异常烟叶烘烤研究进展及展望

王爱华，王行，王松峰*，高峻，杜海娜，4，刘浩，4，王先伟，孙福山

(1 中国农业科学院烟草研究所/农业农村部烟草生物学与加工重点实验室，山东 青岛 266101； 2 广东省烟草科学研究所，广东 南雄 512400； 3 四川省烟草公司凉山州公司，四川 西昌 615000； 4 中国农业科学院研究生院，北京 100081；5 山东潍坊烟草有限公司，山东 潍坊 261000)

异常烟叶是指人为因素和非人为因素造成的不能正常生长和成熟的烟叶。人为因素主要是因施肥、种植密度、打顶等管理不当造成的。非人为因素主要是由于降水分布不合理等气候原因造成生长和成熟异常，如干旱烟、嫩黄烟、返青烟等[1]。这些烟叶的外观特征、物理性质及生理生化特性，与一般烟叶不同，但烘烤特性较差，是它们的共同特点。近年来受气候等影响，产区出现较多异常烟叶。异常烟叶的成熟度把握不准，采收和编装烟技术不完善，以及烘烤特性难以掌握，不易烘烤，导致烤后烟叶的质量较差，直接影响了烟农的经济效益。吴锡刚等[2]分析了西昌烟区非正常烟叶的形成原因，对非正常烟叶的烘烤特性以及烘烤要点进行探讨，结合实际提出合理的烘烤技术措施和对策。罗定棋等[3]对干旱烟叶散叶插签烘烤工艺进行了研究，优化后的散叶插签烘烤工艺显著提高了干旱烟叶的烘烤质量。朱佩等[4]对黑暴烟、病毒病烟叶、黑胫病烟叶等特殊烟叶在烘烤进程中的生理生化指标变化情况和烤后烟叶质量进行了分析研究。因此，为充分发挥异常烟叶的利用价值，不仅要加强其配套烘烤工艺的研究，还要对其烘烤过程中的生理生化变化规律进行探索，从而最大程度改善异常烟叶的烘烤难、易烤青、易挂灰等问题。目前对异常烟叶的形成原因、烘烤特性及烘烤技术均有研究报道[5-12]，对提高烟叶质量起到了积极的作用，但缺乏系统的研究。笔者就近年来异常烟叶成熟采收、烘烤特性、烘烤过程中生理生化规律及烘烤工艺等相关研究进行综述，旨在为异常烟叶的烘烤提供一定的理论和技术依据。

1 异常烟叶的成熟采收

烟叶的成熟采收是烟草生产过程中的重要环节，采收成熟度及方式均会影响烟叶的生产效率和烘烤质量，制约着烟叶的产量、品质和经济效益。成熟度是烟叶品质形成的关键因素，烟叶田间成熟是获得优质烟叶的前提和基础[13]。通常正常烟叶的成熟度容易判断，而异常烟叶田间落黄情况特殊，采收成熟度不易掌握，正确认识异常烟叶的采收成熟度，对于改善异常烟叶品质非常重要。

1.1 采收成熟度

成熟度指烟叶适于调制加工和最终卷烟可用性要求的质量状态和程度，是一个质量概念。成熟度与烟叶质量有密切关系[14-18]，包括田间成熟度和分级成熟度，其中田间成熟度是烟叶在生长发育过程中表现出来的，也是采收成熟度。异常烟叶的适宜成熟度不同于正常烟叶，一般需要提前或推迟采收。有研究认为，返青烟一般推迟采收时间，雨过天晴后，使烟叶在田间能再度表现成熟特征时进行采收[19]。晚发烟，采收时烟叶整体色调要达到黄绿至绿黄，特别要结合叶龄，以适当大于正常的上部叶叶龄为准，及时采收。还有研究发现，贪青晚熟烟中、下部叶肥大，含水量高，干物质较少，不耐熟，还未成熟就容易烂叶，应提前采收[20]。上部叶叶片厚，颜色呈深绿色，主脉粗大健壮，可适当推迟7～15 d采收。多雨寡日照时中、上部烟叶含水量较大，干物质少，蛋白质、叶绿素含量较多，田间落黄稍慢，可适当推迟5～7 d采收。张荣[21]研究指出，旱蹲烟是最需要提高成熟度的干旱类型烟叶，因此，采收黄多绿少、主脉和支脉基本全白的落黄烟叶，提高烟叶的易烤性，可解决烘烤过程中烟叶变黄与脱水之间的矛盾。而旱早熟烟不宜延迟采收也不适合过早采收，采收过晚不易定色，采收过早烟叶难变黄，烟叶呈绿黄色时应立即采收。

1.2 采收方式

采收次数、每次采收的叶片数、该部位是否一次性采收或上部叶带茎采收等采收方式均影响烟叶的最终品质，尤其以上部叶可用性与采收方式关系较大。关于正常烟叶采收方式已有较多报道[22-24]，而异常烟叶关注的较少。杨家旺等[25]研究不同采收方式对返青烟烤后烟叶品质的影响，结果显示，高扫或早采下部叶、充分养熟中、上部叶的方法使烟株营养物质分配均衡，有益于叶绿素降解，促使烟叶成熟落黄，降低了返青烟的发生，烤后烟叶质量较好。罗会斌等[26]研究了干旱烟叶的采收方法，首先结合叶龄判断，及时采收，让烟叶达到成熟叶龄后再采收。其次关注气候状况，尤其高温天气，当田间刚出现枯焦叶时，应立即采收。另外，烟株剩余约 6～8片叶时如遇干旱，在田间烟叶尽量成熟又未出现损失的前提下，可一次性带茎采收。倪克平等[27]分析了白露后烟叶的成熟采收标准：中部叶，主脉变白，支脉退去青色转白，叶尖部、叶边下垂，采收黄绿色烟叶；上部叶，叶面颜色呈黄色，叶面稍起黄色成熟斑，采收淡黄色烟叶。上部叶4～6片充分成熟一次性采收，可降低挂灰烟和烤青烟的发生。

2 异常烟叶的烘烤特性

2.1 鲜烟叶素质

掌握异常烟叶烘烤特性，首先应从认识鲜烟素质开始。异常烟叶种类繁多，形成原因也较复杂，叶片特性也各不相同。对当前几种主要异常烟叶形成原因及鲜烟素质进行归纳总结，结果见表1。

表1 主要异常烟叶形成原因及鲜烟叶素质

2.2 烘烤特性

不同素质的鲜烟叶在烘烤过程中对温湿度反应差异较大，主要表现在烘烤进程中烟叶的变黄速率和失水干燥速率不同，适宜的变黄程度和干燥程度的协调搭配有易有难；有些烟叶全叶几乎同时变黄但有些烟叶会从叶尖、叶缘处或叶中局部点块开始逐渐扩散式变黄；有些烟叶在定色期黄色较易固定，有些则易发生褐变等。烟叶在农艺过程中获得并对烟叶烘烤产生影响的特性，统称为烟叶的烘烤特性。烟叶的烘烤特性有易烤性和耐烤性两个方面[1]。一般烟叶的易烤性越好，在烘烤时烟叶越易变黄，烤后烟叶的黄烟率越高；烟叶耐烤性越好，烤后烟叶的杂烟率越低。异常烟叶与常规烟叶相比，烘烤特性差异较大，不易把握，且一般烘烤特性差，烘烤过程中失水困难或过快，难烘烤。

吴锡刚等[2]对非正常烟叶烘烤特性研究发现，嫩黄烟：烘烤过程中变黄和变褐均较快，易烤糟；旱黄烟：不易变黄和失水，容易形成青烟或挂灰烟；旱天烟：挂灰较多，变黄和失水稍慢，易产生青烟；返青烟：烘烤时叶片变黄慢，脱水难，易出现褐变，难烘烤；嫩黑暴烟：烘烤时变黄失水困难，易烤青烤糟；老黑暴烟：烘烤期间变黄慢、脱水难，出现烤青烟。高娅北等[30]对返青烟、多雨寡照烟及过量施肥烟叶等上部叶烘烤特性进行了研究，认为返青烟叶易烤性较差，耐烤性较好；多雨寡日照烟叶易烤性良好，耐烤性较差；过量施肥烟叶难变黄、易变褐，易烤性和耐烤性均表现较差。宋朝鹏[20]指出，中部叶常规烟、寡日照烟、贪青晚熟烟的暗箱试验变黄时间均超过72 h，开始变褐时间超过120 h，表明这些烟叶易烤性较差，耐烤性较好。通过其黄片黄筋时间，可知易烤性表现为常规烟>寡日照烟>贪青晚熟烟。贪青晚熟烟和寡日照烟变黄后24 h就开始变黑，耐烤性较差。

杨鹏等[9]以烤烟品种K326上部叶为材料，分别选取返青烟、高温逼熟烟、贪青晚熟烟几种难落黄类型烟叶进行烘烤试验，结果表明，易烤性表现为返青烟>贪青晚熟烟>高温逼熟烟；耐烤性呈现出高温逼熟烟>返青烟>贪青晚熟烟。

前人对后发烟、秋后烟及高温逼熟烟等也有一些研究[1]。后发烟常会出现叶面落黄不均匀的现象，如尖部黄基部青、叶片黄叶脉绿、泡斑处叶面落黄但凹陷处叶面浓绿等，整个叶面不协调，难以判定烟叶采收成熟度和烘烤过程中的变黄程度。烘烤期间，既易烤青又易烤黑，烤后烟出现挂灰、红棕等情况。秋后烟多是在干燥凉爽的秋季气候条件下发育而成的上部烟叶，其最突出的问题是容易烤青和挂灰。高温逼熟烟在南方烟区常有发生，这种烟叶不易变黄，也很难定色，易烤出较多青筋烟、杂色烟、花片烟。

3 烘烤过程中异常烟叶生理生化的动态变化

3.1 色素、水分和多酚氧化酶

质体色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素。色素对烤后烟叶的颜色起决定性作用，并且烘烤期间色素的合理降解对烟叶香气物质的形成和吸食品质的提高具有重要意义。脱水干燥是烟叶烘烤的主要目的之一，水分含量直接影响烟叶的生理生化特性，因此，烘烤过程中烟叶水分的动态变化对烟叶品质的形成起关键作用。而多酚氧化酶作为烘烤过程中的重要酶类，是影响烟叶香气和外观质量的重要因素之一[31]。

朱佩等[4]研究了特殊烟叶烘烤过程中生理生化的变化规律，特殊烟叶烘烤前中期水分含量偏高或偏低；烘烤期间正常烟叶和其他特殊烟叶的叶绿素和类胡萝卜素含量均显著低于黑暴烟叶，类胡萝卜素与叶绿素比值的变化较小；黑胫病、病毒病、叶斑病的烟叶在烘烤期间的类胡萝卜素与叶绿素比值达到峰值的时间较早；变黄期，特殊烟叶的多酚氧化酶活性较高。朱佩等[32]对晚发烟叶在烘烤过程中的理化特性研究发现，变黄前期，晚发烟叶水分稍高，脱水较难；变黄后期则偏低，脱水较容易。晚发烟的叶绿素大量降解主要发生在烘烤过程前72 h，比正常烟叶晚24 h；晚发烟的类胡萝卜素含量在烘烤过程中显著高于正常烟叶，正常烟叶的类胡萝卜素降解比晚发烟叶高53百分点；烘烤期间晚发烟的多酚氧化酶活性一直高于正常烟叶。晚发烟的多酚氧化酶活性较高，容易发生褐变，烘烤时要注意适当提高变黄温度，降低定色温度。

潘飞龙等[33]研究了返青烟叶、后发烟叶和多肥烟叶在烘烤期间主要温度点的叶片呼吸强度、水分含量、色素含量等变化规律及烤后化学成分含量。参照常规烟叶，返青烟的水分含量较高，烟叶不易凋萎变软，在定色期仍保持较高的呼吸代谢强度，较难定色；后发烟叶水分含量少，变黄期呼吸代谢强，色素降解彻底，但烟叶失水稍快；多肥烟叶叶绿素含量高，水分含量较低，营养物质积累不充分，烘烤过程中烟叶呼吸强度较弱，烤后烟叶化学成分协调性较差。吴文信等[34]等研究表明，返青烟、嫩黄烟、高温逼熟烟的叶绿素均在30～38 ℃降解速率最高，叶绿素a降解量分别达到96.73%、81.85%、86.37%；贪青晚熟烟的色素在42～48 ℃降解量最大。不同素质烟叶类胡萝卜素含量在烘烤中降解速率较慢，且叶绿素降解较少，其中高温逼熟烟叶类胡萝卜素含量始终处于较低水平且降解量不大。杨鹏等[9]在不同类型难变黄烟叶烘烤特性研究中得出，返青烟在烘烤前中期脱水较快，叶绿素降解量最大，多酚氧化酶活性波动较大；高温逼熟烟在变黄期脱水速度最慢，叶绿素降解量中等，多酚氧化酶活性偏低且变化较为平稳；贪青晚熟烟在烘烤前中期失水较慢，叶绿素降解量最低，多酚氧化酶活性波动最大。王莲等[35]设置烘烤变黄期不同湿球温度，探讨了烘烤期间水分调控对伏旱烟叶生化特性的影响，结果表明在变黄期合理缩小干湿球温度差，可促进色素降解、降低 MDA含量、抑制变黄后PPO酶活性，利于伏旱烟叶生理生化代谢，可减少褐变的发生，提高烤后烟叶品质。李生栋等[36]对几种特殊素质烟叶烘烤过程中颜色值与色素含量的关系进行研究，其中也探索了不同素质烟叶叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素含量在烘烤过程中的动态变化。

3.2 含碳和含氮化合物

烤烟含碳和含氮化合物的含量高低与相应的烟草品质密切相关[37]。陈雨峰等[8]研究了密集烘烤工艺对烘烤期间高温逼熟烟叶含碳和含氮化合物变化的影响，结果显示，各工艺处理烟叶在烘烤过程中淀粉呈现逐步降解，可溶性还原糖积累。烘烤过程中烟叶可溶性蛋白形成氨基酸，使烟叶中氨基酸积累。李生栋等[38]在不同素质烟叶烘烤过程中颜色值与含氮化合物的关系分析中涉及到不同素质烟叶烘烤过程中含氮化合物的变化，嫩黄烟、返青烟、高温逼熟烟及贪青晚熟烟在烘烤过程中总氮、烟碱、蛋白质含量均呈现下降趋势，但降解转化时期不一致，不同素质烟叶之间有区别。

4 异常烟叶的烘烤工艺研究

采用传统烤房烘烤时，人们通常根据实践经验总结出异常烟叶烘烤工艺，之后发展到密集烤房时，越来越多的学者在生产实践的基础上通过试验手段探索密集烤房条件下异常烟叶的烘烤技术。根据不同素质类型烟叶制定相应的科学烘烤工艺，对提高烟叶产质量有重要意义。

4.1 水分大烟叶的烘烤

水分大的烟叶多采用适当提高主变黄温度，增大干湿球温度差，加大排湿等工艺措施，主要表现为变黄阶段起点温度可调高至38～40 ℃，主要变黄温度为40～42 ℃，干湿差可为3～4 ℃，变黄程度达7～8成黄；定色阶段升温速度先慢后快，1 ℃/2～3 h升温至45～47 ℃，湿球温度36～38 ℃，延长稳温时间，再以 1 ℃/1～2 h升温至54～55 ℃。也有人根据烟叶具体情况，探索采用高温高湿结合大排湿、控湿烘烤工艺等方法进行烘烤[39]。

谭方利等[40]探索出适合湖南多雨寡日照气候下上部叶的最佳烘烤工艺：主变黄温湿度为 42～43 ℃/40～41 ℃，稳温48 h左右，定色阶段46～48 ℃/35～36 ℃，稳温82 h左右，烤后烟叶质量较其他处理明显提高，并有效减少烘烤时间和烘烤能耗，烤后烟叶中上等烟比例提高明显。罗定棋等[41]研究发现，多雨条件下通过在变黄至定色前期各关键温度点降低湿度，排湿2 h实现控水，各温度点分散排湿利于烟叶变黄与失水协调，可有效降低青烟、黑糟烟的发生。

4.2 水分少烟叶的烘烤

水分少的烟叶一般变黄期适当减少干湿差，保湿变黄。主要表现为主变黄温度为38～40 ℃，干湿差1～2 ℃，变黄程度可稍高，9～10成黄；定色阶段升温速度可稍慢，47 ℃左右延长稳温时间，湿球温度38～40 ℃。

王莲等[42]研究了伏旱烟叶烘烤的适宜湿度，随着干湿差增大，烤后烟叶上等烟率、均价及评吸质量均呈先增后降，化学成分含量减少。建议伏旱烤烟变黄前期干湿球温度为38 ℃/37 ℃，变黄后期干湿球温度为42 ℃/37.5 ℃，定色期干球湿球温度为47 ℃/39 ℃。

4.3 其他异常烟叶的烘烤

王军等[28]研究了南方烟区晚发烟叶的烘烤技术：烟叶装炕后需立即开展烘烤并将干球温度尽快提升到36～39 ℃，干湿温度差维持在2 ℃左右，直至底层烟叶发软并达到6～7成黄。之后转火到41～42 ℃，干湿差3～4 ℃，直到底层烟叶主脉变软并基本变黄，接着向45～46 ℃转火，干湿差5～6 ℃，稳温至烟叶全炕黄并达到小卷筒状态即可转入常规烘烤。陈雨峰等[8]研究了不同密集烘烤工艺对高温逼熟烟叶烤后质量的影响，结果表明，烘烤过程中主要变黄和定色期，采取适当延长稳温时间和提高湿球温度，促进了烟叶中可溶性蛋白和淀粉的降解，烟叶中的总游离氨基酸和还原糖积累量也增加。在南方三段式烘烤工艺变黄和定色期间稳温时间分别延长10、14 h，结合湿球温度增大0.5 ℃能提高高温逼熟烟叶品质。秋后烟烘烤时注意保湿变黄，使烟叶充分凋萎，高温定色，低湿干筋[20]。装烟后，32 ℃稳温使底棚烟叶叶尖开始变黄后，再以0.5 ℃/h的升温速度至36～38 ℃，干湿差2～3 ℃。底棚烟叶变黄达3～4成，干球温度以1℃/h的速度升至40～42 ℃，湿球温度在36～37 ℃，稳温至底棚烟叶基本变黄。再以1 ℃/h的速度将干球温度升至45～48 ℃，湿球温度在38 ℃左右，延长时间，加大排湿，至顶棚烟叶全变黄。50 ℃前使烟筋变黄达到小卷筒。定色前期湿球温度稳定在38～39 ℃。

5 展望

异常烟叶通常是由于异常气候或管理不当造成的，因此，一方面要提升烤烟的栽培水平和御灾能力，从源头上解决问题；另一方面要针对不同种类的非正常烟叶，积极探寻适宜的采收烘烤技术。随着烟叶产区生产气候的变化，异常烟叶出现常态化的趋势，异常烟叶本身烘烤特性较差，难以掌握，需要更为精准的烘烤工艺和采收标准。同时，由于异常烟叶的类型较多，加之各地异常烟叶在形成过程中，其光、温、水、气、肥等生态因素差异较大，鲜烟叶的物质基础也不太一样，给烘烤试验研究和技术的推广实施都带来了较大的挑战。目前，异常烟叶的烘烤技术以经验判断和习惯总结为主，且有些为非密集烤房的技术参考。虽然有关于异常烟叶成熟采收、烘烤特性、烘烤过程烟叶理化性质变化及烘烤工艺等方面的研究，但内容比较单一，技术针对性不强，缺乏系统和全面性的研究。

烟叶烘烤是烟叶生产的关键，也是烤烟生产中决定烟叶品质、产量及工业可用性的一个重要环节。异常烟叶由于其自身素质及条件的差异性，给烟叶烘烤增加了难度，有针对性地制订配套烘烤工艺是解决异常烟叶烘烤难题的关键。因此，亟待加强以上方面的研究，为异常烟叶烘烤奠定基础。