我国烤烟主产区不同尺寸片烟化学成分差异及复烤后变化

王 戈，陈康康，万明宇，刘 威，丁 冉，张 鑫，徐玮杰*，徐其敏，杨 凯*

我国烤烟主产区不同尺寸片烟化学成分差异及复烤后变化

王 戈1，陈康康2，万明宇2，刘 威2，丁 冉1，张 鑫1，徐玮杰1*，徐其敏2，杨 凯1*

（1.上海烟草集团有限责任公司技术中心，上海 200120；2.华环国际烟草有限公司技术中心，安徽 滁州 233121）

为了分析我国主产烟区烤烟不同尺寸片烟化学成分的差异，通过叶片振动分选机对5个一级种植区配方模块的片烟进行筛分，测定分析了复烤前后不同尺寸片烟的常规化学成分及其差异性。结果表明，不同尺寸片烟的化学成分存在较大差异，大片和中片的化学成分基本一致；小片及其以下尺寸片烟随着片型尺寸的减小，烟碱、总糖和还原糖含量有下降的趋势，总氮、非烟碱氮和钾含量有上升的趋势；东南和西南烟区碎片、碎末主要参评指标与大片的差异大于黄淮和北方烟区；复烤后碎片和碎末的还原糖、烟碱、糖碱比和氮碱比变化度较大片、中片和小片更大。因此，东南和西南烟区通过筛除碎片、碎末的方式提升模块品质的潜力较大，复烤后筛除碎片或碎末更有利于提升成品片烟品质。

烤烟；不同产区；打叶复烤；片烟尺寸；化学成分

打叶复烤是卷烟原料保障的重要环节，也是衔接烟草农业种植和卷烟工业生产的重要纽带。配打烟叶的产地、部位、等级以及同一片烟叶的区位差异均会影响烟叶原料的耐加工性，导致叶梗分离过程中产生尺寸各异的片烟[1-3]。一般而言，质量和耐加工性较好的烟叶或烟叶区位容易形成大尺寸的片烟；反之则更容易形成小尺寸的片烟。近年来，随着打叶复烤精细化加工能力的提升，不同尺寸片烟的差异性研究成为新的研究热点。刘超等[4]、胡静宜等[5]以河南烟叶组成的配方模块为研究对象，研究了打叶后不同尺寸片烟常规化学成分和致香物质含量的差异，得出片烟化学成分协调性随着片型尺寸的减小而降低的结论。王戈等[6]以四川初烤烟叶为研究对象，系统研究了各级打叶风分单元分离得到的不同尺寸片烟的化学成分和感官品质的变化规律，发现碎片的化学成分可用性明显低于大、中和小片，随着打叶级数的增加碎片的化学成分可用性逐级提高。而目前尚未见全国不同种植区烤烟不同尺寸片烟复烤前后化学成分的系统比较。本文依照我国最新的烟草种植区划划分[7]，以西南、东南、长江中上游、黄淮和北方5个一级种植区的烤烟原料组成的配方模块为研究对象，研究不同模块复烤前后不同尺寸片烟的常规化学成分差异及变化，为各配方模块成品片烟品质和均匀性的精细调控以及不同尺寸片烟的个性化使用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料 研究在华环国际烟草有限公司华环加工中心进行。以2020年中国西南、东南、长江中上游、黄淮和北方5个种植区共8个省份（四川、福建、湖北、陕西、河南、吉林、黑龙江、辽宁）的主栽品种（除了河南为中烟100外，其余均为云烟87）C2F、C2L等级烤烟，共计1.465×107kg烟叶为材料，按照上海烟草集团对5个种植区的初配方要求分别进行工业二次分选后，按配方比例配打加工成中部烟配方模块。

在打叶和复烤加工过程中，每个种植区配方模块的每种片型（大片、中片、小片、碎片、碎末）各抽取7份样品，共计175份片烟样品。

1.1.2 设备和仪器 华环国际烟草有限公司的打叶复烤生产线（生产能力12 000 kg/h，共5级打叶，一级打叶后8次风分，二级打叶后4次风分，三级打叶后3次风分，四级打叶后1次风分，五级打叶后1次风分），美国Cardwell公司的叶片振动分选机（25.4、12.7、6.35和2.36 mm网筛），德国Binder公司的FED115热风循环烘箱，北京一轻研究院有限公司的CSM-I旋风磨（60目250 μm网筛），上海鼎广机械设备有限公司的DFS197粉碎机，美国Thermo Fisher公司的AntarisⅡ傅里叶变换近红外光谱仪，美国API公司的AAS-305D连续流动分析仪。

1.2 研究方法

1.2.1 原烟工业二次分选 使用片选分选方式[8]，即以片为单位剔除原烟中青、霉烟以及低使用价值烟叶，挑选出符合中高端卷烟产品质量需求的烟叶。选后烟叶的4C等级（C1F、C1L、C2F、C2L）符合率≥85%。

1.2.2 片烟取样和筛分 在生产线上打叶和复烤后分别在汇总皮带处进行截面取样，每次取样（3000±300）g，按照GB/T 21137的方法实现不同尺寸片烟的分离，将分离后的样品分别存放，直至筛分量满足化学成分测定的要求，各配方模块每班取样1次，取7个班。

1.2.3 片烟化学成分检测 按照YC/T 160—2002，YC/T 161—2002，YC/T 159—2019，YC/T 217—2007和YC/T 162—2011的方法分别测定样品中总植物碱、总氮、水溶性糖、钾和氯的含量。

1.2.4 评价指标 （1）非烟碱氮含量：非烟碱氮是指以非烟碱的形式存在的氮元素，包括蛋白氮、氨基酸态氮、铵态氮、硝态氮等。非烟碱氮含量与烟叶感官质量普遍呈现负相关关系，计算方式参考文献[9]。

（2）化学成分参评指标：参照“中国烟草种植区划”[7]和烤烟化学质量综合评价[10-11]的相关结果，结合上海烟草集团中高端产品烟叶原料保障的实际情况和相关研究成果[12-13]，选取主要化学成分中的烟碱、总氮、还原糖、钾及其衍生指标糖碱比、氮碱比和钾氯比作为不同片型烤烟的化学成分参评指标（简称参评指标，下同），各参评指标的重要性排序为糖碱比、烟碱、还原糖、氮碱比、总氮、钾氯比和钾。

2 结 果

2.1 复烤前片烟化学成分差异

2.1.1 不同烟区化学成分差异性 各种植区配方模块的复烤前片烟化学成分含量存在差异（图1）。①黄淮和东南烟区烟碱含量较高，北方烟区烟碱含量极低；总氮、非烟碱氮含量的规律与烟碱类似，不同的是东南烟区的总氮和非烟碱氮含量适中而西南烟区偏高。②总糖和还原糖含量北方烟区较高、黄淮烟区较低，其他烟区含量适中。③各烟区钾含量由南向北逐渐降低，其中东南烟区钾含量较高。④黄淮烟区和北方烟区的氯离子含量较高，其中黄淮烟区氯离子含量突出，达到1.30%以上。

2.1.2 不同尺寸片烟化学成分差异性 复烤前不同尺寸片烟的常规化学成分含量呈现一定的共性变化规律（图1）。各产区大片和中片的化学成分基本一致，各项化学成分含量的差异不显著。小片及其以下片烟，随着片型尺寸的减小，烟碱、总糖和还原糖含量呈现下降的趋势，除北方烟区的烟碱含量外，大、中片与碎片、碎末之间烟碱、总糖和还原糖含量的差异多数达到显著水平；总氮、非烟碱氮和钾含量呈现上升的趋势，除黄淮烟区的钾含量外，不同尺寸片烟间的差异达到显著水平。不同尺寸片烟氯含量差异较小，且随着片型尺寸的减小总体呈现上升的趋势（黄淮烟区除外），西南、东南和长江中上游烟区不同尺寸片烟间氯含量的差异达到显著水平。

注：每个种植区中不同小写字母表示各片型间化学成分差异有统计学意义（≤0.05）。下同。

Note: Value of the same planting division not marked by the same letters signifies significant difference (≤0.05). The same as below.

图1 复烤前不同尺寸片烟的常规化学成分含量

Fig. 1 Contents of chemical components in tobacco strips woth different size before redrying

不同尺寸片烟的复烤前化学协调性指标差异明显（图2）。随着片型尺寸的减小，糖碱比总体呈现明显的下降趋势，而氮碱比总体呈现上升的趋势，其中大片与碎片、碎末的差异达到显著水平；钾氯比除北方烟区总体呈现上升趋势外，其余烟区的变化趋势不明显；两糖比的差异较小，除东南烟区外，其余烟区总体均略有下降的趋势。

除钾含量和钾氯比指标外，各烟区不同尺寸片烟参评指标的差异强度不同，主要体现在东南和西南烟区碎片、碎末相较于大片的差异较大（碎片、碎末的糖碱比、烟碱、还原糖较大片平均分别下降了26.9%、13.1%、36.5%，氮碱比、总氮平均分别上升了36.1%、16.3%），明显高于黄淮和北方烟区（碎片、碎末的糖碱比、烟碱、还原糖较大片平均分别下降了18.3%、6.5%、26.7%，氮碱比、总氮平均分别上升了16.9%、9.2%）。对于钾含量，黄淮烟区碎片、碎末相较于大片的差异较小，仅下降8%，其余4个烟区平均上升39.1%。对于钾氯比指标，北方烟区变化强度较大，碎片、碎末较大片上升了49.8%，其余烟区不同片型的差异规律不明显。

图2 复烤前不同尺寸片烟的化学衍生指标

2.2 复烤前、后片烟参评指标的变化度

对重要性最高的4个参评指标（还原糖、烟碱、糖碱比和氮碱比）复烤前、后变化度（值）的比较分析表明（图3）：①不同参评指标的值存在差异，其中还原糖和氮碱比平均值的绝对值差异较大。②不同尺寸片烟的值也存在差异，大、中、小片的值的绝对值较小（＜0.06）；而碎片和碎末的值的绝对值较大，说明碎片和碎末复烤前后参评指标的变化较大，其中长江中上游烟区更为突出。③随着片型尺寸的减小，复烤前后还原糖含量和烟碱含量的变化度总体有下降的趋势，氮碱比的变化度总体有上升的趋势，而糖碱比的变化度总体有先增后减的趋势。④碎片和碎末还原糖、烟碱含量和糖碱比的变化度为负（碎片的烟碱除外），氮碱比的变化度为正，说明复烤后碎片和碎末的还原糖含量、烟碱含量和糖碱比较大幅度下降，而氮碱比较大幅度升高。

注：为便于比较，各图的纵坐标数据跨度相同。Note: The ordinate data span of each figure is the same for comparison.

3 讨 论

研究表明烟叶原料不同区位化学成分含量及协调性差异较大[14]。一般而言，烟叶叶基、内缘和外缘区位厚度偏薄，栅栏组织较疏松，力学性能和耐加工性较差，在打叶撕扯过程中叶梗分离的同时无法保持自身尺寸，容易造碎形成碎片和碎末；而叶中、叶尖和中缘区位厚度适宜至稍厚，栅栏组织较紧密，力学性能和耐加工性较好，在打叶撕扯过程中主要发生叶梗分离，不易造碎，最终形成大片和中片[2-3]。本研究结果表明，对于西南、东南、长江中上游、黄淮和北方5个一级种植区的中部烟模块，片烟化学成分呈现共性的变化规律：随着片型尺寸的减小，片烟烟碱、总糖和还原糖含量有下降的趋势；总氮、非烟碱氮和钾含量有上升的趋势；各产区大片和中片的化学成分基本一致，各项化学成分含量的差异不显著。这些结果与之前的研究报道相同[5-6]。在实际调拨中，中部上等烟中容易掺混低等级的中、下部烟叶，这些质量较低的烟叶叶片薄、油分少、易造碎，容易在打叶复烤加工过程中变成尺寸较小的片烟，但本研究通过工业二次分选的方式确保5个试验模块的原料等级一致，等级合格率较高且基本相同，弱化了烟叶原料等级及等级合格率差异对试验结果的影响，进一步验证了该结果的可靠性。

本研究结果还表明碎片、碎末的参评指标与大片的差异，东南和西南烟区大于黄淮和北方烟区（除钾含量和钾氯比指标）。产生该结果的原因可能与不同种植区的生态适宜性与种植措施有关：黄淮和北方烟区的日照时间较长、太阳高度角较小、移栽期较晚，烟叶叶基发育较充分，各区位间耐加工性和化学成分差异相对较小，整张烟叶各区位质量趋于一致；东南和西南烟区相较于黄淮和北方烟区则相反。因此，东南和西南烟区更有必要通过筛除碎片、碎末的方式实现成品片烟品质和均匀性的提升。

本研究还发现，不同尺寸片烟化学成分复烤前、后的变化度存在差异：随着片型尺寸的减小，复烤前后还原糖含量和烟碱含量的变化度总体有下降的趋势，氮碱比的变化度总体有上升的趋势；复烤后碎片和碎末还原糖、烟碱、糖碱比和氮碱比与大片、中片和小片相比，差异进一步扩大。产生这种现象的原因，一是复烤会导致烟叶尺寸的皱缩，造成烟叶筛分结果的偏移，例如部分在复烤前为大片尺寸的片烟在复烤过程中由于尺寸收缩，复烤后被筛分至中片尺寸；二是复烤过程中高温会伴随着烟叶内在成分的转化，例如还原糖会在复烤过程发生美拉德反应导致含量降低[15]，复烤过程中烟碱和香味成分散失[16]，等。对于碎片和碎末，由于其尺寸较小（＜6.35 mm）、皱缩率较低[17]，造成碎片和碎末复烤前后变化度较高的原因主要是其内在物质转化和散失；而对于大、中、小片，两种因素将共同作用。这部分研究结果为筛分环节的设置提供了指导，针对提质潜力较大的配方模块，复烤后筛除碎末或碎片更有利于提升成品片烟品质。

传统上，工业企业通过对烟叶原料的个性化挑选，实现主体配方原料的品质提升。在本研究中，我们发现利用烟叶原料耐加工性的差异也具备提升成品片烟品质和均匀性的潜力，为“打叶复烤技术升级”国家烟草专卖局科技重大专项提供新的思路和技术参考。需要说明的是，本研究对象只针对具有较高等级和较高等级纯度的中部烟模块，不同部位、不同等级纯度以及同产区不同烟叶品种配方模块的变化规律还有待进一步探索。

4 结 论

①大片和中片的化学成分基本一致，各项化学成分含量无显著性差异；小片及其以下尺寸片烟，随着片型尺寸的减小，烟碱、总糖和还原糖含量有下降的趋势，总氮、非烟碱氮和钾含量有上升的趋势。②相比于黄淮和北方烟区，东南和西南烟区碎片、碎末的主要参评指标相较于大片差异更大，因此东南和西南烟区配方模块通过筛除碎片、碎末的方式提升模块品质的潜力较大。③相比于复烤前，复烤后碎片和碎末的主要参评指标变化度与大片、中片和小片相比更大，因此针对提质潜力较大的配方模块，复烤后筛除碎片或碎末更有利于提升成品片烟品质。

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Difference Analysis of Chemical Compound Contents in Flued-cured Tobacco Strips of Different Size and Changes after Redrying in the Main Tobacco-producing Areas in China

WANG Ge1, CHEN Kangkang2, WAN Mingyu2, LIU Wei2, DING Ran1, ZHANG Xin1,XU Weijie1*, XU Qimin2, YANG Kai1*

(1. Technology Center, Shanghai Tobacco Group Co., Ltd., Shanghai 200120, China; 2. Technology Center, Hua Huan International Tobacco Co., Ltd., Chuzhou 233121, Anhui, China)

To investigate the difference of chemical compound contents in flued-cured tobacco strips of different size in the main tobacco-producing areas in China, tobacco strips from five primary planting areas were screened using a blade vibratory separator. The discrepancy in chemical components from strips with different size before and after redrying was determined. The results showed that there was a significant difference in chemical composition among tobacco strips with different size. The chemical composition of large and medium strips was basically the same. For small strips, with the decrease of strip size, the contents of nicotine, total sugar and reducing sugar showed a downward trend, while the contents of total nitrogen, non-nicotinic nitrogen and potassium showed an upward trend. The variation degree of evaluation indexes among different strip size in Southeast and Southwest planting areas were greater than that in Huang-huai and North planting areas. There were significant differences in contents of reducing sugar, nicotine, ratio of sugar to nicotine and ratio of nitrogen to nicotine in fragments and debris before and after redrying. Therefore, it is more promising to improve the quality of modules in Southeast and Southwest planting areas by removing tobacco leaf fragments and debris and the fragments or debris were more suitable to be removed after redrying.

flue-cured tobacco; different production areas; threshing and redrying; strip size; chemical component

10.13496/j.issn.1007-5119.2022.06.013

TS41+1

A

1007-5119（2022）06-0088-07

中国烟草总公司重大科技项目（110201901032FK-03、110202201052SJ-02）；上海烟草集团有限责任公司科技项目（K2020-1-010P、K2022-1-055P）

王 戈（1991-），男，硕士，工程师，主要从事烟草配方、工艺和烟草信息化方面的研究。E-mail：wangg1@sh.tobacco.com.cn

，E-mail：徐玮杰，xuwj@sh.tobacco.com.cn；杨 凯，yangk@sh.tobacco.com.cn

2022-02-10

2022-09-30