張燁 王松峰 許錫祥 高峻 張建強 劉輝 高憲輝

摘 要：為探索不同分割區(qū)段煙葉烘烤中主要生理變化趨勢和差異，將煙葉去除主脈等分為葉基（T1）、葉中（T2）、葉尖（T3）3個區(qū)段，與整葉（CK）裝在同一溫濕度自控電熱烤箱進行烘烤，測定不同處理葉片含水量、色素和主要酶活性變化差異。結果表明，不同區(qū)段處理含水量主要在42～47 ℃差異較大，42 ℃末為CK>T1>T2>T3，47 ℃末為CK>T2>T3>T1；葉綠素含量在開烤至47 ℃末T1較高；類胡蘿卜素含量在開烤至42 ℃末T1較高；類葉比在47 ℃末差異最大，且T3>T2>CK>T1；淀粉酶活性均在38 ℃末達到第1個峰值，且T3>T2>T1>CK；在38～54 ℃末CK的多酚氧化酶（PPO）活性最大，T1、T2、T3間無明顯差異；各處理過氧化物酶（POD）活性均在38 ℃末達到最高峰，CK、T2、T3較接近，T1最低。在烘烤過程中煙葉不同區(qū)段葉內含水量、色素、酶活性變化趨勢大體相似，但在不同烘烤關鍵階段存在一定差異，這為優(yōu)化片煙烘烤工藝和提高烤后煙葉質量提供了理論依據(jù)。

關鍵詞：烤煙；烘烤；不同區(qū)段；生理指標

中圖分類號：TS44+1 文章編號：1007-5119（2018）06-0066-07 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.06.010

在煙株大田生長期，由于光照等環(huán)境因素，煙葉生長發(fā)育過程中葉尖到葉基不同區(qū)段養(yǎng)分吸收和干物質積累存在差異，相同烘烤工藝下不同區(qū)段的內在物質代謝轉化有一定差異，烤后煙葉質量也有所區(qū)別。目前，煙葉烘烤通常是整葉烘烤操作。烘烤過程分為變黃期、定色期、干筋期3個階段[1]，全程一般需要108～168 h。干筋期的主要任務是排出葉片主脈中的水分使其完全干燥，通常需要24～36 h，其間需要消耗大量的熱量、浪費較多能源。于是有學者提出去梗烘烤。去梗烘烤指在煙葉采收后將主脈劃去，使烘烤過程省去干筋期，從而縮短煙葉烘烤時間，減少能源消耗，降低煙葉烘烤成本。如果將去除主脈的煙葉進行分割區(qū)段處理，根據(jù)不同區(qū)段的特點對烘烤工藝進行調整，可以最大化提高區(qū)段煙葉烤后質量。前人做了許多有關整葉烘烤過程中煙葉物質變化的研究[2-8]，也有人對去梗烘烤進行研究[9-11]，而對煙葉去梗后分割為多個區(qū)段進行烘烤的相關研究鮮有報道。本試驗重點研究煙葉不同分割區(qū)段在烘烤過程中含水量、色素、主要酶活性的變化差異和趨勢，旨在為不同區(qū)段葉片烘烤工藝優(yōu)化和提高烤后煙葉質量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所進行。供試品種為NC55，采收中部葉第9～11葉位適熟煙葉作為試驗材料。采用溫濕度自控電熱試驗烤箱進行烘烤，裝煙容量160片。

1.2 試驗設計

設置整葉烘烤（CK）和整葉去主脈后從葉基到葉尖按長度均分為3個區(qū)段（每片葉分為6份片煙）：葉基（T1）、葉中（T2）、葉尖（T3）。CK處理40片整葉，其余120片煙葉使用分割煙葉用的去主脈工具[12]，采用王松峰等[13]的烤前預處理方法去除主脈，再將等分后的葉基、葉中、葉尖3段片煙分別編竿，每處理3竿（3個重復）裝在溫濕度自控電熱試驗烤箱，采用“五段五對應”烘烤工藝（表1）。分割區(qū)段處理不設置干筋階段，在干片后即結束烘烤。在烘烤關鍵溫度點（鮮煙、38 ℃、42 ℃、47 ℃、54 ℃、68 ℃）末期取樣，每次CK取3片，T1、T2、T3各取18片，樣品分為兩份：一份立即用于色素含量、淀粉酶、PPO、POD活性的測定；另一份稱量后測定葉片含水量。

1.3 測定項目與方法

葉片水分含量的測定采用烘箱法[14]；色素含量的測定采用分光光度法，淀粉酶活性的測定采用3，5-二硝基水楊酸比色法，多酚氧化酶（PPO）活性的測定采用鄰苯二酚氧化法，過氧化物酶（POD）活性的測定采用愈創(chuàng)木酚氧化法[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0進行數(shù)據(jù)分析，Excel 2016進行圖表制作。

2 結 果

2.1 不同分割區(qū)段葉片烘烤過程中含水量的變化

由圖1可以看出，烘烤過程中不同處理煙葉含水量變化呈逐漸減少趨勢，鮮煙開烤至38 ℃末變片階段各處理失水較慢，之后有所加快，47 ℃末變筋至54 ℃末干片階段又減慢，干筋期整葉烘烤失水速率又減小。烘烤關鍵點不同處理間含水量差異主要在表現(xiàn)在42～47 ℃。42 ℃末時CK、T1、T2、T3的葉片含水量分別為61.57%、54.38%、52.57%、45.74%，其中T3含水量最低；47 ℃末時各處理葉片含水量分別達到33.53%、12.12%、18.18%、17.52%，其中T1含水量最低。到54 ℃末干片時，各處理含水量差異不大，但均在7%以下。說明在42～47 ℃煙葉不同分割區(qū)段含水量明顯低于整葉。

2.2 不同分割區(qū)段葉片烘烤過程中色素含量的變化

2.2.1 葉綠素含量的變化 在煙葉烘烤過程中，葉綠素降解主要發(fā)生在變黃階段，葉綠素及其降解產(chǎn)物含量高低直接影響烤后煙葉品質[16]。從圖2可以看出，鮮煙不同分割區(qū)段葉片葉綠素含量有較大差異，且T1>T2>CK>T3。隨著煙葉烘烤的推進，各處理葉綠素含量總體呈現(xiàn)逐漸下降趨勢，鮮煙開烤至42 ℃末下降較快，之后下降趨于平穩(wěn)。38 ℃末時CK、T1、T2、T3的葉綠素含量分別為0.31、0.94、0.47、0.31 mg/g，47 ℃末時CK、T1、T2、T3的葉綠素含量分別分0.07、0.28、0.05、0.05 mg/g。說明從開烤至47 ℃末葉基葉綠素含量明顯高于其他區(qū)段處理，葉尖、葉中段含量與整葉處理接近。到54 ℃末各處理接近。

2.2.2 類胡蘿卜素含量的變化 如圖3所示，鮮煙不同分割區(qū)段葉片類胡蘿卜素含量有較大差異，表現(xiàn)為T1>T2>T3>CK。隨著烘烤進程的發(fā)展，各處理類胡蘿卜素含量總體呈下降趨勢，鮮煙開烤至54 ℃末均有不同程度的下降，之后整葉趨于平穩(wěn)。開烤到38 ℃末，T2、T3含量分別為0.13、0.11 mg/g，T1、CK無明顯變化；42 ℃末，CK、T1、T2、T3分別為0.12、0.14、0.10、0.13 mg/g，47 ℃末，CK、T1、T2、T3分別為0.05、0.06、0.05、0.08 mg/g，54 ℃末，各處理的類胡蘿卜素含量均達到0.06 mg/g以下。說明從開烤至42 ℃葉基類胡蘿卜素含量明顯高于其他區(qū)段處理，葉尖、葉中段類胡蘿卜素含量與整葉處理接近，之后到47 ℃末各處理差異不大。

2.2.3 類葉比的變化 類葉比是類胡蘿卜素與葉綠素含量的比值，可以在一定程度上反映葉面顏色變化。由圖4可知，煙葉烘烤過程中不同分割區(qū)段 處理煙葉的類葉比總體表現(xiàn)為先增大后減小的拋 物線變化趨勢。隨烘烤的進程，烘烤關鍵點不同處

理間類葉比存在一定差異，主要表現(xiàn)在42～47 ℃。42 ℃末時各處理類葉比表現(xiàn)為CK>T3>T1≈T2，且CK、T1達到峰值，47 ℃末時T3>T2>CK>T1，且T2、T3達到峰值，54 ℃時各處理類葉比接近。烘烤過程中不同處理類葉比最大差異出現(xiàn)在47 ℃。

2.3 不同分割葉片區(qū)段烘烤過程中淀粉酶活性的變化

煙葉烘烤過程中，在淀粉酶的作用下，淀粉不斷水解為單糖，煙葉品質形成與淀粉水解程度有關[17]。烘烤過程中各處理淀粉酶活性變化見圖5，烘烤過程中不同處理煙葉淀粉酶活性變化呈先升高再下降又升高的雙峰變化趨勢。CK的整體趨勢呈“M”型雙峰變化趨勢，T1、T2、T3處理由于沒有干筋期，整體呈“N”型變化趨勢。在烘烤關鍵點不同處理淀粉酶活性高低有一定差異，鮮煙時各處理淀粉酶活性為T3>T1>T2>CK，T1、T2、CK相差不大，38 ℃末各處理達到第1個峰值，且不同處理表現(xiàn)為T3>T2>T1>CK，之后各處理淀粉酶活性下降，于42 ℃末后增加，在54 ℃末達到第2個峰值，此時各處理淀粉酶活性表現(xiàn)為T3>T1>CK>T2，到干筋期時，CK的淀粉酶活性急劇下降。

2.4 不同分割葉片區(qū)段烘烤過程中多酚氧化酶活性的變化

多酚氧化酶（PPO）與酶促棕色化反應有關，PPO易與多酚類物質反應，將其氧化成醌類，醌類聚合而成的大分子的棕色物質，嚴重影響烤后煙葉質量[1]。從烘烤過程中不同處理煙葉的PPO活性變化來看（圖6），隨著烘烤的進程，各處理的PPO活性總體呈下降趨勢，但處理間有一定差異。烘烤開始前，鮮煙PPO活性T1≈CK>T2>T3，烘烤開始之后，CK的PPO活性一直處于較高水平，且在38 ℃末時T1又明顯高于T2、T3，在42 ℃之后，CK明顯高于分割區(qū)段3個處理。進入干筋期后，CK的PPO活性降至較低水平。說明CK的PPO活性在42 ℃之后明顯高于其他處理，更易發(fā)生棕色化反應。

2.5 不同分割葉片區(qū)段烘烤過程中過氧化物酶活性的變化

過氧化物酶（POD）作為抗氧化防御酶，可以清除植物體內自由基，防御活性氧的傷害[18]。烘烤過程中不同處理煙葉POD活性的變化趨勢如圖7所 示，各處理的POD活性均表現(xiàn)為先升高后降低的 拋物線變化趨勢，最高峰均在38 ℃末，但處理

間有一定差異。在鮮煙狀態(tài)下，不同處理的POD活性差異明顯，表現(xiàn)為T1>CK>T3>T2，38 ℃末各處理POD活性有了明顯的增加，特別是T2和T3的增幅較大，POD活性T2≈T3≈CK>T1，隨后各處理的POD活性開始出現(xiàn)下降趨勢，42 ℃末CK和T2的下降程度較小，且明顯高于T1、T3，CK>T2>T3>T1，47 ℃末CK的活性大幅降低，與T1活性接近，T2、T3較高且活性接近，T2≈T3>T1≈CK，54 ℃末各處理POD活性繼續(xù)降低，T3與CK活性相當，T1、T2活性較高。說明在烘烤過程不同處理防御氧化的傷害能力不同。

3 討 論

烘烤過程中，物質代謝與轉化的生理生化反應與葉片水分含量密切相關。水作為重要的反應介質，對煙葉內含物質的變化產(chǎn)生極為重要的影響[6，19]。從本研究結果可以看出，煙葉不同分割區(qū)段的水分變化規(guī)律與整葉的變化規(guī)律一致，但在47 ℃前各區(qū)段的失水速率均快于整葉。烘烤時，主脈中的水分可以通過輸導組織運送到葉片，對葉片中的水分進行補充，而去除主脈后切斷水分來源，導致各分割區(qū)段處理的失水速率明顯快于整葉烘烤。

隨著烘烤過程的進行，葉綠素、類胡蘿卜素等色素發(fā)生降解與轉化，含量不斷減少，其中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的含量與協(xié)調性對煙葉香氣風格產(chǎn)生重要影響[20]。由于葉綠素降解速度較快，類胡蘿卜素降解緩慢[21-22]，黃色不斷凸顯，葉色由綠轉黃。葉綠素降解主要發(fā)生在變黃前期，變黃后期葉綠素降解速率放緩[9，23]。本試驗結果表明，在變黃期，葉基部的葉綠素降解速度較其他分割處理緩慢，各分割處理的葉綠素降解量均低于整葉烘烤，說明將煙葉進行分割處理烘烤，葉基部可能存在烤青的風險。類胡蘿卜素降解產(chǎn)物是中性致香物質的重要組成部分，可以進一步生成對香味更有利的物質[24]，類胡蘿卜素的充分降解有利于增加煙葉香味物質。本試驗結果顯示，在整個烘烤過程中，各分割區(qū)段的類胡蘿卜素含量基本高于CK，對烤后煙葉貯存醇化中類胡蘿卜素進一步降解形成致香物質是否有影響有待進一步探究。

從結果來看，在烘烤過程中，除47 ℃外，各分割處理煙葉的淀粉酶活性基本高于整葉處理，說明對煙葉進行分割處理有利于提高烘烤過程中煙葉的淀粉酶活性，有利于淀粉充分降解。烘烤過程中淀粉酶活性的“M”型雙峰變化規(guī)律與前人研究一致[3，25-26]，但是第二個峰值出現(xiàn)時間有所差別。從煙葉烘烤生理生化角度來看，54 ℃時煙葉處于干片狀態(tài)，水分含量處于極低的水平，無法滿足葉內生理生化反應的發(fā)生，且在此溫度條件下，葉內絕大多數(shù)酶的活性被鈍化或者失去[1]，試驗結果顯示，在54 ℃末，淀粉酶、PPO、POD活性仍然較高，是否與取樣后在室溫下測定又激活了其酶活性有關仍有待于進一步探討。38 ℃時淀粉酶活性的高低可能對淀粉降解更為重要。不同分割區(qū)段煙葉在變黃階段淀粉活性均高于整葉，說明對煙葉進行分割處理更有利于淀粉降解。

變黃末期至定色階段，PPO促使酚類物質氧化成醌類[1]，使葉面出現(xiàn)雜色，影響煙葉的外觀質量和內在品質。在烘烤過程中，各分割區(qū)段處理煙葉的PPO活性明顯低于整葉烘烤，說明將煙葉進行分割區(qū)段處理可以降低葉內PPO活性，從而在一定程度上抑制酶促棕色化反應的發(fā)生，減少煙葉褐變現(xiàn)象的出現(xiàn)。

在烘烤過程中，POD通過催化H2O2與其他底物反應，清除植物細胞中的活性氧，起到防止葉片氧化衰老的作用，同時，在酶促棕色化反應和類胡

蘿卜素降解過程中發(fā)揮重要作用[8，24]，當POD活性較高時，可以延長細胞活動時間，更有利于物質轉化。從本試驗結果可以看出，變黃期整葉烘烤葉片的POD活性高于分割區(qū)段處理，定色期后分割區(qū)段處理的POD活性下降速率較整葉烘烤慢，活性高于整葉烘烤，說明分割區(qū)段處理可以相對提高定色期POD活性，更好地抑制煙葉氧化過度以及酶促棕色化反應的發(fā)生。

4 結 論

隨著烘烤的進程，不同分割區(qū)段處理葉內生理變化規(guī)律與整葉大體相似，但在不同烘烤關鍵階段存在一定差異。綜合來看，與整葉烘烤相比，分割區(qū)段烘烤使煙葉失水加快；葉基葉綠素和類胡蘿卜素含量較高且降解較慢，葉中、葉尖基本相近；在開烤至42 ℃末3個區(qū)段的淀粉酶活性較高；42 ℃之后3個區(qū)段的PPO活性差別不大且明顯低于整葉；變黃中后期葉基段POD活性較低，定色階段葉中、葉基和葉尖段稍高。此研究為不同分割區(qū)段煙葉的烘烤工藝參數(shù)優(yōu)化調控提供了理論依據(jù)。

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