云烟116不同烘烤工艺烘烤过程中理化性质变化规律

陈飞程 王诗雨 徐志强 王爱霞 孙占伟 周中宇 白金莹 王亚飞

摘要：以云煙116为材料，设置不同烘烤工艺试验，设三段式烘烤工艺为T1、云烟116优化烘烤工艺为T2和当地烘烤工艺为CK，分析不同烘烤工艺对云烟116烘烤过程中水分、颜色和常规化学成分变化规律，并通过烘烤过程中的变黄与失水协调性进行工艺适配评价。结果表明，T2在主变黄阶段干燥速率最高达0.015 g/h，在降低水分比方面的优势较为突出。与其他烘烤工艺相比，T2对烟叶烘烤过程的颜色变化、变黄与失水协调程度的稳定起正向促进作用。烟叶的淀粉和蛋白质经云烟116优化烘烤工艺作用下，降解量明显提升，在总糖和还原糖形成积累方面优势更加明显。基于云烟116优化烘烤工艺对云烟116烘烤过程中理化性质调控最佳，为云烟116烘烤提供了理论支撑。

关键词：烘烤工艺；云烟116；理化性质；变黄与失水协调程度；适配评价

中图分类号：TS44         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）01-0153-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.01.028 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Changes in the physical and chemical properties of Yunyan116 during the curing process of different curing processes

CHEN Fei-cheng1， WANG Shi-yu2， XU Zhi-qiang3， WANG Ai-xia4， SUN Zhan-wei4，

ZHOU Zhong-yu4， BAI Jin-ying4， WANG Ya-fei4

（1. China Tobacco Guangxi Industrial Co.， Ltd.， Nanning  530000，China； 2. Shenyang Cigarette Factory， Hongta Liaoning Tobacco Co.， Ltd.， Shenyang  110001，China； 3. China Tobacco Zhejiang Industrial Co.， Ltd.，Hangzhou  310004，China； 4. China Tobacco Henan Industrial Co.， Ltd.，Zhengzhou  450016，China）

Abstract： Taking Yunyan116 as the material， different curing process tests were set up， with the three-stage curing process as T1， the optimized curing process of Yunyan116 as T2 and the local curing process as CK， to analyze the changes of moisture， color and conventional chemical composition during the curing process of Yunyan116 by different curing processes， and to evaluate the process suitability by the coordination of yellowing and dehydration during the curing process. The results showed that T2 had a drying rate of up to 0.015 g/h in the main yellowing stage， which was more advantageous in reducing the moisture ratio. Compared with other curing processes， T2 positively contributed to the stabilization of the color change， yellowing and dehydration coordination degree during the tobacco curing process. The starch and protein of tobacco leaves were significantly degraded by the effect of Yunyan116 optimized curing process， and the advantages in total sugar and reducing sugar formation and accumulation were more obvious. The optimized curing process based on Yunyan116 provided theoretical support for the optimal regulation of physical and chemical properties during the curing of Yunyan116.

Key words： curing process； Yunyan116； physical and chemical properties； coordinated degree of yellowing and dehydration； adaptation evaluation

收稿日期：2022-06-13

基金项目：河南中烟工业有限责任公司资助项目（ZW201819；AW202189）

作者简介：陈飞程（1997-），男，广西桂平人，助理农艺师，硕士，主要从事烟叶物流仓储、醇化管理等烟叶原料工作，（电话）18377514260（电子信箱）18377514260@163.com；通信作者，王亚飞（1981-），男，河南邓州人，助理工程师，主要从事烟叶采购调拨工作，（电话）13213173870（电子信箱）434350050@qq.com。

云烟116是云南省烟草农业科学研究院以8610-711与单育2号品种杂交选育的清香型品种［1］，具有较优的田间种植表现和丰产性［2］，并且其化学成分与感官质量与云烟87较为相似［3，4］。然而，随着云烟116的试种与推广，烘烤过程中变黄快，失水慢，变黄与失水协调性较差，极易形成挂灰烟等问题，成为影响云烟116推广的主要因素之一。烘烤过程是烟叶品质形成与固定的重要阶段，在此期间，烟叶表面颜色与脱水形变协同变化［5-7］，并且叶内化学成分在逐渐降解转化［8，9］。水分作为烟叶烘烤过程中物理形变与化学成分的中心媒介［10］，合理地调控烟叶失水速率，可有效提高云烟116的烤后烟品质［11］。李峥等［12］在研究烘烤过程中烟叶形态、水分和色度变化基础上，引入相关分析与回归分析，构建了基于色度学和形态学的烟叶烘烤过程中水分预测模型。刘凯［13］研究了NC102烘烤过程中多酚氧化酶活性及主要化学成分动态变化。刘伟等［14］在研究烟叶烘烤过程理化性质差异的基础上，引入了逐步回归分析，构建了基于烟叶色度值的淀粉含量预测模型。李婷婷［15］对云烟87烟叶烘烤过程的水分、化学成分、酶活和干物质变化等指标进行综合分析，初步探明了不同烘烤工艺烘烤过程中烟叶生化变化差异。张佳佳等［16］在不同烘烤工艺基础上，引入相关分析，研究了煙叶烘烤过程中理化性质的协同变化。当前对烟叶理化性质的研究已取得了诸多成果，但现有研究主要关注单一烘烤工艺或常规品种烟叶烘烤过程的理化性质变化，针对特色新品种配套烘烤工艺的理化性质差异研究较少。基于此，本研究通过不同烘烤工艺对云烟116烘烤过程调控差异，研究云烟116烟叶的水分、颜色和大分子物质动态变化规律，以期为云烟116烘烤工艺的筛选和适配性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验安排在河南农业大学试验基地（34°08′N，113°48′E）进行，试验材料为云烟116中部叶，含水率为（84±1）%，采收时间为2021年8月12—19日。所采烟叶分别安排在3座烤房中进行试验，烤房规格为2.7 m×8.0 m×3.5 m的气流下降式的生物质烤房，装烟竿数为360竿左右。

1.2 试验设计

试验选取当地正常成熟采收的烟叶，并挑选标记10杆鲜烟叶素质一致的烟叶，分别放置于3座烤房中便于观察烟叶状态的中棚观察窗和烤房门处，分别按照试验设置的T1处理：三段式烘烤工艺［17］，T2处理：云烟116优化烘烤工艺［11］，CK处理：云烟87烘烤工艺（当地烘烤工艺）［18］进行云烟116烘烤效果研究。自点火起，烘烤过程中在各工艺处理关键温度点结束时取15片烟叶分别用于测定烘烤过程中烟叶水分比、失水速率、颜色参数、变黄和失水程度以及对应的大分子物质含量。

1.3 指标检测方法

1.3.1 水分比和干燥速率 参照李生栋［19］用烘箱法测定烟叶的水分比和干燥速率。

1.3.2 颜色参数 采用WSC-3型全自动色差计，参考贺帆等［20］的方法测定烟叶外观颜色指标亮度值（L*）、红度值（a*）、黄度值（b*）。

1.3.3 变黄、失水协调程度 参考高娅北等［21］、苏家恩等［22］的方法测定烟叶的变黄协调程度（A）、失水协调程度（B）和变黄与失水协调程度（C）。

变黄协调程度是反映烘烤过程中烟叶实际变黄程度与目标变黄程度的差异表现，由式（1）确定。

[A=（A1-A0）/A0×100%]              （1）

式中，A为变黄协调程度（%）；A1和A0分别为实际变黄程度和目标变黄程度（%）。

失水协调程度是反映烘烤过程中烟叶实际失水程度与目标失水程度的差异表现，由式（2）确定。

[B=（B1-B0）/B0×100%]                   （2）

式中，B为失水协调程度（%）；B1和B0分别为实际失水程度和目标失水程度（%）。

变黄与失水协调程度是指烘烤过程中烟叶实际变黄程度与实际失水程度与目标变黄程度与目标失水程度的差异表现，反映烟叶变黄与失水的同步协调能力，由式（3）确定。

[C=A/B-A0/B0]                         （3）

1.3.4 常规化学成分 参照马一琼等［23］的方法测定烟叶淀粉、蛋白质、总糖、还原糖、总氮、烟碱的含量。

1.4 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2010软件进行试验结果分类汇总统计和表格制作，采用Photoshop 2018软件对试验所得的烟叶图片中变黄像素密度测算出变黄程度，采用Origin Pro 2021软件绘制不同烘烤工艺烘烤过程中的水分、颜色、变黄与失水协调程度和主要化学成分变化图，运用DPS 7.05软件分析不同烘烤工艺处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 烟叶水分变化分析

由图1a可知，随着烘烤时间的推移，相比T1和CK处理，T2处理在降低水分比方面的优势更加突出。当烘烤至40 ℃时，T2处理的水分比降至0.58，比同等取样温度下的T1和CK处理水分比分别降低了13.43%和22.67%。由图1b可知，在烘烤温度达38 ℃之前，T2处理在干燥速率方面明显高于T1和CK处理。当烘烤进行至38 ℃时，T2处理的干燥速率增至0.015 g/h，明显大于同等取样温度下的T1和CK处理的干燥速率。

2.2 烟叶颜色变化分析

由图2可知，不同烘烤工艺条件下烟叶颜色参数的变化规律基本一致。随着温度升高，L*和a*均呈上升的趋势，b*先急剧上升后下降。在烘烤过程中，烟叶颜色的变化主要是由采收阶段的绿黄向纯黄转变，再经定色阶段由纯黄转变为橘黄。烟叶颜色由绿黄到纯黄过程中，L*从48上升至55～60、a*从-12大幅度上升至0～3、b*从30上升至45～50。烟叶颜色从纯黄到橘黄的过程中，L*从60上升至70～76、a*从0～3上升至5～8、b*从50～55下降至40～50。42 ℃之前，T2和CK处理的烟叶L*变化基本一致，且在烟叶达到纯黄色时，3种烘烤工艺处理的烟叶L*和b*均表现为T2>CK>T1，a*表现为CK>T2>T1。当烘烤至定色阶段以后，3种烘烤工艺处理的烟叶L*表现为T2>T1>CK、a*表现为CK>T1>T2、b*表现为T2>T1>CK。

2.3 烟叶变黄、失水协调程度分析

由图3a可知，T1、T2和CK处理中各关键温度点A均大于0，表明T1、T2和CK处理能充分发挥出云烟116变黄快的特性。烘烤至38 ℃时，相较于T1和CK，T2处理在变黄协调程度方面的优势更为显著。烘烤至40 ℃以后，T1、T2和CK处理的A均呈降低的趨势，且各处理间差异不显著。

由图3b可知，随着温度的推移，T2处理的B逐渐降低，且各温度点B均大于0， 表明T2处理的云烟116烟叶干燥速率加快，且大于相应温度点的目标失水程度。T1处理的云烟116烟叶除38 ℃的B为正值外，其余温度点的B均小于0，表明该处理下的云烟116烟叶干燥速度仍较慢。CK处理的各关键温度点B表现为除36 ℃为正值外，其余均为负值，表明该处理下的云烟116烟叶除了在变黄前期实际失水大于目标失水量，其余温度点的实际失水均跟不上目标失水量。整体而言，在失水协调程度方面，以T2处理表现较佳。

由图3c可知，随着烘烤的进行，相较于T1和CK处理，T2处理在变黄与失水协调程度方面的优势更加突出，其工艺处理的C变化最为接近于0，其次是T1，CK最差，表明相对于其他处理，T2处理能有效地协调云烟116烟叶在各关键温度点的变黄与失水。

2.4 烟叶主要化学成分含量分析

由图4可知，不同烘烤工艺烘烤过程中的烟叶淀粉、蛋白质和总氮含量均呈持续下降趋势。经各温度点的时间跨度，T1、T2处理的淀粉降解时期主要发生在42 ℃之前，淀粉含量分别下降了67.55%、68.74%，由原始水平的26.44%、26.52%下降至现有水平的8.58%、8.29%，随后以小幅度下降趋势变化。CK处理的淀粉主要降解时期发生在45 ℃之前，淀粉含量从26.31%降至8.15%，下降幅度为69.02%，之后小幅度下降至4.81%。随着烘烤时间的推移，相比T1和CK处理，T2处理在蛋白质降解方面的优势更加突出。烘烤结束时，T2处理的蛋白质降解率为38.21%，比T1和CK处理的蛋白质降解率分别高7.26%和4.40%。T1、T2和CK处理的蛋白质主要降解时期均发生在38 ℃之前，在此期间，各处理蛋白质含量的变化幅度分别为：T1降低19.54%、T2降低24.28%和CK降低27.57%，分别由原始水平的10.08%、10.05%和10.41%下降至现有水平的8.11%、7.61%和7.54%。

总氮含量在烘烤中的变化幅度较小，相比T1和CK处理，T2处理的总氮的挥发量更少。烘烤过程中各处理烟叶的烟碱含量整体变幅不显著，经整个烘烤时间跨度后，烟碱含量变幅分别为：T1增加12.44%、T2增加6.94%、CK增加15.84%。不同烘烤工艺烘烤过程中的总糖和还原糖含量总体表现为先上升后下降的趋势。T2、CK处理烘烤过程中总糖形成主要发生在40 ℃之前，在此期间，T2、CK的总糖含量分别由6.60%、6.37%增加至29.54%、28.31%，分别增加了3.48倍、3.44倍；T1处理烘烤过程中总糖形成主要发生在42 ℃之前，由原始水平的6.09%增加至26.83%，增加了3.41倍。T1、T2和CK处理的还原糖均在45 ℃达到峰值，分别增加了5.23倍、6.02倍和6.97倍。

3 结论与讨论

在烘烤过程中，烟叶失水规律呈“S”型曲线变化［24］。云烟116优化烘烤工艺将定色前期所需的部分失水量提前在变黄期向主脉转移和叶面散失［25，26］，这就解释了云烟116优化烘烤工艺的干燥时间少于其他烘烤工艺处理，干燥速率高于其他烘烤工艺处理的原因。

本研究结果表明，随着烘烤的进行，L*和a*均呈上升趋势，b*呈先急剧上升后下降趋势。这与熊涛［27］的研究结果基本一致。在3种不同烘烤工艺条件下，T2和CK处理在42 ℃前的烟叶L*变化基本一致，并且烘烤过程中T2处理烟叶L*和b*显著高于T1、CK处理，表明云烟116优化烘烤工艺可有效提高烟叶的亮度值和黄度值，使烟叶呈现鲜亮金黄的状态。这与王超等［28］研究烘烤工艺对烤烟颜色的影响的结论基本一致。烘烤过程中CK处理的a*最高，表明云烟87烘烤工艺会使云烟116烟叶红度值较高，亮度值和黄度值较低，进而表现暗黄色的状态，这与张烨等［29］的研究结果相符，CK处理变黄期的高湿操作促进云烟116烟叶变黄，但是定色初期的排湿压力增大，烟叶失水较慢，PPO活性增强，促进酶促棕色化反应。

T2处理的云烟116烟叶在变黄前、中期的A处于中高水平，而在变黄后期则小于其他处理，表明T2处理能使云烟116烟叶变黄与失水的协调程度始终保持一致，这与邓小华等［30］的研究结果一致。云烟116优化烘烤工艺在烟叶变黄中期以阶段高温高低湿交替操作，促进水分在烟叶主支脉的转移与散失，使得烟叶提前凋萎变软，保证烟叶变黄的同时改善了烟叶的失水态势［26，31］。

在烘烤的变黄期，云烟116优化烘烤工艺的烟叶淀粉降解量显著高于其他工艺处理，其原因是烟叶中直链淀粉与支链淀粉降解发生在变黄后期，且二者的降解量均受到烟叶失水量的影响，而T2处理在云烟116失水调控方面更具优势，进而抑制了烟叶淀粉合成酶活性［32］。CK处理在变黄期的高湿与减少排湿操作，导致烟叶失水速率较低，降低了烘烤过程中烟叶的呼吸消耗，淀粉降解量较少，这与蒋博文［33］、陈雨峰等［34］和朱国兵等［35］的研究结果一致。烟叶蛋白质含量变幅较小，其原因是烟叶凋萎过程中，脱水蛋白质的丰度没有显著降低或增加，烟叶脱水凋萎机制与非酶促作用有关［36］。云烟116优化烘烤工艺通过促进烟叶细胞壁代谢通路中关键调控蛋白酶活性，从而显著降低蛋白质含量。总氮和烟碱含量在烘烤过程中的变幅较小，这与刘伟等［14］认为烟碱、总氮等含氮化合物受烘烤调制手段的影响较小的研究结果相符。而烟碱含量呈小幅增加的原因是烘烤过程中烟叶干物质巨幅减少，基于干重的基础上，烟叶中其他化学成分大幅度降解转化，烟碱的含量则呈小幅度的增加［37］。T2和CK处理烘烤过程中总糖含量峰值出现在40 ℃，T1处理出现在42 ℃，T1、T2和CK处理的还原糖均在45 ℃达到峰值，这与朱国兵等［35］和刘伟等［14］的研究结果一致，而与张佳佳等［16］的研究结果有所区别，可能与不同供试材料和烘烤工艺有关。

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