发酵温度对茄芯烟叶化学成分和感官品质的影响

虞昕磊，袁跃斌，饶熊飞，陈 霓，潘 勇，刘利平，李志豪，周绍桢

（1.湖北省烟草公司宜昌市公司，湖北 宜昌 443000；2.湖北省烟草科学研究院，武汉 430000；3.湖北中烟工业有限责任公司三峡卷烟厂，湖北 宜昌 443000）

农业发酵是雪茄烟叶特有的初加工工艺，晾制下架的新烟需经过1 个月左右的农业发酵来改善其吸食品质和燃烧性，以获得较优的工业配伍性［1］。温度是决定雪茄烟发酵品质的关键因素［2］。雪茄烟发酵温度包含环境温度、发酵堆垛或发酵箱内烟叶温度。实际生产中，通过对发酵前烟叶加湿回潮提升含水率，或是增加堆垛高度和发酵箱装烟量，以促进烟叶自身发酵升温。只有当烟叶自身达到相对较高的温度，发酵伴随的烟叶及微生物理化反应才可能发生［3］。不同发酵温度导致烟叶的发酵程度各异，获得的发酵后感官品质也不同。本研究通过对不同发酵温度条件下茄芯烟叶的含水率、化学成分和评吸质量进行比较分析，筛选出湖北省宜昌雪茄烟叶的最适发酵温度和发酵时长，旨在为中国优质雪茄烟叶生产提供理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料，宜昌市五峰产区2020年调制后的楚雪14号中部未发酵的茄芯烟叶。

1.2 试验方法

发酵前，采用人工喷雾加湿法对供试烟叶进行回潮处理。供试烟叶初始含水率为22%，回潮平衡后含水率为30%左右。利用恒温恒湿箱模拟雪茄烟发酵环境。发酵环境湿度统一设置为（80±2）%，发酵温度设置45、50、55 ℃3 个水平，即3 个处理，每个处理的试验烟叶重量均为10 kg 左右（九把烟）。自发酵之日开始取样，发酵周期为35 d，每隔7 d 取样1 次，每次每个处理各取一把烟（30 片叶）。每次取样烟叶分3 份，1 份采用烘干法测定烟叶含水率，1 份烘干固样磨碎过筛用于化学成分检测，1 份用于感官评吸。

1.3 常规化学成分检测

常规化学成分测定指标包括总糖、还原糖、烟碱、氯、钾、总氮6 项，分别采用YC∕T 159—2002、YC∕T 160—2002、YC∕T 161—2002、YC∕T 217—2002、YC∕T 218—2002 烟草行业标准进行测定。

1.4 感官质量评价

将烟叶样品卷制成长度110 mm、直径14 mm 的雪茄单料烟支，在温度18 ℃、相对湿度70%的Binder 恒温恒湿箱中养护1 个月供评吸使用。感官质量评价由湖北中烟工业有限责任公司三峡雪茄厂组成的感官评吸专家组完成，对香气质、香气量、杂气、刺激性、余味、甜度、燃烧性、灰色8 个指标进行评价，评价标准如表1 所示。

表1 雪茄单料烟感官质量评价标准

1.5 数据分析

试验数据用Excel 2016、SPSS 22.0、Origin 9.1 和Adobe Illustrator CS6 软件进行统计分析和绘图。

2 结果与分析

2.1 不同温度发酵进程中茄芯烟叶含水率的变化

随着发酵进行茄芯烟叶含水率逐渐下降，不同温度发酵进程中烟叶含水率下降趋势如图1 所示。发酵第一周（7 d），45 ℃和50 ℃处理烟叶含水率下降不明显，但55 ℃处理烟叶含水率下降至27.0%；从发酵第二周（14 d）开始，50 ℃和55 ℃处理烟叶含水率降幅明显增大；发酵结束（35 d），45、50、55 ℃处理烟叶含水率分别降至24.5%、22.5%、21.1%，三者间差异显著（P＜0.05）。这一结果说明，发酵进程中雪茄烟叶含水率下降幅度与发酵环境温度成正比，发酵环境温度越高，烟叶含水率下降越快。

图1 不同温度发酵进程中茄芯烟叶含水率的变化

2.2 不同温度发酵进程中茄芯烟叶化学成分含量的变化

发酵进程中茄芯烟叶常规化学成分的含量变化如表2 所示，发酵前茄芯烟叶总糖和还原糖含量分别为0.50%和0.21%，发酵第一周（7 d）总糖含量略微上升，还原糖含量保持不变；发酵第二周（14 d）开始，两糖含量逐渐下降；发酵结束（35 d），45、50、55 ℃处理烟叶总糖含量分别降至0.39%、0.36%、0.31%，还原糖含量分别降至0.14%、0.12%、0.09%，45 ℃和50 ℃发酵后烟叶的两糖含量相近，均显著（P＜0.05）高于55 ℃发酵后烟叶糖含量。这一结果表明，发酵阶段烟叶有机体内存在一定程度的糖类物质消耗，且发酵环境温度越高，糖类的消耗程度越大。

表2 不同温度发酵进程中茄芯烟叶化学成分含量的变化

发酵前茄芯烟叶总氮含量为3.25%，发酵第一周（7 d）总氮含量增加，45、50、55 ℃处理烟叶总氮含量分别增至3.61%、3.90%、3.92%，发酵环境温度越高，发酵前期烟叶氮含量增幅越大。随着发酵进行总氮含量又缓慢下降，发酵结束（35 d），3 个处理烟叶的总氮含量降至3.22%～3.36%，与发酵前基本持平。发酵前茄芯烟叶烟碱含量为4.26%，发酵前期烟碱含量增加，第二周（14 d）达到峰值，45、50、55 ℃处理烟碱含量分别增至4.95%、5.27%、5.38%，发酵温度越高，烟碱含量增幅越大；发酵第三周（21 d）开始烟碱含量逐渐下降，至发酵结束（35 d）3 个处理的烟碱含量分别降至3.77%（45 ℃）、3.93%（50 ℃）、3.65%（55 ℃），55 ℃发酵烟叶烟碱含量降幅最大。雪茄烟发酵前期，烟叶总氮和烟碱含量均有不同程度的增加，推测与发酵前期烟叶蛋白质剧烈水解（降解）有关，发酵环境温度越高，蛋白质降解反应越剧烈；发酵中后期烟碱含量逐渐下降，且长时间高温（55 ℃、35 d）发酵后烟碱保留量低，表明雪茄烟叶高温发酵时间较长会导致物质消耗过度。

发酵前茄芯烟叶钾、氯含量分别为2.45%、1.30%，钾氯比值为1.88，随着发酵进行，钾含量增加，氯含量减少，钾氯比上升。发酵结束（35 d），45、50、55 ℃处理烟叶钾含量分别升至2.97%、3.21%、3.46%，氯含量分别降至0.87%、0.84%、0.77%，钾氯比分别增至3.41、3.81、4.49，高温发酵烟叶的钾氯比值相对较高。发酵期间，烟叶氮碱比值呈不规律波动态势，发酵结束烟叶样品较发酵前氮碱比值升高，但3 个处理间无显著差异。

2.3 不同温度发酵后茄芯烟叶的感官质量评价

对发酵前茄芯烟叶、发酵28 d 和35 d 的烟叶进行感官评吸打分，如表3 所示。发酵前烟叶香气浑浊、烟气粗糙、杂气重、口感苦涩、刺激性强烈、燃烧性和烟灰灰色良好，总分66.5 分。发酵28 d 烟叶评吸 总 分 依 次 为78.5（55 ℃）＞76.5（50 ℃）＞72.5（45 ℃），55 ℃样本香气尚好、杂气轻、烟气细腻、口感纯净、甜润度好，得分较高；50 ℃样本香气浑浊、略有杂气，45 ℃样本青杂气明显、微苦略有挂舌，发酵欠熟。发酵35 d 烟叶评吸总分依次为79.5（50 ℃）＞75.5（45 ℃）＞74.5（55 ℃），50 ℃样本香气透发上扬、木质气显露、烟气细腻柔顺、口感甜润纯净，得分较高；45 ℃样本香气浑浊、烟气粗糙、微苦滞舌，发酵欠熟；55 ℃样本香气量减弱、烟气不足、口感平淡，发酵略微过头。综合以上结果得出，发酵后感官品质较优的烟叶样本是50 ℃发酵35 d，55 ℃发酵28 d和50 ℃发酵28 d。

表3 不同温度发酵后茄芯烟叶的感官评吸得分 （单位：分）

3 讨论

发酵是雪茄烟叶质量提升的重要工序，好的发酵工艺不仅可减轻烟叶刺激性和青杂气，还能使内含化学成分更协调，香气和吃味更显露［4］。雪茄烟叶的感官品质与其内在化学成分密切相关，发酵过程烟叶有机体处于有氧或低氧状态下会发生一系列物质降解消耗或转化聚合反应。

本研究结果显示，雪茄烟叶总糖和还原糖含量较低，且随发酵进行含量下降，推测发酵过程中一部分糖与酚类、醇类化合物结合形成能释放香味物质的糖苷［5］，另一部分总糖和还原糖作为能量底物被发酵烟叶氧化消耗。对于发酵过程总氮和烟碱含量的变化趋势，业内研究报道尚未形成统一结论。本试验得出，发酵前两周（14 d）总氮和烟碱含量上升，发酵第三周（21 d）之后总氮和烟碱含量下降。郭文龙等［6］试验得出，雪茄烟叶发酵后总氮含量明显下降，烟碱含量反而上升。杜佳［7］研究发现，雪茄烟叶有氧发酵过程中烟碱含量在发酵16 d 时出现峰值，发酵结束（48 d）烟碱含量较发酵前减少，但在厌氧发酵过程中烟碱含量呈持续下降趋势。究其原因，发酵前期总氮含量增加主要源于蛋白质的降解，随着发酵进行，含氮化合物脱去氨基释放氨气，随着烟叶取样抖把，氨气迅速散发浓度下降，进而反向促进含氮化合物的脱氨反应，最终导致发酵结束总氮含量下降。对于发酵过程烟碱含量的变化，推测与发酵烟叶所处的有氧或缺氧环境有关，有氧条件下氮源化合物积累到一定程度会在烟碱合成酶的作用下转化成烟碱，进而烟碱含量增加；厌氧或缺氧条件下，烟碱作为氮源物质可能被转化消耗。从品质指数变化的结果来看，本研究发酵试验过程中雪茄烟叶的钾氯比值持续上升，钾含量丰富的烟叶光泽好，燃烧性好，产生焦油量少；氯含量过高则易出现绝火，杂气重，灰质硬等现象，发酵后钾氯比值升高也说明了发酵过程有利于提升雪茄烟叶的燃烧性。另有研究［8］表明，雪茄烟叶的氮碱比接近1.00 时最为合适，若大于1.00 且逐渐接近2.00，则烟叶香气浓度降低，香味不足；比值低于1.00 时，香味渐浓，但刺激性随比值减小而增强。本试验结果显示，发酵后氮碱比值（0.85～0.88）略高于发酵前（0.76），发酵后氮碱比值更接近1.00，表明发酵后烟叶香味渐浓、刺激性减弱。

雪茄烟叶发酵过程中，无论内在化学成分的变化机理如何，都需要一定的外在环境提供保障。发酵温度是影响雪茄烟发酵后感官品质的主要因素。从发酵温度对烟叶化学成分变化影响来看，发酵温度越高，雪茄烟叶含水率下降速度越快，糖类物质消耗越剧烈，发酵过程中总氮和烟碱含量变化浮动也越大，发酵后烟叶的钾氯比值也越高。这与乔保明等［2］的研究结论一致，随着发酵温度的升高，茄芯烟叶的发酵程度越剧烈，55 ℃和60 ℃发酵烟叶总氮含量高，钾氯比值大，化学成分协调性好。另外，从发酵温度对烟叶评吸质量的影响表现来看，50 ℃和55 ℃发酵烟叶整体香气透发上扬、烟气细腻、口感纯净，感官品质要明显优于45 ℃发酵烟叶，但55 ℃发酵35 d 的烟叶呈现出发酵过度状态，香气量明显下降，口感平乏。前人研究［2］也得出类似结论，茄芯烟叶评吸质量随发酵温度的升高而逐渐向好的方面转化，发酵温度55 ℃取样烟叶感官品质较优，但60 ℃取样烟叶发酵过火。因此，实际雪茄烟农业发酵环节，一味地追求发酵程度不可取，合理控制发酵温度、适时调整发酵时间至关重要。

4 小结

茄芯烟叶化学成分协调性和感官品质随发酵温度的升高而向好的方向转化。恒温恒湿箱模拟雪茄烟发酵试验得出，发酵温度50 ℃、发酵时间28～35 d，以及发酵温度55 ℃、发酵时间28 d 有利于获得理想成熟品质的发酵烟叶。农业发酵环节处理茄芯烟叶（尤其是内含物质较丰富的茄芯中上部叶），建议适度提高烟叶回潮含水率（约30%）和堆垛高度，尽可能促进垛芯烟叶升温至50 ℃以上，达到温度峰值时翻垛3～4 次，有望获得稳定高质量的发酵烟叶。