基于氣相色譜飛行時(shí)間質(zhì)譜的煙葉油分研究

基于氣相色譜飛行時(shí)間質(zhì)譜的煙葉油分研究

香煙油的等級(jí)與香煙的彈性、靈活性、吸濕性、度、物理和化學(xué)性質(zhì)特征以及香煙的質(zhì)量密切相關(guān)。這是一個(gè)普遍而有效的質(zhì)量因素，在香煙的等級(jí)中起著重要作用。油分含量在一定程度上反映了煙葉的質(zhì)量,同部位油分檔次高的煙葉,物理特性、化學(xué)成分、吸食質(zhì)量都得到相應(yīng)提高。油分含量深刻影響煙葉感官評(píng)吸質(zhì)量,油分多的煙葉,香氣質(zhì)量較好、雜氣較輕、余味純凈舒適?？緹熡头衷跓熑~生產(chǎn)上有重要意義,目前我國(guó)很多煙區(qū)煙葉油分普遍不足,嚴(yán)重制約了優(yōu)質(zhì)煙葉在高檔卷煙配方中的應(yīng)用。筆者對(duì)烤煙煙葉油分的研究進(jìn)展做了概述,旨在為探索提高烤煙煙葉油分的措施、提高我國(guó)卷煙水平提供理論依據(jù)。1油分概念、分類、組成和分類標(biāo)準(zhǔn)1.1覆蓋液的感官評(píng)價(jià)按照烤煙國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T2635─1992)的定義,油分是煙葉組織細(xì)胞內(nèi)含有的一種柔軟半液體或液體物質(zhì),根據(jù)煙葉外觀油分狀態(tài)和感官感覺(jué),分為多、有、稍有、少共4個(gè)檔次。油分是國(guó)內(nèi)外烤煙分級(jí)中的通用名詞,它不是指煙葉含油量的多少,也并非我們通常所見(jiàn)的植物油的外觀反映,而是該液體物質(zhì)在適宜含水量的情況下,煙葉外觀反映出的油潤(rùn)、豐滿、枯燥的充實(shí)或貧乏程度。1.2煙料油分的提取油分是煙葉生長(zhǎng)過(guò)程中在葉綠體內(nèi)膜形成的嗜鋨顆粒,一般認(rèn)為與石油醚提取物有關(guān),主要包括揮發(fā)油、油脂、樹(shù)脂、脂肪酸、蠟質(zhì)、類脂物、甾醇以及色素等。煙草揮發(fā)油包括低分子的烴類、酚類、醇類、醚類、酮類、醛類、酸類、酯類等,這些物質(zhì)在常溫下即可散發(fā)出芳香氣味,油脂、樹(shù)脂、蠟質(zhì)等非揮發(fā)物質(zhì),在高溫或燃燒的過(guò)程中能夠產(chǎn)生煙草香味物質(zhì):醇和煙氣,而一些低分子的醛類、烷烴和不飽和酸類在燃燒的過(guò)程中易產(chǎn)生辛辣味,對(duì)煙氣品質(zhì)不利。煙葉油分的提取可采用水蒸氣蒸餾法、索氏提取法、同時(shí)蒸餾萃取法進(jìn)行,但由于同時(shí)蒸餾萃取的操作方便、提取效率高,應(yīng)用廣泛。全二維氣相色譜/飛行時(shí)間質(zhì)譜(GC×GC-TOFMS)的分辨率高,已被大量應(yīng)用于煙葉復(fù)雜體系的分離分析。李莉等采用這種方法定性鑒定出了煙葉中有機(jī)酸和酚類揮發(fā)性、半揮發(fā)性酸性成分107種。李海鋒等鑒定出了香料煙中吡咯類、吡啶類、吡嗪類、苯胺類、喹啉類化合物等揮發(fā)性、半揮發(fā)性堿性組分共92種。目前對(duì)煙葉油分定性分析的研究相對(duì)較少,GC×GC-TOFMS的應(yīng)用對(duì)煙草油分的分離分析提供了很好的契機(jī)。1.3油分檔次的確定在烤煙分級(jí)中,根據(jù)煙葉分級(jí)工作人員眼看、手摸以及與其他相關(guān)的外觀特征相結(jié)合來(lái)確定油分的不同檔次,還具有一定的主觀性。不同等級(jí)的煙葉對(duì)烤煙油分的要求不同(表1):上等煙要求B1F、B1L、C1F、C1L油分必須達(dá)到“多”的檔次;中等煙要求煙葉油分達(dá)到“有”或“稍有”的檔次;下低等煙中只有X4F、X4L、CX2K、B3K、S2可以達(dá)到“少”的檔次;C3L、C3F的油分檔次為“有”,而C4L、C4F所允許的油分檔次為“稍有”,這是區(qū)別煙葉為3級(jí)和4級(jí)的一個(gè)關(guān)鍵因素;正組中只有X4F和X4L允許有“少”的檔次;副組中要求任何組別的最高等級(jí)(CX1K、B1K、S1、GY1)油分必須達(dá)到“有”的檔次。2香煙油的組成與香煙的質(zhì)量有關(guān)2.1煙氣的分布及發(fā)育時(shí)期烤煙煙葉油分與煙葉外觀質(zhì)量的密切關(guān)系表現(xiàn)為:油分與煙葉顏色、成熟度、身份、色度呈極顯著正相關(guān)。一般來(lái)說(shuō),烤煙下部煙葉油分較少,中部和上部煙葉油分多。從欠熟到成熟,烤煙油分隨煙葉成熟度的提高而增多,過(guò)熟和假熟的煙葉油分大大減少,完熟葉油分較少,但煙葉總體質(zhì)量較好,香氣優(yōu)良。葉為民等研究顯示,與尚熟和過(guò)熟相比,中部和上部葉成熟采收煙葉油分較多,但對(duì)下部葉的影響不大。一般色度濃的煙葉油分多,隨著煙葉色度由強(qiáng)到弱,煙葉的油分也呈下降趨勢(shì)。2.2油分檔次對(duì)雙獲液葉質(zhì)重、耐加工性的影響不同油分檔次的煙葉理化性質(zhì)有明顯差異。油分少的煙葉易造成糖堿比不協(xié)調(diào),煙葉偏薄,物理性狀變差。李章海等研究表明,隨著煙葉油分檔次由“有”變?yōu)椤岸唷?煙葉自由燃燒時(shí)間長(zhǎng)2.6s,葉質(zhì)重高1.27mg/cm2。油分檔次越高,煙葉耐加工性越強(qiáng),隨著煙葉油分檔次的降低,煙葉吸濕性、彈性、韌性、耐拉力均有一定程度下降。油分與煙葉內(nèi)碳水化合物的含量密切相關(guān),碳水化合物與氮化合物含量的互為消長(zhǎng),直接影響煙葉的油分狀況。研究顯示,油分與氮堿比呈極顯著負(fù)相關(guān),與總糖、還原糖、淀粉、煙堿、糖堿比的含量呈顯著或極顯著正相關(guān),石油醚提取物含量隨油分檔次降低而下降,其中對(duì)上部葉的影響更大。李章海等研究表明,隨著煙葉油分由“有”變?yōu)椤岸唷?煙葉總糖含量提高1.43%,還原糖含量提高3.24%。2.3煙香量指標(biāo)的相關(guān)性油分多少直接影響煙葉感官評(píng)吸質(zhì)量。研究表明,同一品種同部位煙葉隨著油分檔次的降低,香氣量減少、香氣質(zhì)變差、煙氣濃度降低、刺激性增大、雜氣增重、余味變差,其中對(duì)上部葉的影響更加明顯。也有研究指出,煙葉油分與香氣質(zhì)、余味、雜氣、煙氣成團(tuán)性得分以及評(píng)吸總分5項(xiàng)指標(biāo)呈極顯著正相關(guān),與煙氣干燥感、煙氣柔和性、香型、煙氣甜度得分4項(xiàng)指標(biāo)呈顯著正相關(guān)。還有研究表明:評(píng)吸質(zhì)量與煙葉成熟度、顏色、身份、油分這幾個(gè)外觀質(zhì)量因素指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系達(dá)到了5%的顯著水平。3影響飛煙油分的因素3.1煙品的引進(jìn)及風(fēng)壓品種是煙葉質(zhì)量最關(guān)鍵的影響因子,也是煙葉油分最重要的決定因素。在同樣的生態(tài)環(huán)境條件下,不同烤煙品種生長(zhǎng)特性不同,煙葉油分含量有所差異。把從美國(guó)引進(jìn)的烤煙品種K326和從津巴布韋引進(jìn)的烤煙品種KRK22、KRK23、KRK26、KRK28、T27、T29、T62移栽至我國(guó)相同生態(tài)條件下,KRK26煙葉油分多于K326,T27與K326煙葉油分相當(dāng),其他品種煙葉油分略低于K326。以云煙85作母本,CV87為父本新選育的烤煙品種云煙97,煙葉成熟度好,結(jié)構(gòu)疏松,油分較多?？梢?jiàn),煙葉油分的多少受遺傳因素的影響。3.2生態(tài)因素3.2.1對(duì)煙品的選擇要求氣候條件是決定煙葉質(zhì)量的重要因素,烤煙種植區(qū)劃要以氣候適宜性為依據(jù)。煙草大田的氣候條件嚴(yán)重影響煙株的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程以及煙葉質(zhì)量的形成。例如湖北宣恩煙葉產(chǎn)區(qū)的無(wú)霜期長(zhǎng)、大于10℃的積溫高、高于20℃日均氣溫的時(shí)間長(zhǎng),這些突出的氣候條件,達(dá)到了生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)烤煙的氣候需求,煙葉油分與津巴布韋相當(dāng)。貴州煙區(qū)大田期日照充足、降雨充沛、氣溫適宜、空氣相對(duì)濕度高,總體外觀質(zhì)量較好,煙葉油分充足。因此,根據(jù)地區(qū)氣候指數(shù)選擇適宜的烤煙品種,是提高煙葉油分的重要措施。我國(guó)煙草優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的土壤pH范圍為5.5~6.5。過(guò)酸或過(guò)堿都會(huì)降低土壤養(yǎng)分的有效性,破壞營(yíng)養(yǎng)元素之間的平衡。以往的研究表明:煙葉油分與土壤pH之間存在極顯著的回歸關(guān)系,隨著土壤pH的升高,煙葉油分呈逐步穩(wěn)定下降的趨勢(shì)。3.2.3煙氣水分與其產(chǎn)量的關(guān)系不同海拔導(dǎo)致光照強(qiáng)度、光照時(shí)間、有效積溫、空氣相對(duì)濕度和降雨量不同,改變田間小氣候,是影響烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量的重要生態(tài)因子。魏國(guó)平等研究表明,在一定范圍內(nèi),隨著海拔升高,煙葉油分充足,綜合評(píng)價(jià)較好。肖金香等研究發(fā)現(xiàn),在一定范圍內(nèi),隨著海拔升高,各部位橘黃煙葉比例增加,油分更加充足,色澤更鮮明,組織更疏松,煙葉外觀質(zhì)量有了一定程度的改善。3.3栽培措施3.3.1覆蓋栽培模式種植模式、地膜覆蓋方式不同,煙田保墑蓄水能力和煙株生長(zhǎng)環(huán)境溫濕度不同,造成煙株各個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段農(nóng)藝性狀的差異,最終影響煙葉的質(zhì)量。謝云波等試驗(yàn)顯示,采用雙壟雙行,兩邊地膜覆蓋、中間稻草覆蓋的種植模式生產(chǎn)的原煙,油分較多、產(chǎn)質(zhì)量好、外觀質(zhì)量最佳。還有研究表明,與常規(guī)地膜覆蓋栽培相比,膜下小苗移栽方式生產(chǎn)的煙葉,油分增多,化學(xué)成分比例更加協(xié)調(diào),外觀質(zhì)量有較大改善。曾有研究,煙田稻草覆蓋技術(shù)能夠改善煙田溫濕環(huán)境,煙株根系發(fā)達(dá),能平衡吸收土壤養(yǎng)分,葉片更易烘烤,桔黃煙比例增加,油分有不同程度的提高,外觀質(zhì)量得到改善。3.3.2氣候條件對(duì)大陸煙緣產(chǎn)量和品質(zhì)的影響移栽是煙草生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。不同的移栽期造成煙株在各個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的光、溫、降雨等氣候條件的差異,影響煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),適時(shí)移栽是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉的前提條件。在不同的生態(tài)條件下,移栽期不同,煙葉所表現(xiàn)出來(lái)的素質(zhì)也不同,油分和農(nóng)藝性狀、抗病性、產(chǎn)量、產(chǎn)值、內(nèi)外觀質(zhì)量等綜合性狀也有較大差異。3.3.3改施低質(zhì)、低能耗油,增加煙分有機(jī)肥營(yíng)養(yǎng)元素豐富,肥效持久,長(zhǎng)期施用有機(jī)肥能夠改善土壤理化性質(zhì),提高土壤透氣性和保水保肥能力,明顯促進(jìn)煙草根系的發(fā)育和對(duì)養(yǎng)分的吸收,從而增加煙葉的油分和香氣。試驗(yàn)證明,每公頃用45~75kg黑豆制成豆?jié){發(fā)酵1星期,在煙株進(jìn)入小團(tuán)棵期后采用豆?jié){灌根,能夠明顯增加煙葉油分。馮再興等研究表明,在煙葉生產(chǎn)上,施用“生態(tài)四維”有機(jī)肥,所產(chǎn)煙葉外觀品質(zhì)較好,烤后煙葉油分多。唐莉娜等研究發(fā)現(xiàn),餅肥、雞糞與化肥配施,生產(chǎn)出的煙葉化學(xué)成分含量適中,煙葉的香氣質(zhì)量得到明顯改善。微量元素是煙株生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)元素,雖然含量極微,但與烤后煙葉香味、品質(zhì)密切相關(guān)。我國(guó)很多煙區(qū)微量元素普遍偏少,尤其是B、Zn兩種元素[35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47],存在含量少、利用率不高的問(wèn)題。根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況,適量施用硫酸鋅、硼砂,能夠促進(jìn)煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的協(xié)調(diào),從而增加煙葉油分,改善煙葉品質(zhì)。研究表明,在貧氯地區(qū)增施氯肥能明顯提高煙葉成熟度,增加煙葉油分,顯著改善煙葉外觀質(zhì)量。3.4煙烤工藝對(duì)密燃質(zhì)量的影響煙葉烘烤是獲得烤后煙葉質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。烤房類型、烘烤模式方式、烘烤工藝等都深刻影響著烤后煙葉的質(zhì)量。密集式烤房較普通烤房烤后煙葉外觀質(zhì)量好,油分多。研究表明,專業(yè)化烘烤模式集約化程度高,操作嚴(yán)格,專業(yè)到位,烤后煙葉油分和外觀質(zhì)量與大戶烘烤和散戶烘烤相比有明顯提高。何亞浩等研究結(jié)果顯示,與常規(guī)掛桿烘烤相比,山地?zé)熒⑷~穿針式烘烤烤后煙葉色度強(qiáng),油分多,明顯改善了山地?zé)熆竞鬅熑~的外觀質(zhì)量。目前,油分不足是我國(guó)密集烤房烤后煙葉的外觀質(zhì)量缺陷之一。研究表明,改善烘烤工藝,增加35℃和60℃穩(wěn)溫時(shí)間,低溫65℃干筋,在較低溫度下變黃與干筋,可以明顯改善煙葉(尤其是上部煙葉)的顏色、結(jié)構(gòu)和油分。此外,密集烤房烘烤過(guò)程中是強(qiáng)制通風(fēng)排濕,葉間隙風(fēng)速過(guò)大容易打破水汽飽和層的狀態(tài),使烤后煙葉顏色偏淡、油分少。研究表明,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速定色后期960r/min、干筋期720r/min,能明顯改善煙葉油分。另外,烘烤過(guò)程中適宜的濕球溫度能夠調(diào)節(jié)葉組織內(nèi)部和外部干燥速率和程度的平衡,減少僵硬、光滑葉的出現(xiàn)。研究表明,采用較高定色濕球溫度能夠在一定程度上改善煙葉品質(zhì),其中,對(duì)煙葉油分的影響最大。4煙區(qū)煙油分含量的影響油分作為煙葉的綜合品質(zhì)因素,一直備受關(guān)注。煙葉油分檔次是煙葉分級(jí)因素中的重要參考標(biāo)準(zhǔn)之一,油分好的煙葉,成熟度好、色度濃、耐加工性增強(qiáng),碳水化合物和氮化合物等化學(xué)成分更加協(xié)調(diào),香氣質(zhì)量更加優(yōu)良。目前,我國(guó)很多煙區(qū)烤煙油分普遍不足,增加烤煙油分含量對(duì)提高卷煙產(chǎn)品質(zhì)量意義重大。研究表明,烤煙油分含量與諸多因素有關(guān)。在煙草生產(chǎn)上,根據(jù)生態(tài)地區(qū)選擇適宜的烤煙品種;采取適宜的栽培技術(shù)措施;采用專業(yè)化煙葉烘烤模式,改善煙葉烘烤工藝,調(diào)整烤房風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,對(duì)于提高烤煙油分,改善煙葉品質(zhì)有重要意義。目前生產(chǎn)上對(duì)烤煙油分的評(píng)價(jià)主要依靠感官評(píng)定法,尚缺乏定量指標(biāo),而且烤煙油分與煙葉安全性關(guān)系的研究很少涉