干燥方式对烟叶样品干物质量、颜色和化学成分的影响

赵会纳，雷波，丁福章，任竹，蔡凯，潘文杰

贵州省烟草科学研究院，贵州 贵阳 550081

制造技术

干燥方式对烟叶样品干物质量、颜色和化学成分的影响

赵会纳，雷波，丁福章，任竹，蔡凯，潘文杰

贵州省烟草科学研究院，贵州 贵阳 550081

采用半叶法对烟叶进行杀青干燥和冷冻干燥，分析2种干燥方式对烟叶形态和化学成分组成的影响。结果表明：（1）冷冻干燥后的烟叶呈鲜绿色，杀青干燥后的烟叶呈黄褐色，冷冻干燥后的烟叶体积（同样重量）是杀青法干燥后的烟叶的3.25倍；（2）杀青干燥的过程中，由于外界温度较高及烟叶内水分的耗散，造成烟叶中多酚和类胡萝卜素的降解转化，检测出美拉德反应产物9种和类胡萝卜素降解产物8种，同时损失了9种低分子香气物质，如：3-甲基丁醇、2-戊烯醇和3-戊烯醛等，总体造成干物质含量降低（与冷冻法相差4.37百分点）。冷冻干燥方式保持了烤烟烟叶的固有色泽、结构和内含物，是一种适合于化学成分准确检测的样品干燥方式。

烤烟；冷冻法干燥；杀青法干燥；颜色；干物质量；化学成分

烤烟中的萜类、生物碱类、多酚类物质等次生代谢物及其降解产物影响着烤烟的品质，是烤烟研究热点之一[1]。烟叶中萜类、生物碱类、多酚类物质等物质的检测，首先需要将样品干燥处理，初烤烟叶和烟丝一般采用烘干磨成粉末，而大田鲜烟叶一般采用杀青法进行干燥。其它植物中代谢产物的分析，样品干燥方法也各不同，银杏[2]采用杀青法干燥、黄芪[3]、水果[4-5]采用直接烘干法，土豆[6]采用冷冻干燥法。目前研究表明，不同干燥方法影响植物中内在化学成分及次生代谢产物的含量。涂宗财等通过比较热风干燥和喷雾干燥的不同干燥温度及冷冻干燥对玫瑰茄水提物中活性成分含量及其抗氧化活性的影响，发现真空冷冻干燥的玫瑰茄水提物中黄酮、多酚、花青素和多糖含量均高于热风干燥和喷雾干燥，ABTS·+清除力、NO2

-清除力和还原能力均高于热风干燥和喷雾干燥，而喷雾干燥的样品质量优于热风干燥[7]。卢凤来等采用不同干燥温度和时间对6个不同产地的罗汉果鲜果进行处理，研究了干燥后的干果化学成分的差异，发现不同温度干燥的干果化学成分指纹图谱具有差异性，色谱峰强度以冷冻干燥样品的最强，96 ℃干燥的样品最弱；罗汉果苷含量也以冷冻干燥处理的最高，96 ℃干燥处理的最低[8]。倪勤学等采用冷冻干燥、100 ℃热风干燥、480 W微波后90 ℃热风干燥、160 W 微波三段式干燥、晒干、晒干后90 ℃热风干燥和阴干处理黄条金刚竹和鸡毛竹叶，发现采用冷冻干燥可使竹叶抗氧化物质含量及抗氧化性能保持最高水平，其总黄酮和总酚和萜类成分含量也最高[9]。

杀青法干燥就是先将物料烟叶在105 ℃下使酶失活，然后以40～80 ℃的温度将烟叶烘干至恒重的一种干燥方法。冷冻干燥法是将物料冷冻至水的冰点以下，然后在真空下使其中的水分不经液态直接升华成气态，而物质本身剩留在样品中的一种干燥方法，冷冻干燥时物料处于冰冻状态，微生物的生长和酶的作用无法进行，物质中的一些挥发性成分损失很小，体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象，而且干燥能排除99%以上的水份，使干燥后产品能长期保存而不致变质。由于冷冻干燥法有诸多的优点，因此冷冻干燥法目前在医药工业，食品工业，科研和其他部门得到广泛的应用，在烟草次生代谢的研究中已有人采用冷冻干燥法干燥烟叶[10]，但目前对于分别采用传统的杀青干燥法和冷冻干燥法干燥的烟叶其内在质量是否有差异，还没有相关的研究。因此，本试验采用半叶法比较了杀青法和冷冻法干燥后烟叶干物质量、挥发性半挥发性物质（致香物质）和非挥发性物质（多酚）含量的差异，以期为烟叶次生代谢物质测定等提供一种更好更科学的烟叶干燥方法。

1 材料和方法

1.1 材料处理

供试品种为K326，种植地点为贵州省烟草科学研究院龙岗基地，选取移栽后70天整株烟叶为供试对象，去掉脚叶，将其烟叶一分为二并去除主脉，一半放入烘箱中进行杀青干燥（将烟叶放入烘箱中105 ℃烘2 h，然后在70 ℃下烘干至恒重。将烟叶粉碎后过60目筛后备用），另一半立即放入液氮速冻，然后采用冷冻干燥法干燥（烟叶样品预冻：将液氮冷冻后烟叶样品在冷冻干燥仪中-20 ℃保持5 h；第一阶段升华：在0 ℃下干燥15 h；第二阶段升华：在20 ℃下干燥直至样品恒重。将烟叶粉碎后过60目筛后备用）。

1.2 测定方法

1.2.1 体积测定

分别称杀青和冷冻法干燥后的5 g干烟叶粉末放入50 mL量筒，量筒示数即为该样品的体积。

1.2.2 干物质含量测定

干燥前鲜烟叶重量为W0，干燥结束后烟叶重量为W1，干物质含量= W1/ W0×100%。

1.2.3 中性致香物质分析

分别将杀青法和冷冻法干燥后的烟叶粉末混匀后，各随机称3个样进行香味物质成分测定，烟叶中性致香物质成分的测定参考文献[11]，实验测定出的香味物质成分含量为A0，鲜烟叶样品中香味物质成分含量A1= A0×（1-含水率）。

1.2.4 多酚类物质测定

分别将杀青法和冷冻法干燥后的烟叶粉末混匀后，各随机称3个样进行多酚含量测定，多酚类物质含量的测定参考文献[12]，实验测定出的多酚含量为P0，鲜烟叶样品中多酚成分含量P1= P0×（1-含水率）。

1.2.5 统计学分析

各项指标检测数据用均值±标准差表示，差异显著性用t检验，采用SPSS 17.0统计软件进行分析。

2 结果与讨论

2.1 冷冻干燥和杀青干燥后烟叶样品颜色、体积和干物质量比较

图1 冷冻干燥和杀青干燥后5 g干烟叶体积及颜色比较Fig. 1 Effect of drying method on colour and volume of fresh flue-cured tobacco leaves with the same weight (5g)

冷冻干燥和杀青干燥后的烟叶颜色、体积和干物质含量差异较大（见图1和图2）。冷冻干燥后的烟末呈鲜绿色，5 g烟末的体积为33.5 mL，而杀青干燥的烟叶呈青黄色，体积为10.3 mL，相同重量的烟末体积冷冻干燥法是杀青法的3.25倍。冷冻干燥后烟叶的干物质含量为20.57%，而杀青法只有16.20%，较冷冻干燥法减少4.37百分点。

2.2 冷冻干燥和杀青干燥后烟叶多酚类物质含量比较

两种方法干燥后烟叶的多酚类物质含量差异极大（表1），冷冻干燥后烟叶中新绿原酸、绿原酸、4-O-咖啡奎尼醇、芸香苷和莰菲醇基芸香苷含量均极显著高于杀青干燥后的烟叶，其含量分别为杀青后烟叶的4.02、4.43、4.44、3.88和2.36倍。

表1 冷冻干燥法和杀青法干燥后烟叶多酚类含量比较Tab.1 The differences of polyphenols contents to both drying methods

2.3 冷冻干燥和杀青干燥后烟叶中性致香物质种类和含量比较

按照致香物质前体物可将中性致香物质分为5类，分别为美拉德反应产物、苯丙氨酸降解产物、类西柏烷类降解产物、类胡萝卜素类降解产物和其他类。冷冻干燥和杀青干燥后烟叶中中性致香物质的种类差异较大，检测到的中性致香物质分别为21和32种。

表2 冷冻干燥法和杀青法干燥后烟叶共有中性致香物质含量比较Tab.2 The differences of common aroma components contents to both drying methods

其中共有的中性致香物质仅有11种（表2），其中苯甲醛等四种含量差异极显著，β-紫罗兰酮含量差异显著，而糠醛等六种含量差异不显著。冷冻干燥后烟叶样品中苯甲醛、苯乙醇、金合欢基丙酮、2-戊烯醛含量远高于杀青法干燥，差异达到10倍以上。β-紫罗兰酮含量呈现相反的趋势，冷冻干燥后样品中的含量低于杀青干燥后烟叶样品，差异显著。

冷冻干燥烟叶独有的物质有3-甲基丁醇、2-戊烯醇3-甲基-2-丁烯醇等9种（表3），在杀青法干燥烟叶中未检出，推测干燥时的温度对这9种致香物质有极大影响。

杀青干燥烟叶独有的物质有2-甲基-3（2H）-呋喃酮、2-甲基-吡嗪、2-乙酰吡咯等21种（表4），在冷冻干燥法烟叶中未检出，推测其均属于次生代谢产物。

表3 冷冻干燥法烟叶中独有的中性致香物质含量Tab.3 The aroma components only found in freeze drying leaves

表4 杀青法干燥烟叶中独有的中性致香物质含量Tab.4 The unique aroma components in de-enzyme torrefaction leaves

表4 （续）

3 讨论

本文采用半叶法采集样品，保证了2种干燥方法所用烟叶样品来源一致，减少了试验误差，另外，试验测定的物质包含了挥发性、半挥发性物质（香气物质）和非挥发性物质（多酚）。

多酚类物质分子结构中有酯键、不饱和双键及多元酚三个不稳定部分，在长时间加热时容易自动氧化成各类有色物质，还可能与氨基酸等发生非酶促棕色化反应，生成吡嗪、吡啶、吡咯类等物质[14]。在杀青干燥的过程中，由于水的活性和酶的作用、氧化和较高温度引起的酶褐变、非酶促氧化性褐变等使得多酚类物质发生了转化[15]，生成了2-甲基-3（2H）-呋喃酮、2-甲基-吡嗪、2-乙酰吡咯和2-乙酰呋喃等9种美拉德反应产物，而冷冻干燥的过程中由于温度低、氧气少，样品产生酶褐变和非酶褐变的程度都很低[16]，因此，造成了杀青法干燥后烟叶中的5种多酚类物质含量极显著的低于冷冻干燥法，仅为0.23～0.42倍。这也是杀青法干燥后烟叶呈黄褐色而冷冻法干燥后的烟叶呈鲜绿色的原因之一。闰永芳研究了6种不同干燥方式（烘箱60 ℃干燥、烘箱100 ℃干燥、微波中火干燥、微波高火干燥、室温干燥和冷冻干燥）对枇杷花及茶汤总酚含量的影响，发现不同干燥方式对多酚总量影响很大，中期和晚期的枇杷花总酚含量均以冷冻干燥后最高[17]。

类胡萝卜素和西柏烷类化合物是烟草重要的萜类化合物，也是重要的致香前体物，二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮B、巨豆三烯酮C、香叶基丙酮、氧化异佛尔酮和异佛尔酮均是烟叶中类胡萝卜素降解产物最主要的成分之一[18]，而茄酮及其衍生物是西柏烷类化合物最主要的降解产物[19]。杀青干燥的过程中，由于外界温度的影响以及烟叶内水分的耗散，造成了烟叶中的类胡萝卜素和西柏烷类化合物的降解转化，产生了茄酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮、香叶基丙酮等9种香气物质。李赫等采用反相高效液相色谱法测定冷冻干燥、热风烘干、自然晒干三种不同干燥条件下枸杞中主要类胡萝卜素干燥前后的变化，发现在干燥过程中玉米黄素双棕榈酸酯和总类胡萝卜素均有不同程度的降解，其中热风烘干降解的最多，分别为干燥前的62.3%和64.7%，冷冻干燥降解的最少，分别为干燥前的80.1%和80.3%；三种干燥方法中冷冻干燥对保存类胡萝卜素效果最佳，保持了固有的色泽[20]。吴佳等研究了真空冷冻干燥、 真空干燥、热风干燥和热泵干燥4种不同干燥方式对胡萝卜干制品中的β-胡萝卜素含量的影响，发现真空冷冻干燥效果最好,与新鲜样品比较差异性不显著，其他干燥方式干燥的胡萝卜干制品中的β-胡萝卜素含量均有不同程度的下降[21]。总之，由于杀青干燥的过程中，物质发生了转化，以及伴随着热耗散还损失了9种低分子香气物质，最终造成干物质含量大幅降低4.37百分点。

4 结论

相比于杀青干燥，冷冻干燥方式保持了鲜烟叶固有的色泽、结构和内含物，是一种更适合于化学成分，特别是次生代谢物质准确检测的样品干燥方式。

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Effects of drying means on dry matter, color and chemical composition of flue-cured tobacco leaves

ZHAO Huina, LEI Bo，DING Fuzhang, REN Zhu, CAI Kai，PAN Wenjie Guizhou Academy of Tobacco Science，Guiyang 550081

Effects of drying methods on tobacco leaf morphology and chemical composition were investigated by half leaf method.Results showed that leaves obtained by freeze-drying were green, while that by de-enzyme torrefaction were yellow brown. Bulk size of the former is 3.25 times larger than that of the latter with the same weight. Polyphenols and carotenoids were degraded because of external high temperature stress and body water dissipation in the process of de-enzyme torrefaction. Nine Maillard reaction products and 8 carotenoid degradation products were detected, while 9 small molecular aromatic components disappeared, such as 3-methyl-butanol, 2-pentyl alcohol,3-pentenal. Overall, dry matter loss during de-enzyme torrefaction processes showed 4.37% difference with that treated by freeze-drying. It was concluded that freeze-drying was a better sample drying method which could keep fresh leaf's color and structure.

flue-cured tobacco; freeze-drying; de-enzyme torrefaction; color; substance content ; chemical components

10.3969/j.issn.1004-5708.2014.04.006

TS411 文献标志码：A 文章编号：1004-5708（2014）04-0028-05

中国烟草专卖局重大专项“中间香型特色优质烟叶开发物质代谢基础研究”（Ts-02-20110014）；贵州省科学技术基金项目（黔科合J字[2010]2088号）；贵州省烟草公司项目（201002）

赵会纳(1983－)，女，硕士，助理研究员，从事烟草栽培生理和物质代谢研究，Email:zhaohn1983@163.com

雷波（1981－）,女,博士，副研究员,从事烟草栽培和分子生物学工作，Email:leibo_1981@163.com；

2013-09-27