（作物栽培学与耕作学专业论文）烟叶成熟度及烘烤工艺对致香前体物质的影响研究.pdf

塑堡奎签奎兰堡圭兰垡笙茎塑生盛塾塞墨堡堕三茎型鍪重堕竺望垦塑墅堕堕壅 摘 要 本试验以烤烟品种c b 1 为供试材料，采用两因素随机区组设计，通过测定烤烟烘烤 阶段的多酚类化合物、石油醚提取物及内在化学成分含量，研究了烟叶多酚类化合物、石 油醚提取物的动态变化规律及烟叶内在化学成分的分析，旨在探讨不同烟叶成熟度及烘烤 工艺处理对致香前体物的影响并寻求提高烟叶品质的合理组合，主要结果如下： 1 、烤烟烟叶多酚类化合物和石油醚提取物的含量在烘烤阶段的变化趋势相似：从变 黄期3 8 到定色期5 3 末含量逐渐增长，定色期5 3 末时多酚类化合物含量达到最高， 而在3 8 末到定色期5 3 期间增长的幅度最大，进入干筋期直到烘烤结束其含量逐渐下 降。 2 、烘烤工艺因素对烤烟烟叶多酚类化合物和石油醚提取物的含量无显著影响，而烟 叶成熟度对两者含量有显著影响；成熟烟叶多酚类化合物和石油醚提取物含量与欠熟、过 熟烟叶的含量差异达到极显著水平，欠熟烟叶与过熟烟叶的含量差异也达到极显著水平； 成熟烟叶烤后内在化学成分比欠熟和过熟烟叶的更协调。 3 、不同部位的烟叶多酚类化合物、石油醚提取物含量的差异也达到显著或极显著水 平；不同部位的烟叶烤后内在化学成分的协调性有明显差异，中部叶的协调性最好；成熟 度和烘烤工艺对烟叶的综合效应来看，成熟烟叶在变黄期3 8 变黄7 - - 8 成、定色期5 3 稳温1 1 h 的烘烤工艺下烟叶品质最好。 关键词：烤烟；成熟度；烘烤工艺；致香前体物质 至鲨堕鲨叟塑堑坠坚型塑笙兰一塑生壁整壁壑堡生三堇翌塾重堕竺望星盟堑堕堡窒 a b s t r a c t ， jn er 觚d o mb i o c k e x p e r i m e n to ft w of a c t o r sw a sd e s i g n e dt os t u d y t h ed y n 锄i cc h a n g e sm l e ? f t h ep o l y p h e n o l sc o m p o u n d sa n dp e t r o l e u me t h e re x t r a c to f t h el e a v e s ，a n dt o 姐a l y s eo f 1 r n l 蝴tc h 锄i c a lc o m p o s i t i o no ft h el e a v e sb y d e t e r m i n i n gt h ec o n t e n t so ft h ep o l y p h e n o l c o m p o u n d s ，p e t r 0 1 e 啪e t h e r e x 行a c ta n di n h e r e n tc h e m i c a lc 。m p o s i t i o ni nt h e n u e c u n gs t a g e s j n ep u 印o s ew a st 0f i n do u tao p t i m u mc o m b i n a t i o n t o e f f i c i e n t l yu s et h er e s o u r c e sa n dt o 1 m p r o v et h eq u a l i t yo ff l u e c u r e dt o b a c c o b yd i s c u s s i n gt h ee f f e c t st ot h e 躺m a p r e c u r s o r so ft h e t o b a c c o w i md i f f e r e l l t m a t u r i t ya n dd i f f e r e n tf l u e c u r i n gp r o c e s s t h em a i nr e s u l t so b t a i n e d t r o mt h i se x p e r i m e n tw e r e a sf o l l o w s ： 卜1 r s t l y ，t h ec h a n g e st r e n d so f t h e p o l y p h e n o lc o m p o u n d sa n dt h ep e t m i e u me t h e r e x t l a c t c o n t e n t so f 1 ef l u e - c u r e dt o b a c c o i nt h e f l u e c u r i n gs t a g e sw e r es i m i l a r b o t ho ft h e mw e r e g r a d u a l l y 印w i n gf r o mt h ey e l l o w i n gp h a s ew i t h3 8 。ct ot h ec o l o r f i x i n gp h a s ew i t h5 3 c a t t h ee n do ft h es e t - c o l o r p h a s ew i t h5 3 。c t h ep o l y p h e n o lc o m p o u n d s r e a c h e dt h eh i g h e s t c o n t e n t b o t ho f t h 锄h a d t h e1 a r g e s tg r o w t hr 觚g e d u r i n gt h ee n do f t h ey e l i o w i n gp h a s ew i t h3 8 。oc 0 1 0 rf i x l n gp h a s ew i t h5 3 c ，a n dt h e n g r a d u a l l yd e c r e a s e df r o mt h ep e r i o do fs t e n ld 州n g t ot h ee n do ft h ef l u e - c u r i n g s e c o n d i y ，t h ef a c t o ro fb a k i n g p r o c e s sh a dn os i g n i f i c a n te f f e c t o nt h ep o l y p h e n o l c o m p o u n d sa n dt h ep e t r o l e u me t h e re x t r a c t c o n t e n t s ，b u tt h em a 嘶t yo fm e1 e a v e s h a d s 1 印1 t i c 舭te f f e c to nb o t ho ft h e m 1 1 1 e r ew e r ee x t 崩n ed i 疏r e n c e si nt h e p o i y p h e n o lc o m p o u n d s a n dm ep e t r o l e u me t h e re x t r a c tc o n t e n t s b e t w e e nt h em 栅el e a v e sa n dt h e 栅ea n d o v e r 】m a t u r e1 e a v e s ， w h i c hw a sa l s op e r f o r m e db e t w e e nt h ei m m a t u r el e a v e sa n d o v e r m a t u r e l e a v e s t h el n h e r e n tc h e m i c a l c o m p o s i t i o no ft h ec u r e dt o b a c c ow i t ht h em a t u r ei e a v e s w a l s m o r ec o o r d i n a t e dt h a nt h ec u r e dt o b a c c o w i t ht h ei m m a 咖觚d o v 昏m a t u r el e a v e s 1n l r d l y m e r ew e r ee x t r e m ed i f f e r e n c e si n t h ep o l y p h e n o lc o m p o u n d sa n dt h ep e t r 0 1 e 啪 e t h e re x 2 r a c tc o n t e n t si nd i f f e r e n t p o s i t i o n so ft h el e a v e s t h e r ew e r ea l s os 迄n i f i c a n td i 髓r e n c e s mt h ec o o r d m a t i o no ft h ei n h e r e n t c h e m i c a lc o m p o s i t i o no ft h ec u r e dt o b a c c oi n d i 侬粥n t p o s i t i o n so ft h el e a v e s t h em i d d l el e a v e sh a dt h eb e s tc o o r d i n a t i o n f r o mm e m a t 嘶t va n d 。c u n n g p r o c e s so n l et e r m so ft h ec o m b i n e de 毹c to f t o b a c c o ，t h em a t u r ei e a v e sh a dt h e b e s tq u a l i t yi nt h ef l u e c u n gp r o c e s so fg r o w i n g 7 0 t o8 0 a sy e l l o w i n ga tm ey e l l o wp h a s e w i t h3 8 ( 3a n d h 0 1 d i n gt h et e i 】= l p e r a m r ea ts e t c o l o rp h a s ew i t h5 3 * ( 2 f o r1 1h o u r s k e yw o r d ：f l u e - c u r e d t o b a c c 。；m a t u r i t y ；f 1 u e c u r i n gp r o c e s s ；a m m ap r e c u r s 。r s 2 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是本人在指导教师的指导下独立完 成的研究成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中已作 了答谢的地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。与我一同对本 研究做出贡献的同志，都在论文中作了明确的说明并表示了谢意，如被查有侵犯 他人知识产权的行为，由本人承担应有的责任。 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：荔矶日期：l 7 弓 论文使用授权的说明 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定，即学 校有权送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或 部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 保密，在年后解密可适用本授权书。 口 不保密，本论文属于不保密。留 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：宪殇乒， 指导教师亲笔签名： 弓凛 日期：硼石； 日期：拗? t6 - 支 塑堡奎签奎兰堡主堂垡堡壅塑芏壁銎壁垒垡堕三茎翌鍪重堕签塑垦竺墅堕竺茎 1 前言 中国是当今世界最大的烟草生产国，烟叶总产量与总销售都占世界的3 0 左右，烟草 的经济贡献大概占国家财政总收入的9 。可见，烟草是我国重要的经济作物，在国民经济 发展中占有十分重要的位置n 1 。从8 0 年代中期以来，我国烟叶生产实行规范化，烟叶数量 上已能够满足卷烟工业的需求，烟叶的外观质量有了较大的提高，化学成分也更加协调， 某些地区的烟叶外观质量和某些化学成分接近或达到了国际水平，但在烟叶内在品质尤其 是香气方面与国外优质烟叶还存在着较大的差距瞳1 。 在国际上随着“吸烟与健康 问题日益引起人们的关注，卷烟工艺上广泛采用膨胀烟 梗丝、改进滤嘴、通风稀释等技术，使卷烟在降低焦油量的同时，烟气中的香气不足口1 。 另外，大量的研究结果表明，农业栽培措施可以有效的降低烟叶焦油含量，但这些措施往 往同时在很大的程度上也影响了烟叶的香气品质h 3 。 解决这一问题的方法就是提高烟叶本身的香气含量，特别是多酚这类重要致香成分的 前体物。据研究表明，多酚类化合物及其分解产物与烟草的香味有关，多酚类化合物是产 生烟气芳香气味的一种物质，而且与烟草制品的等级呈正相关，多酚类化合物含量高的卷 烟等级越高，反之亦然。多酚类化合物经一系列反应降解生成一系列物质，这些降解物能 赋予烟草制品优雅的香气，增加烟草制品的香气量，可改善烟叶的吸食品质，突出烟叶本 体香气，并减少卷烟工业中香精香料的添加量，这在降低卷烟生产成本，提高经济效益方 面意义重大。 近些年，类胡萝b 素、多酚、有机酸、可溶性糖、氨基酸和生物碱等烟叶香气前体物 受到了一定的关注蹄 1 。从不同烘烤工艺和成熟度对香气前体物质研究的文章较为少见。 因此，通过不同烘烤工艺和成熟度处理研究香气前体物质的影响有着重要的意义。 1 1 烟草香气前体物 烟草香气前体物本身不具有香气，但在烟草成熟、调制、醇化和燃烧过程中，通过一 系列反应能转化形成香气物质。许多研究表明，烟叶中的色素、多酚、有机酸等香气前体 物与卷烟品质及香气类型有关，受到人们的普遍关注n 2 1 引。综合前人的研究，烟草香气前 体物可以分为以下几大类： 1 1 1 萜类化合物 萜类化合物是以异戊二烯为结构单位的天然含碳化合物，分为有环萜烯和无环萜烯两 类。目前烟叶中重要的萜烯类化合物有以下四种： ( 1 ) 类胡萝b 素：是烟草中最重要的萜烯类化合物之一，在烟叶和烟气中的关键香气 成分中含有大量类胡萝i - 素的降解产物n 6 17 1 。类胡萝b 素主要包括胡萝b 素、新黄质、紫 3 塑垄奎签奎堂堡主兰垡堡茎塑竺壁塾垦壑坐堕三苎型塾重萱笪塑! 重塑墅堕婴墨 黄质和叶黄素n 副。在成熟鲜烟叶中，类胡萝卜素含量大致为2 0 0 0m g 蚝，但经过调制和 醇化含量降至1 0 0 - - 4 0 0m g k g 。它们在烟叶成熟和调制过程期间总的变化趋势是逐渐减 少，在调制过程中加速降解，不同色素、不同调制方法及不同的试验条件，结果都是不同 的n8 1 。w e y b r e wn 引研究表明烟叶成熟期间叶黄素、新黄质、紫黄质含量均降低，但随着叶 片的扩展和充实，胡萝卜素含量有所增加。w k t e f i e l d 乜们发现所有色素均随烟叶逐渐成熟而 下降，但不同部位叶片下降速度不同。g o p a l a m 等瞳分析了印度烤烟成熟期间色素含量的 变化，发现类胡萝卜素含量逐渐下降，其它色素只在烟叶过熟以后才下降。 f o r r e s t 等口2 3 应用共振拉曼光谱术( r e s o n a n c er a m a ns p e c t r o s c o p y ) 定量分析了鲜叶和 烘烤后烟叶中类胡萝卜素含量的变化，表明在调制期间类胡萝卜素含量大量降解。c o u r t 乜3 1 研究表明，类胡萝卜素含量在调制期间加速降解，其降解程度与各色素的氧取代程度成正 比，高度氧化的新黄质和紫黄质几乎全部分解，而叶黄素和胡萝卜素分别降解8 5 和7 5 ， 高于f o r r e s t 等的结果。宫长荣等研究认为烟叶烘烤过程中，类胡萝卜素含量在烘烤过程 中0 - 4 8h 快速降低，变黄期末含量趋于稳定，但其降解幅度小于叶绿素，其降解幅度为 原鲜烟含量的5 2 - - 6 4 。杨立均堙踟等研究指出类胡萝卜素的降解总体上随着烘烤的进行， 其含量逐渐下降，降解与水分含量呈极显著正相关，与总糖和还原糖含量呈极显著负相关。 宫长荣瞳4 3 等还进一步指出，烘烤过程中淀粉和色素降解规律相同，数量变化呈极显著正相 关。 ( 2 ) 新植二烯：新植二烯由叶绿素裂解产生的叶绿醇( p h y t 0 1 ) 脱水形成，是烟叶中重 要的萜烯类化合物。本身具有一定的香气，且可在醇化过程中分解转化为低分子量的植物 呋喃类香味物质。在烟叶成熟和调制过程中含量变化呈增加趋势，但陈化时间过长，其含 量则下降。赵铭钦等研究发现乜们在醇化过程中新植二烯的含量一直下降，醇化三年后的烟 叶，其含量约下降3 倍。 ( 3 ) 西柏烷类萜醇：萜醇类物质是烟叶主要的腺毛分泌物，由腺头细胞合成，主要存 在于烟叶的角质层中口7 1 。r o b e r t s 等首先从调制后的白肋烟叶中分离定性了烟叶中主要的 萜醇类物质：伐和1 3 4 , 8 ，1 3 柏三烯1 ，3 醇，但经调制后，烟叶中的含量只占干重的0 0 0 1 。 c h a n g 乜踟等证明鲜叶中具有相对较高含量的西柏三烯二醇，占叶鲜重的0 7 ，占叶面总脂 类物质的5 0 。一般红花烟草的所有类型都含有西柏烷类萜醇。除上述两种外，还有a 和 b 4 ，8 ，6 柏三烯1 醇。以a 柏三烯1 3 醇含量最高，其与b 西柏三烯1 ，3 醇的比例接 近3 ：1 。 烟叶生长发育过程中西柏三烯含量变化是先增加，后减少。g a m o u 掣1 0 】在烟草移栽时 西柏三烯二醇含量很低，此后其含量逐渐增加。至移栽后9 6 d 达最大值，然后逐渐下降， 4 塑垄壅签奎兰堡主兰堡垒奎塑! 盛垫壁墨堡丝三茎翌塾重塑竺望垦堕整堕堕壅 各期烟株上部叶片西柏三烯的含量均高于下部叶片。c h a n g 等口刚研究发现1 0 周龄的白肋烟 上、中、下部位叶片表面蜡质的西柏三烯含量与生长1 4 周龄的烟叶相比分别减少3 8 8 ， 9 5 1 和7 2 0 9 6 。此时，下部叶片已全部变黄。 在调制过程中，西柏三烯大量降解，降解量可达调制初期的6 0 - 7 5 。随着西柏三烯 的降解，芳樟醇、葛让酸、茄酮、茄酮映喃等物质的含量增加0 l 。 ( 4 ) 赖百当类萜醇：此物质最早是从陈化的土耳其香料烟中分离出来的，属于双萜烯 类的双萜烯内酯。主要的赖百当类萜醇有顺杉醇( c i s a b i e n o ) 和( 1 3 e ) 一赖百当烯1 ，3 醉8 a ，1 5 。这类物质一般只存在于香料烟和部分雪茄烟中，而不存在于烤烟、白肋烟、马 里兰烟等类型的品种中。他们在成熟和调制过程中，逐步降解，其降解产物对香料烟的独 特香味有一定贡献，但这方面的研究报道较少。 1 1 2 酚类化合物 烟草中多酚类物质的含量对烟草的品质有一定的影响，主要在香气、颜色等方面体现 出来。至今，从烟叶和烟气中鉴定出来的酚类及其相关化合物约2 8 0 种，按其结构可分为 简单酚和多酚啪棚1 。简单酚包括甲基苯酚、苯酚、邻苯二酚等一元和多元酚，以及邻苯二 酚的衍生物丁香酚和愈创木酚。多酚类化合物主要有单宁类( 咖啡酸和奎尼酸等) 、香豆素 类( 蓑若灵、蓑若亭、七叶亭等) 、黄酮类( 芸香糖苷、葡萄糖苷、鼠李糖苷、异榭皮苷、山 萘酚苷、黄酮醇等) 、花色素类( 花色素3 芸香糖苷、花葵素3 芸香糖苷、莰非醇等) 等。 多酚类物质是烤烟中重要的香气前体物，烤烟中多酚类化合物含量变化范围3 5 8 4 2 5 ，白肋烟1 1 3 - - 1 7 5 ，晾烟0 0 2 9 - - - 0 5 2 。烟株不同部位的多酚类化合物含量存在 着差异，主要积累于叶中，少量积累于茎和根中。多酚类化合物含量不仅在烟株不同部位 叶片中存在着一定的差异，而且同一片烟叶中，多酚化合物的分布也呈现一定的规律性， 绿原酸含量从尖端到基部逐渐降低，尖端的绿原酸含量为基部的2 倍。多酚类化合物及其 分解产物与烟草的香味有关，多酚类化合物是产生烟气芳香气味的一种物质，而且与烟草 制品的等级呈正相关，多酚类化合物含量高的卷烟等级越高，反之亦然。其中绿原酸是改 善烟叶等级最主要的多酚类化合物。在合理的调制、陈化条件下，植物多酚类化合物经一 系列反应降解生成一系列物质，这些降解物能赋予烟草制品优雅的香气，增加烟草制品的 香气量，对改善烟草制品的品质有着重要的作用。 1 1 3 有机酸 在烟叶生长过程中，有机酸类对新陈代谢起着重要作用，它们是糖类代谢的中间产物， 又是合成糖类、氨基酸和脂类物质的中间产物。许多有机酸及其衍生物是烟草香味的主要 成分，直接影响烟叶品质及其制品的质量。 s 塑堡奎签奎兰堡主堂垡笙奎塑生盛塾壁壑垡丝三苎型塾查笪笪望垦塑墅堕堕塑 烟草中的有机酸种类很多，目前己有2 0 0 多种，包括一元、二元和三元酸。二元、三 元酸种类较少，含量较多，占有机酸含量的绝大部分；一元酸种类较多，但含量比二元酸 和三元酸低得多。烟草主要的二元酸和三元酸有苹果酸、柠檬酸、草酸等。随着烟株和叶 片的生长，叶片中的有机酸的积累量是不断变化的，直到烟株开花前，叶片中有机酸的积 累达到高峰。达到工艺成熟调制后的烤烟叶片一般有机酸含量1 2 - 1 6 ，苹果酸约8 6 2 ， 柠檬酸约4 0 0 ，草酸约0 9 6 。w e e k s 口们发现这些不挥发酸可以减轻烟气刺激性，使吃味 醇和，且能增加烟气浓度。不同的有机酸对烟草的吸食品质影响不同。对烟草香气没有明 显作用，但能通过调节酸碱平衡，直接影响烟草香气。苹果酸在香料烟和烤烟中含量较多， 能改进烟气特征，特别是对高生物碱含量的烟草有良好的作用。柠檬酸的含量与烟叶的质 量负相关，导致烤烟的吃味差。 烤烟和香料烟挥发性酸含量较高，一般认为其吃味醇和。然而若挥发性酸含量过高， 则有可能使烟气产生辛辣灼热的感觉。晒晾烟挥发性酸含量一般较低，烟气碱性较强，刺 激性较大，因此在卷烟生产中往往要补充有机酸，以改善吃味。 1 1 4 生物碱 烟草生物碱包括近5 0 种物质，存在于约6 0 多个不同种的烟草中。按分子结构分为两 类：一类是吡啶与氢化吡咯环相结合的化合物，如烟碱( 尼古丁) 、二烯烟碱( 尼古替啉) 、 去甲基二烯烟碱( 降尼古替啉) 等；另一类是吡啶环与吡啶或氢化吡啶环相结合的化合物， 如假木贼碱( 安那培新) 、新烟碱( 安那他品) 、n 甲基假木贼碱( n 甲基安那培新) 、n 甲 基去氢新烟碱( n 甲基安那他品) 和2 ，3 二吡啶等。此外，还有异烟碱、尼可托因等。 在烟草生物碱中，烟碱大概占总量的9 5 以上，去甲基烟碱和假木贼碱等次之口。 烟碱是烟叶中最主要的生理活性物质，因为它具有兴奋大脑神经的生理作用。内在质 量好的烟叶及烟草制品含有适量的烟碱，将给吸食者以适当的生理强度和好的香气与吃 味。烤烟的烟碱含量以下部叶1 2 1 5 、中部叶1 5 2 o 、上部叶2 0 - - - 2 5 较为适宜。 若烟碱含量过低则劲头小，吸食淡而无味。若烟碱含量高则劲头大，刺激性增强，产生辛 辣味。据资料报道羽，卷烟燃烧时，大约有4 1 的烟碱直接进入主流和侧流烟气中；3 1 1 转变成其他挥发性碱；约1 2 热解后转变成c 0 2 ；其它的可能转变成高挥发性有机化合 物。 近些年，人们开始关注由烟碱酶促降解或非酶促降解产生的微量生物碱及其香气和吸 味特性。m a t s u s h i t a 等3 1 发现微量n 酰去甲基烟碱可以有效地突出卷烟的香味。在加工前 将吡啶衍生物添加到烟叶中，则抽吸效果有很大改善。因此，近年来将一些与烟碱相关的 微量生物碱作为香料加以利用的技术成为卷烟加工技术一个新动向。 6 塑垄奎签盔堂堡主堂垡堡奎 塑生壁塾垦垄垡堕三茎翌塾查堑签望垦塑整堕竺茎 1 1 5 氨基酸和还原糖 鲜烟叶中的游离氨基酸主要有天冬氨酸、谷氨酸、脯氨酸和亮氨酸，它们加起来占总 游离氨基酸的6 5 - - - 7 5 。游离氨基酸含量随施肥量增加而增加。氨基酸对烤烟色香味有两 方面的作用：一方面氨基酸在燃烧时能产生氨，影响烟气质量；另一方面烟叶在调制和醇 化过程中，氨基酸会与糖类发生美拉德反应，产生大量的挥发性化合物和大分子棕色化合 物，如呋喃化合物、吡嗪类和吡咯衍生物以及羟基化合物等，这些物质具有烟草特征香味。 氨基酸在酸、碱、酶的作用下，特别是烟叶燃烧过程中，分解产生氨。氨基酸还会在 酶的作用下生成黑色素，使烟叶的颜色加深，这就是棕色化反应。美拉德( m a i l l a r d ) 反应 是氨基酸和糖的非酶棕色化反应，是香气形成的重要过程。l e f f i n g w e l l 4 1 研究发现在烘烤 阶段，氨基酸与糖发生非酶棕色化反应，形成撷氨酸、天冬酰胺、甘氨酸、谷氨酰胺、丙 氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸1 脱氧1l 脯氨酸d 果糖等物质，这些物质能赋予烟叶特殊的 香味。 w e y b f e w 等口5 3 研究结果表明，烟叶内游离氨基酸的主要成分在烘烤初期的3 d 内进行， 1 7 种氨基酸在烤后大量增加，其中以脯氨酸含量最高，占增加氨基酸总量的6 5 左右，而 9 种氨基酸减少约一半。另外，在调制过程中氨基酸可以直接转化成挥发性羟基化合物。 p r a b h u 等6 1 研究发现，在烟叶调制过程中游离氨基酸能转化成醛类和酮类化合物，并进一 步缩合形成吡嗪类化合物；在烟叶醇化过程中，大量挥发性物质将进一步转化形成2 甲酰 吡咯、乙酰吡咯、2 乙酰呋喃等的香气物质，改善烟叶的香气品质。 还原糖含量是被认为是体现烟草优良品质的指标，是烟草化学分析的重要项目之一。 一般认为还原糖含量为2 0 9 6 的烟叶品质好。这一方面是因为在烟支燃烧时能产生酸性反应， 抑制烟气中碱性物质的碱性，使烟气的酸碱平衡适度，降低刺激性，产生令人满意的吃味； 另一方面，烟叶在加热及烟支燃吸过程中，当温度在3 0 0 以上时，还原糖可单独热解形 成多种香气物质，其中最重要的有呋喃衍生物、简单的酮类和醛类等羰基化合物。 1 2 烟叶香气前体物合成和积累的影响因素 烟叶香吃味是评价烟草品质的一个指标，对烟叶香吃味产生影响的因素很多。遗传因 素是主要的影响因素，生长环境和栽培管理措施对其也有一定的影响。下面简要概述一下 品种、生态环境、栽培技术、调制和醇化技术等因素对香气前体物的形成和积累的影响。 1 2 1 品种对香气前体物合成和积累的影响 不同烟草品种对应不同基因型，基因型好坏是烟叶香气质和香气量主要的制约因素。 所以要得到香气品质好的烟叶，必须选取优质的烟草品种7 l 。马常力等踟研究发现不同品 种烟叶香气量不同，例如n c 8 9 和红花大金元的茄酮、苯乙醛等香气物质含量均比长脖黄 7 福建农林大学硕士学位论文烟叶成熟度及烘烤工艺对致香前体物质的影响研究 和g - - 1 4 0 高。韩锦掣3 钔研究发现，红花大金元烟叶中有2 3 种香气物质成分含量比长脖黄 和n c 8 9 品种高。c h a k r a b o r t y 等研究表明，烟叶腺毛数量越多，烟叶的香气物质含量越高。 b e a t s o n 和w e r n s m a n 、l o n g 经过5 轮育种，发现烟叶中类胡萝b 素的含量大大增加。通 过全国范围的试验和生产实践表明，红花大金元、k 3 2 6 、n c 8 2 、n c 8 9 等都是香气好的烟 草品种m 3 。研究表明，不同的烟草品种其次生代谢产物存在明显差异，即香型、香气质和 香气量有所不同，说明其香气前体物和香气物质的含量不同。 1 2 2 生态环境对香气前体物合成的影响 烟叶中大多数香气前体物及香气物质都是次生代谢产物，环境因素对它们的形成和积 累的影响极大h 。所以生态环境对烤烟香吃味的影响很大。在各种生态因素中，光照、温 度和水分对其形成和积累的影响最大。 ( 1 ) 光照对香气前体物形成的影响 优质烟叶必须得到充足而和煦的光照。因为光照对植物的生理代谢、生长发育和形态 有调节的作用，光强度在饱和点以下时，随着强度的增加，光合作用增强，糖分合成和干 物质积累也有所增加。当光照不足时，烟叶就会有组织空腔过大、干物质积累少、叶肉薄、 油分少等缺陷，从而导致香气质量差。史宏志研究表明，高氮条件下，增加红光比例，可 以降低叶片含氮量及蛋白质含量，在改善烟叶品质、增加香气量方面具有的重要意义。另 外光照持续时间和光质对烟叶的化学成分积累也有较大的影响。有研究证明“2 1 ，每天光照 1 6 小时的植株总生物碱、总酚浓度和总糖含量比8 小时光照的植株高；持续用红外线照射 的植株总生物碱和氨基酸含量明显比持续用远红外线照射的植株高。 ( 2 ) 温度对香气前体物形成的影响 烟草是一种喜温作物。烤烟成熟期的温度是影响烟叶质量的重要因素，烤烟生育期最 适温度为2 5 。c - - 2 8 。c 。据资料报道：烤烟生育期温度在2 0 。c 2 8 * c 内，烟叶质量会随着 温度升高而变好。当烟叶成熟期的日平均温度持续在2 0 。c 2 4 范围内，连续保持3 0 天 以上，产生优质烟的可能性大大增加。如果日平均温度低于1 3 ，烟株生长受到抑制而促 进发育，容易产生“早花 现象。颜合洪等研究表明，高温能明显促进烤烟生长而抑制 其发育；短日照处理会缩短烟株的生育期；有效积温会影响叶片的生长和成熟。 ( 3 ) 水分对香气前体物形成的影响 充足而均匀的水分供给是烟株生理代谢的必要条件。许多研究证明，在烟草生长发育 过程中，适时量的给水能提高烟叶质量，而干旱和水分过多都导致烟叶质量下降h 朝。干旱 胁迫会使细胞原生质受破坏，氮代谢受阻，使烤后烟叶总糖含量下降，烟碱和总氮含量升 高，从而刺激性增强。而水分过多容易导致烟株缺氧，生长受阻，不利于矿物质的吸收， r 塑堡垒签奎兰堡主兰竺笙茎塑! ! ：盛塾堡垒燮堕三苎翌塾重萱堡望堕塑墅堕塑茎 造成烟叶内在化学成分的失调。韩锦峰等h 4 1 研究发现，严重干旱胁迫会使烟叶香气前体物 质含量下降；而成熟期轻度土壤干旱则有利于烟叶香气物质的积累。 1 2 3 栽培技术对香气前体物合成的影响 施肥技术对烟叶香吃味品质有较大调节作用。韩锦峰等研究表明h 5 i ，除品种因素外， 施肥对烟叶品质的影响最大，对烟叶香吃味的贡献率达到2 4 8 。在同一气候条件下栽培 基因型完全相同的品种，不同施肥措施下的烟叶的烟碱、还原糖和香气成分的含量有较大 的差距。因此，科学合理的施肥能有效提高烟叶品质。 ( 1 ) 施氮对香气前体物合成的影响 近些年，许多人对土壤施氮与烟叶香气品质的相关性做了研究。研究发现，施氮水平 与烟叶氮代谢状况的相关性显著，随着施氮量的增加，烟叶氨基酸和蛋白质的含量也随之 增加。史宏志等m 1 研究发现，施氮总量和施无机氮量与烟叶总氨基酸含量呈显著正相关。 而氨基酸含量与香气量、劲头得分呈正相关。王瑞新等“7 1 研究发现，随着烟叶逐渐成熟， 氨基酸含量逐渐下降；而随施氮量的增加，氨基酸含量也增加。此外，韩锦峰等h 副研究发 现，在烟叶成熟期施用生物有机肥，烟叶苯丙氨酸解氨酶的活性比施用复合无机肥的高， 且更有利于蛋白质、还原糖含量的提高。施用生物有机肥的处理其致香物质含量明显高于 施用复合无机肥。 ( 2 ) 打顶对香气前体物合成的影响 通过打顶可以消除烟株的顶端优势，改善烟叶尤其是上部烟叶的营养状况，使烟叶内 在化学成分含量发生明显的变化。合理打顶有利于改善烟叶品质。但是过早打顶或留叶数 过少，会使烟叶品质下降。所以要把握好打项的最佳时期，使烟叶的内在化学成分含量最 协调。 c o u r t 口2 1 研究发现打顶后的烟叶香气前体物质含量明显高于不打顶的烟株。w e e k s h 8 1 研究表明，提高抹芽的程度，能增加中性挥发成分的含量，既能提高烟叶的香吃味。 k a n d r a h 钔研究表明，留叶数多的烟碱含量比留叶数少的低，过早打顶及留叶数过少易使烟 碱含量增高。p r a b h usr 唧1 则认为，在留叶数一定的情况下，早打顶比迟打顶对烟叶品质 的影响更大。 1 2 4 调制和醇化对香气前体物转化的影响 在烟叶烘烤调制过程中，不同的调制方法，例如烟叶脱水排湿和升温速度不同，调制 后烟叶的香气有很大的差异。目前，国内外的学者在调制因素与烟叶香气前体物的关系做 了许多研究。 w i l l i a m sps 瞄研究表明，烟叶在生长期间和调制过程中，叶绿素在酚一过氧化物酶一 9 福建农林大学硕士学位论文 烟叶成熟度及烘烤工艺对致香前体物质的影响研冗 过氧化物系统下迅速降解，在变黄末期时叶绿素降解超过7 4 。e l l i n g t o n 和w a h l b e r g 的研 究结果相同陆纠，即在烟叶成熟和调制过程中，新植二烯含量逐渐增加，但醇化时间过长， 其含量将下降。b e a t s o n 等喵3 3 研究表明，白肋烟新植二烯含量在晾制的前1 0 天内显著增加， 之后开始下降，这与叶片叶绿素含量变化趋势相同。c o u r t 嗨钔的研究证明，很多香气物质与 色素的降解产物有关。在烘烤过程中类胡萝b 素加速降解，紫黄质和新黄质差不多全部分 解，1 3 胡萝b 素和叶黄素分别降解7 5 和8 5 。k a n e t o 研究表明啼副，烤后烟叶中有7 0 多种 化合物为西柏烷类降解物。宫长荣等娜3 研究发现，低温变黄缓慢升温定色烘烤，烟叶内在 化学成分的协调性及致香物质含量均比高温变黄快速升温定色烘烤的高；变黄温度相比于 定色升温速度对烟叶质量的影响更大。日本专家啼7 3 研究表明，风速低条件下调制后的烟叶 外观及香气质量比风速高的好。w a h l b e r g 等畸8 1 研究发现，调制后的烟叶，其挥发性碱减少， 而挥发酸增加，许多香气成分都有所增加。s a k a r it ，e ta l 等瞄町研究发现，在烟叶烘烤过程 中，新植二烯、烃蜡和茄尼醇含量明显增加，而脂肪酸含量却有所减少，特别是c 1 6 脂肪 酸和c 1 8 不饱和脂肪酸含量显著下降。p r a b h usr 和c h a k r a b o r t ymk 研究表明嘞1 ，烟叶在 烘烤过程中，由于酶促分解和酚糖苷的热解作用，酚类物质的含量明显增加。 调制后的烟叶经过醇化，烟碱含量明显下降，会在一些酶及微生物的作用下降解成氧 化烟碱、烟酸等含氮化合物，香气得到进一步的改善，刺激性和青杂气减轻，吃味较醇和， 香气较好，烟叶颜色更加均匀并适当加深。因此，烟叶经过进一步醇化，对烟叶的外观和 内在品质都是有益的哺0 1 。 朱大恒等呻研究发现，调制后的烟叶经自然醇化或人工发酵后，总氮、烟碱、还原糖、 氨基酸、类胡萝b 素等含量均下降，自然醇化的烟叶下降幅度比人工发酵要大。而总有机 酸、挥发酸、挥发性拨基化合物和糖苷含量都上升，其中自然醇化的烟叶上升幅度最大。 低级脂肪酸是烟草香吃味的重要影响因子，它们是烟草中的酸性致香物质，通过改善烟草 酸碱度而使烟叶香吃味变好2 1 。 1 3 本研究的意义 烟叶香气前体物是在烟叶生长发育过程中形成的，其本身不具有香味，但通过分解、 转化可形成致香成分的物质。烟叶中香气前体物的种类、含量以及降解转化条件的控制对 烟叶致香物的形成和香气、香质、香量、香型影响很大。 多酚类化合物及其分解产物与烟草的香味有关，多酚类化合物是产生烟气芳香气味的 一种物质，而且与烟草制品的等级呈正相关，多酚类化合物含量高的卷烟等级越高，反之 亦然。多酚类化合物经一系列反应降解生成一系列物质，这些降解物能赋予烟草制品优雅 的香气，增加烟草制品的香气量，可改善烟叶的吸食品质，突出烟叶本体香气，并减少卷 1 n 福建农林大学硕士学位论文烟叶成熟度及烘烤工艺对致香前体物质的影响研冗 烟工业中香精香料的添加量，这在降低卷烟生产成本，提高经济效益方面意义重大。 本研究将主要针对南平地区现有的生产技术和条件，为解决目前福建省南平地区烤烟 生产中的实际问题，采用不同烘烤工艺( 变黄期3 8 。c 变黄程度和定色期5 3 。c 稳温时间) 及烟叶不同成熟度处理，测定分析烟叶香气前体物质含量的变化；研究不同烘烤工艺和烟 叶成熟度对烟叶香气前体物质的影响。对完善南平地区翠碧一号烘烤工艺、提高烟叶的烘 烤质量具有较为重要的意义。 2 材料与方法 2 1 供试材料 本试验以烤烟品种翠碧一号( c b 1 ) 为供试材料，在福建省南平市南平烟草科学研究 所试验基地进行，烟植土壤为水稻土，p h 值5 3 5 ，有机质1 3 3 5 9 k g - 1 ，全氮1 2 7 9 k g - 1 ， 全磷o 5 1 9 k g - 1 ，全钾1 1 4 3 9 k g - 1 ，碱解氮1 2 0 5 6 m g k g ，速效磷2 1 0 4 m g k g - 1 ，速 效钾6 4 0 1 m g k g - 1 。行株距1 2m o 5m ，单株留叶数为2 0 片，规范化栽培管理。烟叶 按试验要求采收烘烤，不同成熟度标准如表1 。 表1 不同部位烟叶成熟度水平 t a b l e1t h em a t u r i t yl e v e lo f t o b a c c oi nd i f f e r e n tp a r t s 2 2 试验方法 本试验采用双因素随机区组设计，两个因素分别为：烟叶成熟度( a ) 和烘烤工艺( b ) ， 在各因素水平下互作参照，不另设对照。 a 设3 个水平，分别为：a 1 ：欠熟；a 2 ：成熟；a 3 - 过熟。b 设5 个水平，分别为： b 1 ：变黄期3 8 变黄6 7 成，定色期5 3 稳温l l h ；b 2 变黄期3 8 变黄7 8 成，定 l l 堡堡查签奎兰堡主兰垡丝奎塑生盛茎壅墨垡堕三茎翌鍪重萱堡望垦箜堂堕里茎 色期5 3 稳温l l h ；b 3 ：变黄期3 8 。c 变黄8 - 9 成，定色期5 3 稳温l l h ；b 4 ：变黄期3 8 变黄7 8 成，定色期5 3 稳温9 h ；b 5 ：变黄期3 8 变黄7 8 成，定色期5 3 稳温1 3 h 。 以上b 水平其余的烘烤控制均按“三段式烘烤工艺”进行。总共1 5 个处理，分别为 a 1 b l 、a l b 2 、a 1 8 3 、a 1 8 4 、a 1 8 5 、a 2 b l 、a 2 8 2 、a 2 8 3 、a 2 8 4 、a 2 8 5 、a 3 8 1 、a 3 8 2 、 a 3 8 3 、a 3 8 4 、a 3 8 5 。烘烤设备为兴东辉牌智能烟叶烘烤实验柜。试验数据来自3 次重复。 烘烤阶段及烤后取样测定，分别测定多酚类物质、石油醚提取物、总糖、还原糖、淀粉、 烟碱的含量。 2 3 取样 各处理变黄期温度升至3 8 。c 时第1 次取样；达到规定变黄程度时第2 次取样；定色期 温度升至5 3 时第3 次取样；定色期温度保持在5 3 达到各处理要求时第4 次取样；烘 烤结束后第5 次取样，共取5 次样。 2 4 样品处理 烟样去除叶脉，1 0 5 。c 杀青2 0 分钟，7 0 。c 下烘干到恒重，粉碎，过4 0 目筛后所得即 为样品，密封保存。用于总糖、还原糖、烟碱、淀粉、石油醚提取物和多酚类物质的测定。 2 5 化学成分检测 2 5 1 多酚类物质的测定方法1 2 5 2 石油醚提取物的测定方法3 2 5 3 常规化学成分的测定方法 烟碱含量采用活性炭法；总糖测定采用紫外分光光度法；还原糖含量采用乙醇提取 铜还原k m n 0 4 返滴法；淀粉含量采用h c l 水解铜还原直接滴定法。 2 6 统计方法 试验数据的整理及分析借助d p s 和e x c e l 2 0 0 3 软件。 1 2 福建农林大学硕士学位论文 烟叶成熟度及烘烤工艺对致香前体物质的影响研究 3 结果与分析 3 1 各烘烤处理对多酚类化合物含量的影响 植物多酚类化合物是植物次生代谢产物，烟草中植物多酚含量较高。多酚类化合物是 影响烟叶质量和可用性的主要成分之一，是衡量烟草品质的一个重要因素。 3 。1 。1 下部叶各烘烤处理对多酚类化合物含量的影响 3 1 1 1 下部叶各烘烤处理多酚类化合物含量的变化规律 从表4 可以明显看出，下部各成熟度烟叶在整个烘烤过程中，其多酚类化合物含量变 化表现出先增长后下降的趋势。从变黄期3 8 到定色期5 3 末其含量在逐渐增长，到定 色期5 3 末时多酚类化合物含量达到最高，而在3 8 末到定色期5 3 期间增长的幅度最 大，进入干筋期直到烘烤结束其含量处于下降的趋势。这可能由于酚糖苷的热解作用和酶 促分解，使得烤烟在变黄期和定色期多酚类化合物的含量明显增加；而干筋期可能由于温 度较高使多酚类化合物含量有所降低，所以应尽量缩短干筋期的时间。 从表3 数据可以看出，3 8 时，欠熟烟叶多酚类化合物含量的均值为1 4 1 9 ，成熟烟 叶的均值为1 6 1 1 ，过熟烟叶的均值为1 6 1 3 ；3 8 末时，欠熟烟叶多酚类化合物含量的 均值为1 5 2 8 ，成熟烟叶的均值为1 7 6 3 ，过熟烟叶的均值为1 7 0 5 ；5 3 时，欠熟烟叶 的多酚类化合物含量的均值为1 9 4 2 ，成熟烟叶的均值为2 1 1 8 ，过熟烟叶的均值为 2 0 4 9 ；5 3 末时，欠熟烟叶的多酚类化合物含量的均值为2 0 9 8 ，成熟烟叶的均值为 2 2 9 4 8 ，过熟烟叶的均值为2 2 0 7 ；烤后欠熟烟叶的多酚类化合物含量的均值为1 9 3 7 ， 成熟烟叶的均值为2 2 2 3 ，过熟烟叶的均值为2 0 2 2 。由此可以看出在相同部位不同成熟 度处理的烟叶多酚类化合物的含量比较中，成熟烟叶的含量 过熟烟叶 欠熟烟叶。说明 下部不同成熟度的烟叶，其多酚类化合物含量存在差异，下部烟叶多酚类化合物含量随成 熟度的增加而增加，成熟时达到最大值，之后又表现下降的趋势。 3 1 1 2 下部叶各烘烤处理多酚类化合物含量的差异性分析 表2 方差分析结果表明，在下部烟叶整个