变黄中后期湿球温度对上部烟叶烘烤质量的影响

刘昭伟,黄子彧,刘怡轩,赵 武,何 伟,王 旋,张 阳,刘建国

(1.湖南省烟草公司株洲市公司,湖南株洲 412000;2.浙江中烟工业有限责任公司,浙江杭州 310000)

上部叶是烤烟的重要组成部分。近年来,随着卷烟结构的提升,工业企业对优质上部烟原料的需求逐年增加,提高上部烟叶质量是卷烟“上水平”的重要保障[1]。变黄中后期是烟叶内淀粉、蛋白质等大分子物质降解转换的重要阶段,烘烤过程中水分变化影响着烟叶大分子物质转化的方向和进程,因此变黄中后期的湿球温度对烤后烟叶的质量有着极大的影响[2-4]。苟正贵等[5-6]研究表明上部叶采用保湿烘烤工艺能够促进物质转化,改善烟叶外观质量,提高内在品质。陈乾锦等[7]研究发现烟叶外观质量指标均以中湿处理表现最优,高湿处理经济效益最好。李昱霖等[8]认为采用同步预热低湿变黄烘烤工艺后烟叶的外观和内在质量指标均有不同程度改善。株洲市属于湘南烟区,上部烟叶成熟期(7月)易遭遇高温干旱天气,上部烟叶容易出现高温逼熟现象。采用传统的三段式烘烤,烤后烟叶容易出现挂灰、含青、僵硬等问题,近年来采用湖南推广的中温中湿烘烤工艺也未能根本上解决以上问题,难以达到工业企业所需优质上部烟叶的要求。笔者以传统三段式烘烤工艺为对照,探讨变黄中后期不同湿球温度对上部烟叶烘烤质量的影响,确定变黄中后期适宜的湿球温度,旨在为提高株洲烟区上部烟叶的可用性提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料试验于2021年在湖南省茶陵县界首镇大新村进行,供试烤烟品种为云烟87,前茬作物为水稻,土壤肥力中等均匀,排灌方便。试验烟株于3月15日移栽,株行距为55 cm×120 cm,烟株营养水平正常、长势一致。烤烟大田管理按照《株洲市烟叶标准化生产技术方案》执行。供试烤房为2.7 m×8.0 m的3层气流上升式密集烤房。以上部叶(自下而上第16～18叶位)为试验材料。

1.2 试验设计在变黄中后期(干球温度分别为38和42 ℃)设置不同的湿球温度,其他烘烤阶段的温湿度参照《株洲市密集烘烤工艺》执行。试验共设置4个处理:CK为传统三段式烘烤工艺(干球温度 38 ℃/湿球温度36 ℃,干球温度 42 ℃/湿球温度 36 ℃);T1为中湿烘烤工艺(干球温度 38 ℃/湿球温度37 ℃,干球温度 42 ℃/湿球温度 37 ℃);T2为高湿烘烤工艺(干球温度 38 ℃/湿球温度38 ℃,干球温度 42 ℃/湿球温度 38 ℃);T3为同步预热烘烤工艺(干球温度 38 ℃/湿球温度前期38 ℃,末期 36 ℃;干球温度 42 ℃/湿球温度 37 ℃)。每个处理在供试烤房内设置3次重复。各处理干球温度分别为38、42 ℃下的烟叶目标状态及操作要点见表1。

表1 关键温度点烟叶烘烤目标状态及操作要点

表2 不同处理对烟叶外观质量的影响

1.3 测定项目与方法各处理选取成熟度基本一致的上部烟叶(16～18叶位),鲜烟分类后均匀夹烟,确保每夹烟叶品质均匀一致。各处理选取有代表性的烟夹12夹(统一每夹叶片数并去皮称质量),每个重复选取3夹分别挂在供试烤房上中下3棚的中间位置,另外3夹代表性烟夹分别挂在供试烤房的前观察窗中棚和后观察窗中、下棚位置,作为确定烟叶变化状态的标准夹。

1.3.1外观质量评价。召集株洲市公司5位烟叶分级专家进行外观质量鉴定,烟叶外观质量的鉴定和综合评价方法参照邓小华等[9]建立的外观质量评分标准:以成熟度、发育状况、叶片结构、身份、油分、色度、色均匀度、光滑或微青8 项指标作为烤烟外观质量评价指标,各指标权重依次为1.414 7、1.214 7、1.284 9、1.139 1、1.193 0、1.273 2、1.268 1和1.212 2。

1.3.2感官质量评价。选取等级B2F的烤后烟叶由浙江中烟技术中心组织相关评吸专家依照 YC/T 138—1998《烟草及烟草制品 感官评价方法》进行感官质量评价。感官评吸质量指标包括香气质、香气量、杂气、余味、刺激性、浓度、劲头7个指标,浓度和劲头属于烟叶风格特征,不纳入总分计算。各指标分值如下:香气质20分、香气量20分、杂气10分、余味10分、刺激性10分,总分70分。

1.3.3化学成分测定。选取等级B2F的烤后烟叶送至浙江中烟技术中心进行烟叶常规化学成分检测,通过近红外光谱法[10]对烟样中烟碱、总氮、总钾、总氯、还原糖和总糖的含量进行测定,计算两糖比、糖碱比和氮碱比。

1.3.4经济性状测定。对试验烟叶逐竿称量鲜烟重及烤后干烟重,计算鲜干比;按照 GB 2635—1992《中华人民共和国国家标准 烤烟》国家分级标准分级称重,计算青杂烟率、上等烟率、上中等烟率等经济性状。

1.4 数据处理采用Excel 2010和SPSS 11.5软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烟叶外观质量的影响烟叶的外观质量在一定程度上反映烟叶品质的优劣。由表 2可知,在 8 个外观质量评价指标中,发育状况4 个处理间无显著差异,其余7项指标均为CK最低、T3处理最高,其中成熟度、叶片结构、色度、色均匀度、光滑或微青5项指标得分均表现为T3>T2>T1>CK,T1与T2处理间差异不显著;身份、油分2项指标得分均表现为T3>T1>T2>CK,且T1与T2处理间存在显著差异。该研究结果表明提高变黄期中后期湿球温度,烤后烟叶外观质量得到明显改善,其中T3处理烟叶外观质量得到显著改善。

2.2 不同处理对烟叶化学成分的影响根据对口工业企业对优质上部烟叶的内在化学成分要求,烟碱含量为3.0%～3.5%、两糖比大于0.85,糖碱比介于8～9的上部叶内在化学成分协调,质量较好。由表3可知,烤后烟叶两糖比、糖碱比均表现为T3>T1>T2>CK,而总氮含量、烟碱含量均表现为CK>T1>T3>T2,T1、T3处理烟叶均达到优质上部烟叶要求。其中,T3处理烤后烟叶化学成分协调性较好。

表3 不同处理对烟叶化学成分的影响

2.3 不同处理对烟叶感官评吸质量的影响由表4可知,各处理烟叶感官评价如下:CK,烟香欠清晰,成熟质感稍弱,香气满足感一般,有青杂气息,烟气毛糙,干燥感稍显,吃味强度偏大;T1,烟香成熟质感一般,稍显青杂气,香气满足感中等,口腔稍显干燥,润感偏弱,劲香协调感中等;T2,烟香清晰度一般,满足感中等,略带枯焦气,烟气略显毛糙,干燥感稍显,余味略涩口;T3,烟香有一定成熟质感,香气满足感尚可,烟气稍细腻柔和,干燥感略显,烟气平衡感尚可。T3处理烟叶评吸结果最好,其次为T1处理,CK处理最差,T3处理感官评价总分均明显优于其他处理。T1处理感官评价总分略低于T3处理,主要表现在香气量降低,杂气和刺激性增强。以上结果表明,随着变黄中后期湿球温度的提高,烟叶感官评吸质量明显提升,但随着湿球温度的进一步提升,感官评吸质量略有下降,其中T3处理感官评吸质量最好。

表4 不同处理对烟叶感官评吸质量的影响

2.4 不同处理对烟叶经济性状的影响由表5可知,烤后烟叶上等烟率、上中等烟率均表现为T3处理最高、T1处理次之、CK最低,其中T1、T3处理上等烟率、上中等烟率均显著高于CK。各处理烤后烟叶青杂烟率表现为CK>T2>T1>T3,T3处

表5 不同处理烟叶经济性状的比较

理显著低于其他3个处理,而T1与T2处理间差异不显著;各处理烟叶鲜干比差异不显著。T3处理烟叶均价最高,较CK1、T1、T2处理分别增加了 1.02、0.43和0.67元/kg。以上结果表明,随着变黄中后期湿球温度的提高,烤后烟经济效益明显提升,但随着湿球温度的进一步提升,经济效益略有下降,其中T3处理烤后烟叶经济效益最好。

3 结论与讨论

变黄期是内在物质形成和转化的主要时期,而此时湿球温度对烟叶水分含量和生理生化反应产生重要影响,保持适宜的湿球温度,使水分持续排出,有利于烤后烟叶外观和内在质量的提高[11]。高玉珍等[12]、王松峰等[13]研究发现变黄期提高烤房内相对湿度可以促进上部烟变黄,同时可以提高烤后的黄烟率和上等烟比例,降低含青烟比例,提高烤后烟叶质量。宫长荣等[14]认为在变黄期提高湿球温度有利于烟叶内含物质充分转化,烤后致香物质含量显著增加,香气质提升,香气量提高,感官评吸质量较好。该研究结果表明,提高变黄期中后期湿球温度(中湿工艺下)使烤后烟叶的叶片结构、身份、油分、色度等外观质量得到明显改善,总糖含量、还原糖含量、两糖比、糖碱比均有所增加,而总氮、烟碱含量均有所降低,化学成分趋于协调,感官评吸质量得到提升,烤后烟叶经济效益明显增加。这与前人的研究结果[15-17]基本一致,这主要是由于提高变黄中后期的湿球温度(中湿工艺下)后水分散失减少,烟叶含水量较高,细胞膜结构和功能维持较长的活性,烟叶酶活性进一步提高,叶绿素、蛋白质和淀粉等大分子物质得到充分地分解转化,促进烟叶致香物质的形成,从而使烟叶的外观质量和内在质量得到了提高。该研究结果发现,随着变黄中后期湿球温度的进一步提升(高湿工艺下),身份和油分等外观质量显著降低,总糖含量、还原糖含量、两糖比和糖碱比降低,感官评吸质量和烤后烟经济效益均下降。这可能有以下原因:①变黄中后期湿球温度过高,烟叶脱水变慢,变黄和失水不协调。为防止硬变黄的发生,变黄期时间拉长,从而使内含物质消耗过度,导致烟叶外观质量和内在质量的降低[18]。②变黄后期(干球温度42 ℃)湿度过高,高温高湿虽然能使各种酶活性急剧升高,但持续时间较短,不利于各种烟叶内含物质的降解、转化和积累,同时也导致膜脂过氧化作用急剧增强,破坏细胞结构,促进棕色化反应发生,挂灰等杂色烟比例增加,进一步降低烟叶的外观质量和内在品质[19-21]。

该研究结果表明,采用同步预热工艺烤后烟叶外观质量、感官评吸质量和经济效益均优于其他3个处理。这主要是因为同步预热工艺在变黄中期(干球38 ℃)烘烤参数先设置为干湿同温,之后将湿球温度降至36 ℃,变黄后期(干球温度42 ℃)湿球温度设置为37 ℃。一方面,变黄中期湿球温度的提高,减少了烤房湿热空气的排出,促进烤房内部热空气循环,理顺了气流方向,进一步打通烟叶间气流通道,缩小了烤房内平面和垂直温差,从而使烤房各部位烟叶通风受热更加均匀,烟叶变化更加协调一致。同时,湿球温度的提高有利于烟叶叶温的提升,促使烟叶发汗,进一步提高了烟叶的酶活性,促进烟叶内含物质的充分分解转化。另一方面,变黄中期末到变黄后期加快了排湿进程,既保证了烟叶变黄和失水的协调,避免了硬变黄的发生,也防止变黄时间过长,避免烟叶内含物质消耗过度[5,8,22-23]。同步预热工艺使上部烟叶的变化趋于协调,既可以让烟叶内部物质充分转化,又可以使其得到及时固定,从而获得更好的外观和内在质量。

综上所述,针对株洲烟区上部烟成熟期易受高温干旱天气的影响、烘烤难度大的问题,采用同步预热烘烤工艺的烤后烟叶质量最好,显著改善了烤后烟叶容易出现挂灰、含青、僵硬等问题,其内在品质符合对口工业企业优质上部烟的需求,既提高了上部烟叶的可用性,又增加了烟农的经济效益。