CN109864323A - 一种基于美拉德反应的烤烟烘烤阶段划分及烘烤工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种基于美拉德反应的烤烟烘烤阶段划分及烘烤工艺方法，以烤烟重要致香反应—美拉德反应底物还原糖、氨基酸的变化为指标，将烟叶烘烤过程划分为底物积累段、初始反应段、产物合成段和平缓结束段。以促进烘烤过程美拉德反应进行，提升烤后烟叶内在品质为主要目标，提出一种四阶段烘烤工艺方法，包括各阶段的稳温点、升温速度和时间范围。本发明的方法区别于以往主要重视烟叶外观形态变化(烤黄、烤干)烘烤方法，更为注重内在质量(烤香)密切相关指标的变化及调控，能较好表征烟叶烘烤过程美拉德反应发生规律、烟叶内在质量形成规律。采用本方法烘烤的烤后烟叶氨基酸含量明显低于常规烘烤工艺，香气品质、口感和工业可用性均有所提升。

Description

一种基于美拉德反应的烤烟烘烤阶段划分及烘烤工艺方法

技术领域

本发明属于烟叶烘烤技术领域，具体涉及一种基于美拉德反应的烤烟烘烤阶段划分及烘烤工艺方法。

背景技术

烟叶烘烤是将鲜烟叶的潜在质量表现出来并以干燥烟叶状态保存的过程。烟叶烘烤的核心任务有三个，脱水、变黄和变质。脱水即由鲜烟叶含水率的80％～90％到烘烤结束的5％左右；变黄即由鲜烟叶的绿黄色到烤后烟叶的黄红色；变质即由鲜烟叶的不具备卷烟工业使用价值到烤后烟叶的香气、口感等满足卷烟配方使用需求。目前，我国烟叶烘烤较为关注的是烟叶的脱水和变黄，如传统的烤烟三段式烘烤工艺划分方法，将烟叶烘烤分为变黄期、定色期和干筋期，变黄期主要强调的是烟叶颜色的变化，一般要求烟叶达到黄片青筋，叶片调萎塌架，主脉发软，失水30％～40％；定色期一般要求叶片达到黄片黄筋大卷筒，即通过快速脱水把烟叶颜色固定；干筋期主要排除主脉水分，使全炉烟叶干燥。孙福山等(中国专利—五段五对应烟叶烤香密集烘烤精准工艺CN201210072835.9)提出的“五段五对应”烘烤工艺，基本思路是以烟叶外观形态的变化进行烘烤阶段划分(变片、调萎、变蔫、干片、干筋)，提出各阶段烟叶变黄或失水的主观标准(如变片期的7～8成黄、片软等)。徐秀红等提出的“八点式”烘烤工艺(“8点式精准密集烘烤工艺”的创新集成与应用，中国烟草科学，2012)，利用不同的干球温度和湿球温度组合，提出了烘烤过程的8个关键控制点和烟叶状态的主观标准。综合目前本领域的相关研究报道，烘烤工艺的划分和过程控制的主要关注点为鲜烟叶的烤黄和烤干，且烟叶变黄程度和失水程度等判断指标又多为较模糊的主观标准，对烘烤过程中烟叶的烤香关注较少或效果不理想。

美拉德反应又称“非酶棕色化反应”，是烟草中一类重要的致香反应。Wahlberg等(Wahlberg I,et al.Effects of flue-curing and ageing on the volatile,neutraland acidic constituents of virginia tobacco.Phytochemistry,1977)认为，美拉德反应是烟叶烘烤过程香味物质形成的主要途径之一。作为美拉德反应最重要的底物，还原糖和氨基酸在烘烤过程中的协同变化对烤后烟叶的香吃味影响很大，如过伟民等(清香型产区烤烟游离氨基酸与感官质量的关联分析，烟草科技，2018；烤烟游离氨基酸与感官品质的关联及烘烤过程的变化规律研究，中国烟草学报，2018)通过大密度烟叶采集分析评价，发现游离氨基酸与烤后烟叶的内在感官品质存在强且稳定的负相关规律。

中国专利还公开了以下涉及烤烟烘烤工艺方法的相关文献：

CN102178335A，烤烟密集式烤房精准烘烤工艺；

CN102697159A，一种三段六步式烟叶烘烤方法；

WO2004110185(A2)，REDUCTION OF POLYCYCLIC AROMATIC HYDROCARBONS INTOBACCO SMOKE USING PALLADIUM SALTS；

CN102488311A，烤烟三段六步式普通烤房烘烤工艺；

CN103519338A，一种三阶段式烘烤方法

CN103815533A，降低烤烟中苯并芘释放量的烘烤工艺方法

上述专利所采用的烘烤工艺或方法各有不同，特点也各有所长，但均未涉及包括底物积累段、初始反应段、产物合成段、平缓结束段各阶段的明确划分及相应对各阶段采取的烘烤工艺方法，并未披露在烟叶烘烤过程中美拉德反应进行规律和内在品质形成规律的相关内容。

综上所述，利用美拉德反应表征烟叶烘烤，提出区别于以往主要以外观形态为指标表征和调控烟叶烘烤的新方法，对改善烟叶内在品质，解决烟叶“烤黄烤不香”等现实问题具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烤烟烘烤阶段划分及烘烤工艺方法，从而解决现有烘烤过程控制主要关注烟叶外观形态变化，烟叶烤黄烤不香的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于美拉德反应的烤烟烘烤阶段划分及烘烤工艺方法，包括以下步骤：

1)根据烟叶烘烤过程中美拉德反应底物的协同变化，将烟叶烘烤阶段划分为4个阶段，包括底物积累段、初始反应段、产物合成段、平缓结束段：

底物积累段总时间48小时以上，对应烤房温度变化为环境温度～38℃，此阶段烟叶还原糖和氨基酸大幅度积累，叶片颜色由绿黄向黄转变，

初始反应段总时间48小时左右，对应烤房环境温度变化为38℃～45℃，此阶段烟叶还原糖和氨基酸由积累转为消耗，叶片颜色由黄向黄白转变，

产物合成段时间总48小时左右，对应烤房环境温度变化为45℃～54℃，此阶段烟叶还原糖和氨基酸持续消耗，美拉德反应产物大量生成，烟叶颜色由黄白向黄红转变，

平缓结束段总时间48小时左右，对应烤房环境温度变化为54℃～68℃，此阶段烟叶还原糖和氨基酸变化幅度较小，美拉德反应逐渐放缓；

2)以促进美拉德反应充分发生，改善烤后烟叶内在感官品质为目标，提出适于上述四阶段的烘烤工艺方法：

底物积累段烤房干球温度38℃稳温，湿球温度36.5℃～37.5℃，保持较高的环境湿度并适当延长时间(湿度要求为90～95％，稳温时间36小时以上)，促进美拉德反应底物充分积累，

初始反应段烤房干球温度设40℃、42℃、45℃共3个稳温点，稳温时间分别为12小时、24小时和12小时左右，湿球温度36.5℃～37.5℃，避免叶片过快干燥使美拉德反应过早放缓或停止，

产物合成段烤房干球温度54℃稳温，湿球温度38.5℃～39.5℃，稳温时间36小时左右，促进美拉德反应充分进行和产物合成，烟叶颜色桔黄，

平缓结束段烤房干球温度设60℃、68℃共2个稳温点，稳温时间分别为12小时和24小时左右，湿球温度40℃～42℃，防止过早停火美拉德反应不充分。

在本发明中，步骤2)中各段的干球升温速度均为0.75℃/小时～1.0℃/小时。

更具体的说，本发明的烤烟烘烤阶段划分及烘烤工艺方法包括以下步骤：

1)根据烟叶烘烤过程中美拉德反应底物的协同变化，将烟叶烘烤阶段划分为4个阶段，底物积累段、初始反应段、产物合成段、平缓结束段(下表1)。具体包括(1)底物积累段，此阶段烤烟环境温度相对低，叶片含水量相对高，烟叶还原糖和氨基酸含量均大幅度提升，还原糖/氨基酸大幅度上升，激发美拉德反应发生。(2)初始反应段，此阶段随着美拉德反应底物的大量积累和烤房环境温度升高，美拉德反应逐渐进行，反应底物进入消耗阶段，烟叶还原糖出现下降，美拉德反应活性高的氨基酸(如Lys,Trp,Tyr)开始下降。(3)产物合成段，此阶段烤房环境温度相对较高，且叶片部分干燥后仍含有一定的水分，美拉德反应持续发生，反应产物大量生成，烟叶颜色出现向红的明显变化。(4)平缓结束段，此阶段达到烘烤过程的最高温度，但叶片基本干燥，美拉德反应逐渐放缓，底物含量进入相对稳定期。

表1基于美拉德反应的烤烟烘烤阶段划分

2)以促进美拉德反应充分进行，改善烤后烟叶内在感官品质为主要目标，提出烘烤4个阶段包括烟叶变化、干湿球稳温点、升温速度和阶段时间的四阶段烘烤工艺方法(下表2)。

表2基于美拉德反应调控的四阶段烘烤工艺方法

本发明相比现有技术的突出优点在于：以烤烟重要致香反应—美拉德反应底物还原糖、氨基酸的变化为指标，提出了烤烟烘烤阶段划分及烘烤工艺方法，区别于以往主要重视烟叶外观形态变化(烤黄、烤干)的烘烤方法，更为注重内在质量(烤香)密切相关指标的变化及调控。通过本发明提供的方法，能较好的表征烟叶烘烤过程中美拉德反应发生规律、烟叶内在质量形成规律。采用本方法烘烤的烤后烟叶氨基酸含量明显低于常规烘烤工艺，香气品质、口感舒适性和工业可用性均有所提升。

附图说明

图1烘烤不同阶段美拉德反应底物的协同变化组图，上图为氨基酸，下图为还原糖。

图2烘烤不同阶段烟叶含水率的变化。

图3烘烤不同阶段叶片颜色量化值。

图4烘烤不同阶段叶片颜色色卡。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。

实施例1

利用本发明提供的烘烤阶段划分方法，分析烘烤过程中美拉德反应底物、烟叶颜色、含水率等的变化。

(1)试验设计：

2015和2016年在云南省曲靖市开展烘烤试验。烟叶正常成熟采收后装入3座烤房(标准化密集烤房)正常烘烤，每座烤房每24h取样1次至烘烤结束。

(2)检测方法

采用氨基酸自动分析仪(Hitachi 8900，日本)测定烟叶样品中的游离氨基酸(YC/T 282-2009烟叶游离氨基酸的测定氨基酸分析仪法)。采用连续流动分析仪测定烟叶还原糖含量(YC/T 159－2002烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法)。

(3)结果分析

从组图1～4中看出，按照本发明提出的烤烟烘烤阶段划分方法，烘烤第一阶段为美拉德反应底物积累段，此阶段烟叶还原糖含量上升约400％，美拉德反应活性高的氨基酸(赖氨酸、色氨酸、酪氨酸)含量上升约300％，还原糖/氨基酸大幅度上升，烟叶颜色由绿黄向黄转变，颜色量化参数明度L、红度a和黄度b均大幅度提升，其中黄度b达到烘烤过程的最高点，叶片含水率小幅下降6个百分点左右。第二阶段为美拉德反应起始段，此阶段烟叶氨基酸含量下降约30％，还原糖含量下降约9％，烟叶颜色由黄向黄白转变，明度L达到烘烤过程的最高点，叶片含水率持续小幅下降约10个百分点。第三阶段为美拉德反应产物合成段，反应底物持续消耗，氨基酸含量下降约40％，还原糖含量下降约5％，美拉德反应产物大幅度生成，烟叶颜色由黄白向黄红转变，红度a达到烘烤过程的高点，叶片含水量大幅度下降约45个百分点。第四阶段为美拉德反应平缓结束期，氨基酸和还原糖含量小幅下降，烟叶颜色变化不明显，红度a略微上升，叶片含水率小幅下降约5个百分点。

利用本发明提供的烟叶烘烤阶段划分方法，能较好的表征烟叶烘烤过程中美拉德反应进行规律和内在品质形成规律，且这种变化与叶片外观颜色的变化总体一致。

实施例2

利用本发明提供的四阶段烘烤工艺方法，开展烘烤对比试验，分析烤后烟叶的主要化学成分和内在品质。

(1)试验设计

于2015～2016年分别在云南曲靖和贵州遵义开展烘烤工艺对比试验，分别采用本发明提供的四阶段烘烤工艺方法与常规三段式烘烤工艺进行对比。

(2)检测方法

同实施例1。

(3)结果分析

采用本发明的四阶段烘烤工艺方法，烤后烟叶的氨基酸含量较常规三段式烘烤明显较低(表3)，产区间规律一致。其中美拉德反应活性强的碱性、芳香族氨基酸含量较常规工艺下降20.5％～65.4％。同时，烤后烟叶的感官评吸质量也优于常规烘烤工艺(表4)，内在品质明显提升。

表3四阶段烘烤工艺方法与常规烘烤工艺烤后烟叶氨基酸含量(mg/g)

表4四阶段烘烤工艺方法与常规烘烤工艺烤后烟叶感官评吸质量

Claims (10)

1.一种基于美拉德反应的烤烟烘烤阶段划分方法，其特征在于：是根据烟叶烘烤过程中美拉德反应底物的协同变化，将烟叶烘烤阶段划分为四个阶段，包括底物积累段、初始反应段、产物合成段、平缓结束段。

2.根据权利要求1所述的烤烟烘烤阶段划分方法，其特征在于：底物积累段、初始反应段、产物合成段、平缓结束段四个阶段的具体内容如下：

底物积累段总时间48小时以上，对应烤房温度变化为环境温度～38℃，此阶段烟叶还原糖和氨基酸大幅度积累，叶片颜色由绿黄向黄转变，

初始反应段总时间48小时左右，对应烤房环境温度变化为38℃～45℃，此阶段烟叶还原糖和氨基酸由积累转为消耗，叶片颜色由黄向黄白转变，

产物合成段时间48小时左右，对应烤房环境温度变化为45℃～54℃，此阶段烟叶还原糖和氨基酸持续消耗，美拉德反应产物大量生成，烟叶颜色由黄白向黄红转变，

平缓结束段时间48小时左右，对应烤房环境温度变化为54℃～68℃，此阶段烟叶还原糖和氨基酸变化幅度较小，美拉德反应逐渐放缓。

3.一种基于美拉德反应的烤烟烘烤四阶段工艺方法，其特征在于：是根据权利要求1所提出的四个阶段划分而设计的工艺方法，是以促进美拉德反应充分发生，改善烤后烟叶内在感官品质为目标，具体条件如下：

底物积累段烤房干球温度38℃稳温，湿球温度36.5℃～37.5℃，保持较高的环境湿度促进美拉德反应底物充分积累；

初始反应段烤房干球温度40℃、42℃、45℃稳温，湿球温度36.5℃～37.5℃，避免叶片过快干燥使美拉德反应过早放缓或停止；

产物合成段烤房干球温度54℃稳温，湿球温度38.5℃～39.5℃，促进美拉德反应充分进行和产物合成，烟叶颜色桔黄；

平缓结束段烤房干球温度60℃、68℃稳温，湿球温度40℃～42℃，防止过早停火美拉德反应不充分。

4.如权利要求3所述的烤烟烘烤四阶段工艺方法，其特征在于：各段的干球升温速度均为0.75℃/小时～1.0℃/小时。

5.如权利要求3所述的烤烟烘烤四阶段工艺方法，其特征在于：在底物积累段，所述烤房干球温度38℃稳温时间36小时以上。

6.如权利要求3所述的烤烟烘烤四阶段工艺方法，其特征在于：在底物积累段，所述较高的环境湿度具体为90％～95％。

7.如权利要求3所述的烤烟烘烤四阶段工艺方法，其特征在于：在初始反应段，烤房干球温度40℃、42℃、45℃共3个稳温点的稳温时间分别为12小时、24小时和12小时左右。

8.如权利要求3所述的烤烟烘烤四阶段工艺方法，其特征在于：在初始反应段，所述避免叶片过快干燥的条件是湿球温度保持在36.5℃以上。

9.如权利要求3所述的烤烟烘烤四阶段工艺方法，其特征在于：在产物合成段，烤房干球温度54℃稳温时间36小时左右。

10.如权利要求3所述的烤烟烘烤四阶段工艺方法，其特征在于：在平缓结束段，烤房干球温度60和68℃共2个稳温点的稳温时间分别为12和24小时左右。