晒制，晒制期间环境温度低，易受风、雨等不良天气条件的影响，导致烟叶变黄、变红缓慢且不均匀，烟叶中大分子物质降解不充分，叶片僵硬，致使晒后烟叶香气量不足，余味欠舒适。为此，进行了不同调制方法对晒红烟经济性状、常规化学成分、香味物质、烟草特有亚硝胺（TSNAs）及感官品质的影响试验，旨在为当地晒红烟生产确定适宜的调制方法提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2016年在吉林省长春市农安县青山口乡江东王村进行。供试晒红烟品种为大叶黄，试验地土壤为黑钙土，肥力中等，质地疏松。试验地面积0.2 hm2，5月20日移栽，行距1.2 m，株距0.5 m，按当地优质晒红烟生产技术规范进行烟田管理，初花期打顶，留叶16片/株，8月22日采收中部叶，8月28日采收上部叶。

1.2 试验设计

选择生长均匀一致的烟株，取成熟的中部叶（自下而上第8～10位叶）和上部叶（自下而上第12～14位叶）进行调制试验。设置3个处理，每处理3次重复。中、上部叶每处理各编烟12绳，每重复4绳烟；烟绳长4 m，每个绳扣编烟2片，每米烟绳编烟60片。

处理分别为：①传统晒制（T1），即烟叶上绳上架后直接晒制，遇雨烟绳并拢，并覆盖塑料薄膜。该处理变黄期绳间距20 cm；变红前期绳间距10 cm，变红后期绳间距15～20 cm；干筋期白天绳间距20 cm，晚上将烟绳并拢，直至主脉干燥。②塑料薄膜覆盖晒制（T2），即烟叶上绳上架后先失水凋萎2 d，然后覆盖塑料薄膜，待烟叶变黄6～7成后揭膜进行露天晒制。该处理不同调制阶段烟绳间距同T1，调制期间遇雨烟绳并拢，并覆盖塑料薄膜。③塑料大棚晒制（T3），即烟叶上绳后挂入塑料大棚（塑料棚长6 m，宽4 m，中高1.8 m，边高1.4 m），挂烟一层，绳间距20 cm；变黄期密封保温保湿，变红期打开棚两端薄膜适量通风排湿；干筋期白天通风，晚上密封，直至主脉干燥；调制期间遇雨密封。T1和T2处理的3次重复挂置在同一烟架上，T3处理的3次重复挂置在同一调制棚内。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 调制期间温湿度测定

采用DL-WS211温湿度自动记录仪（杭州尽享科技有限公司）测定烟叶晒制环境温湿度。每处理1台温湿度记录仪，每台温湿度记录仪配备3个温度探头和3个湿度探头，分别置于该处理晒烟架3个重复代表性烟绳间烟叶中部位置，记录并计算不同调制方法烟叶在变黄期、变红期及干筋期昼、夜平均温湿度。

1.3.2 烟叶经济性状

按照吉林省地方标准DB22/T 925—1999晒红烟［22］进行各处理调制后的晒红烟烟叶分级，并计算均价及产值。

1.3.3 常规化学成分

各处理取调制后晒红烟二级烟叶样品2.0 kg用于品质评价。其中取0.5 kg烟叶去除主脉，在50℃下恒温烘干，粉碎后过0.25 mm筛，用于常规化学成分、中性香味物质、碱性香味物质及烟草特有亚硝胺含量的测定。

按 照标准 方法 YC/T159—2002、YC/T160—2002、YC/T161—2002、YC/T162—2011、YC/T217—2007、YC/T216—2013［23-28］测定总糖、还原糖、烟碱、总氮、氯、钾和淀粉含量（质量分数），采用AA3型流动分析仪（德国BRAN+LUEBBE公司）进行测定。

1.3.4 中性香味物质

由河南农业大学烟草行业烟草栽培重点实验室采取同时蒸馏萃取（SDE）、GC/MS测定晒红烟中性香味物质含量（质量分数）［29］，NIST库检索定性。所用仪器为气质联用仪（HP58902Ⅱ-5972，美国Agilent公司）。待测液制备：在同时蒸馏萃取装置的一端连接1 000 mL的平底烧瓶，内装20.00g烟叶（粉）样品、500 mL蒸馏水和2.00 g柠檬酸，另一端连接250 mL烧瓶，内装40 mL二氯甲烷、1 mL 0.15 mg/mL乙酸苯乙酯（色谱纯）内标溶液，萃取2.5 h。在所得二氯甲烷萃取液中加入10.00 g无水硫酸钠干燥，摇匀、静置过夜，然后将溶液转移至浓缩瓶，用旋转蒸发仪在50℃条件下浓缩至1 mL，转移至色谱进样瓶中进行GC/MS分析。GC/MS条件为：

色谱柱：DB-5MS毛细管柱（30 m×0.32 mm×0.25 µm），检测器FID；载气：N2；流速0.8 mL/min；进样量2 μL，分流比10∶1；进样口温度250 ℃。程序升温：初始温度50℃，保持5 min；以2℃/min升至80℃，再以3℃/min升至230℃，保持16 min；然后以12℃/min升至280℃，保持8 min。检测器温度∶280℃；传输线温度：280℃；离子源温度177℃；电离能70 eV；质量数范围：35～500 amu；检索谱库：NIST02。

1.3.5 碱性香味物质

标准品：吡啶、2-甲基吡啶、2-甲基吡嗪、3-甲基吡啶、2，5-二甲基吡嗪、2，6-二甲基吡嗪、2，3-二甲基吡嗪、3-乙酰基吡啶、2，3，5-三甲基吡嗪、2-乙酰基吡啶、喹啉、3-苯基吡啶和吲哚（色谱纯或AR，美国Sigma公司）。主要仪器：Waters 1525型高效液相色谱仪、Waters 2424型蒸发光散射检测器（美国Waters公司）；GC6890/MS5973N 气质联用仪（美国Agilent公司）；RE-52A旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）。参照文献［30-31］的方法测定晒红烟中碱性香味物质含量（质量分数）。

1.3.6 烟草特有亚硝胺

标准品：N-亚硝基降烟碱（NNN），4-（N-甲基亚硝胺基）-1-（3-吡啶基）-1-丁酮（NNK），N-亚硝基新烟草碱（NAT），N-亚硝基假木贼碱（NAB），NNN-d4，NNK-d4，NAT-d4，NAB-d4（纯度＞98%，加拿大TRC公司）；超纯水（电阻率≥18.2MΩ·cm）；甲醇（色谱纯，美国Fisher公司）；乙酸、乙酸铵（色谱纯，美国Tedia公司）。

主要仪器：在线SPE-HPLC联用系统（荷兰Spark Holland公司），API5500质谱议（美国ABI公司），Milli-Q50超纯水仪（美国Millipore公司），13 mm×0.22μm亲水PTFE针式滤器（上海安谱科学仪器有限公司），TZ-2AG台式往复旋转振荡器（北京沃德仪器公司）；BondElut PRS柱、Hysphere C18HD柱（荷兰Spark Holland公司）；CP2245电子天平（感 量 0.000 1 g，德国 Sartorius公司）。

烟草特有亚硝胺NNN、NNK、NAT和NAB由上海烟草集团有限责任公司技术中心北京工作站采用在线二维固相萃取-高效液相色谱-串联质谱（Online 2D SPE-HPLC-MS/MS）法测定。待测液制备：准确称取1.0 g烟样，将其放入250 mL锥形瓶中，加入100µL 4种氘代TSNA（内标）溶液和100 mL100 mmol/L乙酸铵水溶液，在室温下用振荡器200 r/min萃取40 min。萃取液过0.22µm水相滤膜后，用在线二维固相萃取-高效液相色谱-串联质谱联用法检测萃取液中烟草特有亚硝胺含量（质量分数）［32］。

1.3.7 感官品质

参照标准方法 YC/T 138—1998［33］进行烟叶感官品质评价，由红塔辽宁烟草有限责任公司技术中心7位具有烟草行业评吸资质的专家进行评吸。评吸指标包括香气质、香气量、浓度、劲头、刺激性、杂气、余味、燃烧性和灰色，每个指标最大标度为9，各项指标分值之和为总分。

1.4 数据处理

运用Microsoft Excel 2013对试验数据进行初步处理并制表，采用SPASS19.0软件进行方差分析，用Duncan′s新复极差法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同调制方法调制期间温湿度的变化

由表1可以看出，中部叶和上部叶调制期间，白天和晚上的平均温度均表现为T3＞T2＞T1。与传统晒制方法相比，塑料大棚晒制在变黄期、变红期、干筋期白天平均温度分别提高6.9～8.6℃、4.7～7.4℃和10.8～13.3℃，晚上的平均温度分别提高6.0℃、5.1～6.0℃和3.9～6.1℃。特别是在上部叶干筋期，当地气温在20℃以下，传统晒制不利于烟叶主脉水分的散失。

不同调制方法调制期间环境相对湿度变化与温度有所不同。在变黄期，白天和晚上的相对湿度均表现为T1＞T2＞T3，可能与该阶段调制棚内温度高，烟叶失水较快有关；变红期不同调制方式的调制环境相对湿度与变黄期相反，传统晒制最低，塑料大棚晒制最高，主要是该阶段天气较干旱，塑料大棚具有较好的保温保湿效果，因而有利于烟叶变红；干筋期，不同处理白天的相对湿度变化与变黄期相似，晚上的相对湿度表现为塑料大棚晒制明显低于其他两个处理，有利于烟叶干筋。

表1 不同处理调制过程中昼、夜平均温湿度比较①Tab.1 Average day and night temperature and humidity values during different curing treatments

2.2 调制方法对晒红烟经济性状的影响

由表2可知，调制方法对晒红烟经济性状具有明显的影响。调制后晒红烟均价、1～2级烟叶比例均表现为T3＞T2＞T1，且处理间差异显著；中部叶和上部叶单叶质量、产量和产值均表现为T3显著高于T2和T1。说明采用塑料棚晒制的晒红烟单叶质量、高等级烟叶比例、均价及产值比传统晒制、覆盖塑料薄膜晒制烟叶显著提高。

表2 不同处理晒红烟经济性状比较①Tab.2 Economic traits of dark sun-cured tobacco under different curing treatments

2.3 调制方法对晒红烟常规化学成分含量的影响

由表3可知，不同调制方法对晒红烟总糖、还原糖、淀粉、烟碱及钾含量影响较大。上部叶总糖、还原糖含量及糖碱比表现排序依次为T3＞T1＞T2，处理间差异达显著水平；淀粉含量表现排序依次为T1＞T2＞T3，钾含量表现排序依次为T3＞T2＞T1，处理间均有显著差异；烟碱含量则表现为塑料大棚晒制显著低于其他两个处理。中部叶总糖、还原糖含量及糖碱比表现排序依次为T3＞T2＞T1，处理间差异达到显著水平；钾含量变化与上部叶相似；淀粉和烟碱含量则表现为塑料大棚晒制显著低于其他两个处理。可见，采用塑料大棚晒制可促进晒红烟淀粉的充分降解，提高烟叶总糖、还原糖、钾含量及糖碱比。T3处理烟碱含量显著降低，一方面是烟叶晒制过程中烟碱的光氧化降解［34-35］，另一方面与该处理干物质消耗相对较少、单叶质量显著高于T2和T1，烟碱相对含量降低有关［36］。

表3 不同处理调制后晒红烟常规化学成分含量比较Tab.3 Chemical contents in dark sun-cured tobacco leaves under different curing treatments

2.4 调制方法对晒红烟香味物质的影响

2.4.1 中性香味物质

从表4可以看出，调制方法对多数中性香味物质成分影响较大。就上部叶而言，调制后晒红烟棕色化反应产物中含量最高的糠醛以T3处理最高，T2处理最低；糠醇含量以T2处理最高，T3处理最低；其他3种物质及该类物质总含量则表现为T3＞T2＞T1；类胡萝卜素降解产物中巨豆三烯酮的4种同分异构体、氧化异佛尔酮、β-大马酮、二氢猕猴桃内酯、β-二氢大马酮、香叶基丙酮、螺岩兰草酮等12种物质及该类物质总含量表现为T3＞T2＞T1。苯丙氨酸类降解产物中苯乙醛以T3处理最高，苯甲醇以T2处理最高，但苯甲醛、苯乙醇的含量及该类物质总量同样表现为T3＞T2＞T1。晒红烟重要香味物质茄酮的含量以T3处理明显高于其他2个处理；芳樟醇、叶绿素降解产物新植二烯含量则表现为T3＞T2＞T1。上部叶中性香味物质总含量T3处理明显高于T1和T2处理。

中部叶中糠醛、3，4-二甲基-2，5-呋喃二酮等4种棕色化反应产物及该类物质总量表现为T3＞T2＞T1。类胡萝卜素降解产物中β-环柠檬醛、二氢猕猴桃内酯、6-甲基-5-庚烯-2-醇、氧化异佛尔酮、β-大马酮、β-二氢大马酮、螺岩兰草酮、法尼基丙酮、巨豆三烯酮（3）等11种物质含量及该类物质总量也表现为T3＞T2＞T1。苯丙氨酸类降解产物中含量较高的苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇含量均以T3处理最高，苯甲醛含量则以T2处理最高，该类物质总量表现为T3＞T2＞T1。T3和T2处理茄酮含量明显高于T1处理，新植二烯、芳樟醇、面包酮含量均表现为T3＞T2＞T1。中部叶中性香味物质总含量处理间差异明显，表现为T3＞T2＞T1。说明采用塑料大棚晒制可提高大多数中性香味物质含量及总量。

2.4.2碱性香味物质

由表5可知，不同部位、不同处理间晒红烟碱性香味物质含量差异较为明显，总体上各处理上部叶碱性香味物质总量明显高于中部叶。上部叶中5种吡啶类、4种吡嗪类以及吡咯、喹啉、吲哚共计13种碱性香味物质含量均表现为T3＞T2＞T1；2，6-二甲基吡啶、3-甲基吡啶、2，5-二甲基吡啶含量为T3＞T1＞T2；吡嗪中含量最高的物质2-甲基吡嗪含量则表现为T1、T2处理明显高于T3处理；定性定量的17种碱性香味物质总量为T3＞T2＞T1。中部叶2，6-二甲基吡啶、3-甲基吡啶、2-甲氧吡嗪、2，3-二甲基吡嗪、2-甲基喹啉和吲哚含量以T2处理最高，其他11种碱性香味物质含量及碱性香味物质总量均表现为T3＞T2＞T1。说明采用塑料大棚晒制能明显提高晒红烟碱性香味物质含量。

2.5 调制方法对晒红烟亚硝胺（TSNAs）含量的影响

由表6可知，上部叶NAT、NNK、NNN含量及TSNAs总量大于中部叶。无论上部叶还是中部叶，NAT、NNK、NNN含量及TSNs总量均表现为T1＞T2＞T3，且处理间差异达到显著水平；NAB含量表现为T3处理显著低于T1和T2处理，T1与T2处理间差异很小。说明采用塑料大棚晒制有利于降低烟叶中TSNAs含量，进而提高烟叶吸食的安全性。

表4 不同处理晒红烟中性香味物质含量比较Tab.4 Contents of neutral aroma components in dark sun-cured tobacco leaves under different curing treatments（μg·g-1）

表5 不同处理晒红烟碱性香味物质含量比较Tab.5 Contents of alkaline aroma components in dark sun-cured tobacco leaves under different curing treatments（μg·g-1）

表6 不同处理晒红烟TSNAs含量比较Tab.6 Contents of TSNAs in dark sun-cured tobacco leaves under different curing treatments （μg·g-1）

2.6 调制方法对晒红烟感官品质的影响

评吸结果（表7）表明，上部叶的香气质、香气量、浓度、燃烧性分值均表现为T3＞T2＞T1，刺激性、余味分值表现为T3、T2处理大于T1处理，燃烧性则以T3处理优于T2和T1处理。中部叶的香气质、香气量、浓度、杂气、刺激性、灰色分值均表现为T3＞T2＞T1，余味分值表现为T3处理优于T1和T2处理，燃烧性分值则是T2和T3处理优于T1处理，上部叶和中部叶感官品质总分值均表现为T3＞T2＞T1，且处理间差异明显。说明采用塑料大棚晒制对改善晒红烟的感官品质效果最好，在变黄期覆盖塑料薄膜晒制的烟叶品质也明显优于传统露天晒制。

表7 不同处理晒红烟感官品质比较Tab.7 Sensory qualities of dark sun-cured tobacco leaves under different curing treatments （分）

3 讨论

烟叶调制过程中温湿度对烟叶水分的散失及物质转化具有较大的影响［1］。Burton等［37］研究表明，在24℃和32℃下调制的白肋烟胡萝卜素、叶黄素含量较15℃下调制的烟叶降低25%以上；24℃条件下调制的白肋烟巨豆三烯酮、β-大马酮、β-紫罗兰酮等类胡萝卜素降解产物明显高于15℃下调制的烟叶；调制期间温度在15～32℃之间，碱性香味物质吲哚的含量随温度的升高而增加。晒红烟调制受外界气候条件影响很大。吉林省晒红烟通常调制时间是8月下旬至9月份，传统露天晒制环境温度较低（晚上已经降至20℃以下），湿度也难以控制，烟叶中大分子物质如淀粉、色素、蛋白质等降解不充分，这可能是导致传统露天晒制烟叶淀粉含量较高、糖含量以及中性、碱性香味物质含量总体偏低的主要原因。利用塑料大棚晒制的烟叶淀粉含量显著降低，总糖、还原糖、中性和碱性香味物质含量提高，烟叶感官品质明显改善，这主要与塑料大棚晒制可将调制环境温湿度控制在相对适宜的范围内，使淀粉、质体色素等水解酶活性及脂氧合酶活性提高，有利于促进大分子物质降解及香味物质形成有关［33］。

在烟叶调制过程中，烟碱量降低的原因主要是烟碱的氧化降解［37］。调制方法对调制后烟叶烟碱含量影响较复杂，当调制过程中烟叶干物质消耗高时，则调制后烟叶烟碱相对含量增高，反之则低。本研究中发现，传统露天晒制和变黄期覆盖塑料薄膜晒制的晒红烟烟碱含量显著高于塑料大棚晒制，主要与前两种调制方法调制期间温度相对较低、调制时间较长、烟叶干物质损失较多导致烟碱相对含量提高有关。塑料大棚晒制烟叶钾含量显著高于其他处理，可能是该处理调制前期塑料大棚内温度高、相对湿度较低，烟叶失水较快，主脉中水分较多向叶片迁移［38］，主脉中钾离子随水分迁移至叶片所致；也可能与传统晒制烟叶干燥缓慢，当细胞膜破裂后电解质外渗较多，导致钾素流失有关，具体原因仍有待进一步研究。

烟草特有亚硝胺主要是在烟叶调制过程中形成，且与细胞膜破坏同步，尤其是在烟叶变黄后至叶片干燥期间积累达到高峰［39-40］。调制过程中温湿度条件、烟叶干燥速度及烟叶表面某些微生物的活动对烟叶TSNAs含量影响较大，高温（32℃）、高湿（83%）晾制条件可导致烟叶中NO2和 TSNAs的大量增加［38，41］。在不影响烟叶品质的同时，适当降低调制环境湿度、提高温度，可缩短干燥时间，同时降低烟叶表面微生物群落及活动能力，最终降低烟叶TSNAs的积累［42-43］。本研究中采用塑料大棚晒制，晒红烟TSNAs显著降低，主要是因为塑料大棚晒制的烟叶在变红定色期，可保持较高的温度（20～30℃）和适宜的相对湿度（50%～80%），既有利于烟叶顺利变红，又有利于烟叶失水干燥，缩短烟叶干燥时间，因而TSNAs含量降低。传统晒制在烟叶变红期均暴露在自然条件下，该阶段气温较低（15～20℃），烟叶失水干燥缓慢，有利于细菌滋生，导致TSNAs含量显著提高。塑料薄膜覆盖晒制虽然在烟叶变红期也暴露在自然条件下，但由于变黄期处于较高的温度条件下，使烟叶变黄、变红期提前，调制时间缩短，进而TSNAs含量也显著低于传统露天晒制。

4 结论

塑料大棚晒制、塑料薄膜覆盖晒制、传统晒制等调制方法对吉林晒红烟经济性状及品质影响较大。与传统晒制和变黄期覆盖塑料薄膜晒制相比，采用塑料大棚晒制可提高调制环境的温度、保持调制环境具有适宜的相对湿度，有利于淀粉、质体色素等大分子物质的降解，显著提高晒红烟的等级结构、均价及产值，同时提高烟叶糖含量、中性和碱性香味物质含量以及烟叶感官品质，显著降低晒红烟TSNAs含量。变黄期覆盖塑料薄膜晒制的烟叶经济性状、化学成分协调性、中性和碱性香味物质及烟叶的感官品质也优于传统晒制，且TSNAs含量显著低于传统晒制。因此，吉林晒红烟产区适宜的调制方法为塑料大棚晒制。