硕士论文——烤烟配方模块醇化质量变化趋势及周期研究

I 工 程 硕 士 学 位 论 文 烤烤烟烟配配方方模模块块醇醇化化质质量量变变化化趋趋势势及及 周周期期 研研究究 II 摘摘 要要 烟叶自然醇化是卷烟生产的重要环节，在提高卷烟质量和成本控制方面发挥着 十分重要 的作用。随着打叶复烤和模块化配方工作的全面推广与普及，带来了烟叶 醇化与仓储管理的 深刻变化。本文以不同产区烤烟配方模块为研究对象，研究了不 同产区烟叶配方模块在醇化 过程中外观质量、感官质量、化学成分、香气物质和酶 活性的变化，旨在探讨不同产区配方 模块在武汉地区气候条件下的醇化规律和适宜 的醇化周期，以期为卷烟工业企业合理仓储、 科学养护烟叶原料提供科学依据和技 术支撑，用于指导生产。研究结果如下： 随着醇化时间的延长，不同产区烟叶配方模块的总糖、还原糖、pH值、烟碱、 挥发 碱含量呈逐渐降低趋势；碘值、挥发酸含量呈逐渐升高趋势。不同产区烟叶总 糖含量降低幅 度不同，中上部叶以湖北产区降低幅度较大，分别为15.5%和29.1%; 下部叶以四川产区降 低较大，为27.6%;降低幅度最小的是东北产区的上部叶，为 10.2%。还原糖含量降低幅度: 上部叶以湖北产区较高（25.9%)，以云南产区较低 （6.2%);中部叶以云南产区较高（16.1%), 四川产区较低（6.3%);下部叶以四川产区 较高（25.2%),东北产区较低（13.0%)。烟碱含 量在醇化中虽有所降低，但波动性较 大。对挥发碱含量降低幅度而言，上部叶以四川较大(21.62%)；中部叶以湖北较大 （25.71%),贵州较小（2.86%);下部叶以东北较大（44.44%), 湖北较小（14.29%)。就 pH值降低幅度而言，上部叶为东北10.2%云南9.8%四川8.7% 湖北8.3%福建7.6%; 中部叶为东北9.2%贵州8.6%四川6.6%云南6.4%福建 5.7%湖北5.6%;下部叶为 四川8%福建7%湖北6.7%东北6.2%云南6%。从挥发 酸含量上升的幅度来看， 上部叶以福建产区较大，达到116.85%,云南产区较低，为85.71%; 中部叶以云南产 区上升幅度较高，达115.38%，东北产区较低，为96.97%。几个产区烟叶 的碘值在 醇化中均是升高的趋势，在醇化18月之前，碘值含量上升幅度不大，但18月之后 上 升的幅度较大，陡然增加。从碘值上升的幅度来看，上部叶以东北和云南产区上升 幅度较 大，分别为78.91%和71.04%;中部叶以东北产区上升幅度较大，为90.72%;下 部叶以四川 上升的幅度较大，为68.34%。从碘值的变化趋势和碘值的大小可说明， 在醇化前期烟叶的 碘值较小，说明醇化程度较低；在醇化18个月之后，烟叶的碘值 变化较大，说明了烟叶的 醇化程度也发生了很大的变化，而烟叶感官质量也发生了 很大的变化；从碘值的变化情况可 看出，醇化18个月后是烟叶质量变化的一个“拐 点” ，18月之后烟叶质量逐步进入了适宜的 醇化期，烟叶的配方可用性较高。 不同产区烟叶苯丙氨酸代谢产物含量在醇化中呈逐渐升高趋势，就升高幅度而 言， 云南(97%) 贵州(93%) 四川(65%) 东北(53%) 湖北(41%) 福建（37%)。棕色化 反应产物含量在醇化中呈升高趋势，各产区烟叶增长幅度分别为四川(215)(云南 195)贵州(180)湖北(165)东北(160)福建(86)。类胡萝卜素降解产物含 量在醇化中呈升高的变化趋势，就最终含量来说，福建(11961 ugg)湖北(1 1423ugg)贵 FI(10924 ugg)-云南(9728 ugg)1四)11(9273 ugg) 东=|L(7291 ugg)：就增长幅度来说，东北(97)四川(86)贵州(85)湖北 (82)云南(80)福建(67)。类西柏烷类降解产物含量在醇化中呈现先升高后降 低的趋势，其含量在18个月时达到峰值，达到最高值时各产区烟叶增加的幅度分别 III 为东北(51)贵州(31)福建(25)四川(21)云南(19)湖北(19)。新植二 烯含量在醇化中均呈现逐渐降低的趋势，其中福建产区烟叶含量略高，为56429 ugg；东北产区略低，为36641 ugg；各产区烟叶叶绿素降解产物含量降低幅 度分别为东北(272)云南(182)四川(171)贵州(169)=福建 (169)湖北(151)。 3相关酶的活性与烟叶的感官质量和醇化速度有密切的关系。不同产区烟叶的 酶活性差异较大，但相同点是在醇化21个月左右时，不同酶的活性均降低到了接近 失活的水平。六个产区烟叶多酚氧化酶活性在醇化中均是呈降低的趋势，其中以云 南产区活性较大，其次是贵州、四川、湖北、东北、福建产区：淀粉酶活性在醇化 中呈现先升高后降低的趋势，各产区烟叶淀粉酶活性大d,JIl页序为：云南东北湖 北福建四川贵州。苯丙氨酸解氨酶活性在醇化中呈逐渐降低的趋势，几个产区 中苯丙氨酸解氨酶活性以福建产区较大，东北和贵州产区较小。 4不同产区烟叶配方模块颜色随着醇化时间的延长而逐渐加深，其中以福建和 湖北产区烟叶颜色较深，东北产区略浅；色度随着醇化时间延长由强变浓，在逐渐 变弱，其中云南、四川和贵州产区烟叶色度较好：叶片结构也是随着醇化时间的延 长而趋于疏松，其中福建产区配方模块在醇化前后叶片结构变化的幅度较大，且明 显好于其他几个产区；烟叶油分是随着醇化时间的延长先增加后减少的趋势，其中 云、贵、川产区的烟叶配方模块油分较好；烟叶的光泽是逐渐变浅的趋势，其中云 南和东北产区烟叶光泽较好。 5不同产区烟叶配方模块的感官质量在醇化中随时间的延长呈先升高后降低的 趋势。各产区烟叶配方模块达到最佳感官质量的醇化时间分别为：云南产区下部叶 是19个月，中部叶是20个月，上部叶是23个月：四川产区下部叶是19个月，中部叶 是21个月，上部叶是22个月；湖北产区下部叶是18个月，中部叶是20个月，上部叶 是21个月；福建产区下部叶是16个月，中部叶是19个月，上部叶是21个月；贵州产 区中部叶是20个月；东北产区下部叶是23个月，中部叶是24个月，上部叶是25个月。 因此，可以确定不同产区不同部位烟叶的醇化速度快慢为：下部叶中部叶上部叶； 福建产区湖北产区云南产区四川产区贵州产区东北产区。 关键词：关键词：烤烟；配方模块；质量；变化趋势；醇化 IV ABSTRACT In order to study the threshing and redrying effects on the release of HCN tobacco mainstream smoke, through threshing and redrying one run, two run, leaf and tobacco redrying four process were investigated, screened on tobacco HCN release affect processes of two largest, namely a run and tobacco redrying, and further research. Through the uniform design of experiment and find the best combination of a smooth exit temperature and smoke tobacco redrying four zone temperature, which can be reached in threshing and redrying tobacco to reduce the release amount of HCN in the process of. 1.From each process after redrying processing, the analysis results of different leaf positions in the HCN release, the test object is concerned, there was significant difference is: for the upper and middle leaves, a run before and after treatment, tobacco redrying before and after the release of HCN had significant difference; for the lower part of tobacco leaf: the beginning roast raw tobacco and tobacco redrying has significant difference. The three parts of the tobacco process between the rate of change is the biggest run before and after treatment and tobacco redrying before and after, that is to say a run and tobacco redrying two processes on the release of HCN is relatively large, the upper leaves were increased by 15.52% and 7.80%, the middle leaves increased 7.73% to reduce the 9.60% and the lower leaves, increased 3.15% and 2.70%. From the comparison of before and after aging, aging effects for each grade cigarette hydrocyanic acid release has a positive direction. Investigation of threshing and redrying one run, two run, leaf air separation, tobacco redrying four step, overall, a run and tobacco redrying effects of two steps on the release of tobacco cigarette HCN relatively large. 2.Findings: analysis, uniform test results are based on a smooth exit temperature and smoke tobacco redrying four districts temperature has significant influence on the release of upper leaves HCN, interaction run outlet temperature and smoke tobacco redrying three zone temperature, and negative correlation; tobacco redrying a temperature and two temperature interaction, tobacco redrying a temperature and four temperature interaction, and positive correlation. Have significant effects on the release of HCN is the central tobacco, tobacco redrying temperature and temperature zone two squared, and negative correlation; tobacco redrying a temperature and four temperature interaction, and positive correlation. Have significant effects on the release of HCN is the lower part of tobacco, tobacco redrying area square of the temperature value, tobacco redrying temperature of two square value, tobacco redrying three temperature and four temperature interaction, are positive correlation. 3.A run on tobacco and tobacco redrying process parameters are optimized, respectively, in tobacco leaf, three parts of the threshing and redrying, and so on HCN emission were compared, the result is released, three leaves of HCN significantly decreased, to reduce the amplitude of 16.2%, 13% and 23.6% respectively, and the sensory quality is not reduced, it is said that to achieve the purpose of this test. Keywords: threshing and redrying; tobacco leaf; mainstream smoke; HCN V I 目目 录录 第一章 绪 论.1 1.1 本课题提出的背景及研究意义1 1.1.1 课题来源和课题背景1 1.1.2 课题的研究意义2 1.2 打叶复烤加工关键工序概述2 1.2.1 打叶复烤国内外发展概况3 1.2.2 打叶复烤工序简介4 1.2.3 打叶复烤相关研究5 1.3 卷烟模块配方打叶相关烟气指标概述6 1.3.1 卷烟烟气的形成6 1.3.2 烟气中主要有害成分7 1.33 卷烟烟丝中主要常规化学成分.9 1.4 目前打叶复烤主要存在问题11 1.5 本课题主要研究工作.11 第二章 材料与方法.12 2.1 材料来源、取样和分样.12 2.1.1 材料与设备12 2.1.2 取样方法及要求12 2.1.3 卷制烟丝样品制备13 2.2 主流烟气中氢氰酸的测定13 2.3 卷烟感官质量的评定方法13 第三章 打叶复烤与氢氰酸释放量关系显著工序的筛选.14 3.1 打叶复烤各工序对各部位试验原料卷烟主流烟气中 HCN 释放量影响.15 3.1.1 打叶复烤对不同部位烟叶的 HCN 释放量影响的方差分析.15 3.1.2 打叶复烤工序间对 HCN 释放量的变化率.17 3.3 醇化后各工序样品 HCN 释放量的变化打叶复拷.18 3.4 对不同部位烟叶卷烟 HCN 释放量影响显著地复烤工序的筛选19 第四章 打叶复烤代表性工序与氢氰酸释放量关系.21 4.1 均匀试验设计与试验21 4.2 打叶复烤重点工序与烟叶卷烟 HCN 释放量关系的试验设计21 4.2.1 试验因素和水平的选择21 4.2.2 打叶复烤重点工序的试验设计.22 4.2.3 均匀试验与样品制备23 4.3 试验结果与分析.23 4.3.1 上部烟叶结果分析23 4.3.2 中部烟叶结果分析25 4.3.3 下部烟叶结果分析27 4.3.4 感官质量评价.28 II 4.4 复烤后各部位烟叶醇化后分析.30 4.4.2 醇化后上部烟叶 HCN 释放量回归分析.30 4.4.3 醇化后中部烟叶 HCN 释放量回归分析.31 4.4.4 醇化后下部烟叶 HCN 释放量回归分析.32 4.4.5 醇化后各部位烟叶感官质量33 4.5 醇化前后比对.35 4.5.1 醇化前后各部位烟叶卷烟 HCN 释放量比对.35 4.5.2 醇化前后回归结果比对35 4.5.3 醇化前后感官质量得分比对35 第五章 打叶复烤工序参数优化与验证.37 5.1 各部位烟叶理论最低 HCN 释放量的复烤工艺参数组合 37 5.2 优化结果验证.37 5.2.1 优化后各部位烟叶的 HCN 释放量.37 5.2.2 优化后感官质量38 第六章 结论与展望.39 6.1 结论.39 6.1.1 打叶复烤对不同部位烟叶 HCN 释放量影响显著的工序筛选39 6.1.2 打叶复烤代表性工序与氢氰酸释放量关系39 6.1.3 打叶复烤代表性工序参数优化的验证39 6.2 展望40 参考文献.41 致 谢.49 第一章 绪 论 1 第一章第一章 文献综述文献综述 烟叶醇化是卷烟生产过程中的重要环节，也是卷烟工业提高产品质量的初加工 方法1, 在提高卷烟质量和加强成本控制方面发挥着十分重要的作用。目前，随着 打叶复烤的全面推 广与普及，带来了烟叶醇化与仓储管理的深刻变化。片烟自然醇 化与过去的把烟相比，由于 成品烟叶的水分、温度等物理性状和装箱密度，以及包 装方式的改变，导致烤烟自然醇化过 程在时间和速度上与把烟相比有较大不同，造 成自然醇化周期延长，其结果是工业企业不得 不增加购买量，通过加大储备来解决 醇化与使用同步的问题。因此，进行烟叶的醇化技术研 究对于企业的发展及降低成 本是十分重要的。 11概念的演变概念的演变 随着烟叶加工技术的改进和发展，烟叶发酵被细分成不同的概念，一般将烟草 发酵定义为：烟叶通过调制(烘烤或晾晒)和复烤后，在人工辅助条件或自然条件下 陈化一个过程，使烟叶内含物发生一系列化学或生物化学变化，弥补原烟某些品质 缺陷，使烟叶香气更加显露，吸食品质明显提高的一个卷烟加工极为重要的工艺环 节2。 烟叶发酵、烟叶陈化、烟叶醇化都是含不同侧面内容的烟草发酵概念，应该区 分清楚。陈化主要偏重于自然发酵，也叫醇化。发酵，主要偏重于人工发酵。醇化， 侧重于指人工发酵和自然发酵后的效果，多数情况下醇化等同于陈化2。 12烟叶发酵机理烟叶发酵机理 对于烟叶发酵机理研究最早始于1858年， Koller3发现雪茄烟的发酵机制在某 些方面与乙醇发酵相似，并试图用微生物来提高烟草发酵效果，但没有取得成功。 1950年美国烟草专家FrankenburgWG提出由酶催化烟叶发酵理论，并在晾晒烟 发酵过程中发现近半数的蛋白质被蛋白酶水解成大量氨基酸。20世纪50年代前苏联 科学家做了大量的微生物烟草发酵试验，均未获得成功：随后改变方法用提供酶作 用的温湿度的条件创造了人工发酵方法。1977年瑞典化学家Demole证实了烟草的主 要香气成分来源于类胡萝卜素、西柏烷类和赖百当类化合物的降解。1980年以后我 国烟草科研工作者对烟草发酵机理也展开了大量研究。通过深入研究烟叶发酵过程 的主要物质转化途径和主要催化因子1，关于烟叶陈化发酵的机理有3种不同学说： (1)纯化学变化；(2)微生物作用；(3)酶催化。 121化学变化化学变化 1867年俄罗斯的涅斯列尔和什列晋格首先提出烟叶发酵原因假说，认为烟叶中 所含的无机催化剂(铁、镁)是促使烟叶发酵的主要原因，这些元素与空气中的氧进 行催化作用，发生化学反应，烟叶调制后水分缺乏，颜色变黄，大部分细胞死亡， 多数酶失去活性，残留酶对陈化的作用不大，另外烟叶发酵时耗氧量与温度同步变 化，即较高的温度在定量上导致更多的化学变化，这不符合酶催化的特征，烟叶表 面的微生物，往往对烟叶质量产生不良影响，如霉变等；Dixon4等的研究表明， 烤烟陈化之后，微生物的数量有所减少，烤烟中酶的作用是极小的，烤烟发酵在很 郑州轻工业学院硕士学位论文 2 大程度上是一个纯化学过程。青岛轻工业研究所等曾用环氧乙烷来杀死烟叶叶面微 生物，发现发酵仍可以进行，认为可能是由于增加了氧化作用的结果。刘伯衡5、 余永茂6用臭氧和紫外线处理烟叶，也得出了同样的结论。Ares等的研究表明，发 酵过程中，烤烟中的尼古丁含量与示氧值呈正相关7。张敬祥等8用氰酸气、乙 醇和高温处理烤烟烟叶，以破坏烟叶所含有的酶或抑制酶的活动，然后再进行人工 发酵，结果表明，除示氧值明显降低外，烟叶的感官判断、颜色和内在质量评吸结 果与正常发酵无区别，证明烟叶叶中酶的作用不大，而以氧化所起的作用较大。 122微生物作用微生物作用 19世纪80年代，小什列晋格提出一种新假说1，认为引起发酵的最初原因是微 生物的参与，发酵的后期过程在无机催化剂的作用下进行；Reid9等人在研究雪茄 烟发酵过程中发现，微生物活动比较活跃，并与发酵过程和发酵质量有一定关系， 雪茄烟烟叶表面存在着大量的细菌和霉菌，烘烤后烟叶中分离出的细菌主要是巨大 芽孢菌群，霉菌主要是青霉和曲霉。Tamayo10等从西班牙烟叶中分离出的微生物 主要是芽孢杆菌和球菌。Cornellt11等认为，烟叶中的微生物与烟叶发酵过程中的 物理和化学变化有关。韩锦峰12等指出，烟叶中的微生物种群主要包括细菌、放 线菌和霉菌3大类，每克烟叶中的微生物总量一般为50000-一80000个。在发酵过程 中烟叶中的微生物数量随发酵过程有一定减少，但放线菌的数量在烟叶陈化30个月 时有一定增加。Garner13在对白肋烟中分离出的细菌和酵母菌进行计数和鉴定时 发现，从白肋烟中分离出的杆菌型细菌主要是枯草芽孢杆菌，而酵母菌比细菌少。 对于深色明火烤烟，在发酵初期时烟叶中的细菌密度呈增加趋势，随后逐渐降低。 Miyake14等发现，发酵过程中烟梗中的微生物有一定的变化。Geiss VL15认为 存在两个微生物课题：如何对侵入的微生物进行控制；如何选择微生物的特殊功能 并加以利用。赵铭钦等16以烤烟品种NC89为试验材料，研究了陈化期间烤烟叶片 生物活性的变化，结果表明：烤烟NC89在0-17个月的陈化期间，陈化初期叶面微生 物的数量和种类分布较多，以后随着陈化时间的延长而逐渐减少，生物活性随之降 低：在烤烟叶面微生物中，细菌占绝对优势，霉菌和放线菌数量较少：细菌中芽孢 杆菌属为优势菌群，曲霉和青霉是霉菌的优势菌群，放线菌中以链霉菌为主。邱立 友等17研究发现，在自然发酵烤烟叶面微生物中，细菌占绝对优势，放线菌和霉 菌尤其是放线菌数量较少。 123酶催化酶催化 列夫理论1认为是烟叶本身所含的氧化酶类引起发酵作用，并指出主要是氧化 酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等作用所致；1950年美国烟草专家 FRANKENBURYWG2也提出酶催化烟叶发酵的理论，并在晾晒烟发酵过程中 第一章 绪 论 3 发现近半数的蛋白质被蛋白酶水解成大量氨基酸。前苏联烟草和马合烟草工业研究 所对东方型烟叶发酵研究表明18，烟叶上繁殖的微生物对烟叶质量往往有不好的 影响，这些研究认为烟叶的发酵主要是酶的作用。Aodnar19和Bana20对烤烟自 然发酵的研究表明，发酵过程中，烟叶的过氧化物酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、 淀粉酶明显下降，而肽酶是增加的，过氧化氢酶活性与尼古丁含量的降低呈高度相 关性。周冀衡21等、肖协忠22等认为发酵是烟叶在其本身酶参与下的生化过程， 影响烟叶发酵的内在因素是烟叶本身细胞内所含有的酶，它是促进烟叶发酵的原动 力，烟叶发酵是多种酶联合作用的结果，在陈化发酵过程中，由于酶的催化，烟叶 内部各种化学成分发生剧烈变化：这些变化伴随着强烈的氧化过程，具体表现为烟 叶强烈地从空气中吸收氧气，发生回潮并放出热量，影响烟叶发酵的最重要的外在 因素是温、湿度，烟叶中酶的催化作用受限于周围空气的温、湿度变化，在干燥条 件下，酶具有很强的耐热性，即使升至100。C，酶仍能保持活性：宋桂经23等测 出原烟和机烤烟中均有较高的淀粉酶和蛋白酶活性，此外还有微弱的蔗糖酶、 B糖苷酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶和多酚氧化酶活性，几乎未能测到木聚糖酶和 纤维素酶活性。赵铭钦等24研究表明自然发酵过程中，烤烟烟叶叶面微生物和烟 叶的酶一起构成了烤烟烟叶的生物活性，烤烟烟叶叶面活性可能是推动烤烟自然发 酵的“催化剂” 到目前为止烟叶发酵的催化因子还在争论当中，是微生物作用、酶作用还是无 机氧化作用，以及以哪种途径为主都尚无定论。FrenkenbergWG21在对前人 的研究总结后，提出烟叶陈化是在自身酶、微生物及自然氧化诸条件下共同完成的 想法，认为这3种作用都可能存在，可同时促进总的化学反应，但何种机制占主要作 用，则取决于烟草类型、发酵前处理和发酵条件。 13烟叶醇化技术烟叶醇化技术 131烟叶醇化方法烟叶醇化方法 根据发酵条件和方法的不同，烟草发酵被分为自然醇化和人工发酵2。 1311自然醇化自然醇化 自然发酵也称醇化，主要是借助自然气候的变化进行发酵，所以也叫季节性发酵。 它的主要特点是在烟叶贮藏期间，利用一年一度的春季温度上升，促进烟叶内酶的 活动，使烟叶经过缓慢的发酵过程，以达到改善烟叶品质的目的。其优点是工艺简 单，操作方便，发酵后烟叶的色泽鲜明，比较均匀，烟叶内在质量可以得到更优良 的改善；而其缺点主要有：时间长(1-2年)，占用仓库面积大，烟叶周转慢，不够经 济。 1312人工发酵人工发酵 烟叶的人工发酵，又称加温发酵。它是利用人为的适合烟叶内在品质变化的条件 (即适宜的温度和湿度)，促进烟叶加快变化的方法。其优点是：发酵周期短，一般 郑州轻工业学院硕士学位论文 4 为1215天，比较经济；但是发酵后烟叶的质量远不如自然发酵达到的效果。 烟叶的类型不同，其发酵方法也不同，这主要根据烟叶的性质和具体要求来决定。 决定烟叶发酵方法的主要条件包括：第一，烟叶的特性，主要指烟叶的成熟度，烟 叶等级的高低，烟叶的柔软粗糙程度，调制方法，化学成分及烟叶含水量的大小； 第二，周围空气的温度和相对湿度；第三，发酵的堆垛体积和重量；第四，各种类 型烟叶的发酵程度：第五，发酵前烟叶贮存的时间。 132不同类型烟叶的发酵方法不同类型烟叶的发酵方法 1321烤烟人工发酵方法烤烟人工发酵方法 在我国，卷烟工业所需原料大部分是烤烟，作为烤烟型卷烟对烟叶的色泽要求偏 浅，因此发酵时，烟叶的含水量要低，否则，将会使烟叶颜色加深。有的甚至会变 成褐色，光泽较暗，香气减少。不同烟叶有不同的发酵方法。烟叶发酵水分差距较 大，一般来说，烟叶水分较高，如原烟水分1820，发酵作用较猛烈，发酵进 展速度快，发酵时间较短，质量较差；反之，若烟叶水分较低，复烤后烟叶水分控 制在1113，发酵作用较缓慢，发酵时间长，烟叶质量好。 温度是烤烟发酵的主要技术条件，温度太低，烟叶发酵进行缓慢。例如，在冬季， 烟叶温度低至O时，烟叶在仓库贮存基本上不发酵。到春末夏初气温达到20左 右时，烟叶即开始发酵。根据有关方面的研究认为，中、高等级烟叶仍采用50发 酵法；低等级烟叶采用55。C发酵法。采用一次醇化或发酵醇化再发酵来 延长发酵时间，促进烟草的棕色化发应，以达到改进色、香、味的目的。 1322白肋烟发酵方法白肋烟发酵方法 烤烟的主要烟气趋酸l生反应，而白肋烟则产生一种碱性的烟气，有一种浓郁香 气使人愉悦，对卷制混合型卷烟是有益处的。但白肋烟也有较突出的缺点，氨气很 重，故而使用前应进行发酵。其发酵方法为：第一阶段，发酵室温度提高到50的 升温阶段，时间为225天；第二阶段：发酵的烟叶保温10天；第三阶段：发酵终 了后225天。总的发酵时间为1415天，烟叶水分为15-17之间，发酵后的 白肋烟烟叶质量，应出去大量的氨，使其浓郁香味显露出来，吃味纯净，刺激性减 轻，颜色呈棕色，一般最低要求成棕褐色即可。 1323香料烟发酵方法香料烟发酵方法 香料烟的上部烟叶和顶叶具有较浓的芳香，这种香气叫做热固树脂香，它释放出 烟草的自然组分，造成更有效的香味。香料烟的热固树脂比其他类型的烟草要强4-6 倍，其熔点只有59“C67。C。因此，在发酵上采用较低的温度，否则热同树脂变 为热熔树脂，香气容易挥发。香料烟经过分级包装，水分为14-16，即可进行发 酵，发酵的温度40“C45。C较宜，发酵时间为3045天。香料烟发酵的质量，要 求保持其原有的色泽和香气，只改善它的生青气即可。 1324雪茄烟的发酵方法雪茄烟的发酵方法 雪茄烟的发酵方法大致分为两类，即堆垛发酵和装箱发酵。通常所用的雪茄烟外 包皮、内包皮和芯烟的发酵方法是不同的，对外包皮烟叶而言，一般比较喜欢青灰 色或棕黄色。因此，采用较低温度和较长发酵时间，即经过长时间的低水分条件下 进行缓慢的发酵方法。从质量方面讲，要求只控制其颜色不转深，适当减轻刺激性， 通常用装箱发酵来完成。内包皮和芯烟则与外包皮相反，发酵时不控制颜色，只注 重提高内在质量，降低尼古丁含量，消除氨气，保留雪茄烟香气，故采用堆垛方法。 第一章 绪 论 5 烟叶水分较大，一般第一次堆垛时，烟叶水分在4050之间，堆垛温度升到 58。C以后，经过若干次倒垛，烟叶水分逐渐降低到1820，尼古丁从4-7 降低至2左右，氨气就可以消除，烟叶所含的强烈雪茄香显露出来，此时即停止发 酵。 14醇化技术研究进展醇化技术研究进展 目前，国内卷烟工业企业为了保证卷烟产品的质量，并提高企业经济效益，充分 利用一切可以利用资源和途径来改善烟叶的醇化质量，在深入研究分析烟叶自然醇 化和人工发酵的机理的基础上，采用可行的措施，扬长避短，尽量缩短烟叶自然发 酵所需时间，或使人工发酵烟叶的内在质量在较短时期内能达到或基本达到自然发 酵烟叶，在这方面做了很多研究和努力。这对于企业不断降低成本、提高和改善烟 叶内在质量和稳定卷烟产品质量具有重要的意义。我国烟草行业长期以来普遍采取 传统的高温发酵法，即50发酵法。80年代以后，随着我国烟叶成熟度和烟叶品质 的提高，质量概念发生了变化，一些烟草企业为提高发酵质量，探索出低温(45左 右)发酵法、微生物发酵法和加酶发酵法等，取得了一些进展24。 141改变烟叶储存环境条件改变烟叶储存环境条件 从理论上讲影响烟叶醇化有物理因素和生物因素等方面，其中一些烟草科技工作 者就从环境温度、湿度和陈化时间以及烟叶含水率等物理因素开展了对烟叶陈化质 量的研究。研究结果22表明：烟叶自然陈化的适宜含水率为10-13，温度为 035，陈化期约13年，但主要的内在化学成分变化在前12个月内进行，以后的 时间变化缓慢。 宋纪真等25认为福建Z05-98片烟在温度较低、相对湿度较高的环境条件下贮存， 片烟的外观质量较差，也不利于片烟吸味品质的改善；温度为自然温度，湿度55- 65环境条件下贮存的片烟外观质量较好，更有利于片烟吸味品质的改善。 PEROVOIC D等26指出自然陈化过程中空气温度和湿度这两个基本因素对复烤 叶片的影响。分析了3年陈化过程中，复烤叶片物理和化学特性。结果发现，烟叶的 平衡水分增加，烟碱、还原糖含量以及pH下降，蛋白质和总氮含量分别有轻微减少 和增加。一些卷烟工业发达国家比较重视仓储温湿度对陈化质量的影响。为缩短陈 化时间，美国北部的卷烟厂把烟叶运到气温较高的南方搞异地陈化21。巴西的烟 厂实行烟叶标准化库房贮存，仓库温度常年保持19度，相对湿度恒定在60，陈化 效果很好。意大利的Carotenuto R27为了探索仓储温度和贮存时间对烟叶陈化的 影响，经过多年试验，初步探讨了温度一时间效应与烟叶亮度、还原糖含量、烟丝 填充力以及相对湿度之间的函数关系式，为有效调控烟叶陈化的进程奠定了数理基 础。KIM等28探讨了储存期间不同高温高湿模式下，对已加工烤烟和白肋烟的 pH、颜色和某些化学成分有重要的影响。 韩锦峰等29对烤烟发酵过程中生物和化学变化规律研究结果以及评吸结果综合 表明；烤烟陈化作用主要是在1218个月中完成的。在现有的技术条件下，烤烟达 郑州轻工业学院硕士学位论文 6 到最佳吸昧品质的最佳自然陈化时间为2430个月。于校芳等30研究认为：上桔 二为1220个月，上桔三为1523个月。郭俊成等31指出：中三中四为2年，上二 为3年。各等级烟叶的陈化时间一般不应超过3年，否则，烟叶的香气将有损失，同 时还发现，随着陈化时间的延长，烟叶的填充值有增加的趋势。 通过改变烟叶自然醇化库的条件，适时适当增加仓库湿度、温度，使自然醇化仓 库的温湿度在春秋两季时基本能达到夏季的温湿度条件，使微生物的活动性和酶的 活性得到增加，从而使自然醇化的速度得到加快，缩短自然醇化的时间：也可以改 进人工发酵的温度、湿度、时间等工艺条件，采用较低温如35-45度、适当延长发 酵时间如50天到两个月，使发酵缓和一些，使微生物和酶的作用时间加长，与自然 醇化靠近，从而使烟叶的化学成分向有利的方向转化得更充分。 142打叶复烤环节添加酶和微生物醇化剂打叶复烤环节添加酶和微生物醇化剂 在深入研究了酶的类型和微生物的种类对烟叶化学成分氧化降解作用的基础上， 采取有效的生化调控措施，如使烟包内增加某种适宜的微生物、施加催化性强大的 某种酶等，对烟叶纤维素、半纤维素、果胶、木质素的细胞壁物质及淀粉、蛋白质 等的降解有明显作用，并缩短烟叶自然醇化时间，提高烟叶人工发酵的效果。这方 面的内容是目前国内烟草行业研究最多，利用最广的技术措施，并且也是以后发展 潜力最大的技术措施。自19世纪至今，研究人员在烟叶发酵期间，对烟叶叶面微生 物进行了一系列分离、鉴定工作，同时也进行了大量的向烟草中加入微生物及其酶 制剂来提高烟叶质量的尝试性研究32、.33。 Izquierdo TamayoA等人34发现，用微生物接种的烟叶，香气和性状均得到改 善，尤其是当采用微球菌属(Micrococcus)或杆菌属(Bacllus)或两者的混合物接种烟叶 时，烟叶蛋白质含量降低，可溶性氮尤其是氨态氮和酰胺氮含量增加，发酵期间生 物碱(主要是烟碱)含量降低，发酵后pH值大幅度增加。GiovannozziSermanni G35在实验室内采用微生物Deharyomycos nicrotianace、Micrococcus nicotianae、Mnicotianae val1iquefaciens、Bacillussp和Arthrobacter nicotianae对雪 茄烟用的肯塔基烟叶进行发酵处理，结果由于柠檬酸、苹果酸、马来酸和琥珀酸的 分解，导致烟叶变为碱性。其中可使烟叶中游离氨基酸的含量增加，而Micrococcus nicotianae可利用这些氨基酸进行代谢，产生C02、氨、丙烷和丙烯。 GiovannozziSermanni G.31的后续研究进一步表明，用上述微生物制剂处理的烟 叶总氮、可溶性氮和烟碱含量均大幅度降低，分别由3574、697和336 降至987、291和89，而蛋白质氮含量在所有情况下均增大。Ray E Dawson37的研究表明，嗜热性放线菌属(thermophilic actinomyces)在湿度非常低的 陈化烟中生长缓慢，并可使陈化烟叶产生一种令人喜欢的香气，尤其是水果香气和 壤香等。 English等38认为，烟叶接种枯草芽孢杆菌和羧状芽孢杆菌后能迅速地产生一种 使人愉快的香气，随着微生物的生长，烟叶中的总碳水化合物和还原糖降低，pH值 第一章 绪 论 7 提高。Gaisch等39将蛋白酶加入烟草和水的混合体系中降解烟草中的蛋白质，通 过微生物代谢作用去除水溶液中的多肽等，去掉了烟草中50以上的蛋白质。Rossi 等40用由土壤中分离出的假单孢菌属第41小种处理烟碱溶液24 h，降低65的起 始烟碱。此外，布朗29%;下部叶以四川产区降低较大，为 27.60/0。 烟碱是烟草中最重要的氮化物，但含量过高会导致烟气粗糙、刺激性增加，烟碱含量的 高 产区部位适宜醇化期(月）最佳醇化期(月） 福建 云南 四川 贵州 湖北 东北 上部 中部 下部 上部 中部 下部 上部 中部 下部 上部 中部 下部 上部 中部 下部 上部 中部 下部 15-24 18-24 18-21 18-26 18-24 18-24 18-27 18-24 15-21 20-25 19-24 18-24 18-27 18-24 18-24 21-30 21-28 21-27 15-21 20-22 19-21 22-25 19-22 21-23 21-24 20-22 17-19 21-23 20-22 19-20 18-22 18-22 19-22 23-26 23-25 23-25 致谢 31 低主要影响卷烟的劲头和浓度。不同产区配方模块的烟碱含量在醇化过程中均有所降低 的，但 波动较大。烟碱的降低主要是由于烟碱在酶、微生物和氧化作用下发生降解所至，这 些降解产 物（包括烟酸、2,2, 3-3-联吡啶，甲基-3-3-吡啶酮、可的宁、3-3-吡啶基丙酮等）对烟叶 的香气有一 定的贡献【6969】 ，醇化中烟叶的香气质感逐渐丰富，刺激降低，浓度劲头减小可能 与烟碱降低 有很大的关系。 挥发碱是指烟草在燃吸时可以挥发进入烟气的碱性物质,主要是氨类和易分解产生氨类 的 氮化合物及游离态烟碱。由于它们的挥发，使烟气的酸性减弱，碱性增强；如果含量过高， 会 使烟气产生较大的刺激性，感觉辛辣、刺喉、呛咳等，因此分析烟草挥发碱的含量有助于 研究 烟草的内在品质。不同产区烟叶挥发碱含量在醇化过程中呈逐渐下降的趋势。几个产区 中，上 部叶挥发碱含量以湖北较高，为 0.45%;0.45%;东北较低，为 0.23%;0.23%;中部叶以贵州较高， 为 0.35%;0.35%;东 北较低，为 0.18%;0.18%;下部叶以福建较高，为 0.34%;0.34%;东北较低，为 0.180.18%。就 挥发碱含量降低幅 度而言，上部叶以四川较大，为 21.62%;21.62%;中部叶以湖北较大，为 25.71%,25.71%, 贵州较小，为 2.86%;2.86%; 下部叶以东北较大，为 44.44%,44.44%,湖北较小，为 14.2914.29%。 挥发酸的含量对烟叶的香气质有较大的影响,其含量适宜时烟气吃味醇和,香气量较足， 分 析和研究烟草中挥发酸的含量对了解烟叶内在质量特点有重要意义。不同产区烟叶挥发酸 含量 在醇化中呈逐步上升的趋势。几个产区中，以福建产区烟叶的挥发酸含量较高，东北较低。从 上升的幅度来看，上部叶以福建产区较大，达到 116.85%,116.85%,云南产区较低，为 85.71%;85.71%; 中部叶以 云南产区上升幅度较高，达 115.38%,115.38%,东北产区较低，为 96.9796.97%。 pHpH 值是衡量烟叶质量的一个重要指标，能够反映烟草烟气强度( (含氮碱类) )、刺激性， 也 可间接反映烟气的芳香性烟叶 pHpH 值降低，这与烟叶发酵过程中碱性物质挥发，酸性 物质增加 有关。不同产区烟叶 pHpH 值在醇化中呈明显的下降趋势。几个产区中，东北产区 pHpH 值较高，福 建较低；就 pHpH 值降低幅度而言，上部叶为东北 10.2%10.2%云南 9.8%9.8%四川 8.7%8.7% 湖北 8.3%8.3%福建 7.6%;7.6%;中部叶为东北 9.2%9.2%贵州 8.68.6。/ /。 四川 6.6%6.6%云南 6.46.4%福建 5.7%5.7%湖北 5.6%;5.6%;下部叶为 四川 8%8%福建 7%7%湖北 6.7%6.7%东北 6.2%6.2%云南 6 6%。 不同产区烟叶碘值在醇化过程中呈明显的上升趋势。几个产区中，福建产区烟叶的碘值 在 醇化过程中均高于其他几个产区，而东北产区碘值较小。在醇化 1818 月之前，碘值含量上 升幅 度不大，但 1818 月之后上升的幅度较大，陡然增加。从碘值上升的幅度来看，上部叶以 东北和 云南产区上升幅度较大（东北的碘值上升幅度较大与其本身含量较低有关)，分别为 78.91%78.91%和 71.04%;71.04%;中部叶也是以东北产区上升幅度较大，为 90.7290.72%;下部叶以四川上升的 幅度较大，为 68.34%68.34%。从碘值的大小和变化趋势可说明，在醇化前期烟叶的碘值较小，说 明醇化程度较低； 郑州轻工业学院硕士学位论文 32 在醇化 1818 个月之后，烟叶的碘值变化较大，说明了烟叶的醇化程度也发 生了很大的变化，而 烟叶感官质量也发生了很大的变化；从碘值的变化情况可看出，醇化 1818 个月后是烟叶质量变 化的一个“ “拐点“ “，1818 月之后烟叶质量逐步进入了适宜的醇化期，烟 叶的配方可用性提高。 5.2 中性致香物质在醇化过程中的变化中性致香物质在醇化过程中的变化 烟叶的香气物质是评价烟叶质量的重要指标，虽然物质含量大多都很少，但对烟叶的香气、 吃味却有较大的影响。烟叶中苯丙氨酸类物质的代谢转化是影响烟草香味的重要过程之一,其代 谢产物如苯甲 醇、苯乙醇、苯甲醛、苯乙醛等都是烟叶中含量较丰富的香味成分，这些成分可 増加烟叶和 烟气醇香。不同产区烟叶苯丙氨酸代谢产物含量在醇化中呈逐渐升高趋势，不同产 区烟叶苯 丙氨酸代谢产物最终含量和增长的幅度不同。就苯丙氨酸代谢产物最终含量而言，福 建 (30.57(30.57 ug/g)ug/g) 云南（26.58ug/g)26.58ug/g) 贵州（26.30ug/g)26.30ug/g) 湖北（25.89ug/g)25.89ug/g) 四川 (22.09ug/g)(22.09ug/g) 东北（18.10ug/g);18.10ug/g);就苯丙氨酸代谢产物含量增长幅度而言，云南（97%)97%) 贵州 （93%)93%) 四川（65%)65%) 东北（53%53%)湖北（41%)41%) 福建（3737%),各产区烟叶苯丙氨酸代谢产 物含 量前期增长幅度较小，后期增长幅度较大。 美拉德反应又称为非酶掠色化反应,其基本反应类型是氨基化合物与还原糖或其它羰基 化 合物之间经加热而发生的非酶褐变过程。由于烟草中含有大量的氨基化合物和丰富的糖类 物质， 因此在烟叶调制、醇化过程中，两类物质之间会发生反应，最终产生多种具有特征香 气的重要 挥发性化学成分，主要包括氮杂环类的吡啶、吡咯、吡嗪类衍生物、酸类和羰基化 合物等。烟 叶醇化后的坚果香，甜香，爆玉米花香等优质香气与这些化合物有很大的关系。