片烟作为卷烟工业的基础原料，其贮藏稳定性直接关系到产品质量。平衡含水率是表征片烟吸湿特性的关键参数，直接影响其物理性质与生化变化。在贮存过程中，环境温湿度的改变易导致片烟水分动态变化，当含水率超过安全阈值时，可能引发霉变。生产中，以片烟平衡含水率不超过17.0%的环境湿度作为上限标准[1-2]。黄福新等[3]研究发现，室温下含水率16.0%的片烟在密封第90天被发现霉变。张成省等[4]研究表明，环境湿度和片烟含水率是影响片烟霉变的关键因素，当环境湿度高于80%，或空气相对湿度高于75%，片烟含水率高于19%时，片烟易发生霉变。姚珊珊等[5]研究构建了烟叶平衡含水率（y）与相对湿度（x）的关系模型[y=1/（-0.184 28+0.520 89×EXP（-x/100）]，R 2=0.983，适用温度范围在15~35 ℃。
实际养护过程中，低温时期垛内相对湿度常出现高于65%，甚至略高于70%的现象。其原因主要是垛内自由空间逼仄，空气流通不畅导致去湿速度减慢，存在上午湿度超标而下午湿度随着温度的升高又满足要求的现象，以及数天内的湿度在标准值上下波动的现象。因此，探寻片烟霉变含水率对于片烟气调贮存具有积极意义。本文设置了片烟霉变试验和平衡含水率试验，系统分析片烟平衡含水率的变化规律，明确其与霉变发生发展的关联性，以期为优化片烟贮藏条件、建立科学防霉策略提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试材料
1.1.1 霉变试验供试材料
1个等级片烟：云南曲靖马沾YLC1YY1A。
1.1.2 平衡含水率试验供试材料
供试材料为来自于9个烟区的14个片烟样品：津巴布韦L1O-1（PRE）、阿根廷ASBC1O-3、巴西CMB1O-FJ、福建龙岩三明YLB1YC2A、福建龙岩永定YLC1YC1A、福建三明尤溪YLC1CB1A、云南曲靖马沾YLC1YY1A、云南曲靖马沾YLB1YY2A、云南保山隆阳YLC1YY1A、云南保山隆阳YLB1YY2A、贵州遵义铜仁YLC1YY3A、贵州遵义铜仁YEB1YY3A、辽宁YEC1YL5A、山东潍坊诸城SSC3NC5A。
1.2 试验方法
1.2.1 霉变试验方法
将片烟样品的含水率分别处理至16%、18%、20%。常规霉变试验：取不同含水率的片烟样品200 g，分别装入透明塑料袋鼓气密封（模拟自然醇化不缺氧气的情形）；每个处理设置3个重复。气调霉变试验：取不同含水率的片烟样品200 g，分别装入透明塑料袋，在塑料袋的每个面均匀剪出9个、直径约3 mm的孔洞，将3个塑料袋分别放入用透明塑料膜和调气阀制作的密闭立体空间，同时放入气氛调控剂，调节立体空间内的氧气浓度至2%以下；每个处理设置3个重复。试验环境：温度（22±2） ℃、相对湿度（60±5）%的恒温恒湿实验室。检测频次：每3 d检查1次试验样品的霉变情况，为期30 d。
1.2.2 平衡含水率试验方法
取每个等级的片烟样品24份，每份200 g，分别置于湿度50%RH、55%RH、60%RH、65%RH、70%RH、75%RH，温度10、16、22、30 ℃的不同恒温恒湿箱中，平衡水分96 h后，检测平衡含水率。取相同温湿度条件下14个参试片烟等级中平衡含水率的最大值进行数据分析。
1.3 测定项目及方法
采用感官分析法对片烟霉变程度进行判定。直接观察片烟表面是否出现白色、绿色或黑色霉斑，并以无菌采样工具轻微挑取样品，嗅辨是否产生霉味、酸败味等异常气味。无霉变（无霉味和菌丝）；轻微霉变（略有霉味，较难看到菌丝）；明显霉变（霉味明显，菌丝稀疏）；严重霉变（霉味浓郁，菌丝成团或成片）。采用YC/T 31—1996《烟草及烟草制品 试样的制备和水分测定 烘箱法》测定片烟含水率。
1.4 数据分析
采用Excel 2016软件进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 片烟霉变试验
霉变试验结果如表1所示。初始含水率16%的常规贮存片烟在30 d的观测期内未出现霉变现象。初始含水率18%和20%的常规贮存片烟分别在贮存后12和9 d出现轻微霉变现象，之后随时间的推移，霉变程度越发严重。说明片烟的初始含水率越高，霉变发生越早、发展越快。初始含水率16%、18%和20%的气调贮存片烟在30 d的观测期内均未出现霉变现象，说明低氧的气调环境贮存有利于抑制片烟霉变的发生。
表1 霉变试验结果 |
| 贮存 方式 | 片烟初始含水率/% | 贮存时间与霉变情况 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 d | 9 d | 12 d | 15 d | …… | 30 d | ||
| 常规 | 16 | - | - | - | - | …… | - |
| 18 | - | - | 轻微 霉变 | 明显 霉变 | …… | 严重 霉变 | |
| 20 | - | 轻微 霉变 | 明显 霉变 | 严重 霉变 | …… | 严重 霉变 | |
| 气调 （氧气浓度≤2%） | 16 | - | - | - | - | …… | - |
| 18 | - | - | - | - | …… | - | |
| 20 | - | - | - | - | …… | - | |
|
2.2 片烟平衡含水率试验
结合霉变试验的研究结果，鉴于GB/T 23220.2—2023《烟叶储存保管方法 第2部分：片烟》和YC/T 322—2018《片烟气调贮存养护技术规范》的相对权威性，采用片烟霉变含水率17.0%的标准对平衡含水率试验的数据进行分析。
2.2.1 环境温度解析
如图1所示，不同温湿度环境条件下，片烟平衡含水率的最大值遵循两个规律：一是同一温度条件下，片烟平衡含水率随环境湿度的增大而升高；二是相同湿度条件下，片烟平衡含水率随环境温度的升高而降低。在环境温度10～30 ℃，湿度≤65%RH时，片烟平衡含水率的最大值均低于17.0%。在环境温度10～30 ℃，湿度为70%RH时，片烟平衡含水率最大值的曲线部分超出了17.0%。添加70%RH片烟平衡含水率最大值的二阶多项式趋势线方程为y=-0.025x2－0.221x+17.705，R²=0.985 5，其趋势与实际趋势高度拟合，通过计算可知，y=17.0时，x1=2.489 2、x2=-11.329 2（舍）（x1的整数位代表x轴的刻度位次，即第2个刻度16 ℃；x1的小数位代表向下一个刻度演进的程度，即0.489 2×（22－16）=2.935 2；因此x代表的温度为16 ℃+2.935 2 ℃=18.935 2 ℃≈19 ℃），即此条件下片烟平衡含水率最大值等于17.0%时的环境温度为19 ℃。故此，当环境湿度为70%RH、温度小于19 ℃时，片烟平衡含水率的最大值大于等于17.0%；当环境湿度为70%RH、温度大于等于19 ℃时，片烟平衡含水率的最大值小于17.0%。在环境温度10～30 ℃，环境湿度75%RH时，片烟平衡含水率的最大值均高于17.0%，部分超过20.0%。综合来看，在不同温湿度条件下，片烟平衡含水率随湿度增大而增大，随温度升高而降低。
2.2.2 环境湿度解析
如图2所示，当环境温度为10 ℃时，随环境湿度的变化，构建的片烟平衡含水率最大值的二阶多项式趋势线方程为y=0.220 9x2+0.39x+10.043，R²=0.999 5，其趋势与实际趋势高度拟合。计算可知，y=17.0时，x1=4.798 2、x2=-6.563 7（舍），x代表的环境湿度为68.991 0% RH，即在10 ℃条件下，片烟平衡含水率最大值等于17.0%时的环境湿度为68.991 0%RH。当环境温度为16 ℃时，随环境湿度的变化，构建的片烟平衡含水率最大值的2阶多项式趋势线方程为y=0.197x2+0.539x+9.623，R²=0.999 4，其趋势与实际趋势高度拟合。计算可知，y=17.0时，x1=4.902 4、x2=-7.638 4（舍），x代表的环境湿度为69.512 0%RH，即在16 ℃条件下，片烟平衡含水率最大值等于17.0%时的环境湿度为69.512 0%RH。当环境温度为22 ℃时，随环境湿度的变化，构建的片烟平衡含水率最大值的二阶多项式趋势线方程为y=0.146 1x2+0.771 5x+9.266，R²=0.999 6，其趋势与实际趋势高度拟合。计算可知，y=17.0时，x1=5.099 7、x2=-10.380 3（舍），x代表的环境湿度为70.498 5%RH，即在22 ℃条件下，片烟平衡含水率最大值等于17.0%时的环境湿度为70.498 5%RH。当环境温度为30 ℃时，随环境湿度的变化，构建的片烟平衡含水率最大值的二阶多项式趋势线方程为y=0.081 1x2+1.116 2x+8.732，R² = 0.999 6，其趋势与实际趋势高度拟合。计算可知，y=17.0时，x1=5.337 4、x2=-19.100 7（舍），x代表的环境湿度为71.687 0%RH，即在30 ℃条件下，片烟平衡含水率最大值等于17.0%时的环境湿度为71.687 0%RH。综合来看，在不同温度下，片烟平衡含水率达到17.0%所需的环境湿度随温度升高而升高。
2.2.3 环境温湿度综合解析
据2.2.2所得4组片烟平衡含水率最大值等于17.0%时的环境温湿度数据绘图，结果如图3所示。片烟平衡含水率最大值为17.0%时的环境温湿度二阶多项式趋势线方程为y=0.166 9x2+0.073 1x+68.738，R²=0.999 2，其趋势与计算所得数据的趋势高度拟合。其中，y代表环境的相对湿度，x代表环境温度在横坐标的点位与演进程度。当环境温度为19 ℃时，计算可得x=2.5、y=69.963 9≈70。即环境温度为19 ℃、湿度为70%RH时，片烟平衡含水率的最大值为17.0%，这一计算结果与2.2.1中所得计算结果一致。当环境湿度为70%RH时，y=70，计算可得x1=2.539 5、x2=-2.977 5（舍）、x代表的环境温度为19.237 0 ℃≈19 ℃。即环境湿度为70%RH、温度为19 ℃时，片烟平衡含水率的最大值为17.0%，这一计算结果与上述两次相关计算结果保持一致。
表2 不同温度条件下片烟自然贮存环境的适宜湿度上限对应关系 |
| 环境温度/℃ | 环境湿度/%RH | 环境温度/℃ | 环境湿度/%RH |
|---|---|---|---|
| 10 | 69.0 | 21 | 70.3 |
| 11 | 69.1 | 22 | 70.5 |
| 12 | 69.1 | 23 | 70.6 |
| 13 | 69.2 | 24 | 70.7 |
| 14 | 69.3 | 25 | 70.9 |
| 15 | 69.4 | 26 | 71.0 |
| 16 | 69.6 | 27 | 71.2 |
| 17 | 69.7 | 28 | 71.4 |
| 18 | 69.8 | 29 | 71.5 |
| 19 | 70.0 | 30 | 71.7 |
| 20 | 70.1 |
3 结论与讨论
本文通过片烟霉变试验和平衡含水率试验，以平衡含水率不超过17.0%为标准对试验数据进行了分析预测，判定了片烟自然贮存不同温度条件下的环境适宜湿度上限，结果如下。（1）低氧（氧气浓度≤2%）的气调贮存可抑制片烟发霉，在含水率达20%时，片烟低氧气调贮藏不易发霉。（2）同一温度条件下，片烟平衡含水率随环境湿度的增大而升高；相同相对湿度环境中，片烟平衡含水率随温度的升高而降低。（3）环境温度10～30 ℃时，片烟自然贮存的环境适宜湿度上限从69.0%RH向71.7%RH演进；演进方程为y=0.166 9x 2+0.073 1x+68.738，R²=0.999 2，其中y代表环境的相对湿度，x代表环境温度在横坐标的点位与演进程度。
田晓燕等[6]研究指出，空气中含氧量在2%以上时霉菌生长较好，气调防霉是控制气体成分进行防霉的方法，能够抑制霉菌生长。向东红[7]研究指出，与烟叶商品劣变有关的霉菌主要有曲霉、青霉和毛霉等，以密封降氧的防霉效果较好，能在较高含水率下保证片烟不发生霉变。何伟等[8]研究指出，四段式气调醇化技术在提高片烟醇化质量的同时，延长了片烟的适宜使用期和最佳使用期。本研究结果与上述研究结果基本一致。片烟平衡含水率与环境温湿度的关系与姚珊珊等[5]的研究结果一致。分析认为，相关研究对片烟霉变含水率的研究结果存在差异，可能与开展试验的地点、处理的梯度设置、环境温度及试验时长有关。基于许大凤[9]、陈善义等[10]、王林等[11]的报道，分析认为各地的优势致霉菌种有所不同，因此致霉变的环境条件也存在差异。许大凤等[12]研究发现，不同菌种生理特性的适宜温湿度也存在明显差异。