烟叶发酵的化学原理

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1、第九章烟叶发酵的化学原理第一节烟叶发酵概述一、烟叶发酵的重要意义烟叶发酵是卷烟加工中极为重要的环节，良好的发酵工艺可改善烟叶品质。未经发酵处理的烟叶不同程度地带有多种品质缺陷，生青杂气和刺激性突出，没有陈化烟叶的特征香气，香气质单调，香气量不足；不能直接用来生产卷烟。通过发酵处理后，烟叶青杂气和刺激性下降，烟草特征香气显露，可用性显著提高，因此烟叶必须经过发酵处理才能用于生产卷烟。二、烟叶发酵的概念广义上讲，烟叶烘烤（或晾晒）、复烤和发酵均属烟叶调制的大概念。随着烟叶加工技术的改进和发展，烟草发酵被细分成不同的概念。一般将烟草发酵定义为：烟叶通过烘烤（或晾晒）和复烤后，在人工强化条件或自然条件

2、下陈化一个过程；使烟叶内含物发生一系列化学或生物化学变化，减少原烟某些品质缺陷，使烟草香更加显露，吸食品质明显增强的一个卷烟加工极为重要的工艺环节。根据发酵条件和方法的不同，烟草发酵被分为自然发酵和人工发酵。自然发酵是在库房室温条件下将烟叶贮存一段时间，在自然条件下陈化烟叶，使烟叶更符合吸食要求。这种发酵方法被欧美和中国的云南普遍采用。人工发酵是在特定的人工强化温度和空气湿度的发酵室内，加速陈化烟叶，使其更符合吸食要求的烟叶发酵方式。这种方法是20世纪50年代前苏联科学家发明并在东欧和中国被广泛推广应用的一种烟叶发酵方法。烟叶发酵、烟叶陈化和烟叶醇化都是含不同侧重内容的烟草发酵概念。陈化，主要

3、偏重于指自然发酵，也叫醇化。发酵，主要偏重于指人工发酵。醇化，侧重于指人工发酵和自然发酵后的效果。多数情况下醇化等同于陈化。烟草发酵与微生物发酵是两个完全不同的概念。三、烟叶发酵机理烟叶发酵过程的主要物质转化途径和主要催化因子是烟叶发酵机理研究的两大核心问题。1858年英国科学家Koller最早对烟草发酵机理进行研究，指出在某些方面雪茄烟的发酵与乙醇发酵相似，并试图用微生物来提高烟草发酵效果，没有取得成功。1950年美国烟草专家Frankenburg.W.G提出由酶催化烟叶发酵的理论，并在晾晒烟发酵过程中发现近半数的蛋白质被蛋白酶水解成大量氨基酸。20世纪50年代前苏联科学家做了大量微生物烟草

4、发酵试验，均未获得成功；随后改变方法用提供酶作用的温湿度条件创造了人工发酵方法。1977年瑞士化学家Demole证实了烟草的主要香气成分来源于类胡萝卜素、西柏烷类和赖百当类化合物的降解。1980年以后我国以高校和研究院为核心的科研队伍对烟叶发酵机理展开了大量研究，对烟叶发酵机理两个核心问题的研究结果进行归纳，可以指导我们加深对烟草发酵机理的了解。（一）陈化过程烟叶内含物的主要转化途径1.烟叶萜烯类化合物降解作用烤烟和白肋烟主要含二大类萜烯化合物：西柏烷类和类胡萝卜素。这两大类化合物的降解可产生50多种香气成分，是陈化烟草表现天然烟香特征的主要成分，香料烟的典型香型来自于赖百当类和类胡萝卜素降解

5、产物（Demole,E.,andP.Dietrich1977）。2.Maillard作用还原糖和氨基酸在一定条件下产生分子重排，形成类黑素，（L.C.Maillard251912.J.E.Hodge1968.）。烟草内含丰富的还原糖和氨基酸，通过陈化形成56种杂环化合物，统称烟草类黑素，此类成分可使烟草表现陈烟香气，在自然条件下这是一个缓慢的分子重排过程。Maillard作用是烟叶还原糖和氨基酸含量下降的原因之一，使烟叶颜色略有加深。3.烟叶残存叶绿素降解作用通过调制后，烟叶仍然含有一定量的叶绿素和叶绿蛋白复合体，致使未陈化烟叶表现较重的青杂气特征。通过陈化，烟叶残留叶绿素进一步降解，生成吡咯

6、类化合物，表现陈烟香气特征。在自然条件下这也是一个缓慢的过程。4.杂气成分的缓慢挥发作用自然陈化过程，烟草逐渐形成挥发性的小分子醛、醇、酸、氨、挥发碱（包括游离态烟碱）等对烟草吸食有明显影响的不良成分，这些成分具有明显的挥发性特征，在陈化过程中逐步挥发，醇化烟叶。小分子不良成分形成是一个化学过程，挥发作用则是典型的物理过程。5.酰胺与易分解氨氮化合物的脱氨挥发作用烟草氨氮化合物在陈化过程中脱去氨基，形成有机酸和NH3，有机酸积累和NH3的挥发可达到醇化烟叶的效果。烤烟陈化后总氮一般下降4%，晾晒烟的下降幅度远远大于烤烟。6.缓慢酸化作用陈化过程烟叶内含部分易氧化有机质被氧化为有机酸（其中包括部

7、分还原糖）；另外酰胺和部分易转化氨氮化合物脱氨挥发形成有机酸；同时部分挥发碱挥发使烟叶碱性下降。三方面的作用导致烟叶有机酸相对积累，总酸量相对上升，使烟叶出现明显的酸化过程，该过程还伴随着部分游离态烟碱与有机酸形成有机酸盐，使游离态烟碱变为结合态，有明显的醇化烟气效果。7.多酚降解作用通过陈化处理，烟草多酚含量迅速下降，一年陈化可使烤烟多酚含量下降21%，16天人工发酵处理使烤烟多酚含量下降51%