烤烟新品种许金101 烘烤特性及烟叶质量研究

刘 芳，宋笑龙，宗胜杰，孟智勇，朱银峰，孙 焕，马浩波，张国平

（河南省农业科学院 烟草研究所，河南 许昌 461000）

烘烤是彰显烟叶田间农艺性状的主要途径和关键阶段，完善的配套烘烤工艺对烤后烟叶质量具有重要影响，而准确判断烤烟的烘烤特性则是制定完善烘烤方案的基础[1-4]。烘烤特性包括烟叶的易烤性和耐烤性，不同品种的烘烤特性存在差异，烘烤特性的差异决定了烘烤工艺存在或多或少的差异[5-8]。因此，烤烟品种在推广前必须明确其烘烤特性，最大程度发挥品种优势，体现品种特有的经济价值和使用价值[9-10]。烘烤特性研究方法主要包括暗箱试验和烘烤试验，暗箱条件下测定烟叶失水速率和变黄变褐规律以明确烟叶的易烤性，烘烤条件下测定烟叶失水速率、叶绿素降解速率及多酚氧化酶活性以明确烟叶的耐烤性。罗定棋等[11]、曹想等[12]、王松峰等[13]均利用暗箱试验和烘烤试验分别对不同烤烟品种的烘烤特性进行研究，证实了该方法的可行性。许金101为河南省农业科学院烟草研究所自育浓香型烤烟新品种，于2020 年育成，在襄县、禹州等烟区推广种植，生产中农艺性状和经济性状表现良好。目前，针对许金101 的研究主要围绕其氮肥利用率较高、株形偏高、叶面较平、叶片厚度中等、上部叶开片好且分层成熟落黄等农艺性状特征，但缺乏烘烤特性及烘烤质量等方面的相关研究。为明确新品种许金101 的烘烤特性，采用暗箱和电烤箱综合研究方法开展相关试验，同时比较相同烘烤工艺条件下不同烘烤特性的许金101与中烟100 烤后烟叶质量差异，旨在弄清烘烤特性的基础上为许金101 烘烤工艺的优化指明方向，为充分彰显其品种特色提供理论依据，并为许金101 的进一步示范推广起到积极的推动作用。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2021 年在河南省农业科学院烟草研究所试验田开展，试验品种为许金101，于2020 年育成，在襄县、禹州等烟区推广种植，以中烟100 品种为对照材料，每个品种种植不少于0.33 hm2，挑选田块规整，肥力中等、均匀一致的地块，2 个品种采取统一栽培管理技术。在烟叶成熟期，以烟叶由绿色变为黄绿色、叶面落黄6成左右为标准，自下向上数第16～18 叶位和第10～13 叶位，分别代表上部叶和中部叶，进行暗箱和电烤箱试验。

1.2 试验设计

1.2.1 暗箱试验 根据烟草行业标准YC/T 311—2009[14]中暗箱试验要求建造1 个黑暗、密封的暗箱。每个品种分别选取中、上部成熟度一致的代表性鲜烟叶5片，放在建造的暗箱中，置于室温条件下。变黄时间为成熟度7～8成的鲜烟叶在暗箱中变至全黄的时间；变褐时间为成熟度7～8 成的鲜烟叶在暗箱中由全黄至叶片褐化3 成的时间。每隔12 h，采用目测法观察在自然条件下叶片颜色变化，拍照并称质量，测定失水特性。

1.2.2 烘烤试验 烘烤试验采用相同品牌电烘干箱在同一时间进行，基于三段式烘烤工艺（变黄期稳温控湿以促进烟叶适量失水变黄变软，打好外观基础；定色期加强排湿和慢升温，确保全叶片安全定色，促进香气物质产生；干筋期可升温稍快，促进烟筋快速干燥稳定烟叶质量），每个品种选取上部和中部的代表性烟叶各3 竿，不同品种相同部位的烟叶置于同一个电烤箱中，采用相同的烘烤工艺。另外每个品种选取10 片具有代表性叶片，做好标记，用于烘烤过程中水分测定，在鲜烟叶和烘烤关键时间点（0、24、48、72、96 h）取出迅速称量烟叶质量，然后快速放回烤箱中。

烤后各处理分别取2 kg 用于外观质量评价、主要化学成分测定、中性致香物质含量测定和感官质量评价。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 失水特性测定 根据烟草行业标准YC/T 311—2009[14]，采取杀青烘干法测定单位时间内烟叶失水量，通过失水速率计算失水均衡性。

1.3.2 变黄指数、变褐指数测定 暗箱试验中，定时目测自然条件下烟叶变黄成数（Y）、变褐成数（B），计算其与测定次数（n）之间的比值，得到变黄指数（YI）与变褐指数（BI）。YI=∑Y/n值越大，变黄越快，BI=∑B/n值越大，变褐越快[15]。

1.3.3 多酚氧化酶PPO 活性测定 根据烟草行业标准YC/Y311—2009[14]，测定烘烤过程中变黄阶段和定色阶段的PPO 活性，在烘烤阶段的24 h、48 h、72 h 和96 h 取各部位代表性烟叶，测定PPO 活性（1 min内转化1 μmol底物的酶量称为1个酶活单位，即1 U），并计算平均值。

1.3.4 外观质量评价 烤后烟叶出炕后回潮、平衡水分，依据标准GB 2635—1992 对各处理烟叶成熟度、油分、颜色、身份、结构、色度、含青度、挂灰和杂色等外观质量指标进行评价，并分别闻其嗅香。

1.3.5 中性致香物质测定 采用同时蒸馏萃取装置，以二氯甲烷为萃取溶剂，采用美国安捷伦7890B-5977A 气质联用仪离子扫描内标相对定量法对烟叶中性致香物质进行定性定量分析[16]。

1.3.6 主要化学成分测定 鲜烟采集后立即进行杀青烘干处理，每个样品重复3次，采用连续流动分析仪，参照烟草行业标准YC/T 159—2002 中的方法测定总糖、还原糖含量，参照YC/T 160—2002 中的方法测定烟碱含量，参照YC/T 161—2002 中的方法测定总氮含量，参照YC/T 162—2002 中的方法测定氯含量，参照YC/T 173—2003 中的方法测定钾含量，计算两糖比、糖氮比、氮碱比、钾氯比等，综合分析化学成分之间的协调性。

1.3.7 感官质量评价 分别取各品种上、中部烤后烟叶样品1 kg，切丝卷制成单料烟并平衡水分，邀请8名具备烟草行业感官评吸鉴定资质的专家组成评吸小组，单料烟评价参照烟草行业标准YC/T 138—1998，计算各处理的评吸分值。

1.4 数据处理

采用Excel 2010、SPSS 19.0 进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 许金101烟叶变黄和失水特性

2.1.1 暗箱条件下变黄特性 许金101 与中烟100

在暗箱条件下烟叶颜色变化如图1、图2 所示。从图1可以看出，许金101中部叶片在72 h即达到7～8成黄，至84 h 左右全部变黄并变褐明显，120 h 变褐达到3 成以上。图2 结果显示，许金101 上部烟叶48 h 即完全变黄，至72 h 时褐变已达3 成。从表1可以看出，许金101中、上部叶片的变黄指数比中烟100 分别高出3.77%和12.38%，变褐指数分别高出45.65%和50.47%，变褐指数差异显著。相比于中烟100，许金101 变黄速度较快，变褐速度更快，变黄而不变褐的时间较短，变黄特性较好，易烤性好但耐烤性一般。

图2 暗箱条件下上部烟叶颜色变化Fig.2 Color change of upper leaves under dark-box conditions

表1 暗箱条件下烟叶变黄指数和变褐指数Tab.1 Yellowing index and browning index of tobacco leaves under dark-box conditions

2.1.2 暗箱条件下失水特性 从图3 可以看出，暗箱条件下，上部烟叶失水速率大于中部烟叶，上部烟叶更易失水。相同温湿度环境下，相比于中烟100，许金101 上部叶片的失水速率较快；中部烟叶许金101 失水速率稍偏低，随着时间的推移，许金101和中烟100的失水速率均开始变慢。

图3 暗箱条件下烟叶失水速率Fig.3 Moisture changes of tobacco leaves under dark-box conditions

2.1.3 烘烤过程中失水特性 从表2 可以看出，随着烘烤时间的推进，许金101中、上部烟叶失水速率表现基本一致，均表现为许金101 前期（0～72 h）失水较快，0～72 h 失水速率均高于中烟100，72 h 后逐渐降低。0～48 h，许金101 中、上部烟叶分别比中烟100 快10.18%和3.3%；48～72 h，分别比中烟100 快4.30%和7.65%。从失水均衡性方面来看，中部烟叶失水均衡性在1.0～1.3、上部烟叶失水均衡性在0.4～0.5 代表品种易烤性较好，许金101 和中烟100的失水均衡性均处于适宜范围[12]，其中许金101 中部烟叶的失水均衡性显著高于中烟100，失水特性与变黄特性比较协调，易变黄。

表2 烘烤过程中烟叶失水特性Tab.2 Water loss characteristics of tobacco leaves during curing

2.2 烘烤过程中许金101烟叶叶绿素降解特性

从表3 可以看出，采收时许金101 中部叶的叶绿素含量低于中烟100，上部叶高于中烟100。烘烤初始，许金101中部烟叶的叶绿素即开始快速降解，0～48 h 叶绿素降解最快，降解速率显著快于中烟100，然后速率逐渐变慢，之后趋于平缓；72 h 后，许金101 和中烟100 中部叶叶绿素降解比例分别达到94.88%和98.52%，降解速率差异不显著，基本降解完全。许金101上部烟叶叶绿素降解速率在24 h较中烟100 高109.72%，显著高于中烟100；48 h 后，许金101 和中烟100 上部叶叶绿素降解比例已经达到97.91%和99.10%，降解速率差异不大，基本降解完全。许金101 和中烟100 的叶绿素降解速率和降解量均在适宜范围内[12]，降解特性均较好，其中许金101 烟叶的叶绿素降解特性与暗箱试验的变黄、失水特性及烘烤试验的失水特性一致，易烤性较好。

表3 烘烤过程中烟叶叶绿素降解特性Tab.3 Degradation characteristics of chlorophyll in tobacco leaves during curing

2.3 烘烤过程中许金101烟叶PPO活性变化

由表4 可知，烘烤过程中许金101 和中烟100中、上部烟叶PPO 活性均呈下降-上升-下降-上升波动式变化规律。中部叶，许金101 的PPO 活性在0～72 h 一 直 稍 低 于 中 烟100，24～96 h 许 金101 的PPO 活性平均值显著低于中烟100，但二者的PPO活性均稍高于0.4 U，耐烤性较差［12］；上部烟叶，烘烤24 h之前许金101的PPO 活性低于中烟100，24 h之后高于中烟100，24～96 h 许金101 的PPO 活性平均值较中烟100高5.24%，上部烟叶表现为许金101耐烤性中等，中烟100耐烤性较好。

表4 烘烤过程中烟叶的PPO活性变化Tab.4 Changes of PPO activity in tobacco leaves during curing

2.4 烤后许金101烟叶外观质量评价

从表5可以看出，许金101与中烟100烤后中部叶外观质量对比，许金101成熟度更高、叶片结构更疏松、含青程度更低、挂灰杂色少、嗅香更明显，整体得分高于中烟100；许金101 上部叶在身份、叶片结构、嗅香等方面优于中烟100，中烟100 的颜色、挂灰杂色稍好于许金101。许金101 整体得分稍高于中烟100，但二者差异不大。

表5 烤后烟叶外观质量 分Tab.5 Appearance quality of cured tobacco leaves Score

2.5 烤后许金101烟叶常规化学成分分析

许金101 与中烟100 烤后烟叶常规化学成分见表6。中部烟叶，许金101和中烟100的总糖、还原糖含量均在适宜范围（中部叶总糖含量23%～29%［17］，还原糖含量20%～23%），许金101 显著低于中烟100，两糖比稍高于中烟100但差异不大，烟碱、总氮含量许金101 比中烟100 稍低，均处于适宜含量范围内（中部叶烟碱含量2.0%～3.0%，总氮1.4%～2.2%），许金101氯离子含量比中烟100显著偏高（中部叶氯含量0.3%～0.6%），钾离子含量（中部叶钾含量＞2%）二者均偏低，许金101 的钾氯比值显著低于中烟100，燃烧性偏差；上部烟叶，许金101 的总糖、还原糖含量处于适宜范围内且均高于中烟100（上部叶总糖含量20%～25%，还原糖含量16%～21%），两糖比稍高于中烟100，且差异显著，许金101的烟碱、总氮含量显著低于中烟100，但糖碱比显著高于中烟100，而氮碱比（上部叶氮碱比0.6～0.8）适中且差异不大，许金101钾氯比显著偏低，燃烧性偏差。

表6 烤后烟叶主要化学成分Tab.6 Main chemical components of cured tobacco leaves

2.6 烤后许金101烟叶中性致香成分分析

从图4 可以看出，许金101 烤后中部烟叶致香物质总量比中烟100 低1.90%，上部烟叶比中烟100低1.20%，整体差异不大。其中，对于中部烟叶，许金101质体色素降解产物、苯丙氨酸裂解产物、新植二烯分别比中烟100 低15.2%、11.28%、3.24%，而棕色化反应类产物、西柏烷类降解产物分别比中烟100 高10.81%、38.25%；对于上部烟叶，许金101 的质体色素降解产物、新植二烯分别比中烟100 低6.18%、7.38%，棕色化反应类产物、西柏烷类降解产物分别比中烟100 高16.77%、52.11%，苯丙氨酸裂解产物差异不大。

图4 烤后烟叶主要中性致香物质Fig.4 Main neutral aroma substances in cured tobacco leaves

2.7 烤后许金101烟叶感官评吸质量评价

表7 显示，许金101 烤后烟叶感官评吸综合得分稍低于中烟100。其中，相比于中烟100，许金101 中部烟叶香气质较好，杂气较少，但浓度偏低，劲头不足，灰分稍差；许金101上部烟叶香气质同中烟100差异不大，香气量仍略显不足，烟气浓度表现好于中烟100，刺激性小，余味较绵长，但杂气多、劲头不足、灰色较差。

表7 烤后烟叶的感官评吸质量Tab.7 Sensory evaluation of smoking quality of cured tobacco leaves

3 结论与讨论

烘烤特性指的是烟叶通过田间获得的农艺性状在烘烤过程表现出来的特性，主要包括变黄变褐特性、失水特性、叶绿素降解特性及PPO 活性，烘烤特性受烤烟品种、种植土壤、生态环境、栽培条件和采收期等因素影响，其中品种因素占主导地位[2]。烟叶烘烤过程中的黄干协调直接关系着烤后烟品质，烘烤过程中烟叶失水和变黄协调性越好越利于烤后烟品质的提升[18]。本研究结果表明，许金101在0～48 h 叶绿素降解速度较中烟100 快，其变黄速度也较中烟100 快，烟叶黄色的固定要通过叶片失水干燥实现，许金101 失水速度比中烟100 更快，更易失水，且许金101失水均衡性较好，变黄特性和失水特性比较协调，烟叶黄色较易固定。PPO 活性与烤后杂色烟比例呈显著正相关，PPO 在定色期间会作用于多酚类物质发生酶促棕色化反应[19-22]。本研究中，在24～96 h，许金101中部叶PPO 活性偏低，变黄而不变褐的时间较短，变褐速度较快。因此，许金101 易烤性比中烟100 好，但耐烤性较差，许金101的上部烟叶比中部烟叶耐烤性稍好。

不同品种间烘烤特性存在差异，同一品种不同部位的烘烤特性也存在差异。本研究首次对品种许金101 烘烤特性开展研究，明确了该品种的失水特性、变黄变褐特性、色素降解特性及PPO 活性变化，由于初期对烘烤工艺未做调整，研究结果显示，相较于中烟100，虽然许金101 的易烤性更好，烤后烟叶质量整体差异不大，但许金101 常规化学成分中的钾氯比偏低导致烟叶燃烧性稍差，对部分中性致香成分的生成产生一定影响，从而导致在感官质量评价中上部叶出现杂气多、灰分差及中部叶出现香气量少、灰分差等结果，证实了以烘烤特性为基础的烘烤方案对烤后烟叶质量的重要性［23-27］，与前人研究结果一致。

因此，针对许金101易变黄、失水快等易烤性较好及变褐快、叶绿素降解速度快、PPO 活性较高等耐烤性偏差等特征，对其烘烤工艺可作如下调整：变黄前期低温变黄，适当降低干湿球温度差，减少烟叶水分损失，调整烟叶变黄和失水的协调性，变黄后期及定色前期增加干湿球温度差，可以适当加大排湿力度，较中烟100失水程度偏多，降低多酚氧化酶活性，减轻后期高温褐变风险，利于安全定色。下一步将针对许金101烘烤特性开展配套烘烤技术研究，完善许金101 烘烤工艺，凸显许金101 品种特色，为最大限度发挥该品种质量优势奠定基础。