雪茄烟叶调制及发酵技术研究进展

张倩颖，罗诚，李东亮，蔡文

四川中烟工业有限责任公司技术中心/中式雪茄发醇重点实验室，四川省成都市锦江区成龙大道一段56号 610000

雪茄烟的传统概念是指全部用雪茄烟叶卷制而成的烟制品，具有香气浓郁、吸味丰满、劲头大、烟气为碱性、焦油与烟碱比值小等特点，卷制雪茄的烟叶由外到内分为茄衣、茄套和茄芯[1]。雪茄烟叶的调制是烟叶脱水干燥和内部生物化学变化过程的统一，雪茄烟叶的发醇普遍认为是化学作用、微生物作用和酶作用的有机结合[2-4]。雪茄从烟叶原料调制到烟支成品醇化养护的整个生产过程中都存在微生物活动，微生物对改善雪茄烟叶品质具有十分重要的作用[5]。本文综述了雪茄烟叶调制及发醇研究进展，以期为国产雪茄产业发展提供参考。

1 雪茄烟叶调制

雪茄烟叶调制是指采收后的雪茄烟叶在自然或人为控温、控湿、通风等条件下，逐渐干燥，烟叶化学组分逐渐发生变化的过程，是雪茄烟叶外观质量及内在品质形成的重要过程。从生理学角度讲，调制主要是一种饥饿代谢过程，是烟叶脱水干燥和内部化学物质变化相互协调的过程[6]。根据雪茄烟叶状态，整个调制过程可细分为萎蔫期、变色期、定色期和干筋期等不同阶段，变色期是雪茄茄衣品质形成的关键阶段。在变色期，淀粉酶、多酚氧化酶和内肽酶活性达到最大，烟碱和多酚含量达到最高，碳水化合物含量明显降低。在整个调制过程中，叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总氮、蛋白质、烟碱和绿原酸等物质含量降低，游离氨基酸、磷、钙、镁和钾等含量逐渐升高，芸香苷和莨菪亭等特征香气物质含量以及脂氧合酶、苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶和过氧化物酶等酶的活性均呈现先增加后降低的趋势[7-9]。

雪茄烟叶调制工艺根据烟叶品种、烟叶部位、烟叶用途、外部环境等不同而存在很大差异。调制结果的优劣，主要取决于烟叶成熟度、自然气候条件、调制设备和技术[1]。根据国外经验，晾制法更适宜于雪茄烟叶调制。晾制能够使烟叶处于生命状态而不发生腐烂，同时，能够防止烟叶受到雨水和阳光的影响。茄芯烟叶调制一般在简易晾棚中进行，而茄衣调制则需要在封闭晾房中进行[10]。通过加热和通风，控制晾棚或晾房的温度和湿度，以实现在调制的不同阶段对温度和湿度的精确控制[10-14]。

早期，我国多采用白肋烟和晒红烟作为雪茄茄衣原料[15]，调制方法大多采用晒制法（实质是半晒半晾），少数采用晾制法[6]。四川什邡传统调制方法为绳晒法，该方法不控制温度和湿度，调制后烟叶的质量好坏受环境影响较大，容易出现颜色深浅不均、组织结构粗糙、叶片较厚、弹性较差等不利情况[16]。

随着国外名优雪茄烟叶的引进、选育和栽培，国内雪茄烟叶种植地区如浙江、海南、四川和湖北等已建起雪茄烟叶晾房，开始采用控温、控湿的晾制法对雪茄烟叶进行调制[12,17]。在四川什邡，长城雪茄厂技术研究人员采用香木熏制的方法对烟叶调制进行探索。调制后的茄衣颜色接近深棕色且颜色均匀，烟叶较薄、油分足、弹性好、叶脉细而平整，总植物碱、总氮和氯含量均降低，钾含量、钾氯比和氮碱比略升高，燃烧性提高；在感官方面，香气质提升，烟气浓度和刺激性降低，烟气更细腻，整体醇和度较好，有令人愉悦的嗅香[18]。

雪茄烟叶在采收后的调制过程中，烟叶内部和表面存在大量的微生物，目前，尚无针对雪茄调制微生物和内生菌动态变化的研究报道。以感官为导向，在控制雪茄烟叶调制过程温度和湿度的同时，研究调制过程雪茄烟叶微生物群落结构及酶活性变化，探明微生物在雪茄调制中的作用，可能对调制工艺参数的优化及调制后雪茄烟叶原料品质的提升具有重要作用，将为烟叶进入下一道工序打好基础。

2 雪茄烟叶发酵

雪茄烟叶发醇是调制过程的自然延续。发醇后的雪茄烟叶，颜色变深，青杂气降低，烟香显露，刺激性、苦、涩等不良感官影响降低，吃味趋于和顺，燃烧性显著改善，烟灰白度提高，阴燃持火时间延长，烟叶含水量稳定性增强，烟叶弹性增强，对抗霉菌感染的能力增强[7]。

2.1 雪茄发酵机理研究

自1891 年Suchsland[19]提出烟草醇化微生物理论以来，国内外已有基于传统分离培养方法[20-23]和免培养分子生物技术[24,25]对雪茄烟叶微生物群落结构的研究（详见表1）。不同产地雪茄烟叶表面微生物的种类不同，随着发醇进行可培养微生物的数量逐渐降低。但是，环境中99%以上的微生物是不可培养或难培养的[26]，采用传统分离培养方法研究雪茄烟叶微生物群落结构具有一定局限性。采用分离培养法对雪茄烟叶微生物进行研究时，出现频率较高的微生物为芽孢杆菌属和葡萄球菌属的细菌，部分烟叶检出青霉菌属真菌[20-23]。当采用免培养方法对烟叶微生物进行研究时，发现烟叶微生物种类丰富，不仅含有传统分离培养方法检出的细菌，还含有汉逊德巴利醇母属、Jeotgalicoccus、乳酸菌属、魏斯氏菌属、棒状杆菌属、阎氏菌属、假单胞菌属和不动杆菌属等真菌和细菌[24,25]。免培养技术与传统分离培养方法相比，能够更全面、更客观揭示雪茄烟叶微生物群落结构特征[27]。应用免培养技术对雪茄烟叶微生物群落结构的研究，对揭示雪茄烟叶微生物起到了极大推动作用。

表1 雪茄烟叶微生物群落结构研究Tab. 1 Microbial community structure and dynamics of cigar leaves

2.2 雪茄发酵工艺研究

雪茄烟叶发醇的基本方法主要为堆积发醇和装箱发醇，介质发醇是在烟叶中添加水以外的其他发醇介质后采用堆积、装箱等方式进行发醇的方法。应当根据烟草品种、调制后烟叶状态、烟叶用途和生产环境条件不同，选择对应的发醇工艺。如堆积发醇适用于茄衣、茄套和茄芯，装箱发醇适用于适用于茄芯和茄套，介质发醇（糊米、红米、冬青胶、酒酿汁、枣子汁、可可粉、白糖、柠檬酸、饴糖等介质）适用于茄芯[6,7]。近年来，四川中烟长城雪茄烟厂创新性采用桶式发醇法对雪茄烟叶进行发醇处理，发醇后的雪茄烟叶烟碱含量明显降低，刺激性和苦味降低[28]。湖北省恩施州烟草公司来凤县烟叶分公司采用热蒸汽加湿—散叶堆积发醇法处理雪茄烟叶，使发醇时间缩短，发醇后的烟叶质量和颜色均匀性明显提升，烟叶评吸满意度提高，香气质与香气量进一步显露，青杂气和刺激性下降，提升雪茄烟叶的风格特征[29]。

改进发醇工艺，采用更合理的堆积方法、发醇湿度和发醇温度等发醇烟叶，能够提升发醇烟叶品质。宋世旭等[30]将雪茄烟叶水分增加至40%、改变烟叶排列堆积方式并根据堆温进行及时翻堆，提高了堆积发醇雪茄烟叶工业可用性。王洁[17]研究表明实验室条件下，发醇湿度75%时，最有利于烟叶化学成分的协调和物理特性的提高；而发醇湿度85%时，最有利于香气物质的转化合成，但烟叶中糖类等化学物质过度降解，烟叶的刺激性增大，易发生霉变。乔保明等[31]研究表明实验室条件下，茄芯烟叶发醇温度55℃时，外观质量较为理想，发醇后的茄芯烟叶评吸质量评价较高；发醇温度达60℃时，茄芯烟叶化学成分协调性较好。

向待发醇雪茄烟叶喷洒微生物菌株、含有菌株和活性酶系的菌剂或其他发醇介质，也对雪茄烟叶发醇具有促进作用，能够提升发醇烟叶的品质（详见表2）。研究中的大多数都是针对堆积发醇进行[32-35,38]，添加菌株和酶制剂主要表现作用为降低烟叶总氮、蛋白质、总植物碱等物质，改善烟气劲头和刺激性，提高香气质和香气量，以达到最终提升烟叶品质和产品质量的目的。

表2 雪茄烟叶添加菌剂/酶制剂发酵研究Tab. 2 Studies on the fermentation of cigar tobacco with bacterium / enzyme preparation

虽然，目前有部分关于雪茄发醇过程微生物群落结构变化、发醇工艺参数优化、有益菌株及活性酶在雪茄烟叶发醇上应用研究的报道，但是，雪茄发醇微生物群落结构随雪茄发醇方式及烟叶原料来源不同而存在差异，微生物在雪茄发醇中的作用仍不清楚。

3 展望

目前，国内雪茄烟叶调制和发醇技术参数及方法主要停留在传统经验和习惯总结上，或作为重要技术秘而不宣。虽然有关于雪茄烟叶调制过程烟叶理化性质变化、调制工艺以及发醇微生物菌群、烟叶色泽与水分、雪茄风味物质及发醇工艺等方面的研究报道，但是研究报道内容较单一，不能够系统解析雪茄生产过程中微生物与其他各种参数之间的相互关系。同时，由于优质雪茄对茄衣质量要求较高（需同时具有较好的外观和较好的吃味），所需烟叶原料和配套生产技术要求较为苛刻，导致茄衣价格相对于茄芯和茄套更加昂贵。因此，针对雪茄调制和发醇方面的研究，主要以雪茄茄衣为主。

微生物作用贯穿雪茄生产的全过程，对雪茄生产具有重要影响，开展对雪茄烟叶微生物研究显得尤为重要。虽然基于微生物DNA 的高通量测序技术能够免去传统分离培养法的繁琐，使研究人员更全面地了解发醇烟叶微生物群落及动态变化。但是，基于DNA 的高通量测序技术仅能提供微生物群落结构多样性和组成谱相关信息，缺乏微生物活性表达谱信息。目前，在雪茄烟叶调制过程中，对微生物的关注较少，尚无调制烟叶微生态相关研究报道。在“后基因组”时代，包括基因组学、转录组学、蛋白组学和代谢组学等在内的各种“组学”技术的应用能够为研究者提供大量微生物生长和代谢信息[40]。宏基因组技术、宏转录组技术、蛋白组和代谢组等技术已经被用来分析烟草植株转录、蛋白及代谢情况等[41-44]。未来，将各种“组学”技术应用于雪茄调制和发醇研究，将能够更系统更深入更全面分析雪茄微生物基因转录、信号传导、蛋白表达及代谢响应等，探明微生物在雪茄调制和发醇中的作用，掌握不同调制方式和发醇作用下雪茄烟叶微生物群落演替与活性变化规律，揭示雪茄调制及发醇过程中微生态、烟叶理化与感官特性之间的关系，阐明功能菌株及功能酶系的作用，为功能菌株和酶系的获得及应用奠定良好基础；掌握调制及发醇过程关键控制条件，找出具有中国特色的代表性雪茄调制及发醇支撑技术，控制调制和发醇进程，实现人工控制下雪茄烟叶定向调制及发醇，使工艺创新与技术探索相辅相成，实现雪茄烟叶调制和发醇工艺的可重复、可感知，不仅能提高我国雪茄烟叶质量、提升中式雪茄品质，而且对促进我国雪茄烟产业的发展具有重要意义。