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品种与香气:品种是提高烟叶产质的基础

我国是烟草生产大国,种植面积和总产量均居世界第一。自80年代中期以来,我国推行烟草规范化生产,烟叶质量有了较大的改进和提高,一些产区烟叶外观质量已接近或达到美国、巴西等国的水平,但烟叶香气不足仍是烟草生产中的突出问题,严重影响我国原料出口创汇及卷烟产品质量的提高。本文在总结国内外烟草香气方面的研究概况的基础进一步探讨提高我国烟叶香气的技术途径,以尽快提高我国烟叶生产的整体水平。

 
一、 国内外烟草香气研究现状
 
    1、烟草化学成分与香气:70年代以来,随着分析测试手段的现代化,烟草研究人员不断探索烟叶化学组分与香吃味的关系。 Demole和Berthet(1972)、Robets Rohde (1972)、Lioyde(1976)、Znell(1980)等的研究认为,在烤烟烟叶的烟气中,已发现3875种化合物,这些物质对烟叶香吃味有明显的作用。
 
     (1)挥发油和树脂:挥发油和树脂是烟叶中致香物质的两个重要组分。挥发油在常温下能散发出芳香气味的物质,树脂类则需燃烧或在较高温度下才能产生烟气芳香味的物质。挥发油和树脂都属于萜类,其化学成分相当复杂,而且是混合物。根据对陈化后烤烟烟叶的氯仿提取物进行化学分析,测得其中有300多种成分。
 
    (2)脂肪酸和有机酸:烟叶中的脂肪酸有两类,即低级脂肪酸(C12以下)和高级脂肪酸(高于C12),对卷烟抽吸的香味和香气最重要的是低级脂肪酸。Stemen(1968)发现香料烟中含有较多的支链低级脂肪酸,而异戊酸和β-甲基戊酸对香料烟特性和香味起及其重要的作用。近年来,通过人工合成β- 甲基戊酸,并在卷烟制品中加以运用,可取代部分香料烟原料。低级脂肪酸的脂类也能增加烟气的香味,这些挥发性物质均在烟气中发现,所以在卷烟制品中挥发性芳香油一般在加香中常用。烟叶中的有机酸如醋酸、玻珀酸、延胡索酸、苹果酸可改善吸味质量,使烟气平和,并能增加烟气浓度。
 
     (3)类胡萝卜素及其衍生物:在烤烟烟叶中对香吃味产生影响的物质还有类胡萝卜素及其衍生物。类胡萝卜是四萜的衍生物,包括胡萝卜素、叶黄素、番茄红素等。它们是由碳水化合物、脂肪和氨基酸等有机代谢衍生形成的次生物质。由于它们的存在使植物具有一定的色、香、味。烟叶经调制、陈化后,绝大部分类胡萝卜素分解消失,其降解产物大马酮、β-紫罗兰酮和巨豆三烯酮等具有增加烟草花香气味和木香的特性。
 
    (4)甙和酚类物质:烟叶中含有相当数量的甙类物质,在干制加工过程中甙类发生强烈分解,其分解物对促进烟叶香气有良好的作用。因此,甙类物质被认为是能产生烟气芳香的重要物质之一。多酚类物质是烟草香味的重要成分,又是一些热解物的前体。烟草中有许多含酚基的化合物。这些物质与烟叶的颜色、香味和烟气的生理强度关系都很大。烟叶中的酚有简单酚,如丁香酚、异丁香酚等,多属于烟叶中芳香油和树脂等类物质的成分,对烟叶香味有利。单宁也是具有酚基的高分子物质,绿原酸、咖啡酸和奎宁酸是单宁的前体。烟叶经过发酵,颜色变深,香味好,除芳香油和树脂作用外,与多酚单宁氧化有很大关系。
 
     (5)碳水化合物:碳水化合物最重要的包含水溶性总糖、还原糖、淀粉和木质纤维素类物质。一般讲,同一地区的烤烟,总糖和还原糖含量高比含量低的内在品质好。但并非越高越好,还必须与氮化合物的含量保持一个协调的比例关系。初烤烟叶中残留的淀粉,是对烟叶色、香、味不利的化合物,严重影响着烟叶的外观和内在质量。因此,在调制过程中应尽量使烟叶内含的淀粉水解为水溶性糖,达到增加香气,改善吃味的目的。木质纤维素类物质对烟叶品质不利。如果烟叶中纤维素、半纤维素、木质素及果胶含量高,而总糖和还原糖含量低,会使烟叶具有强烈的刺激性,青杂气重,吸味苦涩,使烟叶的香气不能显露。
 
    (6)氨基酸:氨基酸对于烤烟的色、香、味方面具有双重作用,一方面其燃烧后会产生氨,影响烟气质量;另一方面烤烟在调制发酵、陈化以及燃吸过程中氨基酸和糖类发生梅拉德反应,该类反应被认为是产生香味和色泽变化的重要过程。梅拉德反应中经Amadori 分子重排会生成大量的中间产物,如1-去氧-1-脯氨酸-D-果糖、1-去氧-1-苯丙氨酸-D-果糖、1-去氧-1-天冬酰氨-D-果糖、1-去氧-1-缬氨酸-D-果糖。这些物质对烤烟香味的形成很重要。此外,有些氨基酸如苯丙氨酸,自身可直接分解为香味化合物,如苯甲醇。苯乙醇等。
 
     2、品种与香气:品种是提高烟叶产质的基础,与烟叶香气有关的化学成分,如挥发油、树脂、脂肪酸、有机酸、类胡萝卜素等均与品种的遗传有密切关系。Chakraborty (1963)等研究认为:烟叶中的挥发油和树脂类是叶面腺毛的分泌物,因此,烟叶腺毛数量愈多,则烟叶的香气物质越多。Roberts(1981)、Johson(1982)、王宝华(1983)等的研究充分证明通过育种手段可以提高烟叶腺毛的密度。李雪震等人研究认为不同品种香气与其所含叶绿素和类胡萝卜素的多少密切相关。马常力等人研究表明,不同品种烟叶内香气物质含量不同,NC89和红花大金元品种中苯乙醛、茄酮等十余种香气物质含量均明显高于G140和长脖黄。Beatson和Wernsman、Long(1982)在经过五轮选择之后,发现类胡萝卜素的量可增加41%。全国区域试验和生产实践证明,推广种植的K326、NC82、NC89、红花大金元和中烟9203都是香气较好的品种。
 
     3、烟草栽培与香气:烟草栽培的各项技术措施与烟叶产质及香气都有密切的关系,如移栽期、种植密度、中耕培土、打顶抹杈及地膜覆盖等栽培技术。80年代以来,通过试验和生产实践,各植形成的配套技术措施,为提高烟叶质量,改进烟叶香气起到了一定的作用。
 
    (1)施肥与烟叶香气:施肥与烟叶香气关系极为密切。科学研究及生产实践证明,施用有机肥,特别是饼肥,如豆饼、芝麻饼,对加深烟叶颜色,增加油分,提高香气有明显的效果。烟叶中的2-呋喃甲醛、苯乙醛等中性香气物质含量变化为有机肥(饼肥)>混合肥(芝麻饼+化肥)>无机肥。
 
  微量元素对改善烟叶香气也有一定的作用。据李雪震等研究表明,烟叶中Cu、Zn、B等营养元素对评吸总分、香气质、香气量及杂气起着主要作用。试验还表明,在烟草中喷施了以微量元素为主的烟草专用叶面营养液后,其烟叶中、N、K、B、Fe、Zn、Cu、Mn与P的比值均高于对照,接近或达到优质烟指标的适宜范围。初烤后烟叶颜色桔黄,上等烟比例显著提高,其香气和吃味均明显好于对照。
 
    (2)留叶数与烟叶香气:烤烟生长营养的协调与平衡,除合理施肥外,单株留叶数多少也是合理调节的主要的因素。吴帼英等研究证明,留叶数与上等烟比例呈极显著的负相关关系,而与低等烟比例呈极显著的正相关关系。韩锦峰等研究认为,留叶数多少不仅与产量的高低密切相关,而且对烟叶品质及化学成分影响很大,超出适宜范围则降低烟叶质量,留叶数较少的群体结构较合理。冉邦定等人报道,留叶数的多少影响烟株的个体长相、养分积累和分配,进而引起叶片组织结构的差异。留叶数增多,上二棚烟叶变薄,腰叶和上二棚比叶重均降低。因此,在合理施肥的基础上应把留叶数作为平衡营养的重要措施。单株留叶数应根据品种特性、土壤肥力、水利条件、施肥量和现蕾时烟株长势等因素而定,使每片烟叶的营养合理,厚薄适中,长相合理,保证烟叶香气充足,吃味醇和。
 
      (3)成熟度与烟叶香气 :成熟度是国际烤烟标准中普遍使用的第一质量要素。烟叶香味与采收成熟度关系极为密切。许多研究表明,影响烟叶香气的挥发油和树脂在烟叶中的含量随烟叶发育成熟而不断增加,直至烟叶充分成熟时达到高峰。烟叶中茄酮、β-大马酮、2- 呋喃甲醛等香气物质含量随着成熟度的提高而增加,在成熟叶中达到最高点,之后下降;而异戊烯基茄酮、绿原酸等香气物质含量在成熟过程中一直增加。大量的试验结果还表明,在一定范围内,随着成熟度的提高,有利于烟叶化学平衡的生理生化反应更充分地发生,这就从另一方面代表着烟叶内在质量逐步的提升。
 
    (4)烟叶调制与香气:大量的研究表明,只有在调制过程中将温度、湿度、风速等条件与烟叶中的生理生化变化密切配合,才能使烟叶在调制过程中直接或间接形成有利于香气的化学成分。研究表明,在调制过程中,许多对香气有利的化学成分,如挥发性酸、巨豆三烯酮、已烷提取物、茄尼醇、烃蜡、新植二烯、莨菪甙、绿原酸。芸香甙、2- 甲酚吡咯、2-甲酰-5-甲基吡咯、丙基吡咯、乙酸吡咯、2- 乙酚呋咯、2-乙酸糠脂、甲基糠醛、2,5-二甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、4-甲基吡嗪和2-甲基吡啶等均明显增加;而对香气不利的淀粉、蛋白质等物质却明显减少,这对于改进烟叶香吃味是非常有利的。
 
    (5)烟叶醇化与香气:自然醇化是提高烟叶香吃味必不可少的阶段。在自然醇化过程中,烟叶经过一系列的氧化还原或分解、聚合等变化,使烟叶颜色橙黄,光泽鲜明,青杂气减少,香气充分显露,吸味变得舒适,品质获得全面、协调的提高。
 
二、对进一步提高我国烟叶香气的几点建议
 
    针对上述对烟草香气方面研究状况的概述及我国烟草生产中存在的实际问题,对进一步提高我国烤烟烟叶的香气提出几点看法。
 
     1、烟草品质区划及定向栽培:80年代初完成的“全国烟草种植区划”研究成果,曾对全国烤烟生产的合理布局起了较大的促进作用。但时隔10多年的时间,各烟区的土壤、烟叶中的营养成分已发生了较大的变化,且不同生态区之间差异较大。同时,卷烟工业需要“主料烟”、“填充料烟”等不一样的烟叶,因此,有必要对全国不同生态区的土壤和烟叶营养及品质状况进行一次调研,根据各地真实的情况,确定不同生态区适宜生产的烟叶品质类型,实行品质区划。根据各生态区优质烟类型特点,有明确的目的性地制定生产技术规范,分区分类型明确技术主攻目标,实行定向栽培。
 
      2、改进施肥技术:我国烤烟烟叶香气较差的根本原因之一,就是营养供应的不完全和营养成分的不协调。美国、巴西等国的烟田,有机质含量大都在3%以上,且土质疏松,团粒结构较好。而在我国,由于多年来大部分农田处于“掠夺式”种植,使得土壤团粒结构遭到破坏,变得越来越板结;大量无机肥料的施用,不但造成环境污染,更重要的是土壤的养分有效供给严重失调,有机质含量较低(1%左右);土壤中有益微生物数量急剧下降,而致病菌却日益增多。在这种土壤条件下,难以满足生产高香气优质烟叶的要求。因此,必须从大农业、持续发展的角度改变农田管理模式。通过增施有机肥,桔杆还田或种植绿肥等措施,改善土壤结构,提高土壤肥力,采用有机肥与无机肥相结合,地下施肥与根外追肥相结合,大量元素与微量元素相结合,同时辅以生物肥料的技术路线,形成规范化的立体施肥技术,使烟草达到完全、均衡、协调的营养,满足其生长发育的要求,从而生产出高品质的烟叶。
 
     3、采用节水灌溉技术:水利是农业的命脉,也是烤烟正常生长发育的关键条件。一般来讲,烤烟长好长坏在于肥,而有收无收在于水,但我国又是世界上资源最缺乏的国家之一。因此,针对不同生态区的具体特点,研究出适于当地的合理灌溉模式,既满足优质烟生长的要求,又能达到节约用水的目的;既能保证生产出香气吃味较好的优质烟叶,又能促进我国烟草事业的持续稳定发展。
 
     4、提高烟叶含钾量:烟叶含钾量是衡量烟叶品质的传统指标之一,对烟叶内在品质具有重要影响,且与烟叶香气量呈显著的正相关。但是,尽管经过多年的试验研究,截止目前,我国烟叶含钾量仍处于较低水平,与国外优质烟叶相比仍有较大差距,这可能是造成我国烟叶香气不足的重要原因之一。因此,从土壤改良、营养遗传、化学调控、立体营养及生物肥料等方面入手,着力研究提高我国烟叶含钾量的途径,对于提高烟叶的香气品质意义重大。
 
     5、烟叶成熟采收与科学烘烤技术:成熟采收和科学烘烤是烤烟生产的关键环节。目前,我国烤房类型多且大多数不规范,温湿度计的应用不规范,烤房规模小,热能利用率低,烤烟采收成熟度不够,烘烤技术不过关,这是造成我国烟叶香气吃味不足的又一主要的因素。因此,下一步应进行如下几项研究:深入探讨不一样烟叶成熟度与香气吃味之间的关系,探索出一套容易让烟农掌握的不一样烟叶的成熟度标准;在“三段式”烘烤技术的基础上,以主攻烟叶香气为目标,研究适应于不同生态条件的不同原料类型的一系列配套烘烤技术。
 
     6、生物技术的应用:香气物质的合成受基因控制。因此,研究香气物质的合成途径及其调控基因,通过DNA重组技术将控制香气物质合成的外源DNA整合到烟草体内,是提高烟叶香气的一条有效途径。
 
     7、改进加工工艺:通过改善工艺条件,促进香气物质的形成,减少香气物质的损失,这一点正在受到慢慢的变多的重视。低温烘烤、低温复烤、自然醇化等均是从工节条件入手,改善烟叶的香吃味。此外,还能够最终靠筛选优势微生物菌种,促进烟叶发酵,提高烟叶香气。
 
     8、新品种选育:前面已经提到,烟叶中的许多香气成分与品种的遗传密切相关。因此,应大力开展烟草品种资源利用的研究,筛选出香气较好的材料,通过常规育种和生物技术相结合的途径,尽快培育出高香气的烟草品种。
 
      总之,烟叶香气受诸多因素的影响,主攻烟叶香气是一项复杂的系统工程,需要做大量的研究工作。在保证优质的前提下,优化各项生产技术措施,探索出一套提高烟叶香气的生产模式,使我国烟叶内在品质,尤其是香气尽快赶上世界先进水平。