烟叶存储变化规律及其影响因素

烟叶存储变化规律及其影响因素烟叶在储存期间质量发生很多变化，主要包括烟叶的醇化、烟叶物理性质及化学成分的变化，了解这些变化趋势和规律，对于科学合理保管烟叶，顺利完成卷烟工业生产的目标任务，具有现实的科学指导意义。一、烟叶醇化纯化方式：当年收获的新烟，其内在品质都存在不同程度的缺陷，如青杂气重、刺激性大、烟气粗糙、烟香味被杂气掩盖，尤其是低等级的烟叶还有苦、辣、涩等不良感受，这样的烟叶是不宜直接用于制造卷烟的，必须进行适当的发酵处理。在发酵过程中，烟叶内在化学成分发生一系列变化，使青杂气和刺激性大大减少，烟香味增强，吸味醇和，烟叶颜色更加均匀并适当加深。因此，发酵是卷烟工业提高烟叶质量的一个重要环节。烟叶发酵有很多方法，有人工发酵、自然醇化等。将调制后的新烟进行包装并存放在自然气候条件下，经1〜3年之后，随着季节和环境的变化烟叶的内在成分发生变化，品质中的优点得到显现，缺点也将逐渐得到改善，这个过程称作烟叶的自然醇化。自然醇化也称为“自然发酵”、“陈化”，是一种温和而缓慢的发酵方法。一般烟叶的醇化时间为2〜3年，但因具体情况的不同而不同，凡树脂多、质地好的烟叶，所需的醇化时间就较短，树脂少、质地单薄的烟叶，所需的醇化时间较长。醇化时间也与环境温度有关，在年均气温偏高的地区，烟叶醇化所需的时间相应较短。例如在美国，为了缩短醇化期，位于北方的卷烟工厂通常把烟叶放在气温较高的南方进行醇化。醇化时间还与烟叶水分有关，水分越高，醇化发酵的速度越快，但水分过高可能导致烟叶在贮放过程中发生霉变，烟叶自然醇化适宜的含水量为10%〜13%。所以，在自然醇化过程中，环境温、湿度条件是很重要的因素，温度最好在20°C左右，相对湿度在60%〜65%左右。储存后烟叶青色减少，叶色转深，颜色变得均匀。在自然醇化过程中应注意防止霉变、防止烟叶虫害、防止烧包。自然醇化过程中，烟叶随环境的变化发生一系列物理和化学变化，对烟叶品质的改善效果明显优于人工发酵。自然醇化对于保证卷烟质量的稳定性也很有利，国际上发达国家的卷烟生产一般都采用自然醇化的烟叶，一般烟厂都库存足够数量的、可供2〜3年卷烟生产所需的烟叶，并每年加以补充，充足的烟叶贮备保证了卷烟叶组配方的稳定；从而保证了卷烟尤其是名牌卷烟质量和风格的稳定，使之能够赢得越来越多的消费者并长期占领市场。人工发酵虽然也有不少优点，但对烟叶品质的改善效果不如自然醇化，另外，由于烟叶库存不够，当某品种或等级的烟叶供应不足时，常常不得不用其它烟叶临时代用。由于叶组配方经常变动，质量和风格不能保持稳定。这是造成许多卷烟“倒牌子”的重要原因之一。目前，我国烟草工业正逐步增大自然醇化烟叶在卷烟配方尤其是高档烟配方中的应用比例，使一些名牌卷烟的质量得到了原料质量的保证。醇化原理：关于烟叶醇化的原理，目前尚存在几种不同的说法，提出了三种可能的作用机制：即纯化学变化、微生物作用、酶催化。纯化学观点一般认为，烤烟烟叶在醇化发酵过程中的变化主要是纯化学变化（其中以氧化反应为主），酶催化和微生物的作用是次要的；微生物作用论则认为引起烟叶发酵的最初原因是微生物的参与，并制约发酵过程的进行和发酵质量的好坏，发酵的后期过程是在无机催化剂的作用下进行;酶变化观念则认为烟叶发酵是在其本身酶参与下的生化过程，是经过干制加工后，烟叶保留下来的活性酶作用的结果。虽然截至目前烟叶陈化发酵机制尚无定论，不过有些问题可以肯定：发酵过程主要是氧化反应，发酵过程的主要特征表现为不同程度地消耗氧气，放出CO2和热量。烟叶发酵与其它植物的酒精发酵作用完全不同，两者之间没有联系。烟叶在醇化发酵过程中的变化，不是调制过程中各种生理、生化变化的延续，两者有很大区别。二、物理性质变化烟叶经收购储存后，水分重量损耗为0.5%〜2%。烟叶在储存过程中存在着氧化作用，有热量产生。由于烟叶的导热性能较差，醇化发生的热，大多聚积在烟包和烟堆内。烟叶在储存过程中其重量、热量、吸湿能力、颜色都会发生变化。干物质损耗：干物质损耗是烟叶醇化过程中的一个重要现象。在储存过程中，烟叶消耗氧气，放出二氧化碳；部分蛋白质和氨基酸脱氨放出氨气；果胶质分解放出甲醇；某些有机酸被氧化放出二氧化碳等反应过程；烟叶中的亲水胶体在储存过程中会发生分解，那些原来与胶体物质结合在一起的水分，这时游离出来，所以储存时烟叶会表现出“自潮”现象，随着自潮现象的出现，烟叶中的水溶性胶体物质可能发生潮解，（这种现象在储存成熟度差的烟叶时，表现尤为显著）。以上这些都是造成干物质损耗的原因。储存后，烤烟干物质减少。烟叶醇化条件越剧烈，时间越长，放出气体越多，干物质损耗越多，一般由微量到1〜2%；储存时烟叶干物质损耗量与储存过程中的烟叶内部发生的氧化反应有关，试验证明，烟叶内有机酸含量越高，储存时干物质损耗就越大。干物质损耗的大小还决定于存储条件和烟叶的化学组成。烟叶等级不同，干物质损耗也不同，随着等级的降低，干物质损耗则增大；烟叶水分对干物质损耗有很大影响，随着烟叶水分的增高，损耗增大；烟包的容积重量对干物质的损耗量也有很大影响，烟包容重越小，干物质损耗就越多；此外，储存时烟叶温度与干物质损耗呈正相关。烟叶的干物质损耗，造成储存烟叶重量下降，储存时实际重量的损失叫做干耗。但是，储存后烟叶质量却有明显的改善，所以这种损耗也一种正常的工艺损耗。因干物质损耗而造成重量下降的多少，可以反映出烟叶在储存时进行化学反应的猛烈程度，但并不能说明储存方法的好坏，也就是说重量的损失时不一定说明储存的成功。在某些情况下，烤烟借助陈化，改进了品质，叶内干物质损耗比较少，可能是由于干物质损耗仅存在于其它一些很细微的或者更重要的化学变化，这些变化并不放出挥发性产物而使干物质减少。热量的变化：烟叶储存过程中，要发生一系列的化学变化，生成二氧化碳及其他挥发性产物，而这些反应都是一个放热过程。储存时，有两种现象比较普遍，即原烟水分高，堆在仓库里，春末夏初之际，随着气温的升高烟包就会发热；另外，在室温50°C的储存室里，烟包中心温度往往超过室温5〜7C。这些现象都说明烟叶在储存过程中存在着缓慢的氧化现象，并放出二氧化碳和其它挥发性物质，同时也产生了热量。发热量愈大时烟叶的质量变化愈猛烈，因此必须控制烟叶发热量。根据这些原理，我们可以根据烟包中心温度的高低，作为储存工艺操作上的一个技术指标，以控制储存烟叶的变化。例如在人工储存室里，我们可以通过控制烟包中心温度，不使其过高或过低，使烟叶储存过程处于稳定的状态。但是也应当注意，烟包中心温度的高低并不能完全代表烟叶发热量的大小。因为烟包的大小和松紧、储存室内空气的流速、烟包热量散失的速度、以及因烟叶水分的蒸发而散失的热量等因素都影响烟包中心温度。而烟包中心温度的高低，仅表示烟叶发热量减去热量的散失值所多余的热量。其他微量气体的产生和变化：储存过程中烟叶的内含物质起着复杂的化学变化，有部分挥发物质散发出来，由于这个原因，在储存过程中，可以闻到不同的气味。储存的最初阶段，闻到的是浓厚的烟叶生青气和杂气；在中间阶段青杂气明显减轻，将近完毕阶段青杂气几乎闻不出来；储存结束时，闻到的是浓烈的枣子烟香气。此时烟叶吸味也达到了纯净的程度，其青、杂、苦、辣、涩诸味均可得以消除，烟香气显露，这说明烟叶在人工储存的不同阶段所散发出来的挥发性物质不为同的。根据上述的客观事实和规律，可以把它作为判断储存程度的一项内容。PH值的变化：烤烟在储存过程中酸碱度即PH值的变化有一定的规律性。在一般情况下烤烟经储存后酸碱度是减小的。水分性质的变化：即在正常温度湿度条件下，烟叶从周围空气中吸收水的能力（吸湿率）和叶片组织的机械性能如拉力、弹性等。烟叶的吸湿能力取决于内渗透性物质及高分子物质的含量。在储存中，烟叶吸湿能力就有所降低。据测定，不同烟叶的吸湿能力在储存后比储存前要降低4.75〜19.02%。在一定的含水率内，烟叶拉力随含水率提高而增强，但进一步再提高含水率时，其强度反而减弱。所以不同储存温度对烟叶组织的拉力会产生不同的影响，如遭遇高温储存时，如果烟叶含水量不足，则烟叶弹性降低，加工损耗增大。燃烧性的变化：烟叶经储存后，其内含的化学成分有变化，因而烟叶的燃烧性发生变化。据测定，其含氯量有微量减少，所以烤烟储存对烟叶的燃烧性来说，有轻微的改进。另外烟叶内含氮化合物，如氨、植物碱、氨基酸及其它含有“还原氮”的物质影响保火力，储存后上述物质会有消失及转变，对燃烧性有所改善。颜色变化：烟叶经过储存会直接影响产品外观和内在质量，尤其是烟叶储存后的颜色棕色化反应比较明显，而棕色化反应被认为是产生挥发性香味物质的重要化学过程。储存过程中的棕色化反应机制，目前尚未完全弄清楚，但是基本上已知有两种类型的机制在烟叶棕色化反应中起主要作用，即羟基反应（又称美拉德反应），它是一个复杂而相当难解的连续化学反应，反应的中间阶段产生的香味物质，对烟叶香气的产生起着重要的作用；其次为焦糖化反应，即糖类加热出现焦糖化，经过一系列反应，生成呋喃类香味物质，产生具有奶油物质香味，在外观上反映出叶色变深，经过棕色化反应后，颜色呈棕黄、棕红和褐色，这3种颜色对内在质量有明显提高。各地区的烟叶性质不同，在同样储存条件下；烟叶柔软、组织细致、含碳水化合物高的比烟叶粗糙、含碳水化合物低的烟叶，水分高的比水分低的，储存温度高的比储存温度低的，储存时间长的比储存时间短的棕色化反应要快的多。储存后的颜色以棕黄、棕红和棕褐色为好，它的香气特别明显，烟叶的内在质量也得到了显著改进。三、化学成分变化烟叶在储存过程中由于空气中氧气等物质的作用，其内部发生了激烈的氧化过程，结果导致烟叶外观特征和化学组分尤其是与香气质量相关的组分发生明显的变化。据报导，引发烟叶储期质量变化的机理是叶内化学成分被氧化的结果，而氧化的方式一是酶促反应，二是化学反应。碳水化合物的变化：经过干制后的烟叶，在储存过程中，由于烟叶内部发生强烈的化学反应，使烟叶中的碳水化合物含量发生明显的变化。总碳水化合物减少，淀粉含量变化较少，而可溶性糖损失较多，达16—25%以上。在烤烟醇化发酵中，总糖一般呈下降趋势，但减少的程度不大。储存后的烟叶一般都不含蔗糖，因为蔗糖在储存过程中几乎全部被分解，但纤维素、半纤维素等都很少变化，这些物质的稳定性较强，因而很少进行分解。相反，这些成分在储存后的烟叶相对含量会有所增加，增加的原因是储存过程中其它许多成分被消耗，干物质明显减少。碳水化合物在储存过程中的消耗，一部分与二氧化碳的产生是并行的，另一部分碳水化合物还由于在烤烟自然醇化过程中，还原糖与氨基酸发生持续的非酶棕色化反应，产生棕色色素（类黑精）和数种对烟气香吃味有良好作用的香味化合物。多酚类物质的变化：酚类物质对烟草的物理化学特性有很大影响。烟草中酚类可分为简单酚类和多酚类，简单酚类对烟气香吃味有一定影响，某些简单酚类甚至可作为卷烟加香的原料，据报道，烤烟醇化过程中，简单酚类成分一般有含量增加的趋势。多酚类可在多相应酶的催化下氧化成醍，进而形成分子量较大的棕褐色色素，烟叶在调制、醇化及发酵后颜色的加深，与该反应有重要关系。所以烟叶经过储存，多酚类物质一般要减少40〜50%。果胶质的变化：烟叶中含有相当数量的果胶质，尤其是上部烟。烟叶中的果胶主要是有游离和钙盐两种存在形式。果胶容易分解，试验表明，果胶在燃吸过程中产生甲醇，甲醇又可进一步氧化为甲醛、甲酸等成分，给烟气带来刺激性。甲醇从果胶质中被分解的程度与储存的温度有关，储存温度越高，甲醇从果胶质中分离的速度越快。在用高温储存烟叶时，果胶质中的甲醇可被除去80%以上，低温储存烟叶，一般也可去除30%左右。由于果胶是吸湿性物质，果胶质的数量和性质变化，导致了烟叶持水性及其它物理性能的变化。一般来说烟叶的吸湿性和膨胀性会减弱。含氮化合物的变化：烟叶中的复杂高分子含氮化合物（如蛋白质）性质比较稳定，在通常的储存条件下，这类含氮化合物几乎不发生变化。与此相反，烟叶中的可溶性含氮化合物（如氨基酸、烟碱和氨等）却发生明显的变化。储存后烟叶中可溶性含氮化合物变动较大；可溶性氮降低33%以上，其次是烟碱氮，损失量达14%左右，与此同时，蛋白质氮几乎不发生变化，通常仅略有增加，这也是由于干物质总量降低，相对含量升高的结果。烟草中的氨基酸在燃烧裂解过程中一般形成具有刺激性的含氮化合物。对烟气香吃味产生不良影响，个别氨基酸还产生HCN等危害健康的烟气成分，但经过醇化发酵处理，氨基酸含量下降，并能转化成一系列对香吃味有优良作用的香味化合物，这说明醇化发酵的确是很重要的工艺过程。烤烟在醇化过程中，氨基酸均呈减少的趋势，不过，氨基酸减少的速度在头一年内最快，以后逐渐减慢。这说明醇化过程的物质变化在第一年较为强烈，以后将逐渐放慢。烟碱部分，主要是游离烟碱发生变化，因为挥发性生物碱类易于氧化。烟碱在醇化发酵后一般都有所减少。我国烟草研究人员在研究烤烟的人工发酵时还发现，发酵后烟碱和其它挥发碱都有所降低，但相比而言，其它发挥碱减少程度更大，据认为这可能与发酵烟叶的刺激性降低有很大关系.因为除烟碱外的其它挥发碱对烟气的刺激性有较大贡献。有机酸的变化：有机酸是指含有羧基的有机化合物。烟草中的有机酸有很多，它们所起的作用也不同。比如草酸、苹果酸、柠檬酸等的作用主要是平衡烟气的PH值，调节烟气中游离烟碱/质子烟碱的比例，从而对平衡烟气劲头和强度具有重要作用，间接地影响烟气的香吃味。烟草中的低级脂肪酸指碳原子数在十二以下的酸，一般具有挥发性，因此也称为挥发酸，它们对烟气香味的贡献较大。一般认为，烟叶等级越高，低级脂肪酸的含量也越高。烟草中的高级脂肪酸又分为饱和及不饱和两种，饱和脂肪酸可使烟气柔和并具有脂肪样气味，不饱和高级脂肪酸一般具有刺激性，使烟气粗糙。烤烟在自然醇化或人工发酵后，脂肪酸和有机酸总量增加，烟叶酸性增强，其中挥发酸的增加较为显著，这对于提高烟叶的吸味品质是有利的。此外，储存时还有一些挥发性酸类变为气体释放出来，这些酸类主要是蚁酸与醋酸。香味物质的变化：烟叶香味物质一般指分子量在400以下的挥发及半挥发性成分。烟叶中的香味物质，按其能够产生芳香气