汪華國 晏飛 李文標 方亮 柴建國 胡小東 王文倫 陳偉 楊濤 楊亞騰

摘要 [目的]研究密閉式烘烤條件對烤后煙葉質量的影響。[方法]以楚雄地區(qū)K326煙葉為烘烤對象，對電能密閉式熱泵烤房與傳統(tǒng)密集型烤房烤后煙葉的化學成分、致香物質以及感官評吸進行對比。烘烤過程中，使用氣體分析儀實時監(jiān)測并記錄烤房內氧氣、二氧化碳濃度的變化。烘烤結束時，對密閉式熱泵烤房與傳統(tǒng)密集型烤房進行氣體測定;對樣品進行化學成分、致香物質以及感官質量評價對比。[結果]密閉式熱泵烤房內二氧化碳濃度明顯高于傳統(tǒng)密集型烤房;密閉式熱泵烤房烤后煙葉淀粉含量較傳統(tǒng)密集型烤房降低3509%;密閉式熱泵烤房相較于傳統(tǒng)密集型烤房烤后煙葉總致香物質含量增加，香氣質量、雜氣、煙氣濃度、刺激性和余味均明顯改善，內在化學成分的協調性與整體感官質量表現為密閉式熱泵烤房優(yōu)于傳統(tǒng)密集型烤房。[結論]密閉式烘烤條件對改善烤后煙葉品質有一定的作用。

關鍵詞 密閉式烘烤;熱泵;二氧化碳;淀粉

中圖分類號 TS 44 ?文獻標識碼 A ?文章編號 0517-6611（2021）15-0176-05

Abstract [Objective] To study the effects of closed baking conditions on the quality of cured tobacco leaves. [Method]Taking K326 tobacco leaves in Chuxiong area as the baking object， ?the chemical composition， aroma substances and sensory evaluation of fluecured tobacco leaves in enclosed heat pump curing barn and traditional intensive curing barn were compared. During the baking process， the changes of oxygen and carbon dioxide concentrations in the curing barn were monitored and recorded by gas analyzer. At the end of baking， the gas determination was made in enclosed heat pump curing barn and traditional intensive curing barn. The chemical components， aroma substances and sensory quality of tobacco samples were evaluated and compared.[Result] The carbon dioxide concentration in the enclosed heat pump curing barn was significantly higher than that in the traditional intensive curing barn. The starch content in the fluecured tobacco leaves in the enclosed heat pump curing barn reduced ?35.09% than that in the traditional intensive curing barn. The total aroma substance content in fluecured tobacco leaves in the enclosed heat pump curing barn increased than that in the traditional intensive curing barn， and the aroma quality， miscellaneous gas， smoke concentration， irritation and aftertaste were increased. The coordination of internal chemical components and overall sensory quality in the tobacco leaves in enclosed heat pump curing barn was better than those in the traditional intensive curing barn. [Conclusion] The closed baking conditions had certain effects on improving the quality of fluecured tobacco leaves.

Key words Closed baking;Heat pump;Carbon dioxide;Starch

基金項目 中國煙草總公司云南省公司科技計劃重點項目（2017YN21）。

作者簡介 汪華國（1974—），男，云南楚雄人，農藝師，從事煙草栽培及調制研究。

*通信作者，從事經濟作物烘烤工藝研究。

收稿日期 2020-11-17

煙草作為一種重要的經濟作物，提升煙葉質量一直是煙草產業(yè)發(fā)展的核心問題[1]。煙葉質量受土壤、栽培技術、烘烤等因素的影響，其中烘烤是決定煙葉質量優(yōu)劣的重要因素，煙葉烘烤質量將決定煙農利益乃至影響煙草產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。

煙葉生產加工過程中，烤房作為煙葉烘烤環(huán)節(jié)的加工工具對煙葉烘烤質量的影響至關重要[3-5]。隨著科技的進步，煙葉烘烤模式從最初的明火烤煙向火管烤煙、自然排濕型普通烤房烤煙、密集烤房烤煙、節(jié)能環(huán)保烤房烤煙演變[6-7]，在這一系列的演變過程中烘烤環(huán)節(jié)用工、烘烤操作難度都得到大幅度降低[8]，但同時也暴露出一些新的問題[9-10]，例如煙氣污染物集中排放帶來的環(huán)保壓力，風速過大帶來的烤后煙葉油份降低，干筋期長時間高溫帶來的烤后煙葉枯焦味重，強制排濕導致的烤后香氣減少、評吸口感下降等[11]。

針對上述問題，開展新能源替代煤炭作為燃料進行煙葉烘烤，是降低環(huán)境污染、解決當前煙葉供需矛盾、“減工、降本、提質、增效”的有效途徑[12]。就當前情況來看，煙葉烘烤所采用的新能源主要有生物質燃料、熱泵、太陽能、甲醇燃料等。熱泵是近年來出現并運用較多的制熱設備，與燃煤烤房相比，熱泵烤房避免了因燒煤而產生的大氣污染，省去了烘烤過程中頻繁的人工操作，溫濕度控制精準度高。

目前有關熱泵烤房的研究已有一些報道，但主要集中在烤房性能測試及烘烤成本方面[13]，而關于烤房內氣體組分對煙葉烘烤質量的影響研究報道較少。電能密閉式熱泵烤房以熱泵作為供熱、除濕設備，烤房整體結構密閉，無進風口、排濕口，煙葉烘烤在密閉環(huán)境下進行。筆者以電能密閉式熱泵烤房為研究對象，以傳統(tǒng)密集型烤房為對照，分析了電能密閉式熱泵烤房與傳統(tǒng)密集型烤房在烘烤過程中氧氣與二氧化碳濃度的變化規(guī)律以及烤后煙葉常規(guī)化學成分、致香物質、感官質量尤其是淀粉含量的變化，旨在為探索適合當前煙葉清潔烘烤新模式、改善烤后煙葉質量等烘烤方式提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2018年在云南省楚雄市子午鎮(zhèn)法邑烘烤工場進行，供試品種為當地主栽品種K326。供試烤房為T1為電能密閉式熱泵烤房，氣流下降式，烤房裝煙室規(guī)格為8.0 m×2.7 m×3.5 m，2路3層，墻體材料為聚苯乙烯，厚度5 cm。CK為傳統(tǒng)密集型烤房，氣流下降式，裝煙室規(guī)格為80 m×2.7 m×3.5 m，2路3層，墻體材料為磚混結構，厚度24 cm。

密閉式熱泵烤房不設冷風門、排濕口，煙葉水分通過配套熱泵烘烤設備以冷凝水排出。傳統(tǒng)密集型烤房有冷風門、排濕口，煙葉水分通過高速風機強制送風，以冷風門進新風，通過排濕口將水分排出。

供試煙葉選取同一片大田煙葉，田間管理按當地優(yōu)質烤煙栽培生產技術規(guī)范進行。試驗田地勢較為平坦，黃壤土，土壤肥力中等。供試烤煙品種為K326，4月23日移栽，前植作物為蠶豆。煙葉成熟時按照葉位單葉同時采收，統(tǒng)一編煙，并對樣桿進行掛牌記錄，按相同掛置位置分別掛置于密閉式熱泵烤房和傳統(tǒng)密集型烤房進行烘烤。

1.2 試驗設計

試驗設置2個處理：T1為密閉式熱泵烤房，CK為傳統(tǒng)密集型烤房。

煙葉按成熟標準采收后，挑選成熟度一致、大小基本相同的葉片，按相同葉片數進行編煙作為樣桿，并做好標記，分別掛置烤房中每一層距離裝煙室門口各2、4、6 m處，每層6竿。各處理煙葉采自同一地塊，并在同一天內完成采收、編煙、裝煙、開烤。烘烤過程中均嚴格按照試驗操作規(guī)范記錄煙葉變化、溫濕度變化、烘烤異常情況等數據，回潮后按GB/T 2635—1992中的方法對標記煙葉進行分級，并稱取C3F（中桔三）煙葉樣品2.0 kg，各處理3次重復;每份樣品混勻后，將煙樣一分為二，一半煙葉除去主葉脈后測其常規(guī)化學成分、致香物質，另一半煙葉切絲混勻卷煙作為評吸樣品。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 氧氣和二氧化碳濃度。

氧氣和二氧化碳濃度使用德圖儀器國際貿易（上海）有限公司生產的煙氣分析儀（型號testo350）測定，每6 s測定1次烘烤過程中烤房內O2和CO2濃度的變化，并繪制氣體成分變化趨勢圖。

1.3.2 常規(guī)化學成分。

煙葉常規(guī)化學成分由云南同創(chuàng)檢測技術股份有限公司進行測定。試樣的制備采用烘箱法（YC/T 31—1996）;煙葉化學成分的測定采用流動分析儀法：總糖（YC/T 159—2002）、還原糖（YC/T 159—2002）、總植物堿（YC/T 160—2002）、總氮（YC/T 161—2002）、淀粉（YC/T 216—2007）、蛋白質（YC/T 166—2003）、鉀離子（YC/T 173—2003）、氯離子（YC/T 162—2011）。

1.3.3 煙葉致香成分。

煙葉致香成分由云南同創(chuàng)檢測技術股份有限公司檢測。

①樣品制備：粉碎過60目篩，在溫度22 ℃、相對濕度60%的環(huán)境下平衡24 h，采用同時蒸餾方法萃取致香成分。

②分析方法：致香物質的測定采用GC/MS法，添加內標物萘，采用氣質聯用分析儀（美國安捷倫，Agilent GC6890N/MS5975I）進行檢測，分析測定條件如下：毛細管柱HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 m）;進樣口溫度260 ℃;載氣He，流速1 mL/min;升溫程序為50 ℃（保持1 min），升溫速度8 ℃/min升溫至160 ℃（保持2 min），升溫速度8 ℃/min升溫至280 ℃（保持15 min），GC-MS接口溫度280 ℃，離子源為EI源，電子能量70 eV，掃描范圍為35～455 amu;分析樣品由GC/MS鑒定結果和NIST庫檢索定性。

1.3.4 感官質量評價。

將各處理煙葉混勻切絲后卷制成長70 mm、圓周27.5 mm的煙支，經過挑選、平衡水分后，由紅云紅河煙草（集團）有限責任公司、云南瑞升煙草技術（集團）有限公司的3名評吸專家以標準YC/T 138—1998煙草及煙草制品感官評價方法為基礎，按單料煙“標度值”標準統(tǒng)一進行感官質量評吸鑒定，并采用“九分制”標準打分，香氣質、香氣量、雜氣、濃度、刺激性、余味、燃燒性、灰色、使用價值、勁頭的滿分均為9分（表1），其中使用價值、勁頭不計入總分。

2 結果與分析

2.1 密閉式熱泵烤房與傳統(tǒng)密集型烤房氧氣與二氧化碳濃度測定

由圖1可知，在密閉式熱泵烤房和傳統(tǒng)密集型烤房烘烤過程中，烤房內部氣體中O2濃度的變化趨勢均先下降后上升再趨于穩(wěn)定，CO2濃度的變化表現為先上升再下降后趨于穩(wěn)定，且O2和CO2濃度的劇烈變化主要在48 ℃之前，此后趨于平穩(wěn)。密閉式熱泵烤房內部氣體中的氧氣濃度在變黃期（38～42 ℃）均低于傳統(tǒng)密集型烤房，而二氧化碳濃度在整個烘烤過程中均表現為密閉式熱泵烤房高于傳統(tǒng)密集型烤房，在變黃期（38～42 ℃）表現為密閉式熱泵烤房顯著高于排濕型熱泵型烤房。由此可見，密閉式熱泵烤房由于其烤房內部氣體與外界環(huán)境中氣體交換較少，致使其內部氣體中的二氧化碳含量在變黃期（38～42 ℃）要顯著高于傳統(tǒng)密集型烤房，而氧氣濃度則相反。

2.2 烤后化學成分分析

由表2可知，T1處理兩糖差高于CK處理，而T1處理淀粉含量顯著低于CK處理，淀粉含量降低了35.96%，說明密閉式烘烤條件有利于降低煙葉淀粉含量。韓錦峰等[14]研究發(fā)現，二氧化碳濃度明顯地促進淀粉酶活性，并抑制多酚氧化酶第二活性高峰，保證和提高煙葉外觀質量和內在品質。根據氣體分析檢測結果，密閉式熱泵烤房較傳統(tǒng)密集型烤房二氧化碳濃度明顯提高，而烤后煙葉淀粉含量降低。由此可見，在密閉式烘烤條件下，烤房內二氧化碳濃度能夠創(chuàng)造一個適宜煙葉內部生理生化反應的環(huán)境，促進淀粉的充分降解。這一結果與韓錦峰等[14]研究發(fā)現相吻合。

由表2可知，T1處理還原糖、總氮、鉀離子含量等均較為接近國內優(yōu)質煙葉的要求。從烤后煙葉化學成分的協調性指標來看，T1處理在化學成分的協調性表現好于CK處理。從化學成分檢測指標來看，T1處理能夠在整體上提高烤后中部煙葉內在化學成分的協調性。

2.3 烤后煙葉致香物質含量分析

由表3、4可知，共鑒定出67種致香物質。整體來看，2種烤房烤后煙葉中的主要致香物質相同，根據香氣前提物質在烤煙烘烤過程中的代謝將致香物質分類，T1處理相比于CK，類胡蘿卜素降解產物、新植二烯、葉綠素降解產物、質體色素降解產物、類西柏烷類物質和總致香物質含量分別增加了3.02%、9.84%、9.77%、958%、10.99%和8.60%。這說明在密閉式烘烤條件下煙葉內大分子物質分解較為充分，有利于小分子物質的合成。

2.4 烤后煙葉感官質量分析

由表5可知，密閉式熱泵烤房烤后煙葉香氣質較細膩、柔和，豐富性較好，香氣量較足，煙氣濃度較濃，刺激性較小，微有木質氣，余味舒適。傳統(tǒng)密集型烤房烤后中部煙葉香氣質稍好，細膩度、豐富性稍欠，香氣量稍欠，煙氣濃度較濃，刺激性稍小，雜氣尚輕，微有木質氣，余味較舒適。由此可見，密閉式熱泵烤房烤后中部煙葉的香氣質量、雜氣、煙氣濃度、刺激性、余味均有明顯改善，感官質量整體上表現為密閉式熱泵烤房優(yōu)于傳統(tǒng)密集型烤房。

3 結論與討論

該研究結果表明，相較于傳統(tǒng)密集型烤房，密閉式熱泵烤房烤后煙葉淀粉含量顯著降低，初烤煙葉香氣質較為細膩、愉悅，圓潤感增加，香氣量增加，濃度增，刺激性減小，余味較好。使用密閉式熱泵烤房烤后煙葉在化學成分的協調性、致香物質總量以及評吸結果上都表現出優(yōu)于傳統(tǒng)密集型烤房。由此可見，密閉式烘烤條件下，有利于煙葉內部生理生化反應進行，為煙葉生理生化反應創(chuàng)造一個較為適宜的溫濕度和烤房氣體環(huán)境，增強淀粉酶、蛋白酶等酶活性，使煙葉內生理生化反應有序進行，有效促進淀粉、色素等大分子物質的充分降解，提升煙葉外觀與內在質量。

然而，電能密閉式熱泵烤房作為新型能源烤房，其烘烤過程中煙葉生理生化反應研究極少。同時，電能密閉式熱泵烤房的推廣應用還有待因地制宜完善相關研究，比如工藝優(yōu)化、采烤煙葉條件的匹配等。隨著科學技術的發(fā)展，電能密閉式熱泵烤房在煙葉烘烤質量和熱量有效利用率將進一步提升。

參考文獻

[1] 訾天鎮(zhèn)，郭月清.關于提高煙葉品質的幾點意見[J].河南科技，1981（2）：22-25.

[2] 李傳玉，楊輝，王玉平，等.不同烘烤工藝對煙葉主要質量性狀的影響[J].貴州農業(yè)科學，2008，36（5）：155-157.

[3] 宋朝鵬，陳江華，許自成，等.我國烤房的建設現狀與發(fā)展方向[J].中國煙草學報，2009，15（3）：83-86.

[4] 詹軍，樊軍輝，宋朝鵬，等.密集烤房研究進展與展望[J].南方農業(yè)學報，2011，42（11）：1406-1411.

[5] 徐秀紅，孫福山，王永，等.我國密集烤房研究應用現狀及發(fā)展方向探討[J].中國煙草科學，2008，29（4）：54-56，61.

[6] 宮長榮，潘建斌，宋朝鵬.我國煙葉烘烤設備的演變與研究進展[J].煙草科技，2005，38（11）：34-37.

[7] 周喜新，周冀衡，黃國強.煙葉烘烤對環(huán)境的影響及其環(huán)境成本的實證研究[J].湖南農業(yè)科學，2013（2）：42-43.

[8] 云南省煙草農業(yè)科學研究院.烤煙密集型自動化烤房及烘烤工藝技術 [M].北京：科學出版社，2012.

[9] 賀智謀，邱榮俊，廖成福，等.空氣能熱泵烤房與傳統(tǒng)密集烤房煙葉烘烤成本及質量對比研究[J].安徽農業(yè)科學，2013，41（24）：10033，10044.

[10] 陳智生.推廣以電代煤提高能源利用率[J].云南電業(yè)，2012（8）：13-14.

[11] 鄭飛，張揚.四種不同燃料密集烤房的應用研究[J].山西農經，2016（3）：129.

[12] 鐵燕，和智君，羅會龍.煙葉烘烤密集烤房應用現狀及展望[J].中國農學通報，2009，25（13）：260-262.

[13] 田效園，李許濤，高相彬，等.熱泵與燃煤密集烤房烘烤效益對比與研究[J].安徽農業(yè)科學，2016，44（6）：106-108.

[14] 韓錦峰，賈琪光，宮長榮，等.二氧化碳對烤煙烘烤的促進作用[J].河南科技，1986（2）：5-7.