烟叶烘烤研究进展

岳伦勇，朱列书，廖雪芳，尹 佳，郭东海，宋正熊

(1湖南农业大学农学院，长沙410128;2中国烟草中南农业试验站，湖南长沙410128)

烟草调制是烟叶生产过程中一项重要的技术环节，它集理论性与实践性于一体，反映了烟叶调制技术的本质，对最终体现烟叶的质量和可用性价值有着重要意义［1］。各种不同的因素关系到烟叶烘烤的优劣程度，而烘烤的好坏最终决定了烟农的经济收益和其工业可用性。本文从不同角度探讨烟叶烘烤研究进展，以为烟草的实际生产、提高烟叶质量提供指导。

1 影响烟叶烘烤质量的因素

影响烟叶烘烤质量的因素有很多，如品种、成熟度、烤房类型、装烟方式和密度、工艺技术等，这些因素在一定程度上都会影响到烟叶烘烤质量。

1.1 品种

影响烟叶烘烤特性最重要的性状当属品种［2］。目前，我国推广种植的品种中，K326、G80、NC82、RG17、云烟 85、云烟 87、中烟 90、中烟 98、中烟 100等属于变黄快的品种，容易出现浮青烟与青筋烟的是翠碧1号和红花大金元等品种［3］。在烘烤过程中，红花大金元表现为变黄慢、失水快，属于难以烘烤的品种;G－28和云烟85的烘烤特性相近，变黄稍快，失水适中，属于较为易烤的品种;317等4个品系和K326相近，变黄速度居中，失水平缓，属于较易烘烤的品种［4］。烘烤过程中，叶绿素降解速率快的品种，降解时间出现得早，降解量大，烟叶变黄快，变黄特性也就好，烤后黄烟多，青烟少，易烤性相应较好;叶绿素降解速率慢的品种，降解量也就会小，烟叶变黄也难，烤后黄烟少，青黄烟多，变黄特性不理想，易烤性表现差。特别是变黄末期到定色期，烟叶中PPO(多酚氧化酶)活性高的品种，烟叶定色困难，烤后烟叶易挂灰，耐烤性差，定色特性不好。品种在变黄期和定色期失水比较均衡，则烟叶比较容易变黄和定色，烘烤特性也就好。烘烤特性在烟草品种间的差异，可能是由数量基因控制遗传的加性效应所致，而且还受细胞质基因控制［5］。

1.2 成熟度

不同成熟度烟叶在烘烤过程中质量也会有差异。其中淀粉酶活性的变化规律呈双峰曲线，变黄前、中期烟叶淀粉酶活性的升高和淀粉相对降解量呈动态正相关，但后期相关性不高。烟叶淀粉和色素的降解规律一致，均在变黄期(45℃以前，含水量30%以上)快速降解，特别是烘烤的前48 h降解量最大，之后变缓。淀粉和叶绿素含量随成熟度的提高而明显降低。在烘烤过程中，成熟度适宜的烟叶SOD和POD等保护酶活性较高，而PPO活性较低，棕色化反应不容易发生。适熟鲜烟叶淀粉含量较高，烘烤中降解较快，烤后烟叶外观质量较好，淀粉含量低而糖含量高，主要化学成分比较协调，感官评吸质量较理想［6］。烘烤中不同成熟度烟叶正反面颜色变化趋势基本同步，烟叶颜色参数和色素含量的相关性明显［7］。不同成熟度烟叶在烘烤过程中，L*值表现为:过熟＞适熟＞尚熟＞未熟。鲜烟叶a*值在不同成熟度之间差别不大，在变黄中期之前成熟度高的烟叶a*值上升的快;过熟鲜烟叶的b*值最大，依次为适熟、尚熟、未熟烟叶。不同成熟度烟叶b*值在定色中期之前呈升高的变化趋势，在定色后期有所下降，之后稍有回升。尚熟烟叶和适熟烟叶的类胡萝卜素含量与正面L*值呈极显著负相关，类胡萝卜素含量与正面a*值呈显著负相关［8］(L*、a*、b*表示颜色参数)。

1.3 烤房类型

密集烤房烘烤的烟叶整体质量优于气流上升式烤房烘烤的烟叶，其总糖、还原糖、钾含量高于气流上升式烤房烘烤的烟叶，而总氮、烟碱含量低于气流上升式烤房烘烤的烟叶;密集烤房烘烤的烟叶的拉力、抗张强度、平衡含水率、填充值大于气流上升式烤房烘烤的烟叶，而厚度和叶质重则小于气流上升式烤房烘烤的烟叶［9］。不论烤房空载、满载或在烘烤的不同时期，大型密集烤房内风速均显著高于小型密集烤房和普通小烤房，小型密集烤房内风速亦较普通小烤房有明显提高;大型、小型密集烤房平面最大温差不超过2℃，大型密集烤房烘烤各时期垂直温差较小，热量垂直分布最为均匀，烘烤性能最好，其次为小型密集烤房，最差为普通小烤房［10］。气流下降立式密集烤房和卧式密集烤房的房内风速适宜，热量分布均匀，温差较小，烘烤成本降低，烤后烟叶外观质量改善明显［11］。香气成分总量以散叶烤房最高，气流下降式普改密烤房次高，气流上升式普改密最低。原烟香气指数以密集烤房、自然通风气流上升式烤房和气流上升式普改密烤房为好，香型指数在2.8964(自然通风气流上升式烤房)～3.5904(气流下降式普改密烤房)，均属于中间香型。烤房类型对原烟香气成分含量有一定的影响，但没有改变烟叶的香型［12］。卧式密集烤房、气流下降式小型密集烤房、气流上升式小型密集烤房每千克干烟烘烤能耗分别比普通烤房降低8.8%、30.1%和7.4%，上中等烟比例分别比普通烤房提高4.9%、3.0%和3.7%，烤后烟叶的净产值分别比普通烤房提高13.7%、18.0%和14.7%，平均占地面积分别比普通烤房减少31.5、37.5和33.0 m2/hm2。其中，气流下降式小型密集烤房相对占地面积小、能耗低，烟叶净产值较高［13］。在密集烤房烘烤过程中，烟叶形态变化呈现出变黄期缓慢、定色期剧烈、干筋期又减缓的趋势;而在普通烤房烘烤过程中，烟叶形态变化相对平缓。密集烤房烤后烟叶各形态指标除上部烟叶纵向卷曲度外，烟叶纵向收缩率、横向收缩率、面积收缩率、厚度收缩率、横向卷曲度及中部烟叶纵向卷曲度均显著或极显著小于普通烤房的相应处理。与普通烤房相比，密集烤房烤后烟叶单叶质量、叶质重与叶片厚度较大，而含梗率、平衡含水率与拉力较小［14］。

1.4 装烟方式和密度

与常规挂竿装烟方式相比，散叶堆放、散叶烟筐、烟夹装烟方式均显著降低烤烟烘烤环节的用工成本和耗能成本，其中装卸烟用工成本降低70%以上、耗煤成本降低18%以上、耗电成本降低10%以上，而不同装烟方式烘烤后烟叶经济性状、外观品质与化学成分含量无明显差异［15］。烤后烟叶的综合质量研究表明，以装烟密度为55～65 kg/m3处理烤后烟叶的外观品质、物理特性较好，内在化学成分较协调，烘烤成本最低。而且38℃变黄比42℃变黄烤后质量偏高，烘烤成本偏低，变黄期相对湿度80%～85%各处理比变黄期相对湿度90%～95%烤后质量优，烘烤成本最小［16］。密集烤房适当增加装烟密度能在一定程度上增加烤后烟叶类胡萝卜素降解产物、类西柏烷类、美拉德反应产物、新植二烯及其香气物质总量，但苯丙氨酸类有所减少;中部烟叶以装烟密度56.12 kg/m3时烤后烟叶新植二烯和香气物质总量最高，其余香气物质含量略低于70.15 kg/m3;上部烟叶随着装烟密度的增加，香气物质总量有升高的趋势，以装烟密度70.15 kg/m3时香气质量改善效果最好［17］。与低密度散叶堆放装烟相比，中密度和高密度装烟均可提高烟叶经济性状，协调烟叶化学成分和改善烟叶品质，以中密度处理效果较为明显。增加装烟密度均可以降低烟叶的能耗成本，与低密度处理相比，中密度处理的总成本降低8%以上，高密度降低14%以上。综合认为，散叶堆放装鲜烟密度以60～65 kg/m3最佳［18］。

1.5 烘烤工艺

采用低温变黄缓慢定色为技术核心的三段烘烤工艺，能够明显提高上部叶的商品等级和均价，改善烟叶外观和内在质量，降低煤耗［19］。优化工艺比常规工艺烘烤烟叶的香气量增加，刺激性减小;中部叶糖含量提高，上部叶淀粉含量降低;中上部烟烤后烟叶上中等烟比例提高，下等烟比例降低［20］。烟叶烘烤过程中在温度42℃时稳温12 h，在温度54℃时稳温12 h;温度42℃湿球温度设定为37±0.5℃，54℃湿球温度设定为39±0.5℃;定色期升温速度保持为1℃/2 h;干球温度47～60℃风机转速960 rpm，60℃时及以后为720 rpm对中部烟叶烤后的外观质量、化学成分、香气物质含量和评吸质量有不同程度的改善效果［21］。密集烘烤以38～40℃为主要变黄温度;定色前期湿度控制在36℃左右，50～54℃烘烤稳温时间保持20 h左右，湿度控制在38～40℃;干筋期湿球温度控制在40～42℃，烤后烟叶内、外观质量比较理想［22］。当上部叶充分成熟，叶色变黄，主脉泛白，茎叶角度在90°左右，在定色期采用低速高湿烘烤工艺，烘烤时间延长10 h以上，烘烤成本略有增加，烤后烟叶内部化学成分协调性较好，淀粉含量降低，可以达到预期的目标;当顶叶过熟，叶色变黄泛白，到达枯尖焦边的程度，在定色期采用低速高湿烘烤工艺，烤后烟叶均价较高，还原糖含量适中，淀粉含量5%左右，总氮含量适中，钾氯比适宜，内部化学成分协调性好［23］。

2 提高烟叶烘烤质量的措施

2.1 选育易烤性好的品种

全国主栽烟草品种有 K326、云烟87、NC89、红花大金元等，这些品种的广泛推广栽培，也在很大程度上使其成为烟草烘烤工艺技术的重点研究对象。这其实在一定程度上限制了烟草品种的选育和推广工作，阻碍了烟草品种的发展。应选择易烤性好、耐烤性好的品种，将其推广开来;对不同的品种，探究出最适宜的烘烤工艺技术并不断完善，使当地所栽不同的品种烟草都能达到高水平的烟叶质量，符合卷烟工业的可用性标准。

2.2 改良密集烤房

目前，在使用成本上，密集烤房仍然偏高。国家政策只有给予更多的补助才能促进烟农进行密集烤房的建设和改良。如从建造材料、配套设备等方面降低建造成本，延长设备的使用寿命，最终降低密集烤房的使用成本，使密集烤房在烟区得到广泛推广和应用［24］。烤房建设和改良事关专业化烘烤的成败，国家烟草专卖局对此非常重视。自2007年10月到2008年4月，何泽华副局长先后5次在全国烟叶生产会议上对烤房建设提出具体要求，要求烤房建设“起点要高、定位要准，规模推进、系统设计，流程生产、标准作业，规范管理、创新发展”［25～28］。

2.3 推广烟草机械化生产

烘烤环节的用工很多，约占整个烟草生产过程用工量的2/3。最新数据表明，最近几年烟草机械发展较快，但是烟叶烘烤机械(采收机、编烟机和烟夹等)发展相对滞后，因此，烘烤环节的机械化问题应该受到重视。目前，烟夹夹烟是国际上密集烤房多采用的技术手段，每夹夹烟500片左右，夹烟密度是手工绑竿的4倍多，加快了夹烟、装烟及解烟的速度，也大幅度降低了烘烤劳动强度。20世纪末期我国从国外引进了该技术，但我国密集烘烤工艺技术并没有因此得到突破，烘烤效果仍然不理想。传统的手工绑烟、挂竿烘烤，依然为国内密集烤房所采用，烟农的劳动强度没有得到根本改变［29］。我国烟田机械化生产总体水平仍较低，要实现编烟机械化，任重而道远。对于目前影响编烟机械发展的瓶颈问题，必须集中精力、花大力气攻关开发，尽快实现机械化，切实降低编烟的劳动强度［30］。

2.4 开发利用新能源

我国在燃煤型密集烤房的研究应用上比较多，对电能、生物质能源等其他能源的研究也有一定进展。聂荣邦［31］进行了微电热式密集烤房的研究，其可根据烘烤过程中的具体需要而升温或稳温，获得不同的供电电流强度。潘建斌等［32］进行了热泵型烟叶自控密集烤房的应用研究，其可将电能转化为热能，以电能为整个烤房供热。甘肃省镇原县烟草专卖局技术人员还研制出太阳能辅助增温循环密集烤房。王汉文等［33］用玉米、稻壳秸秆压块作为燃料在AH密集烤房上进行试验，发现可以降低烤烟成本，完全能满足烤烟烘烤的工艺要求，而且还可以在一定程度上改善烟叶内在品质。然而，总体而言，我国烤烟烘烤目前的最主要燃料是煤炭，烟叶烘烤成本随燃料价格的上涨而不断上升。所以，利用太阳能、生物质能源等其他新能源的密集烤房是一个发展趋势。要在保证烟叶烘烤质量的基础上，将这些能源的利用真正推广到烤烟密集烤房中，还需要加强相关技术的研究［34］，以降低烟叶烘烤成本，提高烟农的收益。

3 展望

综上所述，针对烟叶烘烤，品种应当是首当其冲的，主要从不同品种的烟叶组织结构、主要化学成分、衰老速度、关键酶活性、变黄特性、失水特性、定色特性等方面开展全面系统的对比试验，探讨出不同品种烘烤特性存在差异的具体原因。摸清不同品种烘烤特性的机理表现，探索改善品种烘烤特性的途径，可以为制定各品种的烘烤方法提供详细科学的依据。同时，深入探讨影响品种烘烤特性的基本内涵，制订出可以判定烤烟烘烤特性在定性和定量相结合方面的标准，为烟草育种和烘烤特性的判断提供科学的理论依据，最终用于指导新品种选育和品种配套调制技术［35］。目前，国内外研究中针对烟叶烘烤机理方面的甚少，主要集中在失水和变黄特性这两个方面，对烘烤特性的描述没有统一的标准，大多数描述为“易烤性好”等，缺少具体的能反映烤烟烘烤特性的量化指标。因此，有必要对烟叶烘烤特性开展进一步更详细的研究，制定出一个判定烟叶烘烤特性的科学标准，使其在定性和定量上得以结合［35］，并与工业可用性的标准相结合，缩小农业与工业，科研与应用的差别。此外，为提高烤烟质量，提高烟草行业的经济效益，必须研究并采用先进技术和设备来准确落实科学的烘烤工艺［36］。为此，可以结合智能控制理论，解决在烘烤过程中利用经验，人为判断进行调整等不足，逐步实现烟叶烘烤的智能化控制，提高烤烟综合生产能力［37］。

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