不同貯存庫對巴西片煙醇化質量的影響

劉遠上，梁永偉，許春平，龔梅秋，吳 攀，劉亞龍，李立鵬，張碰元

（1.河北中煙工業有限責任公司，石家莊 050000；2.鄭州輕工業大學煙草科學與工程學院，鄭州 450000）

為了提高生產前的煙葉質量并滿足生產要求，需要將復烤后的煙葉進行醇化處理，使其香氣散發出來，吃味更加醇和，減少雜質的刺激、改善余味，提高切絲后煙絲的填充力和彈性，提高卷煙的燃燒性，從而實現片煙原料的有效利用，該過程實質上是在某些環境條件下通過一系列化學和生物反應將不利于煙葉質量的成分轉換為有助于改善煙葉質量的成分的過程［1-5］。然而，自然醇化的周期對于煙草來說時間較長，并且煙草的自然醇化對存放的環境條件具有很高的要求，而北方自然環境溫差大，不適合煙葉的醇化。人工醇化是采用適當的片煙醇化條件和材料來加速片煙的醇化過程，包括恒溫恒濕庫和機械調控庫。

煙葉的醇化效果依賴于煙葉的貯存環境，自然醇化在實際的生產應用中存在很多問題，提高煙葉醇化后的質量成為煙草行業研究的重點。賴成連等［6］的研究表明，15 ℃的低溫貯存方法是有效的。管恩森等［7］發現，與自然醇化相比，人工醇化方式對提高煙葉品質的效果更好。陳頤［8］的研究發現，在不同的醇化庫條件下，不同香型片煙的還原糖、總糖含量都會減少?？偵飰A在醇化過程中，受到不同醇化庫的影響很小，糖堿比呈下降趨勢。楊欣玲等［9］將煙葉進行氣調貯存和自然醇化兩種方式處理，對比兩種處理方式下片煙的外觀質量和常規化學成分，結果表明氣調貯存片煙的化學成分更加協調。

現有工作主要集中在醇化條件對煙葉常規化學成分或香味物質的研究，對醇化過程中貯存庫的選擇以及常規化學成分和重要揮發性香味物質的研究較少，為此本研究選取巴西L10AT 片煙，分別使用不同貯存庫（自然醇化庫、恒溫恒濕庫、機械調控庫）醇化煙葉，研究對比煙葉的常規化學成分和重要揮發性香味物質的變化，確定巴西L10AT 片煙合適的醇化方式。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

供選煙葉：2020 年巴西L10AT 復烤片煙（河北中煙工業有限責任公司提供）。

主要試劑：鹽酸、對羥基苯甲酸肼、檸檬酸、氯化鈣、硝酸、硫氰酸汞、九水硝酸鐵、檸檬酸鈉、磺胺硫氰酸鉀、二氯異氰尿酸鈉（上海國藥集團化學試劑有限公司），聚乙氧基月桂醚（阿拉丁試劑（上海）有限公司），甲醇（天津市四有精細化學品有限公司），磷酸氫二鈉（天津市科密歐化學試劑有限公司），冰乙酸（鄭州派尼化學試劑廠），氫氧化鈉（天津市恒興化學試劑制造有限公司），葡萄糖、氯化鈉、無水硫酸鈉（天津市光復科技發展有限公司），煙堿（梯希愛（上海）化成工業發展有限公司），二氯甲烷（天津市富宇精細化工有限公司），標樣乙酸苯乙酯（北京百靈威科技有限公司）。

儀器與設備：SANPLUS 8505 型連續流動儀（荷蘭SKALAR 公司）；SKALAR HZQ-211C 型落地振蕩器（上海一恒科學儀器有限公司）；DHG-9143B5-Ⅲ型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海新苗醫療器械制造有限公司）；6890GC/5973MS 氣質聯用儀（美國Agilent公司）；YB-150 型高速多功能粉碎機（天津市泰斯特儀器有限公司）；分析天平（重慶銀河試驗儀器有限公司）；98-1-B 型調溫電熱套（北京中興偉業儀器有限責任公司）；HH-2 型電熱恒溫水浴鍋（北京市科偉永興儀器有限公司）；SW-CJ-2FD 型潔凈工作臺（蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 片煙醇化 取供試煙葉，每件凈重200 kg，醇化地點選擇在河北中煙工業有限責任公司的機械調控庫（機械庫）、自然醇化庫（自然庫）、恒溫恒濕庫（保濕庫）進行。在機械庫中，庫內溫度使用暖氣設備控制，煙垛使用塑料膜包封，塑料膜內使用空氣循環設備調整煙垛內部小環境，并通入高濕度空氣，溫度控制在17.8～29.2 ℃，濕度控制在54.5%～61.0%，在4—6 月通氮氣用于煙垛殺蟲。自然庫的溫濕度條件大致與河北全年的溫濕度變化保持一致，煙垛使用磷化鋁殺蟲，溫度在2.7～31.4 ℃，濕度在36.5%～59.5%。保濕庫安裝加濕裝置和暖氣設備，溫度控制在20.0～30.4 ℃，濕度控制在52.0%～61.2%，煙垛使用磷化鋁殺蟲。不同貯存庫的溫濕度變化如圖1 所示。

圖1 三種貯存庫溫濕度變化情況

1.2.2 試驗前處理 取500 g 樣品煙葉撕成小形狀的煙片，在45 ℃烘箱中干燥，干燥后用粉碎機打粉，將粉末裝入潔凈干燥的密封袋中密閉保存，備用。

1.2.3 常規化學成分的測定 參照煙草行業現行標準［10-12］對煙草中的煙堿、還原糖、總糖、氯含量用連續流動法進行測定。

1.2.4 水分的測定 參照煙草行業現行標準［13］用烘箱法對煙末水分進行測定，每個樣重復做3 次。

1.2.5 重要致香成分的測定 在天平上準確稱取25 g（精確至0.001 g）的待測樣品，倒入500 mL 圓底燒瓶中，加200 mL 水；量取60 mL 的二氯甲烷倒入另一個小圓底燒瓶中，并加入2 粒沸石，使用同時蒸餾萃取裝置提取煙葉中的香味物質，并使用內標法進行定量。樣品使用GC-MS 氣相色譜-質譜聯用儀分析。色譜條件：載氣：高純氦氣；流速：3 mL/min；分流比5∶1；進樣口溫度280 ℃；色譜柱HP-5MS（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：開始溫度50 ℃持續2 min，以4 ℃/min 升至280 ℃保持10 min；質譜條件：四級桿溫度150 ℃，接口溫度270 ℃，離子化方式EI，電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃，質量掃描范圍35～550m/z。

1.3 數據分析

利用SPSS 軟件對煙葉中的常規化學成分進行方差分析并進行LSD多重比較，使用GCMS 氣質工作站和譜庫NIST20 對照檢索，采用面積歸一化法對煙葉中的香氣成分進行定量；使用SPSS、ORIGIN 軟件進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 煙葉常規化學成分比較

表1 是以巴西L10AT 煙葉中的氯離子、煙堿、還原糖、總糖、糖堿比的值為響應變量，醇化庫和醇化時間為影響因素進行的方差分析。由表1 可知，不同醇化庫對巴西L10AT 煙葉中的還原糖、總糖含量和糖堿比有顯著影響，對氯離子和煙堿含量沒有顯著影響。不同醇化時間對巴西L10AT 煙葉中氯離子、煙堿、還原糖、總糖含量和糖堿比有顯著影響。

表1 煙葉常規化學成分多因素方差分析結果

表2 是巴西L10AT 煙葉中的氯離子、煙堿、還原糖、總糖、糖堿比在醇化3、9、12、15、18 個月后的變化情況以及LSD多重比較結果。在醇化18 個月之后，不同貯存庫對巴西L10AT 煙葉中的氯離子、煙堿含量沒有顯著影響，就還原糖、總糖含量和糖堿比而言，自然庫中醇化的煙葉與機械庫和保濕庫中醇化的煙葉均有顯著差異，機械庫中醇化的煙葉與保濕庫中醇化的煙葉無顯著差異。在醇化3～9 個月時，自然庫中醇化的煙葉煙堿的含量最高，機械庫中醇化的煙葉煙堿的含量最低，隨著醇化后期時間的增加，煙堿的含量先升高后略微下降，最后趨于平緩。隨著醇化時間的增加，巴西L10AT 煙葉中的還原糖和總糖降低，在機械庫中醇化的煙葉的還原糖和總糖含量最低，在保濕庫中醇化的煙葉的還原糖含量最高，在自然庫中醇化的煙葉的總糖含量最高。水溶性糖多的煙葉柔軟、彈性好、色澤鮮亮。在煙支燃吸時，還原糖的部分產物能有效中和部分堿性，使煙氣的酸堿變得平衡，產生令人們感到滿意的吃味。水溶性總糖與還原糖都對煙氣的香、吃味有良好的作用，并能有效降低煙氣的刺激性［14］。就糖堿比而言，一般認為烤煙的糖堿比在6～10 的范圍較為合適，這個比例常常被用于評價煙質的勁頭和舒適程度［15］，在醇化后期機械庫中的巴西L10AT 煙葉的糖堿比為6.94，大于在自然庫和保濕庫中醇化的煙葉。

表2 不同貯存庫醇化煙葉的常規化學成分變化

2.2 重要致香成分比較

表3、表4、表5 分別為巴西L10AT 煙葉在機械庫、自然庫、保濕庫醇化3、9、12、15、18 個月后的重要揮發性香味物質變化情況。巴西L10AT 煙葉在醇化3、9、12、15、18 個月后，揮發性香味物質總量（除新植二烯）、新植二烯在不斷增加，在9 個月和15個月醇化時期的煙葉香味物質變化較快。對比醇化18 個月之后不同貯存庫醇化的巴西L10AT 煙葉，揮發性香味物質總量（除新植二烯）大小依次為機械庫、自然庫、保濕庫，新植二烯的含量大小依次為機械庫、保濕庫、自然庫。

表3 在機械庫中醇化的巴西L10AT 煙葉的重要揮發性香味物質變化情況

表4 在自然庫中醇化的巴西L10AT 煙葉的重要揮發性香味物質變化情況

表5 在保濕庫中醇化的巴西L10AT 煙葉的重要揮發性香味物質變化情況

在機械庫、自然庫、保濕庫中醇化的煙葉的重要揮發性香味成分分別有31、29、28 種。在機械庫中醇化后的煙葉出現了β-大馬酮和2-正戊基呋喃2種香味物質，其含量分別為1.993、0.348 μg/g；β-大馬酮是β-胡蘿卜素的降解產物，具近似玫瑰的強烈芳香；2-正戊基呋喃具有豆香、果香、泥土、青香及類似蔬菜的香韻。在保濕庫中醇化的煙葉的揮發性香味物質種類最少，在自然庫中醇化的煙葉與在保濕庫中醇化的煙葉相比，在自然庫中醇化的煙葉出現了金合歡基丙酮和異佛爾酮，含量分別為6.755、0.191 μg/g，金合歡基丙酮具有甜、青、烤煙香，異佛爾酮具有泥土氣息可以增加豐滿度。

本研究把重要揮發性香味物質分為7 類［16-18］，分別為醇、醛、酮、酯、酚、酸、其他類。就醇類和酚類物質而言，香味物質含量大小依次為保濕庫、機械庫、自然庫；醛類、酮類、酯類物質的香味物質含量大小依次為機械庫、自然庫、保濕庫；酸類、其他類香味物質含量大小依次為保濕庫、自然庫、機械庫。

酮類物質具有使煙氣豐滿、醇香和細膩的作用，同時賦予煙氣甜美的香氣以及成熟煙草的特征香氣［19］，而巨豆三烯酮帶有香豆素樣香氣，并有麝香樣氣息。在保濕庫中醇化的煙葉的巨豆三烯酮的含量最高，為76.076 μg/g，在自然庫中醇化的煙葉巨豆三烯酮的含量最低，為67.451 μg/g；茄酮含量最高的是在機械庫中醇化的煙葉，含量最低的是在保濕庫中醇化的煙葉，茄酮有類似胡蘿卜的香味和甘草、茶樣芳香，其降解產物茄酸及其酯類具有酸甜氣息，加入卷煙中可以醇和煙香，增加香氣。

2.3 不同貯存方式煙葉重要揮發性香味物質的主成分分析

表6 是不同貯存庫醇化的巴西L10AT 煙葉的重要揮發性香味物質主成分的特征值與貢獻率，主成分1、2 累計貢獻率達100%，可以用主成分1、2 代表三種醇化方式的重要揮發性香味物質。表7 是煙葉的揮發性香味物質的主成分載荷表，反映了各變量對主成分的貢獻大小和貢獻方向，其絕對值越大，表明該變量對主成分的貢獻越大［20，21］。以醇化18 個月之后三種不同貯存庫醇化的煙葉的揮發性香味物質含量為指標進行主成分分析。通過表7 因子載荷矩陣可知，主成分1 反映的指標主要有異佛爾酮、愈創木酚、2，6，6-三甲基-2-環己烯-1，4-二酮、巨豆三烯酮、2-乙?；秽?、乙酸芐酯、苯甲醛、吲哚、beta-紫羅酮等，主成分2 反映的指標主要有糠醇、芳樟醇、ALPHA-大馬酮、苯乙醇等。

表6 主成分的特征值與貢獻率

表7 因子載荷矩陣

根據醇化18 個月后3 種不同貯存庫醇化煙葉的重要揮發性香氣成分的含量，以及表7 中的重要揮發性香味物質的載荷值，計算3 種不同貯存庫醇化煙葉的第1、第2 主成分值，然后以第1 主成分值為X軸、第2 主成分值為Y 軸作散點圖［21］。由圖2 可知，3種醇化方式所代表的點相距較遠，說明3 種醇化方式得到的煙葉的重要揮發性香味成分通過主成分分析表現出了明顯的差異。

圖2 不同貯存庫醇化巴西L10AT 煙葉的重要揮發性香味物質載荷分析

結合圖2 和表7 分析可知，在機械庫中醇化的煙葉的香氣主成分主要集中在主成分1 的正半軸，對其揮發性香味物質影響較大的包括苯甲醛、beta-紫羅酮、2，6，6-三甲基-2-環己烯-1，4-二酮、苯甲醇、5-甲基呋喃醛、糠醛、法尼基丙酮、螺巖蘭草酮；在自然庫中醇化的煙葉的香氣主成分主要集中在主成分1 的負半軸，主成分2 的正半軸，影響其香味特征較大的有苯乙醇、芳樟醇、巨豆三烯酮、肉豆蔻酸、2-乙?；秽?、苯乙醛；在保濕庫中醇化的煙葉的香氣主成分主要集中在主成分1 的負半軸，主成分2 的負半軸，對其揮發性香味物質影響較大的有ALPHA-大馬酮、二氫香芹醇、金合歡基丙酮、香葉基丙酮。

3 小結與討論

將巴西L10AT 煙葉分別在三種不同貯存庫（機械庫、自然庫、保濕庫）中醇化，研究煙葉在醇化過程中常規化學成分和重要揮發性香味物質的變化。結果表明：①在醇化過程中，不同貯存庫對巴西L10AT煙葉中的氯離子、煙堿含量沒有顯著影響，對煙葉中的還原糖、總糖含量以及糖堿比有顯著影響；醇化時間對巴西L10AT 煙葉中的氯離子、煙堿、還原糖、總糖含量和糖堿比有顯著影響。②在醇化過程中，不同貯存庫的巴西L10AT 煙葉中的煙堿、還原糖和總糖含量均呈下降趨勢。在機械庫中煙葉的煙堿含量最低，在自然庫中煙葉的煙堿含量最高，在機械庫中醇化的煙葉的糖堿比更接近于10，說明在機械庫中醇化的煙葉的化學成分的協調性更好。煙堿含量下降可能是煙葉內的游離煙堿在醇化過程中逐漸從結合煙堿中產生并逐步降解為中性成分煙酸和其他類似物，可以消除強烈刺激性和不良殘留余味。而機械庫中的溫度和濕度更利于這個過程的進行。Maillard 反應是還原糖與氨基酸產生糠醛、酮、呋喃衍生物等香味物質的過程，其中在機械庫中醇化的煙葉還原糖和總糖的含量下降幅度更大，說明Maillard 反應更加充分。③在機械庫中醇化的煙葉的重要致香物質總量和新植二烯含量最高，符合常規化學成分測定時，在機械庫中醇化的煙葉的還原糖含量最低，說明機械庫中的條件使巴西L10AT 煙葉產生了更多的香味物質。④對分別在三種貯存庫中醇化的巴西L10AT 煙葉的重要揮發性香味物質進行主成分分析，三種醇化方式代表的點距離甚遠，說明三種不同貯存庫醇化的煙葉的重要揮發性香味物質具有明顯的差異。⑤根據圖1 中的溫濕度跟蹤記錄可知，自然庫中的溫濕度在全年的范圍內變化最大，保濕庫和機械庫中的溫濕度變化較小，機械庫中的溫濕度變化波動最小。有研究表明，使用塑料膜包封煙垛建立相對可控的小環境，煙葉的醇化效果更好［3，22］。

本試驗通過對不同貯存庫醇化的巴西L10AT煙葉的氯離子、煙堿、還原糖、總糖和糖堿比以及重要揮發性香味物質進行分析，不同貯存庫醇化煙葉的效果不同，最后得出在機械庫中醇化的煙葉的質量更好，為巴西L10AT 片煙的醇化提供了一種合適的醇化思路。