（作物栽培学与耕作学专业论文）陈化过程中空气湿度对烟叶品质形成的影响.pdf

摘要 陈化是烤烟原烟用于卷烟生产的一个重要环节。本试验以2 0 0 6 年贵州、山东烤 烟原烟为材料，在恒温( 2 2 ) 控湿( 相对空气湿度：5 2 ，相对空气湿度：6 0 ， 相对空气湿度：6 8 ) 条件下，研究了陈化过程中不同空气湿度条件下烟叶化学成分、 物理指标、外观指标和感官评吸质量的变化，旨在探讨空气湿度对烟叶陈化品质形成 的影响，主要结论如下： 1 陈化期间烟叶的外观评价都有不同程度的改善。中等空气湿度( 6 0 ) 对上部 烟叶颜色和色度的改善最有利，低空气湿度次之；高的空气湿度对中上部烟叶的结构、 上部烟叶的身份和油分的改善最有利，中等空气湿度次之。空气湿度对成熟度的影响 因烟叶的产地、部位不同而异。 2 随着陈化时间的延长，烟叶的平衡含水率降低，填充值升高。中部叶的平衡 含水率和填充值随空气湿度的升高而增加。 3 随着陈化的进行，烟叶淀粉含量、总糖含量和烟碱含量降低，还原糖和多酚 的含量上升。空气湿度高有利于烟叶淀粉和总糖及下部烟叶烟碱的降解。空气湿度对 总氮含量的影响因烟叶的产地、部位不同而异。中部叶的多酚含量随空气湿度的升高 而降低。 4 陈化六个月时烟叶的感官质量评价结果表明，空气湿度高有利于下部烟叶的 香气质、香气量、余味、杂气和刺激性的改善。空气湿度对燃烧性和灰色没有影响， 对劲头和浓度的影响比较小。对烟叶的整体质量评价而言，上部叶贵州的以6 0 处理 表现最好，山东的以6 8 处理表现最好；中部叶贵州的以6 8 处理表现最好，而山 东的则是5 2 处理；下部叶都以6 8 处理表现最好。 关键词烤烟烟片，空气湿度，陈化，品质 a b s t r a c t a g i n gt r e a t m e n to f t o b a c c oi so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tp r o c e s s e so fc i g a r e t t em a n u f a c t u r i n g i n t h i se x p e r i m e n t ，t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nr e l a t i v eh u m i d i t ya n dc h e m i c a lc o m p o s i t i o n ，p h y s i c a l p r o p e r t y , a p p e a r a n c ee v a l u a t i o n ，s e n s o r ye v a l u a t i o no ff l u e c u r e dt o b a c c od u r i n ga g i n gw e r es t u d i e d u n d e rc o n d i t i o n so fc o n s t a n tt e m p e r a t u r e ( 2 2 * c ) a n ds p e c i f i cr e l a t i v eh u m i d i t y ( 5 2 ，6 0 ，6 8 ) b y d o i n gs o ，t h ee s s a yi l l u s t r a t et h ee f f e c to fh u m i d i t yo ft h ea m b i e n ta i ro nt h eq u a l i t yo fa g e dt o b a c c o t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w ： 1 d u r i n ga g i n gp r o c e s s ，t h ea p p e a r a n c eo ft o b a c c oi m p r o v e st oc e r t a i ne x t e n t m e d i u mh u m i d i t y ( 6 0 ) i st h eo p t i m u mc o n d i t i o nt oi m p r o v et h ec o l o ra n dc o l o ri n t e n s i t y , t h e ni st h el o wh u m i d i t y w h e r e a sh i g hh u m i d i t yi st h ei d e a lc o n d i t i o nt oi m p r o v et h ec o m p o s i t i o no fu p p e rl e a v e s & c u t t e r s t h eb o d ya n dt h eo i lo ft h eu p p e rl e a v e s ，t h e ni st h em e d i u mh u m i d i t y t h ee f f e c to fh u m i d i t yo n m a t u r i t yo f t h et a b o c c ov a r i e sf r o md i f f e r e n tp l a c e so f p r o d u c t i o na n dd i f f e r e n tp a r t so f t h el e a v e s 2 w h e nw ee x t e n tt h ea g i n gd u r a t i o n ，t h ee q u i l i b r i u mm o i s t u r ed e c r e a s e sb u tt h ef i l l i n gp o w e rg o e s u p t h ee q u i l i b r i u mm o i s t u r ea n dt h ef i l l i n gp o w e ro f m i d d l el e a v e se n h a n c ew i t ht h ei n c r e a s eo f t h e a i rh u m i d i t y 3 d u r i n ga g i n gp r o c e s s s t a r c h & t o t a ls u g a rc o n t e n ta n dn i c o t i n ev a l u eg od o w nb u tt h er e d u c i n g s u g a r & p o l y p h e n o lc o n t e n tg o e su p h i g hh u m i d i t yi sh e l p f u lt ot h ed e g r a d a t i o no f t h es t a r c ha n d t o t a ls u g a ra n dt h en i c o t i n eo ft h el o w e rl e a v e s t h ee f f e c to fh u m i d i t yo nt o t a ln i t r o g e nc o n t e n t v a r i e sf r o md i f f e r e n tp l a c e so fp r o d u c t i o na n dd i f f e r e n tp a r to ft h el e a v e s t h ep o l y p h e n o lc o n t e n t i nc u t t e r sd e c r e a s ew h e nt h ea i rh u m i d i t yg o e su p 4 b ye v a l u a t et h et o b a c c ow h i c hh a sg o n et h r o u g h6m o n t ho fa g i n gt r e a t m e n t ，w eg e tt ok n o wt h a t h i g hh u m i d i t yd o e sg o o dt ot h ei m p r o v e m e n to ft h ea r o m aq u a l i t ya n da r o m aa m o u n t ，a f t e rt a s t e ， o f f e n s i v eo d o ra n di r r i t a t i o np r o p e r t y a i rh u m i d i t ys e l d o mh a si n f l u e n c eo nt h ec o m b u s t i b i l i t ya n d a s hc o l o rb u td oh a sm i n o ri n f l u e n c eo np h y s i o l o g i c a ls t r e n g t ha n dt h ec o n c e n t r a t i o no ft h et a s t e a s t ot h eg e n e r a le v a l u a t i o no f t o b a c c of r o md i f f e r e n tp l a c e so fp r o d u c t i o n ，t h e6 0 t r e a t m e n ti st h e m o s tf a v o r a b l eh u m i d i t yf o rt h eu p p e rl e a v e so f t o b a c c op r o d u c e di ng u i z h o u ，t h e6 8 t r e a t m e n ti s f o rt h a tp r o d u c e di ns h a n d o n g t h e6 8 t r e a t m e n ti st h em o s tf a v o r a b l ef o rt h ec u r e r sf r o m g u i z h o u ，a n dt h e5 2 t r e a t m e n tf o rt h a tf r o ms h a n d o n g f o rl o w e rl e a v e s ，t h e6 8 t r e a t m e n ti st h e o p t i m u mh u m i d i t yf o rb o t ht h et o b a c c of r o mg u i z h o ua n ds h a n d o n g k e yw o r d s ：f l u e c u r e dt o b a c c ol a m i n a ，r e l m i v eh u m i d i t y , a g i n g ，q u a l i t y 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业科学院或其它教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名 时间够6 月，q 日 关于论文使用授权的声明 本人完全了解中国农业科学院有关保留、使用学位论文的规定，即：中国农业科 学院有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业科学院可以用不同方式在不 同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 论文作者签 导师签名： 肘间：，护 时间：弘何9 年 月，q 日 多月i 同 中同农、i k 科院硕i ，二f 一论上第章t j i 苫 ii ii i 第一章引言弟一早ji 苗 1 1 陈化的意义和机理 1 1 1 陈化的意义 烟叶充分成熟是获得优良吸昧品质的最本质要求，成熟烟叶可产生醇和舒适的香味。烤烟烟 叶的成熟包括烟叶的田间成熟度、烤后烟叶的分级成熟度和陈化过程中的后熟作用。当年收获烤 制的烟叶( 初烤烟) 在品质上尚存在着不同程度的缺陷，如在吃味方面表现为粗糙、苦、辣、涩及 滞吞等；在气味方面表现为香气量少、香气质差，地方性杂气和青杂气较多，刺激性较人，烟叶 色泽及燃烧性也不符合要求。而经过陈化，烟叶的郁馥香气充分显露出来，烟叶的香气也得剑改 善；烟叶色泽增加；刺激性降低；陈化使烟p t 训1 面上的部分树脂失去粘性，增加烟叶的弹性，同 时还能增加烟叶的燃烧性，并降低其吸湿能力。因此，陈化是改善烟叶品质、提高其可用性必不 可少的环节，也是卷烟t 业提高烟叶质鼍的一个重要：l 艺环节。 虽然有诸多的有利因素，但是烟叶的陈化需要的周期比较长，并且占用大量的资金和库房。 与陈化相比，发酵也可以改善烟叶的品质，发酵是在高温高湿的条件下进行的，与陈化相比发酵 用时较短，但是发酵的烟叶质量不如陈化的好，我国高级卷烟也多采用陈化烟叶作为配方。因此， 开展空气湿度和温度对陈化烟叶质量的影响，对提高烟叶陈化质鼍，缩短陈化的时间都有重要的 指导意义。 1 1 2 陈化的机理 关于烟叶陈化发酵的机理，目前有3 种不同学说：( 1 ) 纯化学变化；( 2 ) 微生物作用：( 3 ) 酶催化。 1 8 6 7 年俄罗斯的涅斯列尔和什列晋格首先提出烟1 1 f 发酵原冈假说，认为烟叶中所含的无机催 化剂铁、镁等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。 1 9 世纪8 0 年代，小什列晋格提出另一种新假说，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。r e i d 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。但是全苏烟草与马合烟草一i 业研究所进行的 广泛的研究表明，在东方型烟叶的发酵过程中，微生物不是必须的，烟叶上所繁殖的微生物经常 会使烟叶的质量变坏，并且认为烟叶的发酵主要是酶的作用的结果。列夫理论认为是烟叶本身所 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。周冀 衡、肖协忠等也认为，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。 而对微生物作用和酶催化学说持怀疑态度的人的理由是，烟叶经过调制和复烤以后，水分缺 乏，颜色变黄，大部分细胞死亡，大多数微生物和酶或钝化或欠去活性。但是近年来韩锦峰、赵 铭钦、宫长荣等研究的结果表明，在烟叶的陈化发酵过程中仍然有微生物的存在，存在的酶( 淀 l 中i 目农、 k 科院硕i 。y ：f 一论文第节t j i 苫 曼i i i ；一_ i!i i 皇曼! 曼! 曼! ! 曼 粉酶，蛋白酶，脂氧合酶，过氧化物酶和多酚氧化酶) 仍然有活性，这些酶的活性的高低随着陈 化的时间不同而不同，这些酶的存在对烟叶的化学成分的变化起着重要的作用。 目前得到多数人支持的一个陈化机理是，陈化是有微生物参与的、在酶的催化作用下发生的 一系列生化反应。但是关于烟叶陈化发酵的机制，目前仍朱定论。尽管如此，但比较肯定的是， 发酵过程主要是氧化反应，主要特征是消耗氧气，放出c 0 2 和热鼍( 朱人恒等，1 9 9 7 ) 。相同质量 的烟叶，其陈化质鼋受温度、空气湿度和时间的影响比较大。 1 2 陈化过程中烟叶质量的形成 质餐是指在一定时间、一定区域和一定群体内受欢迎的程度，是产品中那些能够满足一定时 期和一定区域特定消费者爱好的必要性状的一种平衡( t s otc ，2 0 0 3 ) 。烟草的质量包括外观、 手感，以及理化成分和其燃烧后所产生的烟气，而最终起决定作用的是对这些冈素之间的均衡性 的接受程度。烟叶的质鼍是相对的，它可以随着时间、地区、消费群体和个人嗜好的不同而改变。 1 2 1 烟叶的外观质量 烟叶的外观质量主要包括颜色与色泽、厚度和组织、成熟度以及油分等。烟叶的外观质量与 内在化学成分有一定的相关性，烟叶的外观质量和内在质晕也是统一的。 烟叶的颜色受多种冈素的影响，烟叶颜色的变化与质鼍关系密切。烤烟多要求金黄，当颜色 由金黄逐渐加深时，其香味降低，吃味变浓，杂气和刺激性渐增。烟叶还要求有一定的光泽，所 谓光泽是指烟叶表面多彩的纯净鲜艳程度或是颜色的均匀程度。光泽好的烟叶香气和吃昧好，灰 暗无光泽的烟叶吃味著，杂气多。烟叶的光泽是烟叶的表面有粘性的物质在烟叶调制和陈化的过 程中逐渐失去粘性而形成的。烟叶颜色的形成主要是有以下几点引起的。1 ) 有颜色的色素，主 要是指质体色素中的类胡萝卜素和叶黄素；2 ) 细胞液色素苷，主要包括芸香苷和斜皮鼠李苷；3 ) 深色的复合体，主要是指在调制或是陈化过程中氨基酸和糖或是多酚形成的复合物。 烟叶的组织是指烟叶细胞的排列状况，反映在外观上就是烟叶的粗糙、疏松或是紧密。厚度 和组织与其平衡水分、填充值等物理指标关系密切。组织细致的烟叶中总糖和总糖水化合物等有 利成分含量高，总氮含量低；成熟度好的烟叶组织疏松。烤烟多要求烟叶厚薄适中，组织疏松。 烟叶的成熟度包括田间成熟度和分级成熟度( 贾琪光等，1 9 8 5 ) ，田间成熟度是烟叶在田间 生长发育过程中所表现出来的成熟程度，即烟叶在田间生长发育达到采收烘烤最适宜的程度；分 级成熟度是田间收获的叶片经烘烤调制后形成的产品按采收标准而划分的成熟的档次。成熟度不 同其内在的化学成分也不同，烟叶的外观质量也有著异。成熟度是烟叶质量的基础和最重要的品 质因素，也是烟叶生产管理中的一个核心冈素。经过陈化烟叶的分级成熟度得到了改善，烟叶的 外观及内在化学成分更能满足卷烟l 业对原料的要求。 烟叶的油分通常是指烟叶组织细胞内含有的一种柔软、仁液体或液体物质，给人以油腻丰满之 感。烟叶油分足，则香气足，清杂气少，刺激性小，反之则香气少，杂气重，刺激性较强。油分 含龄的高低直接反应烟质的好坏，冈此也是烟叶等级评价中的主要冈素之一。油分与水溶性碳水 化合物、树脂和胶质的量旱正相关，因此陈化过程中的外界环境条件对烟叶的油分也有影响。 2 中同农、科院硕f 化论文菊辛，j f f i 1 2 2 烟n t - f l o 物理指标 1 2 2 1 烟叶的平衡含水率 水分在烟草中主要以以下三种形态存在，化学结合水，物理结合水和自由水。1 ) 化学结合 水，水分子基本上是以化学键力与烟草相结合，作用力人，结合牢同，其结合能与化学健能相近。 在较高的温度、较低的烟草含水率，它可能是烟草中水的主要存在形态，如化学吸附水、结晶水 等都属丁化学结合水。2 ) 物理结合水，水分子与烟草间的结合力基本上属丁分子间作用力或氢 键力，它的结合能与水的汽化热相近。如物理吸附、盐类潮解、亲液胶体吸水等均属丁这一类结 合，烟草中亲水物质的含量高时，物理结合的水会增多。在通常条件下烟草中水主要以物理结合 水的形态存在。3 ) 自由水，这部分水是由于毛细管凝结作用而结合的水，自由水容易形成和失 去。 烟草中所结合的水有多种形式，每种结合形式所吸收和保持的水分量，都随着外界条件的变 化而发生变化，并且都有自己独特的变化规律。烟草组织结构和所含化学成分的差异，可以使各 种烟草即使在相同的外部条件下，所吸湿的水分量也存在着较大的差异。不同种类的烟草吸湿能 力不一样，其吸湿能力可用吸湿平衡时烟草含水率的高低米表示，平衡含水率也是表示烟草中所 吸收水分鼍的一个参数。 烟叶的平衡含水率是指烟草( 固体) 一水体系处于吸附平衡状态时的含水率。烟叶的含水率 随外界条件而发生变化，这一特性取决丁二烟草的组织结构和它所含的化学成分的性质。从其组织 结构上看，烟草是具有无数毛细管的多孔体，平衡含水率与其孔隙尺寸分布和比表面积有紧密的 相关性。在烟叶的化学组成中，有能够影响烟草吸湿性的亲水性胶体物质和水溶性的品体物质( 如 糖、果胶质、蛋白质、有机盐及无机盐等) 。这决定了烟草的吸湿作用是由表面吸附、毛细管凝 结、胶体物质的渗透和晶体物质的潮解等共同发生作用的结果。烟叶的类型、调制方式、着生部 位及成熟度不同，其内部组织结构和化学成分也不同，这必将导致其平衡含水率的差异。有研究 ( l o c k l a i r 等，1 9 5 7 1s a m e j i m a 等，1 9 7 8 ) 表明，烟叶的类型和烘烤方法不同，烟叶的平衡含水 率变化相当大。烟叶的平衡含水率和氯、总糖的含鼍之间呈正相关，但氯对烟叶的平衡含水率的 影响不是直接的。烟叶平衡含水率是所有这些因素综合作用的结果，而不是仅由某一个因素所决 定。 烟叶的平衡含水率是其物理特性中一个极其重要的量值，它与烟叶的机械性能、填充力、燃 烧速率、吃味以及外观质量紧密相关。因此，在初烤烟叶质鼍一定的条件下，研究陈化过程中烟 叶的组织结构和化学成分的变化对其平衡含水率的影响具有重要的现实意义。但是有关这方面的 研究鲜见报道。 1 2 2 2 烟叶的填充值 填充值是指单位重量的烟丝在一定的外部压力f 所表现出来的填充空间体积大小的能力。由 于一定重量的原料生产的具有适当硬度的卷烟的数量对生产成本有直接的影响，因此，填充值是 烟叶最重要的物理特性。烟叶的填充值与烟叶自身的类型、着生部位、成熟度、细胞结构、厚薄 及化学成分含量有关，也与烟叶的多种物理因素( 水分、温度、叶丝宽度、组织结构以及叶丝的 弹性等) 和化学冈素( 烟叶的化学成分组成比例) 有关。 在陈化的过程中，构成细胞壁的大分子物质逐渐向小分子物质转变，导致细胞肇抗涨作用减 3 中田农、汜科院硕卜学f _ ；：j = 沦史第搴0 l 占 皇曼皇曼曼曼i i i ：h i 一一i i h ii i 一一i i 曼曼曼曼 弱，有使填充值减小的趋势：降解产生的部分小分子物质散发到空气中去，会使单位重量烟丝体 积增人，有使填充值增人的趋势。烟r , - i 填充值的变化是陈化过科中生化反应的综合作用的结果。 陈树波( 2 0 0 4 ) 研究认为，烟叶的成熟度越高，填充值越高；细胞结构疏松的烟叶比结构细 致的填充值高；薄烟叶比厚烟叶填充值高；光滑烟叶填充值低；烟叶纤维素含餐愈高，填充值愈 高；白肋烟的填充值比烤烟高；下部烟叶填充值最高，上部烟叶中等，中部烟叶略低予上部烟叶。 另外，烟丝填充值随着烟时含氯、糖量的降低而升高，随着含钙量的升高而升高，糖分是通过与 水分联合作用，稀释细胞壁物质而减小填充值的，并且有增塑效应。梁伟( 2 0 0 4 ) 研究表明，叶 丝的档次不同则其弹性也不同，叶丝的含水率不同其弹性也不同，含水率偏小或是偏人，叶丝的 弹性都下降，只有在一定的含水率下叶丝的弹性才最大。灰分对填充力的影响是止向的，平衡含 水率、糖分和氯对填充力的影响是负向的。李成富( 2 0 0 6 ) 研究认为：在自然陈化的7 5 1 个月 期间，烟丝填充值呈波浪式上升，不同产地、不同等级烟丝填充值变化略有不同。 1 2 3 烟叶的化学成分 1 2 3 1 化学成份与烟叶质量的关系 烟叶的质量是由烟叶的化学成份及其组成比例所决定的，目前鉴定出烟叶中的化学成分有 3 0 0 0 多种，估计烟叶中的化合物总数目超过4 0 0 0 种( j c l e f f i n g w e l l ，2 0 0 3 ) 。在化学成份与烟叶 质餐的相互关系的研究方面前人做了大量的工作，并取得了一定的进展，并得出了主要化学成分 指标与烟叶质量的关系，主要有以下几种：烟碱、还原糖、总氮、总挥发碱、钾和氯。 烟碱含量过低，则劲头小，吃味平淡；烟碱含量过高，刺激性大，味苦，烟味粗糙。烤烟烟 碱含量范围为1 5 3 5 ，最适含量为2 5 左右，烟碱含量与总氮呈正相关。 还原糖的含量是决定烟气醇和程度的主要冈素，含糖量低则吃味刺呛，含糖革高则能产生一 种酸的吃味。还原糖的含量与总氮含量呈负相关，与氯的含量呈正相关。烤烟的还原糖范围为 10 0 2 5 0 ，最适含量在2 0 左右。 总氮含量低则产生的烟气平淡，总氮含量高则会产生浓烈辛辣的烟气，刺激性较大。烤烟总 氮的含鼍范围为1 5 - - - 3 5 ，最适含量为2 5 左右。 总挥发碱含量低会出现平淡或是粗糙的烟气，含餐高则会出现浓烈的刺激性烟气或苦味，烤 烟总挥发碱的含量范围为o 3 0 6 。 钾的含量影响烟叶的颜色、身份，特别是燃烧性和吸湿性。钾的含量越高燃烧性越好。烤烟 中的钾含量一般在1 5 3 。 少餐的氯对烟叶是必须的，氯的含量过高则会影响烟叶的持火性，随着氯含量的增加，烟叶 的平衡水分增加，水溶性灰分的碱度和持火力降低。氯在烟叶中的变化范围比较大，含餐在 o 0 5 3 。 1 2 3 2 碳水化合物的变化 碳水化合物是烟草中存在的一类重要物质，也是烟叶内所有化合物中含量最人的一类。它不 仅是构成植物的骨架和网络的结构物质，而且也是生物体本身物质的基本原料。碳水化合物不仅 具有结构功能，它也是烟草进行生命活动的化学能的贮存库。在这些碳水化合物中，糖的种类和 含量与烟叶的外观质量、内在质量以及物理特性都有着密切的关系。因此，碳水化合物的含餐水 4 中同农、i p ：t 7 - 院f j i ! | ，1 一论艾第辛r 引寿 曼曼曼曼! 曼! 曼曼曼曼曼曼曼! ! ! ! ! 曼! ! ! 曼寰! ! 曼曼曼曼曼! ! 曼皇曼曼曼皇! 曼皇_ i i i 曼曼曼曼曼曼曼鲁曼曼曼! ! 曼! 曼曼曼曼曼曼 平对烤烟质量有着重要的意义。 烟n t 中的碳水化合物主要有淀粉、水溶性糖、纤维素和果胶质等。在完全成熟的烟n t 中含淀 粉1 0 - - - 3 0 ，高的达4 0 之多，经过调制之后可以降到5 左右，经过陈化可进一步下降。调 制后的烟叶中淀粉含量过高，会影响燃烧速度和燃烧的完全性，同时在燃吸时还会产生焦糊气味 和杂气，对烟叶的香气产生不良的影响。烟叶淀粉含量过高，已成为制约我国烟叶质量进一步提 高的障碍因子之一，冈此，在初烤烟淀粉含量一定的前提f ，通过陈化进一步降低烟叶淀粉含量， 已成为我过提高烟叶质量的一个重要举措。 赵铭钦( 2 0 0 6 ) 研究表明，在陈化过程中，淀粉酶的活性是先升后将，呈现单峰趋势，在陈 化人个月左右时，淀粉酶的活性最大，随后开始下降，与陈化初期相比，到陈化后期淀粉酶仍然 具有一定的活性，烟叶中的淀粉含量则有所卜降。在陈化初期，烟叶表面微生物的种类和数量较 多，产生淀粉酶的细菌较为活跃；陈化后期，细菌数量减少，微生物的活性降低，分泌的酶的数 量减少，从而导致淀粉酶活性的降低，最终导致烟叶中的淀粉降解速率的缓慢。姚光明( 2 0 0 0 ) 、 李晓( 2 0 0 1 ) 的研究表明，在陈化过程中，使用一定的淀粉酶和糖化酶可以促进烟叶中的淀粉的 降解，进而改善烟叶的质量。赵铭钦( 2 0 0 0 ) 研究也表明，陈化初期叶面微生物的数鼍和种类分 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。范坚强( 2 0 0 4 ) 研究表明，在陈化期间淀粉降解的快慢与烟 叶的等级、产地等有关。 调制后的烤烟烟叶，一般含有1 0 3 0 的可溶性糖，经过陈化可溶性糖损火可达1 6 2 5 之多。朱大恒( 1 9 9 9 ) 研究表明，与无氧条件下相比，在有氧条件下更有利于还原糖的降解。范 坚强( 2 0 0 3 ) 、王晓辉( 2 0 0 4 ) 等研究认为，在陈化前期还原糖下降比较快，在陈化后期含量相 对稳定。前期下降快有利于烟叶品质的改善，后期的含量稳定有利于烟叶品质的稳定。 烟叶中的纤维素含量比较高，有关研究( c o l l i n s 和l e g g ，1 9 7 7 ) 表明烤烟中的纤维素约占 烟叶干重的1 0 。纤维素的存在有利于提高烟叶的燃烧性，但是含量过高会加重烟叶的刺激性。 果胶对烟叶结构的稳定性和烟叶热解产物都有着重要的作用，果胶约l 吁烟叶质量的6 - - 1 2 。 但是，在陈化过程中，纤维素、半纤维素和木质素等复杂多糖类物质改变极微，但由于其它物质 的消耗，烟叶干物质明显减少，陈化后这些复杂多糖含量比例却相对地增加了。 1 2 3 3 色素与多酚的变化 烟叶的色泽是鲜叶中原有的色素和色素源，以及在调制和发酵过程中由棕色化反应形成的物 质的综合表现。烟叶内部的色素主要有绿色素、黄色素和黑色素。绿色素主要是指叶绿素，在新 鲜烟叶内存在较多，含量一般为0 5 - - - 4 ，在叶片成熟及采收烘烤过程中，叶绿素在叶绿素酶 作用下迅速降解，叶片中的酚过氧化物酶一过氧化物系统能加速叶绿体膜结构的衰退，导致叶 绿素脱色，烘烤变黄末期7 4 以上叶绿素已降解，经过复烤和陈化叶绿素基本上全部降解。黄 色素主要是指叶黄素和胡萝卜素，其在新鲜烟叶内含量不高，它们的总量约为叶绿素含量的l 5 l 3 ，调制过程中类胡萝b 素的降解主要是由于发生氧化作用而引起的，其速度远低丁叶绿 素降解速度，同时类胡萝卜素的降解也是不完全降解，陈化后类胡箩b 素总量不剑新鲜叶的2 6 ；但是烤烟内的叶黄素则降解得比较完全。黑色素主要是指在调制和陈化过程中多酚的降解产 物，也有氨基酸与单糖发生1 仁酶棕色化反应。在烟叶的陈化期间，残余的叶绿素基本上完全降解， 叶黄素和占月萝b 素也在发生降解，质体色素的降解使烟叶的颜色变浅，但使烟叶的光泽均匀一致； 5 中罔农业科一院硕卜学f 一论文筇帚7 j l ，。i 多酚在多酚氧化酶的作h j 卜生成棕色的醌类物质，醌类物质的生成使烟叶的颜色加深，过多的醌 类反而使烟叶的外观质量下降。在陈化过科中发生的这些反应，对烤烟色泽产生了综合作用，使 叶色由发酵前的浅黄、正黄色向较深的金黄、深黄、棕黄色转变，烟叶的外观质量得到明显改善。 质体色素及其降解产物之间的协调性与烟草香型、香气质和香气量存在密切的关系。对于色 素的研究越来越受到人们的关注。郁建平( 2 0 0 3 ) 研究认为，烟叶的评吸质鼍和烟叶的颜色密切 相关，随着烟叶陈化时间的增加，其颜色加深，评吸质龉提高，评吸总分增加。陈万年等( 2 0 0 3 ) 研究表明，经过醇化后烟叶颜色变深，色度均匀度增强，饱和度呈上升趋势，光泽亮度呈f 降趋 势。杨虹琦( 2 0 0 5 ) 的研究表明，烤烟的类占月萝卜素和绿原酸、芸香苷含量较高时，其香气质和 香气量也较高。当烤烟中新植二烯和类胡萝卜素降解物各组分之间的含量协调平衡时，烤烟在抽 吸时具有较高的香气质和香气量得分。王长征( 2 0 0 7 ) 研究表明，在陈化过程中，c 4 f ( 云烟8 5 ) 黄原色物质比红原色物质变化大，c 3 f ( k 3 2 6 ) 红原色物质比黄原色物质变化大，这可能是它们含有 的产生色素的物质种类和含量都不相同而导致的。颜色的变化随时间的不同也有不同，在陈化期 间烟叶的水提取液颜色的总色值是增加的。不同品种的烟草在生长：过程中产生各种化学物质成分 的含量不同，则经过烤制之后产生的色素物质含量也不同，这会导致在陈化初期水提取液颜色的明 显差异。赵铭钦( 2 0 0 6 ) 的研究表明，随着陈化的进行，多酚氧化酶的活性逐渐升高，在陈化六 个月时其活性最人，以后开始逐渐下降。在陈化期间烟叶中的多酚含量是降低的，降低的速率冈 晶种而已。经过烘烤，烟叶内部自身的多酚氧化酶的活性已被高温所钝化而失活，烟叶自身的细 胞结构也被破坏，其自身不太有可能合成新的多酚氧化酶，陈化期间多酚氧化酶的活性可能与烟 叶表面微生物的活性有关。 1 2 3 4 含氮化合物的变化 烟叶中含氮化合物主要包括蛋白质、核蛋白、生物碱、氨基酸、氨类、胺类、硝酸盐以及其 他含氮杂环化合物如吡咯、吡嗪等。烤烟总氮含量一般为1 5 3 5 。 烟草叶片中的蛋白质分为可溶性蛋白质和不可溶性蛋白质两种。蛋白质在烟草中以纯蛋白质 ( 仅含有氨基酸) 和复合蛋白质两种状态存在，复合蛋白质是纯蚩白质与非蛋白成分结合而成。 蛋白质属丁二复杂高分子化合物，在烟叶的调制过程中，蛋白质在蛋白酶和肽酶的作用下降解，经 过调制和复烤，蛋白酶和肽酶钝化失活，导致蛋白质在烟叶的陈化过程中一般不能被酶催化发生 反应而降解，但是随着陈化过程中的干物质损耗，其含量则略有上升。 在烟草中不参与蛋白组成，以游离状态存在的氨基酸称为非蛋白氨基酸。氨基酸是小分子氮 化合物，其活性较强，在烟叶的陈化过程中，部分氨基酸可与糖或多酚类物质形成复杂的化合物 而存在于烟草中。p r a b b u sr ( 1 9 8 6 ) 的研究中烟叶中的氨基酸含量由陈化前的2 2 5 m g g 下降 到陈化后的1 7 5 m g g 。经过陈化氨基酸含量人量减少，但是对烟叶香味物质的生成却是有利的。 烟草中的氨多是由蛋白质、氨基酸、酰胺、胺类的最终分解产物，烤烟经过调制后氨的含量 约为o 0 1 9 ，在陈化的过程中，烟叶内的氨还将不断的产生，也不断的挥发散失。 烟草生物碱是一个类群，包括约5 0 种物质，按分子结构划分可分为两类：一类是吡啶与氢 化吡咯相结合的化合物，一类是吡啶环与吡啶或氢化吡啶环相结合的化合物。在烟叶内生物碱通 常与无机酸或有机酸结合成盐而存在丁烟草体中，少量以游离碱的形态存在，还有少数分别以糖 苷、酯或酰胺的状态存在。烟碱是满足人们感官的主要物质之一，烟碱在烟叶中的含量要与其它 类型的化合物的比例应协调平衡。 6 中1 日农, l k 科院硕i ： f t 论文第千j i 。i 在经过陈化后烟叶中的游离态烟碱明显减少，下降1 4 左右，游离态烟碱主要是通过挥发损 失的。也有研究表明烟碱是在酶作用、氧化作用、微生物作用卜降解为烟酸、米喔斯明、氧化烟 碱、烟酰胺、n 甲基烟酰胺和可的j2 等。烟碱的降低意味着烟叶的内在品质在一定程度上得到改 善。赵铭钦( 2 0 0 6 ) 对香料烟陈化的研究表明：在陈化过程中蛋白质含量有所f 降，烟碱含母明 显下降。阎克玉等( 1 9 9 8 ) 研究表明：在模拟5 0 。c 发酵的陈化过程中，总氨、总植物碱、总挥发 碱的含量均旱卜降趋势。王晓辉等( 2 0 0 4 ) 对烤烟片烟进行陈化时也有相同结论。赵铭钦锋( 1 9 9 8 ) 研究表明：在烟叶陈化过程中，使州烟叶发酵增质剂更有利于烟叶内部的糖、氮、碱等主要化学 成分及其比值趋丁协调、平衡。 1 2 3 5 挥发性物质与致香物质的变化 烟草中的挥发性物质主要有挥发性的芳香油( 包括挥发性的醇类、醛类、酮类、低级脂肪酸 及其脂类) ，挥发性酸( 主要指c l o 以f 的低级脂肪酸和部分芳香酸) ，这些挥发性物质同时也是 烟草的致香物质。烟草的致香物质还包括酚类、有机酸、脂质类、羰基化合物、甾醇类和萜类化 合物，以及这些物质的降解产物。 香气质量是烟叶品质的重要方面。按产生香气的特点可以分为两火类：烟叶香气物质，主要 指挥发油；烟气香气物质，是指经过燃烧后产生的特殊香气的物质，多为复杂高分子化合物。经 过陈化的烟叶香气品质得到明显改善，这与致香物质的转变是密切相关的。李炎强等( 2 0 0 4 ) 研 究也表明，复烤叶片陈化3 0 个月左右，感官质量最好。烟叶香气物质总量、酮类物质总量与感 官质量的相关性良好，相关系数均人于0 9 。 经过陈化多酚类物质损失可达4 0 - 5 0 ，烤烟中的单宁类( 如绿原酸) 、香豆素类( 如莨菪亭) 和黄酮类( 如芸香营) 等多酚类物质在多酚氧化酶和过氧化物酶作用下发生酶促棕化反应，产生大 量棕色色素的同时，也产生了部分香气物质。果胶质经过陈化大量降解，约减少2 0 左右，果胶 质降解为l - 阿拉伯糖、d 半乳糖、四、卜乳糖醛酸、醋酸和甲醇等。甲醇从果胶质中分离的程度与 陈化的温度有关。果胶质的减少可大大减少刺激性，使烟叶的香吃味品质得到改善。叶绿素的降 解产物新植二烯、绿原酸及类占月萝卜素的降解产物卜大马酮、卜紫罗兰酮均是烤烟的重要香气 物质。陈化过程中色素的降解有利f 烟叶香气的增加。 在陈化过程中，烟叶的有机酸含量增加，水浸出液的p h 变小。有机酸的存在可以增加烟气 酸性，醇化烟气，使烟叶变得甜润舒适。陈化后烟叶中的水溶性有机酸增加的原冈主要有以下几 点：第一是部分与氨基酸在酶促反应中解析出氨，使原来与氨结合的酸基以自由状态的酸存在； 第二是在陈化过程中，一部分有机酸矿物盐会发生组成形态上的变化，离解的阴离子部分可能形 成自由态的有机酸；第三是在烟叶陈化过程中某些碳水化合物发生氧化分解，会产生一系列的有 机酸。 李炎强等( 2 0 0 4 ) 研究表明，烤烟约3 年的自然陈化过程中，挥发性、半挥发性脂肪酸含量 呈上升趋势，多数成分在陈化至2 5 3 1 个月左右，含量达到最高，之后含量缓慢卜降。烟草水 溶液p h 一直呈下降趋势。牟定荣等( 2 0 0 4 ) 研究认为，自然陈化中加料有利于提高复烤烟片的陈 化速度，香味成分总量达到最大值的时间提前。赵铭钦等( 2 0 0 5 ) 研究认为，香料烟总的香气物质 含量变化的高峰期出现在陈化1 8 2 1 个月。于建军等( 2 0 0 6 ) 研究认为，在晒红烟的陈化中， 中性致香物质总量警显著增加的趋势。但芳香族氨基酸代谢产物有减少的趋势。韩锦峰( 1 9 9 8 ) 研究表明，烟叶陈化过程中，脂质总量逐渐下降，豆寇酸含量呈上升趋势，不饱和高级脂肪酸总 7 巾同农、【k 科学院硕i 学f ? i 论殳第1 章引苫 曼! 曼曼曼! ! 曼曼曼曼曼曼曼! 曼曼曼曼皇! 曼! 曼皇曼i i i ； ；一 。i 一； i ii 曼曼曼 量与饱和高级脂肪酸总量之比值持续卜降。胡有持( 2 0 0 4 ) 研究认为，随着烤烟时间的推进，复 烤片烟的香味成分初期节快速上升趋势，中期早缓慢增加趋势并达到最人值，后期开始卜降。日 本学者t a k e s h is a k a k i 发现烟叶顶空挥发物的组分变化与烟叶陈化进程有一定相关性。 1 2 4 烟叶的感官质量 烟叶的感官质量是指烟叶燃烧时，吸烟者对香气、吃味的综合感受，包括香气、杂气、吃味、 劲头、刺激性等。 香气是烟叶本身或燃烧后所产生的令人愉快的气味的总称，烤烟香分为浓香型、清香犁和中 间香型三种。烟叶中的多酚、苷类和树脂类物质是产生烟气香味的主要物质。含氮化合物多，则 陈化后生成的致香物质多，香气浓。杂气是指令人不愉快的气味，主要包括青杂气、焦枯气、士 杂气以及其他地方的不良气味。烟叶的成熟度( 主要指后熟) 和调制方法，以及- 十壤气候冈子对 杂气影响比较人。 吃味是指烟气的各种物质对于味觉器官所引起的感觉，包括甜、苦、辣、香等味觉。烟气的 丰满性就是指这些特征的协调性。水溶性总糖和含氮化合物对吃味影响比较人，烟叶吃昧的好坏 主要是烟叶内部含糖化合物和含氮化合物酸碱平衡的结果。 劲头也称生理强度，主要是指烟气中的烟碱对人体生理上的刺激程度。烟碱是产生劲头的主 要物质。 刺激性是指烟叶燃吸时产生的对口腔、鼻腔和咽喉的刺激反射状态，对口腔内的酸、甜、苦 以外的另一种刺、辣、呛等令人不愉快的感觉。刺激性主要和烟碱等含氮化合物有关，此外，木 质素、纤维素、果胶和挥发性酸等也可产生呛咳、辛辣灼热的感觉。 1 3 陈化研究的展望 以前我国烟叶储存是以把烟为主，并引进人j i ：发酵技术，冈此，围绕把烟的陈化和人工发酵 做了许多j 】：作，也取得了一定的成绩。近几年随着我国烟叶产量的增加和稳定，以及陈化烟叶较 人：i ：发酵烟叶显示出来的优势，陈化研究义逐渐成为关注的焦点。由于复烤烟叶极大的避免了把 烟的仓储虫害和烟叶水分不平衡的缺点，因此中国烟草总公司要求全国烟草企业的烟叶储存以打 叶复烤烟叶( 片烟) 为主，随着打叶复烤技术的全面推，“，陈化对象已由把烟变为复烤片烟。如 何存储( 陈化) 这些片烟，使其在质量最佳状态时用于卷烟，这对提高产品质量、降低损耗具有 直接促进作用。闪此有必要开展片烟陈化方面的研究，确定不同特征烟叶的最佳存储期，确定不 同特征烟叶的最佳存储条件，以指导烟叶采购、存储和配方使用。 虽然目前烟叶陈化的机理并不是十分清晰，但由前人对把烟做的大量研究：【：作可知，对烟叶 陈化影响比较人的因素可门结为两方面：一是生物因素；一是非生物冈素。本研究也即从1 仁生物 因素( 温度、湿度、时间等) 入手，通过控制温度，设置不同湿度，研究陈化期间相关理化指标 及外观评价的变化，探讨温度、湿度和时间对烤烟烟叶陈化质量的影响。 目前我国的烟叶陈化只是停留在控制湿度在7 0 以下，防止霉变的水平上。研究陈化期间空 气湿度对烟叶品质的影响，有助于确定虽佳的烟叶陈化湿度，对提高烟叶陈化质量有这重要的指 8 中罔农, i k 科学院硕i 。f 一论丈第辛引等 导意义。 目前我国对烟叶的评价主要集中在对初烤烟的评价上，也建立了相鹿的指标体系。但是对丁 陈化期间烟叶的质量评价则鲜见报道。陈化烟叶进入配方以前，主要还是靠人h l 的评吸经验进行 确认，冈此建立相应的指标体系对陈化期间的烟n t 质鼍进行评价，对烟叶的合理利刚，简化陈化 烟叶利用程序有着重要的指导意义。 9 中同农业科院硕f 。f t 论文第i 帝结果j 分析 皇! 篡i m 一一 i i ；一一一一一一一；一一i 鼍曼 第二章材料与方法 2 1 供试材料与试验处理 选用2 0 0 6 年贵州省普安烤烟烟叶，品种云烟8 5 ，上部叶橘黄色组二级( b 2 f ) 、中部叶橘黄 色组三级( c 3 f ) 和卜部n t 4 橘黄色组三级( x 3 f ) ，等级由专职评级人员按照g b2 6 3 5 9 2 烤烟标准 进行分级，等级合格率达8 5 以上( - 卜同) 。选用2 0 0 6 年山东省菖县烤烟烟叶，品种中烟1 0 0 ， 上部叶橘黄色组二级( b 2 f ) 、中部叶橘黄色组三级( c 3 f ) 和下部叶橘黄色组三级( x 3 f ) 。 烤烟烟