可变频热泵密集烤房对烟叶主要化学成分的影响

韦建玉，张纪利，孙成林，黄崇峻，徐韵清，贾海江，戴林建*

(1 广西中烟工业有限责任公司，广西 南宁 530000； 2 湖南农业大学农学院，湖南 长沙 410128)

烘烤设备是决定初烤烟叶品质的重要因素，先进的烟叶烘烤设备可以生产出质量更好的烟叶，增产增收[1-3]。我国烟叶原料香气量不足、香气质较差等问题突出，制约着我国高档卷烟制品品质提升[4-6]。目前，关于不同类型烤房对初烤烟叶品质的影响研究已较为全面。研究[7-8]表明，采用生物质燃料密集烤房、热泵密集烤房等新型密集烤房进行烘烤的烟叶外观质量、内在化学成分、香气质量等方面均优于传统燃煤密集烤房。同时，相关研究[9-10]认为，在密集烤房加装变频风机，设置适宜转速，对于改善上、中、下三部位烤后烟叶品质均有积极影响。李俊鹏等[11]发现，变频风机的应用使初烤烟叶感官评吸质量和工业使用价值明显提高。李晗等[12]认为，更换大功率风机或主机可增强热泵烤房的通风能力和供热能力，从而提高烤烟质量。但关于可变频风机对热泵密集烤房初烤烟叶化学成分的影响鲜有报道。本研究对可变频热泵密集烤房、热泵密集烤房、可变频燃煤密集烤房与普通燃煤密集烤房4种处理方式下烤后烟叶的石油醚提取物含量、中性致香物质含量、多酚类物质含量等进行比较，以分析可变频热泵密集烤房对烟叶化学成分的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2021年在湖南省郴州市桂阳县欧阳海镇集群密集烤房进行。供试烤烟品种为云烟87，所用烟叶均为成熟采收且鲜烟素质一致的中部叶。烟叶烘烤工艺均按当地现用三段式烘烤工艺设定。选用4座砖混结构密集烤房进行改造，设置可变频热泵密集烤房(T1)、普通热泵密集烤房(T2)、可变频燃煤密集烤房(T3) 、普通燃煤密集烤房(CK)4个处理，每处理设3次重复。按照变黄期960 r/min、定色期1 450 r/min、干筋期720 r/min的风机转速设定对应的变频器频率。各处理烤后烟叶严格按照GB 2635—1992方法分级选取C2F等级烟叶2 kg用于进行各项指标的测定。

1.2 测定项目及方法

采用GC-MS法测定烤后烟叶中性致香物质含量；采用YCT 176—2003 方法测定烤后烟叶石油醚提取物含量；按照YC/T 159—2002、YC/T 160—2002、YC/T 1592—2002、YC/T 161—2002、YC/T 217—2007、YC/T 162—2002等标准测定初烤烟叶总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、氯等含量；按照YC/T202—2006测定烟叶样品多酚类物质含量。由广西中烟公司组织不同专家对烤后烟叶的感官质量和评吸质量进行评价并打分。参考文献[13]的赋值方法，利用隶属函数指数和法计算化学成分综合得分。

1.3 数据分析

采用Excel 2015软件进行试验数据处理，采用SPSS 25.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同烤房对烟叶主要化学成分的影响

表1为不同处理烤后烟叶的主要化学成分含量。T1处理的总糖、烟碱含量显著高于其他处理，且含量适宜；而氯含量显著低于其他处理。T2处理的还原糖含量显著高于其他处理；钾含量显著高于T3和CK，但与T1差异不显著。T3处理各指标优于CK处理。SC值表现为T1>T2>T3>CK，其值越高，则化学成分综合表现更优。结果显示，热泵烤房的两个处理(T1、T2)烤后烟叶的化学成分相对较好，主要表现为烟叶糖、烟碱含量相对较高，糖碱比与氮碱比较为适宜。

表1 不同处理烟叶主要化学成分含量

2.2 不同处理对烟叶石油醚提取物、多酚类物质含量的影响

各处理初烤烟叶石油醚提取物及多酚类物质含量见表2。石油醚提取物含量表现为T1=T3>T2>CK，T1、T2、T3分别较CK提高9.70%、5.60%、9.70%，且T1和T3的石油醚提取物含量显著高于对照处理。多酚类物质总量表现为T3>T1>CK>T2，其中T3处理的新绿原酸、隐绿原酸、绿原酸、芸香苷4类产物含量均显著高于其他3组处理，T1处理的莨菪亭含量显著高于其他3组处理。

表2 不同处理烟叶石油醚提取物、多酚类物质含量

2.3 不同处理对烟叶中性致香物质含量的影响

根据烟叶中性致香物质的前体物来源，可将检测出的中性致香物质成分分为6类。由表3可知，除苯丙氨酸类降解产物外，T1、T2、T3处理烟叶的中性致香物质含量均显著高于对照(CK)，3个处理的中性致香物质总含量分别较CK高28.16%、33.38%、14.70%。T1处理的Maillard反应产物、苯丙氨酸降解产物含量及西柏烷类降解产物含量高于或显著高于其他3组处理；类胡萝卜素降解产物含量、叶绿素降解产物含量以T2处理最高；其他致香物质含量表现为T2>T3>T1>CK。

表3 不同处理烟叶中性致香物质含量

2.3.1 不同处理对烟叶类胡萝卜素降解产物含量的影响

由表4可知，在检出的19种类胡萝卜素降解产物中，T1处理烟叶芳樟醇、3-羟基-β-大马酮、大马酮、二氢大马酮、巨豆三烯酮-3、巨豆三烯酮-4、紫罗兰酮、3，4-脱氢-β-紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯、香叶基丙酮、螺岩兰草酮的含量显著高于其他处理；T2处理烟叶的巨豆三烯酮-1、巨豆三烯酮-2、氧化异佛尔酮、金合欢基丙酮、异佛尔酮含量显著高于其他处理。与CK处理相比较，T1、T2、T3处理胡萝卜素降解产物总含量分别提高了29.49%、34.50%、4.03%。

2.3.2 不同处理对烟叶Maillard反应产物含量的影响

由表5可知，在检出的16种Maillard反应产物中，糠醇和3-甲基-2(5H)-呋喃酮的含量以CK处理最高，5-甲基-2(5H)-呋喃酮含量以T2最高，二氢-2-甲基-3(2H)-呋喃酮、2-吡啶甲醛和2-乙基-3-羟基-4H-吡喃-4-酮的含量以T3处理最高，其余10种产物含量均为T1显著高于另外3个处理。T1、T2、T3处理烟叶中Maillard反应产物总含量分别较CK高37.39%、17.61%、19.49%。

表4 不同处理烟叶类胡萝卜素降解产物含量

表5 不同处理烟叶Maillard反应产物含量

2.3.3 不同处理对烟叶苯丙氨酸类降解产物含量的影响

由表6可知，在检出的8种苯丙氨酸降解产物中，苯乙醇、苯乙醛、3，4-二甲基苯甲醛、4-乙烯基愈创木酚的含量均以T1处理最高，苯甲酸苯甲酯、苯甲醛两种产物含量以T3含量最高。T1和CK处理烟叶中的苯丙氨酸类降解产物总含量显著高于T2、T3，且T1较CK高1.41%，但两者差异不显著。

表6 不同处理烟叶苯丙氨酸类降解产物含量

2.3.4 不同处理对烟叶西柏烷类降解产物、叶绿素降解产物含量的影响

由表7可知，茄酮含量表现为T1>T2>T3>CK，丁内酯含量表现为T2>T3>CK>T1，T1、T2、T3处理烟叶中的西柏烷类降解产物总含量显著高于CK，分别较CK高44.55%、42.12%、11.49%。新植二烯含量则表现为T2>T1>CK>T3。

表7 不同处理烟叶西柏烷类、叶绿素降解产物含量

2.4 不同处理对烟叶评吸质量的影响

对各处理C2F烤后烟叶的评吸质量进行比较，结果见表8。高温热泵烤房两个处理(T1、T2)评吸质量均处于较好水平。T1处理的各项指标评分均高于其他处理，其综合得分为63.33，分别较T2、T3和CK高6.03%、11.89%、9.00%，烤后烟叶具有气味细腻、醇厚、香气丰富、杂气较少、刺激性小等特点。T2处理各项指标评分均高于T3和CK；而T3处理的综合得分最低，但与CK差异不显著。

表8 不同处理评吸结果

3 讨论

香气是决定烟叶经济价值的重要指标，中性致香物质、多酚类物质、石油醚提取物、主要化学成分等相互作用影响烟叶的香气质量[14]。因此，可变频热泵烤房对烟叶化学成分的影响是决定其实际应用价值的重要因素。

主要化学成分和中性致香物质的比例对烟叶香气质量起重要影响，如烟碱、总氮与香气量、劲头相关，新植二烯可提高烤后烟叶的吃味和香气，类胡萝卜素热裂解产物可形成良好香气。相关研究[15-16]表明，与燃煤密集烤房相比，热泵密集烤房烘烤的烟叶，其主要化学成分比例更为协调。宋朝鹏等[17]认为，烘烤前期稳定的温湿度条件有利于增加烤后烟叶致香物质含量。本研究与前人研究结果类似。燃煤密集烤房受煤炭燃烧条件制约，温湿度不稳定，可变频热泵密集烤房温湿度更加协调，有利于大分子物质降解，促进烤后烟叶的主要化学成分及中性致香物质的积累，提高香气质量。而烟叶主要化学成分含量与中性致香物质含量存在一定联系。赵铭钦等[18]研究发现，烟碱、总糖和钾含量对类胡萝卜素降解产物、棕色化产物类和茄酮有较大的影响，协调好化学成分间的比例，可以提高香气物质含量。这与本试验中各处理烟叶化学成分的变化趋势基本一致。采用可变频热泵密集烤房烘烤的烟叶，其主要化学成分比例更加协调，一方面直接影响烟叶香气质量，另一方面间接影响中性致香物质的生成，从而影响烟叶香气质量，而适宜的温湿度条件可进一步促进中性致香物质的积累。

本试验发现，与普通热泵密集烤房相比，可变频热泵密集烤房内部温、湿度差异较小，有利于淀粉、蛋白质等大分子物质的降解，从而提高石油醚提取物含量，这与前人研究结果[19-20]基本相同。石油醚提取物对卷烟劲头表现出正面的积极作用[21]，这与评吸结果总体趋势相契合。而试验结果发现，热泵密集烤房初烤烟叶的多酚类物质积累能力表现较差。张希等[22]认为，多酚含量较高烟叶香气质量较好。而本试验中T1处理烟叶中的多酚类物质含量较低，但评吸结果较好。究其原因，一方面，可变频热泵密集烤房烘烤前期稳温控湿性能较好，有利于多酚糖苷和酯类等在水解酶作用下生成大量的多酚，从而提高热泵密集烤房多酚类物质的积累，使得T1处理在评吸质量上优于T2；另一方面，中性致香物质及其他香气前体物质含量的增加提升了热泵密集烤房烤后烟叶的评吸质量。同时，也可能是由于鲜烟叶采收时成熟度不完全一致，鲜烟叶多酚类物质及石油醚提取物含量存在差异。由此可见，可变频热泵密集烤房有利于烤后烟叶中石油醚提取物的积累，变频风机可促进热泵密集烤房烘烤烟叶中的多酚类物质积累，对提高烟叶香气质量起到积极作用。

4 结论

综合分析可变频热泵烤房对烟叶主要化学成分变化的影响及其对烟叶香气质量的作用，结合评吸质量指标的评分结果，本试验条件下，可变频热泵密集烤房在协调烟叶内在化学成分含量上具有积极作用，能够有效促进各化学成分的有效积累，从而提高初烤烟叶的香气质量。