密集烘烤定色期升溫速度對(duì)烤煙類胡蘿卜素降解和顏色的影響

2013年05月03日來源：煙草在線專稿作者：詹軍

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　　煙草在線專稿　　[摘要]：為提高煙葉香氣質(zhì)量、給密集烘烤工藝的優(yōu)化提供理論依據(jù)，采用河南農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)的電熱式溫濕自控密集烤煙箱，研究了密集烘烤定色期不同升溫速度對(duì)烤煙類胡蘿卜素降解組分、降解香氣成分含量及顏色的影響。結(jié)果表明，類胡蘿卜素含量隨烘烤時(shí)間的推進(jìn)逐漸降低，β-胡蘿卜素、葉黃質(zhì)、新黃質(zhì)和紫黃質(zhì)在定色期的降解幅度均為慢速升溫（T3）>中速升溫（T2）>快速升溫（T1），T3處理下類胡蘿卜素總量降幅達(dá)76.11%。烤后煙葉類胡蘿卜素降解香氣物質(zhì)含量以T3處理的為最高（39.73μg?g^-1），其次為T2（35.07μg?g^-1）。煙葉各顏色參數(shù)在定色期開始后的18h前后均有一個(gè)高峰，定色過程中參數(shù)L*、a*與煙葉類胡蘿卜素及其各組分含量均呈負(fù)相關(guān)，其中a^*與類胡蘿卜素組分含量的相關(guān)性較好。可見，定色期以1℃/2h升溫利于類胡蘿卜素的充分降解和外觀和煙葉香氣質(zhì)量的改善。

　　[關(guān)鍵詞]：密集烘烤；定色期；升溫速度；類胡蘿卜素降解；烤煙顏色

　　密集烘烤現(xiàn)已成為中國(guó)烤煙烘烤的發(fā)展方向，但是人們過多關(guān)注于它的優(yōu)勢(shì)和綜合效益，而密集烘烤煙葉香氣質(zhì)量有所降低等突出問題未受到足夠的重視^[1]，定色階段作為烘烤過程中最要緊和最難掌握的階段，其基本任務(wù)是把煙葉已經(jīng)變黃的色澤和優(yōu)良品質(zhì)性狀及時(shí)固定下來^[2]。烘烤中煙葉顏色變化是進(jìn)行烘烤操作的重要依據(jù)，也是評(píng)價(jià)煙葉外觀質(zhì)量及等級(jí)結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，與煙葉的品質(zhì)密切相關(guān)^[3]。前人^[4-7]采用CIEl976L^*a^*b^*色度學(xué)方法就煙葉顏色與內(nèi)在品質(zhì)間的關(guān)系進(jìn)行了系列探索，認(rèn)為煙葉顏色與常規(guī)化學(xué)成分存在顯著相關(guān)。另外，武圣江等^[8]研究密集烘烤過程中上部煙葉的色度和質(zhì)地變化時(shí)發(fā)現(xiàn)色度各參數(shù)在變黃期38℃前后發(fā)生明顯變化；主脈各參數(shù)主要在42℃之后。煙葉中類胡蘿卜素作為重要的致香前提物，其本身的含量與降解產(chǎn)物的種類、含量直接決定著煙葉品質(zhì)，尤其對(duì)香氣質(zhì)量有重要作用^[9-10]。因此，對(duì)類胡蘿卜素類色素的降解及相關(guān)因素的研究一直是熱點(diǎn)^{[1，9，11-14]}。盡管過去人們?cè)诮沂緹燁伾蛢?nèi)在物質(zhì)的關(guān)系方面做了很多研究，但多集中在煙葉的成熟過程及其烤后煙葉，而對(duì)于烘烤過程煙葉顏色與類胡蘿卜素組分的關(guān)系尚未見報(bào)道。為此，本試驗(yàn)通過研究密集烘烤過程中定色期升溫速度對(duì)烤煙類胡蘿卜素各組分降解規(guī)律、顏色變化及烤后煙葉香氣成分含量變化的影響，旨在為密集烘烤工藝的優(yōu)化和完善提供理論依據(jù)，提高煙葉香氣質(zhì)量。

　　1　材料與方法?

　　1.1　材料

　　試驗(yàn)于2009-2010年進(jìn)行，試驗(yàn)材料取自河南省宜陽(yáng)縣。供試品種為中煙100，種植行距120cm，株距50cm。試驗(yàn)田土壤為紅黏土，土壤堿解氮49.52mg?kg^-1，速效磷6.80mg?kg^-1，速效鉀145.31mg?kg^-1，pH8.49。施純氮45.00kg?hm^-2，m（N）﹕m（P₂O₅）﹕m（K₂O）=1﹕2﹕3。田間管理按優(yōu)質(zhì)烤煙栽培生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。依據(jù)成熟標(biāo)準(zhǔn)，在煙葉成熟時(shí)按照葉位單葉采收，以中部葉（第11-12位葉）為材料。

　　1.2　烘烤定色期升溫速度設(shè)計(jì)

　　采用河南農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)的電熱式溫濕自控密集烤煙箱烘烤，裝煙密度為65　kg?m-3。定色期（干球溫度42℃-54℃，濕球溫度38-39℃）共設(shè)置3個(gè)處理：T1—快速升溫定色（1℃/h）；T2—中速升溫定色（1℃/1.5h）；T3—慢速升溫定色（1℃/2h）。在42℃、47℃、54℃均適當(dāng)穩(wěn)溫，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r?min^-1。處理開始前與結(jié)束后，按照標(biāo)準(zhǔn)三段式烘烤技術(shù)進(jìn)行正常烘烤。

　　1.3　測(cè)定項(xiàng)目與方法

　　分別于定色（干球溫度42℃穩(wěn)溫結(jié)束后）開始后每隔6h挑選30片大小、顏色具有代表性的完整煙葉，分成兩份，一份用于葉片顏色測(cè)定；另一份在烘箱中105℃殺青5min，60℃烘干、粉碎，過60目篩，用于類胡蘿卜素香氣成分及組分的測(cè)定。各重復(fù)3次。

　　1.3.1　類胡蘿卜素含量　β-胡蘿卜素、葉黃質(zhì)、新黃質(zhì)、紫黃質(zhì)測(cè)定方法為反相高效液相色譜法。其測(cè)定條件與過程參考文獻(xiàn)^[1]，各類胡蘿卜組分含量為所取1g殺青樣品中的含量。

　　1.3.2　顏色指標(biāo)　用北京光學(xué)儀器廠產(chǎn)WSC-2型色差計(jì)測(cè)量煙葉的顏色。選擇大小和外觀色澤基本一致的葉中部分，測(cè)量距離葉主脈約5cm處對(duì)稱點(diǎn)的葉色，每半片葉等距離測(cè)量3個(gè)點(diǎn)，每片葉6個(gè)點(diǎn)的平均值為此葉片的色差值。分別測(cè)得煙葉的亮度L*、紅度值a^*和黃度值b^*[8]。每個(gè)樣品進(jìn)行15次平行試驗(yàn)，求其均值。

　　1.3.3　香氣成分　采用內(nèi)標(biāo)法測(cè)定煙葉類胡蘿卜素類香氣物質(zhì)含量。煙葉樣品除去主葉脈后，粉碎過0.250mm孔徑篩，在溫度22℃、相對(duì)濕度60%的環(huán)境下平衡24h。采用同時(shí)蒸餾萃取法提取煙葉中的致香成分，在同時(shí)蒸餾萃取裝置一端接盛有25.00g煙樣、一定量?jī)?nèi)標(biāo)化合物（乙酸苯甲酯）和500mL蒸餾水的圓底燒瓶，用電熱套加熱；另一端接盛有30mL二氯甲烷的100mL燒瓶，將該端燒瓶置于60℃的恒溫水浴鍋中加熱，同時(shí)蒸餾萃取2h；將二氯甲烷萃取液用適量無水硫酸鈉干燥后濃縮至1mL。濃縮液采用Agilent6890N/5975氣質(zhì)聯(lián)用分析儀（美國(guó)安捷倫公司生產(chǎn)）進(jìn)行分析，所得圖譜經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫(kù)（NIST98，Wiley275）檢索，并用內(nèi)標(biāo)校正歸一化法計(jì)算各致香物質(zhì)相對(duì)含量。GC/MS分析條件：毛細(xì)管柱HP–5MS（30m?　0.25mm?0.25μm）；載氣為He；流速1mL?min^-1；進(jìn)樣口溫度260℃；進(jìn)樣量0.5μL；分流比25﹕1；接口溫度280℃；離子源為EI源；電子能量70eV；離子源溫度230℃；質(zhì)量數(shù)35—455amu。升溫程序：初溫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　數(shù)據(jù)處理

　　采用Microsoft　Excel　2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖，用SPSS　17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和方差分析。

　　2　結(jié)果與分析

　　2.1　烘烤中定色期不同升溫速度下煙葉類胡蘿卜素各組分含量的變化

　　2.1.1　β-胡蘿卜素

　　β-胡蘿卜素及其降解產(chǎn)物是煙草香味物質(zhì)的主要來源之一^[15]。供試煙葉中類胡蘿卜素組分中β-胡蘿卜素含量最高，隨烘烤過程的進(jìn)行而發(fā)生降解，β-胡蘿卜素在不同處理下動(dòng)態(tài)變化基本一致，在定色階段的0-6h內(nèi)緩慢減少，6-24h快速減少，在定色后期的24-30　h趨于穩(wěn)定。在定色期結(jié)束時(shí)，T1、T2、T3處理的β-胡蘿卜素含量分別為16.74、18.14、12.88　μg?g^-1，分別較定色期開始降低73.99%、74.30%和81.94%（圖1），說明慢速升溫定色有利于β-胡蘿卜素的降解。

　　2.1.2　葉黃質(zhì)

　　本試驗(yàn)結(jié)果（圖2）表明，葉黃質(zhì)含量變化規(guī)律在不同處理間略有差異。T1處理的葉黃質(zhì)含量在定色期0-12h內(nèi)快速下降，而后在12-30h內(nèi)又緩慢下降，定色期結(jié)束后含量為9.66μg?g^-1，降幅為38.62%；T2處理葉黃質(zhì)含量在烘烤定色階段的0-6h內(nèi)急劇降低，之后一直到定色結(jié)束均緩慢減少，相比定色期開始時(shí)的含量，降低了45.82%；T3處理在定色期開始時(shí)含量最少，為15.13μg?g^-1，之后基本保持同一降解速度降解，定色期結(jié)束后含量為7.98　μg?g^-1，降幅為47.27%。經(jīng)方差分析發(fā)現(xiàn)，在定色期開始時(shí)3個(gè)處理的葉黃質(zhì)含量差異不顯著（P>0.05），但是在定色期結(jié)束后差異顯著（P<0.05），尤其T3與其他兩個(gè)處理差異極顯著（P<0.01），其F值為43.30。

　　2.1.3　新黃質(zhì)

　　本試驗(yàn)結(jié)果（圖3）表明，T1和T2處理的新黃質(zhì)含量在0-6h內(nèi)降解緩慢，在6-18h急劇下降，然后趨于平緩；T3處理在6-12h這一階段變化不同于其他兩個(gè)處理，其新黃質(zhì)含量有所增加，之后與T1和T2變化規(guī)律基本一致。至定色期結(jié)束（30h）時(shí)，以T3新黃質(zhì)含量最低，其次為T2和T3，各處理間新黃質(zhì)含量差異極顯著（P<0.01）。另外，各處理的降幅都達(dá)到了70%以上，尤其以T3的降幅最大，達(dá)到了86.08%。

　　2.1.4　紫黃質(zhì)

　　本試驗(yàn)結(jié)果（圖4）表明，3個(gè)處理的紫黃質(zhì)含量的變化規(guī)律在總體上隨著定色過程的推進(jìn)而不斷下降，但是又略有不同。在整個(gè)定色過程中，T3處理的紫黃質(zhì)含量基本呈直線下降；T1和T2處理在0-12h快速下降，之后緩慢下降。至30h時(shí)，紫黃質(zhì)含量以T3最低，其值為0.07μg?g^-1，其次為T2和T1，且T3與T1、T2間差異極顯著（P<0.01），其F值為19.41。定色過程中，T3處理的紫黃質(zhì)降幅最高，達(dá)到65.80%，T1和T2處理的降幅相差不大。