烟叶烘烤基本原理细解

烟叶烘烤基本原理细解（一）烟叶在烘烤中代谢活动的特点：烟叶自大田采摘脱离母体后，其生命活动仍在继续进行着，即使烘烤时，叶组织细胞也还要维持生命活动。但是，这段时间的生命活动同烟叶在植株上的生命活动差别很大。我们知道，烟株上的叶片（绿色叶片）的生命活动是在有土壤养分、水分供应的情况下，有光合作用制造的有机物质的保证下进行的。采摘后的叶片已经断绝了养分和水分的来源和供给，同时呼吸消耗加强，生命只能完全依靠它自身贮藏的有机物质来维持，这种代谢活动称为饥饿代谢。随着烘烤时间的加长，饥饿代谢程度必然加深，全部生命活动逐渐减弱，直至最后完全停止。烘烤过程中烟叶的呼吸作用，通常经历6个阶段。第一阶段，刚刚采收的新鲜叶片，呼吸作用同它在植株上正常的呼吸作用基本相似，呼吸消耗的物质主要是碳水化合物，这个阶段二氧化碳的释放量比较高。第二阶段，呼吸作用逐渐减弱，二氧化碳释放量逐渐减少，呼吸作用的消耗物质仍然以碳水化合物（简单糖类）为主。第三阶段，呼吸作用呈增强的趋势，二氧化碳释放量增加。通常情况下，此阶段由于烟叶出汗、发软乃至塌架，叶内水分亏缺，蛋白质、叶绿素开始分解。若叶片失水少，不发软塌架，蛋白质和叶绿素分解少，将继续依赖分解消耗淀粉的糖维持生命活动，势必导致糖分消耗过多，最终烤坏烟叶。第四阶段，以蛋白质为呼吸的主要消耗物质。由于叶绿体中蛋白质的大量分解，蛋白质叶绿素复合体解体，叶绿素分解，黄色素、胡萝卜素、类胡萝卜素相应地逐渐占优势，叶片很快由绿变黄。第五阶段，叶片完全变黄后，水分的散失和内含物质的消耗使呼吸作用逐渐减弱，叶组织细胞已接近死亡。第六阶段，细胞原生质体结构破坏，细胞死亡，细胞膜的透性破坏，氧气可以自由进出叶组织，细胞内含物质可以外渗到细胞以外的空隙中。此阶段若烟叶水分大，细胞组织内多酚氧化酶活性将大幅度提高，它和多酚类物质作用产生深色物质，使烟叶变深变黑，这表示叶内养分消耗过多，烟叶品质低劣。（二）烟叶的干燥和颜色的变化：烟叶在烘烤中外观形态发生两个十分明显的变化。一是烟叶颜色由黄绿色变黄色，如果控制失误，还可能继续发展变为褐色、深棕褐色。二是烟叶由含水分80～90％的膨胀状态变为凋萎、干枯直到干焦（烟叶含水分5～6％、主脉含水分7～8％）。烟叶的这两个变化，反映了烟叶内在化学组成的变化过程：一方面是有机物质的转化、分解和某些缩合的生化变化，这是酶促过程，另一方面是烟叶水分蒸发和散失的物理过程。烟叶水分蒸发的干燥过程，除了需要一定的叶组织温度和环境温度外，还需要逐渐降低的环境相对湿度，才能引起烟叶状态的变化。烟叶在烘烤过程中酶促和干燥两个过程是密切相连，相辅相成的，其中有些时间内是偶联着的。前期，当酶促作用剧烈进行时，水分也在蒸发，烟叶的脱水给酶促作用创造了适宜的条件，到了后期，环境温度升高，相对湿度降低，烟叶水分排出减少，又有及时限制叶内酶活性的作用，使叶内生化变化逐渐减弱，直至终止，从而固定了烟叶颜色。很明显，烟叶烘烤的全过程中，存在着两个速度：一是酶活性变化速度，代表着烟叶组织内有机物质的转化程度；二是干燥速度，代表了烟叶水分的散失，同时也表明叶内的生化转化能否继续进行。烟叶烘烤的所有控制措施，就在于创造适宜的条件，合理调整两个变化速度，使之能相互配合，同步进行。在变黄过程中，要促进酶的活动，需要较低的温度和较高的相对湿度，但在初期必须使叶片本身丧失一定量的水分而凋萎。当对品质不利的淀粉大量分解转化为对吸食有利的糖，芳香类化合物产生和增加，蛋白质和叶绿素分解使叶片变黄达到一定程度以后，就应采取逐步提高温度和降低相对湿度的方法，迅速排除水分，加速叶片干燥，终止酶的活动，将烟叶的黄色固定下来。当叶片全部变黄后，把叶片烤干，并使烟叶特有的香吃味最大程度地保留下来。总起来讲，烟叶烘烤前期，叶内存在有一定量的水分，是烟叶变黄这个生理生化变化所必需的条件，同时控制水分一定量的丧失，造成提高淀粉酶、蛋白酶活性的环境条件，促进绿色变黄色。在后期，促进失水，又是逐渐减弱多酚氧化酶的活性，控制颜色继续变化，使黄色固定的必要手段，所以，这就是烘烤过程中的有促有控，控促结合，恰当配合，才能增进和改善烟叶的品质，防止烟叶烤青或变黑。（三）烟叶烘烤阶段的划分与条件：根据烟叶外观性状的变化，烘烤全过程可分为凋萎、变黄、定色、干片、干筋5个阶段。但是，凋萎和变黄总是紧密联系着，很难确切地划分，原因在于烟叶遇热失水、凋萎的同时，叶片也逐渐变黄，二者内在的有机的联系是这个过程的核心，因此把凋萎和变黄就划分为一个阶段，称为变黄期。烟叶变黄后，化学成分和颜色的固定，必须排除叶片水分，否则烟叶变褐变坏。也就是说，排除水分使叶片干燥与定色紧紧结合在一起同时进行，合称为定色期。最后是排除主脉水分，称之为干筋期。因此一般烘烤过程分为变黄、定色、干筋3个时期。就我国烤烟烘烤的具体实践，为了根据烟叶的变化程度掌握温湿度，又将变黄期分为变黄前期、变黄中期、变黄后期；定色期又分为定色前期和定色后期。1．变黄期：变黄期是增进和改善烟叶品质的重要时期，从外观上和内部化学组成上都发生了巨大的变化，就其实质而言，可以归结为水分散失的物理变化和酶促作用的生物化学变化，而水分一定量的散失，使生物化学变化向着提高烟叶质量的方向发展，起着良好的作用。换句话说，变黄期烟叶必须失水凋萎，才有利于蛋白质的分解和叶绿素的降解，更有利于烟叶变黄后的色泽的固定。生化变化还必须有一定的组织温度和水分。大量的试验和实践证明，为促使烟叶由绿变黄，需要较低的温度和较高的相对湿度，以保持叶组织细胞中适量的水分，促进烟叶生命活动及变黄时生物化学变化完善地顺利进行。由于烟叶失水和变黄是相辅相成的，所以烟叶所处的环境条件中，随着烟叶变黄程度的不断增加，温度必须逐渐提高，使升温速度与变黄程度恰当配合，相对湿度逐渐降低。2．定色期：烟叶的变黄达到一定程度后，烟叶组织中促进烟叶继续变化的酶类活动必须终止，才能使烟叶内生物化学变化停止（严格地说减缓到非常微弱的程度），把已获得的化学组成及外观上的优良品质固定下来。为实现这一固定，需要较高的温度和较低的相对湿度，排除叶片中水分，使叶片逐渐干燥，直至最后完全干燥。定色期的目的是使烟叶排除水分，终止变化，固定烟叶的内在组成和外观的颜色。由于鲜烟叶的60％水分要在定色期汽化排除，这就需要在较长的时间内，采取不断升高温度的办法，逐步降低烤房内环境的相对湿度。定色期的一个重要问题是升温速度与排湿干燥速度的同步平行进行。湿球温度以稳定在38～39℃最适宜。3．干筋期：这是排除烟叶主脉水分的时期。一般认为，烟叶主脉组织细胞结构坚实、体积大，细胞水分不易汽化排除，同时，卷烟工业上要求烤烟烟筋颜色深一些，所以干筋期就需要比定色期更高的而又不致烤坏烟叶降低烟叶内在质量的组织温度和环境温度。（四）烟叶烘烤过程中的主要生化变化1．主要化学成分的变化：从烟株上采收的成熟叶片，在烘烤过程的前期生命活动是十分剧烈的，叶内的有机物质在规定条件的作用下，不断地进行着分解和转化。淀粉、糖类等碳水化合物变化是十分活跃的，再者是蛋白质的分解消耗、叶绿素的降解消失也十分明显，而水分的变化则贯穿于烘烤过程的始终。生物化学变化的结果见表8-10。从表中可以看出淀粉的分解转化减少是显著的，主要发生在变黄期，由原来鲜烟叶含量29.3％，减少到12.4％，到烘烤结束时又减少到5.52％。由于淀粉的分解，糖含量大幅度增加。通常认为，烤后烟叶中淀粉含量为2～8％，并且认为超过5％对烟叶质量是不利的。目前对还原糖要求为16～18％。这就是说烘烤过程的前期，烟叶必须充分变黄，使淀粉的绝大多数转化为糖。其他化学成分的变化，都是伴随着这一变化发生的，并且也是向着有利于提高品质的方向发展的。如蛋白质在鲜烟叶中含量通常为12～20％，经过烘烤后部分分解，形成与烟叶质量呈正相关的氨基酸和其他有机酸，蛋白质的含量下降到8％左右。2．叶绿素的降解与黄色色素比例的增加：随着蛋白质结构的破坏和分解，叶绿素蛋白质复合体解体，叶绿素开始降解并逐渐加强，黄色色素占色素总量的比例逐渐增加，烟叶外观上由绿色变为黄色。在鲜烟叶中，可能含有0.5～4％的叶绿素，成熟时黄色素为叶绿素的1／5～1／3，开始烘烤40～50小时，叶绿素含量降低到鲜烟叶的15～20％，但在烘烤过程最初6～9个小时内，叶绿素降解比较缓慢，以后降解速度很快。叶绿素降解的同时，黄色色素也有降解，但降解数量比叶绿素少，这样就使得叶组织内色素比例中黄色色素占明显优势，是烟叶变黄的实质。（五）烘烤过程中烟叶变褐的实质：烘烤过程中，由于烘烤条件不当，技术操作失误，导致烟叶由黄色变为不同程度的褐色，这种现象称之为棕色化反应。目前把烟叶在烘烤中发生棕色化反应的原因，归纳为以下几点：第一，细胞结构的破坏。随着烘烤进程的发展，烟叶组织细胞不断地失水和消耗内含物质，由活体走向失去生命活动，细胞结构破坏，致使细胞内各种物质和酶类相互作用，产生深色物质。同时也有细胞液的外渗进入细胞间隙。第二，由于细胞结构特别是半透明性膜结构的破坏，氧气自由进入叶组织，在烘烤环境温度45～50℃时，若烟叶内水分含量较高，环境相对湿度较大时，多酚氧化酶活性将会升高，多酚类物质在多酚氧化酶的作用下氧化生成醌，醌类物质大量积累，表现为褐色。第三，烟叶在变黄过程中形成的小分子物质，在适当条件下相互反应，也表现为褐色。