密集烘烤定色期升温速度对烤烟类胡萝卜素降解和颜色的影响

2013年05月03日来源：烟草在线专稿作者：詹军

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　　烟草在线专稿　　[摘要]：为提高烟叶香气质量、给密集烘烤工艺的优化提供理论依据，采用河南农业大学设计的电热式温湿自控密集烤烟箱，研究了密集烘烤定色期不同升温速度对烤烟类胡萝卜素降解组分、降解香气成分含量及颜色的影响。结果表明，类胡萝卜素含量随烘烤时间的推进逐渐降低，β-胡萝卜素、叶黄质、新黄质和紫黄质在定色期的降解幅度均为慢速升温（T3）>中速升温（T2）>快速升温（T1），T3处理下类胡萝卜素总量降幅达76.11%。烤后烟叶类胡萝卜素降解香气物质含量以T3处理的为最高（39.73µg•g^-1），其次为T2（35.07µg•g^-1）。烟叶各颜色参数在定色期开始后的18h前后均有一个高峰，定色过程中参数L*、a*与烟叶类胡萝卜素及其各组分含量均呈负相关，其中a^*与类胡萝卜素组分含量的相关性较好。可见，定色期以1℃/2h升温利于类胡萝卜素的充分降解和外观和烟叶香气质量的改善。

　　[关键词]：密集烘烤；定色期；升温速度；类胡萝卜素降解；烤烟颜色

　　密集烘烤现已成为中国烤烟烘烤的发展方向，但是人们过多关注于它的优势和综合效益，而密集烘烤烟叶香气质量有所降低等突出问题未受到足够的重视^[1]，定色阶段作为烘烤过程中最要紧和最难掌握的阶段，其基本任务是把烟叶已经变黄的色泽和优良品质性状及时固定下来^[2]。烘烤中烟叶颜色变化是进行烘烤操作的重要依据，也是评价烟叶外观质量及等级结构的重要指标，与烟叶的品质密切相关^[3]。前人^[4-7]采用CIEl976L^*a^*b^*色度学方法就烟叶颜色与内在品质间的关系进行了系列探索，认为烟叶颜色与常规化学成分存在显著相关。另外，武圣江等^[8]研究密集烘烤过程中上部烟叶的色度和质地变化时发现色度各参数在变黄期38℃前后发生明显变化；主脉各参数主要在42℃之后。烟叶中类胡萝卜素作为重要的致香前提物，其本身的含量与降解产物的种类、含量直接决定着烟叶品质，尤其对香气质量有重要作用^[9-10]。因此，对类胡萝卜素类色素的降解及相关因素的研究一直是热点^{[1，9，11-14]}。尽管过去人们在揭示烟颜色和内在物质的关系方面做了很多研究，但多集中在烟叶的成熟过程及其烤后烟叶，而对于烘烤过程烟叶颜色与类胡萝卜素组分的关系尚未见报道。为此，本试验通过研究密集烘烤过程中定色期升温速度对烤烟类胡萝卜素各组分降解规律、颜色变化及烤后烟叶香气成分含量变化的影响，旨在为密集烘烤工艺的优化和完善提供理论依据，提高烟叶香气质量。

　　1　材料与方法

　　1.1　材料

　　试验于2009-2010年进行，试验材料取自河南省宜阳县。供试品种为中烟100，种植行距120cm，株距50cm。试验田土壤为红黏土，土壤碱解氮49.52mg•kg^-1，速效磷6.80mg•kg^-1，速效钾145.31mg•kg^-1，pH8.49。施纯氮45.00kg•hm^-2，m（N）﹕m（P₂O₅）﹕m（K₂O）=1﹕2﹕3。田间管理按优质烤烟栽培生产技术规范进行。依据成熟标准，在烟叶成熟时按照叶位单叶采收，以中部叶（第11-12位叶）为材料。

　　1.2　烘烤定色期升温速度设计

　　采用河南农业大学设计的电热式温湿自控密集烤烟箱烘烤，装烟密度为65　kg•m-3。定色期（干球温度42℃-54℃，湿球温度38-39℃）共设置3个处理：T1—快速升温定色（1℃/h）；T2—中速升温定色（1℃/1.5h）；T3—慢速升温定色（1℃/2h）。在42℃、47℃、54℃均适当稳温，风机转速为1440r•min^-1。处理开始前与结束后，按照标准三段式烘烤技术进行正常烘烤。

　　1.3　测定项目与方法

　　分别于定色（干球温度42℃稳温结束后）开始后每隔6h挑选30片大小、颜色具有代表性的完整烟叶，分成两份，一份用于叶片颜色测定；另一份在烘箱中105℃杀青5min，60℃烘干、粉碎，过60目筛，用于类胡萝卜素香气成分及组分的测定。各重复3次。

　　1.3.1　类胡萝卜素含量　β-胡萝卜素、叶黄质、新黄质、紫黄质测定方法为反相高效液相色谱法。其测定条件与过程参考文献^[1]，各类胡萝卜组分含量为所取1g杀青样品中的含量。

　　1.3.2　颜色指标　用北京光学仪器厂产WSC-2型色差计测量烟叶的颜色。选择大小和外观色泽基本一致的叶中部分，测量距离叶主脉约5cm处对称点的叶色，每半片叶等距离测量3个点，每片叶6个点的平均值为此叶片的色差值。分别测得烟叶的亮度L*、红度值a^*和黄度值b^*[8]。每个样品进行15次平行试验，求其均值。

　　1.3.3　香气成分　采用内标法测定烟叶类胡萝卜素类香气物质含量。烟叶样品除去主叶脉后，粉碎过0.250mm孔径筛，在温度22℃、相对湿度60%的环境下平衡24h。采用同时蒸馏萃取法提取烟叶中的致香成分，在同时蒸馏萃取装置一端接盛有25.00g烟样、一定量内标化合物（乙酸苯甲酯）和500mL蒸馏水的圆底烧瓶，用电热套加热；另一端接盛有30mL二氯甲烷的100mL烧瓶，将该端烧瓶置于60℃的恒温水浴锅中加热，同时蒸馏萃取2h；将二氯甲烷萃取液用适量无水硫酸钠干燥后浓缩至1mL。浓缩液采用Agilent6890N/5975气质联用分析仪（美国安捷伦公司生产）进行分析，所得图谱经计算机谱库（NIST98，Wiley275）检索，并用内标校正归一化法计算各致香物质相对含量。GC/MS分析条件：毛细管柱HP–5MS（30m　0.25mm0.25μm）；载气为He；流速1mL•min^-1；进样口温度260℃；进样量0.5μL；分流比25﹕1；接口温度280℃；离子源为EI源；电子能量70eV；离子源温度230℃；质量数35—455amu。升温程序：初温50℃，保持1min；以8℃•min^-1的速率升至160℃，保持2min；再以8℃•min^-1的速率升至280℃，保持15min。

　　1.4　数据处理

　　采用Microsoft　Excel　2003进行数据处理和绘图，用SPSS　17.0进行统计分析和方差分析。

　　2　结果与分析

　　2.1　烘烤中定色期不同升温速度下烟叶类胡萝卜素各组分含量的变化

　　2.1.1　β-胡萝卜素

　　β-胡萝卜素及其降解产物是烟草香味物质的主要来源之一^[15]。供试烟叶中类胡萝卜素组分中β-胡萝卜素含量最高，随烘烤过程的进行而发生降解，β-胡萝卜素在不同处理下动态变化基本一致，在定色阶段的0-6h内缓慢减少，6-24h快速减少，在定色后期的24-30　h趋于稳定。在定色期结束时，T1、T2、T3处理的β-胡萝卜素含量分别为16.74、18.14、12.88　µg•g^-1，分别较定色期开始降低73.99%、74.30%和81.94%（图1），说明慢速升温定色有利于β-胡萝卜素的降解。

　　2.1.2　叶黄质

　　本试验结果（图2）表明，叶黄质含量变化规律在不同处理间略有差异。T1处理的叶黄质含量在定色期0-12h内快速下降，而后在12-30h内又缓慢下降，定色期结束后含量为9.66µg•g^-1，降幅为38.62%；T2处理叶黄质含量在烘烤定色阶段的0-6h内急剧降低，之后一直到定色结束均缓慢减少，相比定色期开始时的含量，降低了45.82%；T3处理在定色期开始时含量最少，为15.13µg•g^-1，之后基本保持同一降解速度降解，定色期结束后含量为7.98　µg•g^-1，降幅为47.27%。经方差分析发现，在定色期开始时3个处理的叶黄质含量差异不显著（P>0.05），但是在定色期结束后差异显著（P<0.05），尤其T3与其他两个处理差异极显著（P<0.01），其F值为43.30。

　　2.1.3　新黄质

　　本试验结果（图3）表明，T1和T2处理的新黄质含量在0-6h内降解缓慢，在6-18h急剧下降，然后趋于平缓；T3处理在6-12h这一阶段变化不同于其他两个处理，其新黄质含量有所增加，之后与T1和T2变化规律基本一致。至定色期结束（30h）时，以T3新黄质含量最低，其次为T2和T3，各处理间新黄质含量差异极显著（P<0.01）。另外，各处理的降幅都达到了70%以上，尤其以T3的降幅最大，达到了86.08%。

　　2.1.4　紫黄质

　　本试验结果（图4）表明，3个处理的紫黄质含量的变化规律在总体上随着定色过程的推进而不断下降，但是又略有不同。在整个定色过程中，T3处理的紫黄质含量基本呈直线下降；T1和T2处理在0-12h快速下降，之后缓慢下降。至30h时，紫黄质含量以T3最低，其值为0.07µg•g^-1，其次为T2和T1，且T3与T1、T2间差异极显著（P<0.01），其F值为19.41。定色过程中，T3处理的紫黄质降幅最高，达到65.80%，T1和T2处理的降幅相差不大。