一、煙葉烘烤過程的主要生理和生物化學變化烘烤過程事實上就是煙葉在人為創造的逆境條件下的生命衰老過程，其間發生的各種生理生化變化是煙葉烘烤質量形成的本質。對煙葉烘烤過程各種生理生化變化及其關係和意義的概括描述。
煙葉在烘烤過程中的主要生理生化變化及其與品質形成的關係
二、呼吸作用
煙葉在烘烤過程中進行著劇烈的呼吸作用，導致葉內營養物質轉化和消耗，並且釋放出大量熱量。
環境溫度和葉內水分是煙葉進行生命活動、呼吸作用的基礎。一般在煙葉開始烘烤變黃的前12h，葉片占據烘烤環境空間較大，而且整個係統處於密閉關閉，葉片內外氣體交換不暢，CO2難以擴散，對葉片的呼吸作用抑製，呼吸速率表現為明顯的下降。之後，隨著烘烤過程的發展，溫度逐漸升高，葉片慢慢失去水分並開始收縮，這不僅改善了葉片的通氣狀況，還促進了大分子物質（如澱粉等）的酶促水解，這些都促使呼吸作用急劇加強，直至變黃中期（烤後30h左右）達最高峰。在此期間，煙葉內含物質的迅速分解轉化，導致外觀變黃。烘烤過程發展的30～36h期間（變黃中後期），呼吸速率出現一個低穀。這是由於變黃前期呼吸基質以碳水化合物為主，當經過較長時間的饑餓代謝後，葉片組織內碳水化合物減少到一定程度時，導致呼吸速率的下降。到了變黃末期，蛋白質轉化為主要的呼吸基質，致使呼吸速率略微有所上升。有研究指出：煙葉在烘烤過程中呼吸作用能夠維持的最高溫度為55℃。
培根等研究結果，煙葉在烘烤調製期間幹物質損失量為12%～16%，其中變黃階段損失量占54%，定色階段占29%，幹筋階段占17%。煙葉在烘烤過程中的幹物質損耗，主要有兩個方麵的原因：一是呼吸作用消耗，二是葉內易揮發性物質的揮發散失，如某些香氣物質、揮發性酸等，甚至包括某些礦質元素。呼吸作用消耗量的多少與溫度和時間有關，揮發散失應當主要與溫度和高溫的時間有關。據此分析，變黃階段和定色前期幹物質損失量的多少，說明了煙葉呼吸代謝和物質轉化程度的高低。變黃階段的溫度越高，時間越長，幹物質的損失量也就越多。此外，煙葉在烤房中的密度大，幹燥速度慢時，幹物質損失量增加。所以，烘烤過程既要使煙葉轉化充分，提高內在品質，同時也要及時幹燥，減少幹物質損失，這也正是密集式烤房的技術優勢所在。
三、膜脂過氧化作用與烘烤環境條件
據宮長榮等研究，隨著烘烤時間的進展，SOD和POD活性均大幅度下降，直到終止，且SOD失活速度比POD要快，兩種酶對高溫反應敏感，下降速度快，終止早，不利於葉內物質的充分轉化；相對低溫下下降速度較慢，生命活動持續時間較長，物質轉化更充分，有利於優良品質的形成。O-2、H2O-2、MDA和穀胱甘肽（GSH）的含量，在0～24h期間均呈現緩慢上升，24～48h急劇上升，其中O-2、H2O-2、MDA含量變化在48h後趨於平緩；穀胱甘肽還原酶（GR）活性變化趨勢相反。就不同烘烤條件而言，低溫條件下活性氧和GR的變化幅度最大，低溫並拉長變黃時間次之，高溫下最小。
在烘烤的前24h內，超氧自由基含量增加緩慢，24～48h急劇增加並達到高峰，然後趨於緩和。不同溫濕度下變化規律相同，但變化幅度不同。比較之下，以低溫條件下變化幅度大，高峰來的時間早且峰值也更高。MDA含量變化趨勢與O-2和H2O2的產生率變化趨勢相同，在煙葉烘烤過程中逐漸增加，24～48h後急劇上升，48h後又緩慢上升。
四、脂氧合酶（LOX）活性動態及其效應
脂氧合酶是C18不飽和脂肪酸和類胡蘿卜素降解的關鍵酶，對煙葉烘烤質量形成具有重要作用。研究發現，LOX活性與茉莉酸（JA）積累呈1%極顯著正相關關係，與ABA積累達5%的顯著水平。在整個烘烤過程中，LOX活性對葉綠素含量變化影響很大。在烘烤的前24hLOX活性緩慢增加，葉綠素含量逐漸降低，24～48hLOX活性急劇增加，葉綠素含量也急劇減少。葉綠素含量與脂氧合酶活性呈負相關。
同時，研究結果表明，葉綠素、類胡蘿卜素及不飽和脂肪酸含量變化與脂氧合酶活性動態高度相關。隨著烘烤過程的進展，脂氧合酶活性逐漸增加，在48h出現一個活性高峰，而後逐漸降低，至96h煙葉水分喪失64%以上後活性完全消失。酶活性最大值時煙葉水分散失量為30%左右，酶活性消失時水分散失量為64.5%。油酸、亞油酸、亞麻酸含量在0～24h逐漸降低，24～48h急劇降低，48h時降低的最多，而後趨於穩定。油酸、亞油酸、亞麻酸含量的變化與脂氧合酶活性呈負相關。類胡蘿卜素含量變化趨勢與脂氧合酶活性變化趨勢相反，即0～24h緩慢減少，24～48h急劇減少，48h減少的最多，48h後趨於穩定。
煙葉在烘烤0～96h期間內，總不飽和脂肪酸降低24%，而且主要發生在烘烤24～48h，總下降量為13.9%。其結果使脂肪酸不飽和指數(IUFA)在烘烤期間明顯下降，特別是在烘烤24～48h。在烘烤期間減少較多的是亞麻酸和亞油酸，尤其是亞麻酸（18∶3）含量在烘烤0～72h期間持續下降，而後趨於平衡。不飽和脂肪酸特別是亞油酸(18∶2)、亞麻酸(18∶3)相對含量的變化與脂氧合酶活性呈顯著負相關r亞油酸=-0.7972,r亞麻酸=0.8235。
宮長榮等研究結果表明：煙葉在烘烤過程中，脂肪酸降解產物的積累主要發生在脂氧合酶活性較強的變黃階段，其中在變黃開始24h緩慢增加，之後快速增加，48h達到高峰，隨後下降，72h後趨於穩定。但丙酸、異丁酸，戊酸等含量卻一直呈上升的趨勢，且在變黃開始的48h內上升得快，72h後趨於穩定。
煙葉在低濕烘烤條件下，不利於脂氧合酶活性功能的延長，類胡蘿卜素、C18不飽和脂肪酸降解不充分。低溫低濕並拉長變黃時間，類胡蘿卜素降解得多，降解產物含量高，低濕、低溫拉長變黃不利於類胡蘿卜素含量積累，但有利於降解物積累。煙葉在高濕烘烤條件下，脂氧合酶活性功能持續時間延長，能形成更多的致香前提物。新植二烯含量隨著脂氧合酶活性同步增加，兩者呈正相關關係。煙葉超氧自由基含量在烘烤0～72h期間的變化趨勢與脂氧合酶活性的變化趨勢相同，且在低、中、高濕條件下超氧自由基含量與脂氧合酶活性均呈顯著正相關。
五、碳水化合物與澱粉酶
（一）碳水化合物
碳水化合物在烘烤過程中變化十分顯著，其中變黃階段是導致主要化學成分轉化的關鍵時期。澱粉含量在烘烤變黃階段以直線速度下降，從18%減少到2%左右；糖和羰基化合物增多，由5%逐漸增加到25%左右，總糖和還原糖在定色階段之前大幅度增加，之後變化不大。
據宮長榮等的研究結果顯示：烘烤過程中澱粉與可溶性糖和還原糖含量的變化均呈顯著的負相關（r可溶性糖NC89=-0.8962；r可溶性糖雲煙85＝-0.9704；r還原糖NC89=-0.9402；r還原糖雲煙85＝-0.9538），不同烘烤條件下澱粉降解總體上表現出相同的規律。
澱粉降解主要發生在變黃階段和定色前期。澱粉降解對環境溫濕度和時間非常敏感，變黃階段較高的溫度能促使澱粉的快速降解，但到後期澱粉降解停滯的也比較早，因而最後殘留較高。比較之下，在35～42℃期間保持80％～85％給予充分的時間，澱粉降解更徹底。可溶性糖含量在烘烤的0～24h急速增加並於48h前後達到高峰，最後趨於穩定並有所下降；還原糖含量在變黃階段快速增加，到48h左右達到高峰隨後趨於穩定並有所下降，這可能和後期呼吸作用有關。
在環境濕度較高的階段，煙葉內澱粉降解速度和降解量最大，65％～70％的相對環境濕度是澱粉降解的限製值。變黃階段環境濕度快速降低，澱粉降解較快，但到後期澱粉降解停滯的也較早；濕度慢速降低時，煙葉內澱粉降解較慢，降解持續時間後移，最終表現出較大的降解量。
(二)澱粉酶
煙葉在烘烤過程中澱粉的降解是澱粉酶和澱粉磷酸化酶等綜合作用的結果，環境溫濕度對澱粉降解起著決定作用。澱粉酶活性在烘烤前期迅速升高並達到一個高峰，在相對濕度低於75％時澱粉酶活性開始降低，環境濕度低於70％後，依然保持有較高活性，不過此後澱粉降解量很小。因此，在環境濕度較高的階段煙葉內澱粉有著最大量和最快速度的降解，當濕度降到70%以下左右時，澱粉含量趨於穩定。在澱粉酶活性較高的時期（0～48h），保持較高的濕度和時間對最終煙葉澱粉含量高低有著決定性作用。α-澱粉酶和總澱粉酶的活性隨溫度升高而增強，環境溫度上升到45℃以後，兩種酶活性都開始降低，表明澱粉酶活動的最適宜溫度是42～45℃，α-澱粉酶活性明顯小於β-澱粉酶活性。研究表明，隨著烘烤濕度的提高澱粉降解量、可溶性糖的含量都有增大的趨勢，且就澱粉降解量而言，低溫高濕＞低溫中濕＞低溫低濕，上部葉＞下部葉，大量降解在變黃期和定色前期、中期即70h以前。宮長榮等研究指出：在低濕變黃的前期，澱粉降解和煙葉水分散失速度最快，量最大，高濕條件下較小，烤後煙葉澱粉殘留量分別為高濕大於低濕。當煙葉水分降低到50%左右時澱粉降解變緩，含量趨於穩定，澱粉的降解速度和煙葉水分的降低速度不同步。煙葉變黃階段若濕度快速降低，澱粉降解較快，到後期澱粉降解停滯得相對較早，濕度慢速降低，煙葉內澱粉降解較慢,降解持續時間後移,降解量較大。環境濕度較高的階段煙葉內澱粉有著最大量和最快速度的降解,濕度降到70%以下時,澱粉含量趨於穩定。隨著烘烤環境濕度和煙葉水分的降低,澱粉酶活性上升,迅速升高並達到高峰,相對濕度70%～75%、煙葉水分50%以上澱粉降解速度最快,降解量最大。王衛峰等研究指出，裝煙密度為55～65kg/m3時,無論高溫變黃,還是低溫變黃,澱粉酶活性在整個過程中表現最高,說明澱粉降解相對比較充分,烤後煙葉的澱粉含量相對較低。