优质特色烟叶原料是支撑中式卷烟发展的基础,但是我国烟叶的品质与国外优质烟叶相比在烟叶的香气质和香气量方面与国外烟叶相差甚远,主要表现在香气特征不明显,香气量不足,烟气欠柔和。由于生态因素制约着优质烤烟香气风格的形成,烘烤调制决定着优质烟叶在农艺过程中形成和积累起来的风格特色能否彰显。因此,研究影响烤烟香味品质的相关因素,烟叶风格形成的相关因素和合理解读致香物质转化规律,对提高烟叶生产的现代化水平、整体效益和烟叶商品的国际竞争力,对加快促进国产烟叶总体质量和工业可用性得到实质的改善与提高,逐步降低对进口烟叶的使用和依赖具有非常重大的意义。基于此,本文较系统研究了光照、水分、营养对烤烟香气前体物含量的影响,并系统地研究了不同成熟度烟叶烘烤过程中香气前体物的转化及挥发性香气物质在烘烤中的变化规律。主要研究结果如下:1.采用减弱光照强度方式对其于烤烟香气前体物代谢的影响进行了研究。结果表明:弱光胁迫不仅使烟叶长宽增大、茎变细、株高增高,还对烟叶内致香物质和化学成分产生显著的影响。光照强度与烤烟的质体色素(叶绿素、β-胡萝卜素、叶黄素)和多酚(绿原酸和芸香苷)含量成正相关,减弱光强上述香气前体物含量下降;减弱光强,烟叶内总氮、钾含量上升,烟碱、总糖、还原糖含量下降。此外,减弱光强,烟叶PPO和POD活性增加。不同部位烟叶主要香气前体物含量和化学成分受光照强度的影响程度不一致。2.UV-B辐射强度和辐射时间与烤烟的质体色素和多酚代谢密切相关,在一定范围内增强UV-B可以提高烤烟质体色素和多酚的含量。增强0.55W/m~2以下UV-B强度对上部叶类胡萝卜素含量有较大的提高,随着UV-B强度增大上部叶类胡萝卜素含量呈逐渐下降趋势,中部叶在0.55W/m~2～3.25 W/m~2 UV-B强度范围内时类胡萝卜素含量随着UV-B强度的增加而升高。增强UV-B会导致成熟期烤烟上部叶多酚含量的提高,增幅与UV-B强度成正比,对中部叶增加UV-B会抑制中部叶的绿原酸和芸香苷的合成,且减幅与UV-B强度成正比。受到较强UV-B辐照的时间越长,辐照停止后烟叶叶绿素和类胡萝卜素含量降低的幅度逐渐加大,相对较短时间的强UV-B辐射,细胞有逐渐恢复叶绿素和类胡萝卜素代谢平衡的趋势,叶黄素的恢复速度要快于β-胡萝卜素。增强UV-B会导致烤烟总糖、还原糖、总氮、蛋白质、烟碱含量下降,钾含量上升。3.对烤烟旺长期和成熟期进行干旱和淹水胁迫结果表明水分胁迫对烤烟香气前体物积累和化学成分含量产生显著影响。旺长期干旱、淹水胁迫对烤烟的生长和叶片的发育都极为不利。旺长期和成熟期淹水胁迫对烤烟香气前体物的合成代谢极为不利,干旱胁迫随着干旱程度、干旱时期和烟叶部位不同烤烟香气前体物变化规律有很大的差异,但总体来看旺长期干旱胁迫对香气前体物的代谢不利,成熟期干旱胁迫对香气前体物积累影响稍小,甚至对某些部位烟叶质体色素合成有促进作用。此外,不同生育期时期水分胁迫对不同部位烟叶化学成分影响差异也较大。4.利用缺素营养液培对主要营养元素与烤烟的生长,腺毛的发育和烟叶香气前体物代谢之间的关系进行了探讨。结果表明:N、P、K、Mg等营养亏缺时除对烟株生长产生影响外,对烟叶各类腺毛的生长发育产生显著影响,缺N处理由于叶面积缩小和对烟叶各类腺毛生长的刺激效应,导致烟叶各类腺毛密度相对增加,而缺P、缺K、缺Mg导致烟叶各类腺毛密度大幅降低。缺N、缺K、缺P、缺Mg对烟叶质体色素和多酚合成代谢极为不利,缺N抑制烟叶质体色素合成代谢影响最大,缺P、缺Mg次之,缺K影响最小;缺P抑制烟叶多酚合成代谢影响最大,缺Mg、缺K其次,缺N影响最小。因此,在烤烟生长的中前期对N、P、K、Mg合理供应,进一步研究平衡施肥,对提高中国烤烟香气非常重要。5.首次系统地研究了不同品种、不同成熟度烤烟中主要香气前体物在烘烤中的变化和香气物质形成转化规律。K326、云烟85和红花大金元的欠熟叶、适熟叶和过熟叶在烘烤过程中物理特性、主要香气前体物的变化差异较大,不同成熟度烤烟调制过程中致香物质转化亦有所不同。主要结果如下:1)不同烤烟品种烘烤过程中干物质随水分蒸发的量有所不同,烘烤温度从40℃上升至50℃时是控制烘烤水分散失速度的关键阶段。尤其是红花大金元,水分散失方面比K326和云烟85快,在失水关键阶段升温速度要缓慢并控制好排湿速度。2)K326和云烟85在烘烤过程中绿原酸和芸香苷变化趋势较一致,都呈现先上升后下降的趋势,烤后绿原酸和芸香苷含量上升。而红花大金元在烘烤中绿原酸和芸香苷呈现先降后升再降趋势。40℃～55℃之间,烤房内升温的快慢对多酚类物质含量的下降有重要影响。3)K326、云烟85和红花大金元叶黄素及β-胡萝卜素在烘烤过程中的变化差异极大。K326和云烟85烟叶的叶黄素及β-胡萝卜素在变黄期完成降解,当烤房温度超过40℃以后,类胡萝卜素的含量基本保持稳定;红花大金元的类胡萝卜素降解的温度范围远大于另外两个品种,期间有两个降解过程。欠熟叶的叶黄素和β-胡萝卜素降解率最大,过熟叶其次,适熟叶降解率最小,烤后叶欠熟叶的叶黄素和β-胡萝卜素含量最高,从这个角度来看,下部叶采收成熟度不宜过高。4)烤前烟叶以新植二烯、4,8,13-西柏三烯-1,3-二醇、寸拜醇为主要成分。烤后叶以质体色素降解产物和西柏烷类化合物及其降解产物含量为主要成分。变黄期和定色期是烤烟香气物质转化形成的主要时间段,期间大部分的质体色素和西柏烷类化合物发生降解,尤以定色期转化形成的最多。5)烤烟随着成熟度的增加,香气组分逐渐增多。适熟叶在烘烤过程中香气物质总量始终最高,过熟叶其次,欠熟叶总含量最低。考虑香气质和香气量两个指标,下部叶宜采收适熟叶为佳。