物理保湿对宾川白肋烟上部叶调制及其香气物质含量的影响

周海燕，史宏志，孙军伟，杨金鹄，褚 睿，字 萍，轩书章，周春明

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州， 450002；2.云南烟草大理州公司，云南 大理，615000；3.云南省宾川白肋烟公司，云南 宾川， 617600)

白肋烟是混合型卷烟的重要原料，具有香气量大、焦油含量低等特点，在低焦油卷烟生产中占有重要地位［1］.白肋烟调制效果的好坏明显受晾房内温度、湿度、气流、光等环境因子的影响［2］.晾制设备落后、晾房设计不合理、缺乏对晾制环境条件有效调节是中国白肋烟生产中的突出问题，也是研究者着力研究和解决的重要方面［4］.廖晓玲等研究白肋烟调制过程中湿度对其香气物质含量的认为，适当的湿度有利于白肋烟烟叶香气物质的积累，低湿环境有利于白肋烟的香气物质的积累［3］.白肋烟的的主要香气物质含量受晾房内的调制环境的影响较大，在有光线的晾房内，二氢猕猴桃内脂的含量在调制后期急剧增加［4］.不同晾房对自肋烟晾后烟叶常规化学成分有较大影响，其原因是各晾房内温湿度的差异［5，6］.白肋烟的香气量，香气特征及吃味与其生长环境、栽培技术及调制方法有不可分割的关系［7，8］.云南宾川白肋烟烟区相对湿度偏低，不利于烟叶晾制过程中物质的充分转化，气候条件是限制白肋烟质量提升的重要因素.本试验鉴于云南宾川地区高温低湿的气候条件，白肋烟香气前体物未充分转化，探索白肋烟的调制环节物理保湿对烟叶调制、烟叶中性香气物质含量及外观质量的影响，以期优化白肋烟调制方法，增加烟叶中香气物质，为白肋烟的科学调制和提高综合品质提供科学的理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2011年在云南省大理市宾川县力角镇中营村进行，供试土壤为沙壤土，供试品种为当地主栽品种TN 86，前茬作物为蚕豆，供试肥料为硝酸铵，硫酸钾，烟草专用复合肥(m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=15 ∶15 ∶15).试验中各处理施氮量225 kg·hm-2.2011- 05- 10 移栽，行株距为120 cm×55 cm.50%的烟株第1 朵中心花开放后统一打顶，统一留叶数为每株25片，2011-08-24采收，半整株砍收晾制.

1.2 试验处理与取样

采用单因素试验，物理保湿保湿方法，烟叶晾制前采用3种材料(遮阳网、黑膜和麻片)维护晾房，A.标准化晾房+遮阳网;B.标准化晾房+黑膜;C.标准化晾房+麻片;D.标准化晾房+不维护(对照).半整株砍收晾制，晾制结束后取样，取上部叶(20，21，22叶位)的烟叶1.5 kg 测定.为了使样品具有更广泛的代表性，采用半叶取样法，其中一半用于化学成分测定，烟叶在60℃下烘干后，用碾子磨碎后过60目筛，测定烟叶中性致香物质含量和类胡萝卜素的含量.

1.3 气象数据采集

采用奥作生态仪器公司生产的HOBOU23 系列数据采集器记录白肋烟晾制期间的温度和湿度，设置每隔1 h 记载1次.白肋烟成熟砍收置于晾房内，自动温湿度仪开始记录，每隔1 h 记录相对应的温度和湿度，直到烟叶晾制结束后终止记录，通过HOBOware Pro 软件下载读取温度和湿度的数据.

1.4 烟叶含水量的测定

烟株砍收当天、自调制后7，14，21，28 d分别取样15片，称其质量后，于100℃下杀青5 min，再置于60℃下烘干至质量恒定称取为干质量.根据公式计算烟叶的含水量.

1.5 类胡萝卜素测定方法

类胡萝卜素采用丙酮提取比色法测定，测4次重复，取平均值.

1.6 香气物质含量的测定

前处理采用水蒸气蒸馏，二氯甲烷溶剂萃取法［9］.在500 mL 圆底烧瓶中加入10.000 g 烟样、1.0 g 柠檬酸、500 L 内标(302 g·mL-1硝基苯)、350 mL 蒸馏水.安装同步蒸馏萃取装置，从冷凝管上方加入40 mL 二氯甲烷于250 mL 烧瓶中，待开始沸腾时进行同时蒸馏萃取，装置中出现分层时开始计时.2.5 h后，收集250 mL 烧瓶中的有机相，加入10 g 左右无水硫酸钠摇匀至溶液澄清，转移有机相到鸡心瓶，水浴浓缩有机相至1 mL 左右.所得分析样品以GC/MS 鉴定结果和NIST 库检索定性.

采用美国HP5890II—5972 气质连用仪对烟叶样品进行定性分析.色谱柱为HP-5［60 m×0.25 mm(i.d.)×0.25 m(d.f.)］;载气及流速为He，0.8 mL·min-1;进样口温度为250℃:传输线温度为280℃;离子源温度为177℃;升温程序为在50℃停留5 min，以5℃·min-1的升温速度升至120℃，停留5 min，再以5℃·min-1的升温速度升至180℃，停留5 min，然后以6℃·min-1的升温速度升至250℃，停留15 min;分流比和进样量为1∶15，2 L;电离能为70 eV;电离方式为EI;质量数范围为50～500 Da.采用NIST02 谱库检索定性.假定相对校正因子为1，采用内标法定量.

2 结果与分析

2.1 物理保湿对白肋烟及其调制进程的影响

2.1.1 物理保湿对晾房内温湿度差异的影响 根据宾川高温低湿的气候特征，烟叶调制期间为促进烟叶内含物质的转化和大分子物质降解，采取对晾房进行物理保湿.结果表明，遮阳网和黑膜处理的晾房内的湿度上升较麻片处理快.物理保湿的晾房内的温度与对照差异不明显，但湿度的差异比较明显.烟叶调制的前期烟株处于凋萎期，烟株散失水分，对照晾房由于不采取维护，空气流速快，水分容易散失，晾房内的升温快，处理的晾房内的温度比对照低，且从7 d 至21 d 温度差值增大.3种物理保湿的晾房内温度差异小(-0.02～0.79℃)，从21 d 以后温度差异小.晾房内的湿度差异显著:整个烟叶调制期间，物理保湿的晾房内的湿度比对照高(0.14%～2.49%).黑膜处理7和14 d 晾房内的湿度显著高于对照，这可能是黑膜集热高温效应，烟株的水分不易迅速排出，故而湿度快速上升.麻片和遮阳网有细孔，覆盖物上的细孔有利于烟株凋萎期散失的水分排除，黑膜处理的晾房内的水分流动缓慢，故黑膜处理的晾房内湿度最大.由于黑色覆盖物有集热效应，黑膜和遮阳网处理晾房内的湿度快速升高.相比黑色的覆盖物，麻片处理的晾房内湿度上升缓慢.

表1 物理保湿对晾房内温湿度的影响Table 1 Effect of physical manners to keep humidity on humidity and temperature in barns in burley tobacco curing process

2.1.2 物理保湿对调制过程中上部烟叶自由水和类胡萝卜素含量的影响 水分是生理生化反应的重要条件［10］，水分也是影响白肋烟晾制的一个至关重要的因素.结果表明(表2)，物理保湿(遮阳网、黑膜和麻片)的晾房内的烟叶自由水含量高于对照，这与前面的晾房内湿度相一致.烟叶调制的初期，烟株内含有大量的水分，随着调制时间的推移，不同处理的烟叶水分的含量产生了明显的差异.烟叶晾制的前28 d，遮阳网和麻片处理晾房的烟叶自由水含量均比对照高.晾制后前14 d 黑膜处理的烟叶自由水含量比对照高，晾制后14～28 d黑膜处理的烟叶自由水含量比对照低，这是由于黑膜有集热效应，晾制后7～14 d 烟叶自由水快速散失，晾制后14～28 d 烟叶的自由水含量相对较低，故黑膜处理的烟叶水分含量比对照低.

类胡萝卜素在烟叶调制过程中可降解转化形成多种能体现烟草特征香味的物质［11～13］，β- 大马酮、巨豆三烯酮和二氢猕猴桃内酯等可增加烟叶香气，抑制烟气的刺激性［14，15］.结果表明(表2)，对照的晾房内的烟叶从晾制7 d 至晾制结束类胡萝卜素含量始终是显著高于物理保湿处理过的烟叶.晾制的7，14，21 d，麻片的处理晾房内烟叶的类胡萝卜素含量高于遮阳网和黑膜处理，烟叶晾制结束麻片的处理晾房内烟叶的类胡萝卜素含量低于遮阳网和黑膜处理.晾制结束烟叶中的类胡萝卜素含量的大小顺序为:对照＞黑膜＞遮阳网＞麻片.这与前人研究的温度对白肋烟类胡萝卜素降解的结果一致:即调制期间的环境条件对色素降解有显著的影响，黑暗条件下降解速度快于光照条件下，提高温度可以加速类胡萝卜素的降解并使最终含量接近［15］.对照的烟叶中类胡萝卜素的含量显著高于遮阳网、赤膜和麻片处理，遮阳网和黑膜处理的类胡萝卜素含量差异不明显，遮阳网和黑膜处理的类胡萝卜素含量显著高于麻片处理.对照烟叶中高含量的类胡萝卜素与低湿度相关，物理保湿的烟叶中的低含量的类胡萝卜素与高湿度相关.

表2 物理保湿对晾制过程中上部叶水分和类胡萝卜素含量的影响Table 2 Effect of physical manners to keep humidity on content of free-water and carotenoid content of upper leaves in burley tobacco curing process

2.1.3 物理保湿对烟叶晾制进程的影响 将长势一致的白肋烟置于处理的晾房内调制，物理保湿处理对烟叶失水速率和晾制的进程产生显著影响(表3).对照的晾房烟叶的的调制进程最短;与对照比较，麻片处理的晾房内烟叶的调制进程最长，黑膜和遮阳网处理的晾房内烟叶的调制进程长.对照不维护，晾房内空气流速快，阳光直射，烟叶水分容易散失，黑膜和遮阳网对光照和热量有吸附集热效应，使晾房内的温度升高，又具有保湿效应，故延长了烟叶的调制进程.与黑膜和遮阳网处理的晾房相比，麻片处理的晾房不具增热、增温效应，烟叶失水缓慢，故麻片处理的晾房烟叶的调制时间最长.

表3 物理保湿对白肋烟调制进程的影响Table 3 Effect of physical manners to keep humidity on curing time at four stages in Burley tobacco curing process

2.2 物理保湿对调制后上部烟叶的各类香气物质含量的影响

烟叶成熟和调制过程是香气前体物降解，香气形成和转化的主要时期［16～18］.烟叶的香气物质是通过烟叶的香气前体物降解、转化形成的.烟叶香气前体物是烟叶在生长发育过程中形成的，其本身不具有香味特征，但通过分解、转化可以成为致香物质［19～21］.类胡萝卜素是最重要的萜烯类化合物之一，它的降解产物是烟叶中关键的致香物质.叶绿素降解产物新植二烯在烟叶中性香气物质占很大比例，它能直接进入烟气，具有增进烟叶的香味和吃味.西柏烷类降解产物茄酮均是具有明显的致香作用［4］.结果表明(表4)，类胡萝卜素降解产物、美拉德反应产物、香族氨基酸的降解产物、叶绿素降解产物新植二烯、除新植二烯的中性香气物质、挥发性中性香气物质的含量的大小顺序为:遮阳网＞黑膜＞麻片＞对照，物理保湿上部烟叶的各类香气物质的含量均大于对照的上部叶;但西柏烷类的降解产物茄酮的含量是:遮阳网＞黑膜＞对照＞麻片.遮阳网、黑膜和麻片处理的烟叶中性香气物质的含量比对照分别高出102.74%，88.73%，50.24%，遮阳网、黑膜和麻片处理的烟中叶除新植二烯外的中性香气物质的含量比对照分别高出194.21%，45.90%，28.23%.物理保湿的烟叶的中性香气物质的含量显著高于对照，遮阳网和黑膜处理的烟叶的中性香气物质含量相近，麻片处理的烟叶中性香气物质含量次之，对照最低.采用黑色的遮阳网和黑膜维护处理的上部烟叶中的类胡萝卜素降解产物的含量显著高于非遮光处理(麻片和对照)，这可能是遮光维护处理有助于类胡萝卜素降解，与前面的类胡萝卜素的降解相符合.

类胡萝卜素是烟草中最重要的烯萜类化合物，其双键断裂的位置不同在烟叶的调制、醇化和燃烧过程中形成关键的致香物质，如巨豆三烯酮、β-大马酮、法尼基丙酮、3-羟基-β-二氢大马酮、香叶基丙酮、氧化异佛尔酮螺岩兰草酮等.β-大马酮赋予烟叶花香、果香和似玫瑰香气，并增加香气浓度，巨豆三烯酮增加烟叶的花香和木香特征，法尼基丙酮具有甜味特征［3］.从表4可以看出，巨豆三烯酮占类胡萝卜素降解产物的35.91%～49.12%，β-大马酮占14.80%～18.10%，法尼基丙酮占18.26%～25.56%，3-羟基-β-二氢大马酮占6.63%～9.56%，其他香气物质含量都较低.前面类胡萝卜素的含量大小顺序为对照＞黑膜＞遮阳网＞麻片.对照处理的烟叶中类胡萝卜素的含量最高，而类胡萝卜素的降解产物的含量最低;遮阳网和赤膜的类胡萝卜素含量居中，挥发性中性香气物质中的类胡萝卜素降解产物的含量最多，烟叶遮光调制可能促进类胡萝卜素降解产物的形成和积累;麻片处理烟叶中的类胡萝卜素含量最低，但其类胡萝卜素降解产物的含量相对偏低，这与其烟叶的调制时间相关，长时间的物质消耗降低了类胡萝卜素降解产物的含量.烟叶中的类胡萝卜素降解产物的含量与烟叶中残留的类胡萝卜素的含量呈负相关.

表4 物理保湿对上部白肋烟中各类香气物质和类胡萝卜素的影响Table 4 Effect of physical manners to keep humidity on content of neutral aroma components and carotenoids of upper leaves in burley tobaccoμg·g -1

2.3 物理保湿对调制后上部烟叶外观质量的影响

过伟民［22］研究表明，烟叶的外观质量，尤其是油分，和颜色与质体色素和多酚的密切相关.调制环境直接影响质体色素的降解和最终含量，质体色素的降解产物对烟叶的颜色产生影响，故调制环境间接影响烟叶的外观质量.不同的晾房调制出的上部叶的烟叶外观差异较明显(表5)，黑膜和遮阳网处理的烟叶色泽偏深，颜色为红棕，并且色度分布均匀，叶片柔软又光泽，外观质量最好;较黑膜和遮阳网处理的烟叶，麻片处理的上部烟叶外观烟叶色泽稍暗，色度分布较均匀，色泽尚鲜明，麻片处理的烟叶烟叶深一些，而且颜色均匀，叶片稍薄;对照的上部烟叶颜色偏淡，叶片失水不均匀，阳光照射，调制后的烟叶存在一部分花斑烟，色度分布不均匀，烟叶的外观质量最差.物理保湿方法能有效改善烟叶的外观质量，尤其是烟叶的颜色深度和叶面颜色均匀程度.

表5 物理保湿对上部烟烟叶外观的影响Table 1 Effect of three keeping humidity manners on burley upper leaves appearance

3 结语与讨论

白肋烟调制方法为自然晾制，晾制过程和效果受环境条件的强烈影响.在宾川特定生态条件下，本试验研究了采用物理方法对通风性较强，且缺乏保湿功能的传统晾房进行围护保湿的效果，以提高烟叶香气物质含量.空气湿度与植物内部的自由水的含量是密切相关的.物理维护处理能有效提高晾房内的湿度，并减缓烟叶的水分散失，促进类胡萝卜素等香气前体物质的降解和中性香气物质的产生和积累.与对照相比，遮阳网、黑膜和麻片处理的晾房内的温度差异不明显，湿度差异显著，维护处理能有效增加晾房内的湿度，减缓晾房内空气流速和水分散失速率，烟叶调制的关键时期(变色期和褐变期)含水量适宜，烟叶中的大分子物质降解转化充分，并延长烟叶的调制时间，明显改善烟叶的外观质量.晾制结束样品的类胡萝卜素含量表明，对照烟叶中类胡萝卜素的含量显著高于遮阳网、黑膜和麻片处理，处理间类胡萝卜素含量的大小顺序为对照＞黑膜＞遮阳网＞麻片.调制后烟叶类胡萝卜素降解产物、美拉德反应产物、芳香族氨基酸的降解产物、叶绿素降解产物新植二烯、除新植二烯的中性香气物质、挥发性中性香气物质的含量大小均为:遮阳网＞黑膜＞麻片＞对照，物理保湿处理的各类香气物质的含量大于对照.研究结果表明，调制后烟叶中的类胡萝卜素降解产物的含量与烟叶中残留的类胡萝卜素的含量呈负相关，物理保湿措施促进了类胡萝卜素等大分子香气前体物的降解，因此在调制后的烟叶残留较少，而在对照的类胡萝卜素降解相对较不充分，调制后烟叶类胡萝卜素的残留量相对较多.

综上所述，保湿处理能有效增加宾川白肋烟的香气物质，遮阳网和黑膜处理对提高白肋烟香气物质含量效果最佳，遮阳网和黑膜处理的烟叶香气含量明显高于麻片和对照处理，且遮阳网和黑膜投入成本较低，操作简便，适宜在宾川地区推广应用.

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