高婭北，婁曉平，張保全，孫占偉，周中宇，趙東方，趙貴斌，邱 坤 *

(1. 河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院, 河南 鄭州 450002；2.浙江中煙工業(yè)有限責任公司，浙江 杭州 310004；3.河南中煙工業(yè)有限責任公司，河南 鄭州 450016；4.貴州省黔東南州煙草公司，貴州 凱里 556000)

【研究意義】烤煙上部葉產(chǎn)質(zhì)量對烤煙的總體產(chǎn)質(zhì)量意義重大，是卷煙上水平優(yōu)質(zhì)原料的保障[1]。但是目前上部煙葉往往在烘烤過程中伴隨易烤青、烤黑、失水難、不易定色等問題，降低了其工業(yè)可用性，給各烤煙產(chǎn)區(qū)帶來較大的經(jīng)濟損失[2]。研究表明，產(chǎn)生這些問題的主要原因之一是由于田間特殊的生態(tài)環(huán)境以及不當?shù)脑耘喙芾泶胧?，這使上部葉煙葉素質(zhì)產(chǎn)生較大差異[3]，從而給烘烤帶來很大難度。因此根據(jù)不同上部葉自身素質(zhì)改善烘烤技術可提高上部煙葉的烘烤質(zhì)量，不僅可降低煙農(nóng)的經(jīng)濟損失，而且減少煙葉資源的浪費，對提高上部葉的可用性，使煙草行業(yè)健康發(fā)展有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】目前，國內(nèi)外學者對關于改善上部葉烘烤技術從而提高其可用性方面進行了大量研究，詹軍等[4]通過采用低溫變黃烘烤工藝提高了上部煙葉的香氣質(zhì)量，在一定程度上提高了上部煙葉的烘烤質(zhì)量；許自成等[5]通過采用上部葉帶莖烘烤的方法，明顯提高了烤后煙葉的外觀質(zhì)量和經(jīng)濟效益；但是目前的研究多集中在關于直接調(diào)整烘烤干濕球溫度改變烘烤工藝[6-7]或是改變田間采烤辦法[8-10]等方面，針對于上部葉素質(zhì)不同對其烘烤特性影響的研究較少。【本研究切入點】烤煙烘烤特性是衡量烤煙難易程度的重要指標，是制定烘烤工藝的重要依據(jù)，因此本文針對不同素質(zhì)上部煙葉的變黃特性、失水特性以及烘烤過程中烤煙水分、顏色、色素的動態(tài)變化與多酚氧化酶活性等指標動態(tài)變化進行了研究。【擬解決的關鍵問題】旨在為解決不同素質(zhì)上部煙葉的烘烤問題提供科學依據(jù)，從而減少烘烤損失、增加煙葉產(chǎn)量、提高煙葉內(nèi)在品質(zhì)，為精準制定烘烤工藝提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年在云南省大理州彌渡縣紅花大金元科研基地進行，供試品種為紅花大金元，部位為上部葉(16～18葉位)，種植于烤煙栽培塑料大棚內(nèi)，土壤肥力條件中等，pH=7.06，有機質(zhì)30.25 g/kg，堿解氮128.04 g/kg，速效磷37.22 g/kg，速效鉀200.12 g/kg，煙株現(xiàn)蕾期進行統(tǒng)一打頂，每株打頂后留葉數(shù)18～20片。模擬大田生長生態(tài)條件，通過人為控制光照、溫度、水分、養(yǎng)分等生長因素，從而形成不同特殊素質(zhì)煙葉。利用福州東輝自動化科技有限公司生產(chǎn)的電加熱式智能煙葉烘烤柜進行烘烤試驗(裝煙密度為31.25 kg/m3)。

1.2 試驗設計

試驗通過參照2015-2016年所采集的大理州彌渡縣煙草生育期不同生態(tài)條件下的煙葉素質(zhì)數(shù)據(jù)，結(jié)合李生棟等[11]、宮長榮[12]、朱佩等[13]的研究，按照不同特殊素質(zhì)煙葉形成原因設置4個處理：CK、正常煙葉(灌溉方式為溝灌，伸根期、旺長期、成熟期灌溉量分別為12、16、12 mm·次-1，每個生育階段灌溉10次；施氮量4g·株-1)，T1、返青煙葉(打頂后30 d前正常管理，打頂30 d后利用大棚中人工降雨模擬器(DIK-6000)進行人工模擬降雨，設置雨淋強度10 mm·h-1，持續(xù)5 d，每天持續(xù)12 h，降雨同時采用遮陽網(wǎng)進行50 %遮陰處理，其他栽培管理措施與CK相同)，T2、多雨寡日照煙葉(旺長期前正常管理，進入旺長期采用遮陽網(wǎng)進行50 %遮陰處理，同時利用大棚中人工降雨模擬器進行人工模擬降雨，設置雨淋強度10 mm·h-1，每天間隔4 h向煙株進行2 h人工降雨，其他栽培管理措施與CK相同)，T3、過量施肥煙葉(施氮量8 g·株-1，其他栽培管理措施與CK相同)，按照正常煙葉成熟落黃時間進行統(tǒng)一采收，按照三段式烘烤工藝進行烘烤試驗。

1.3 測定方法

參照烤煙品種烘烤特性評價行業(yè)標準YC/T311-2009進行暗箱試驗，每隔12 h記錄煙葉變黃成數(shù) (Y)、變褐成數(shù)(B)以及測定次數(shù)(n)，進行煙葉變黃指數(shù)(YI)、變褐指數(shù)計算(BI)，YI=∑Y/n值越大，變黃越快，BI=∑B/n值越大，變褐越快；參照張國超等[14]的方法每隔12 h測定煙葉失水量，進行煙葉失水與變黃協(xié)調(diào)性的計算，其中，K1=失水30 %時間/變黃十成時間，值越接近1，煙葉失水與變黃協(xié)調(diào)性越好，K2=(失水50 %時間-失水30 %時間)/(變褐30 %時間-變黃十成時間)，K2越小，越容易定色；采用烘箱法[15]測定煙葉含水率；采用80 %丙酮提取法[16]進行煙葉色素含量測定；采用酸解法[17]進行煙葉淀粉含量測定；采用鄰苯二酚氧化法[18]進行煙葉多酚氧化酶活性的測定；烤后煙葉等級質(zhì)量根據(jù)烤煙國標GB2635-92進行統(tǒng)計；重復3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運用Microsoft Excel 2010進行試驗結(jié)果統(tǒng)計，運用Origin 2018進行繪圖，運用DPS對數(shù)據(jù)進行多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 暗箱條件下煙葉烘烤特性變化

2.1.1 變黃特性 由圖1可知，在相同暗箱條件下，T2煙葉較其他處理變黃較快，在采后60 h內(nèi)就完成了變黃；CK、T1變黃趨勢較為一致，在采后變黃速度一直較為緩慢直至完全變黃，但在采后36 h內(nèi)T1變黃速度稍快于CK，在采后72 h時CK、T1完全變黃；T3在采后變黃速度較慢，直至108 h才達到完全變黃，變黃指數(shù)為T2>CK>T1>T3(表1)，由此可見，各處理煙葉易烤性為T2>CK>T1>T3；T2變褐速度較快，在96 h前褐變程度遠高于其他處理，變黃與變褐同時進行；CK、T1變褐趨勢幾乎一致，均表現(xiàn)為褐變開始時間較晚，在采后72～108 h期間變褐速度較快，而后減慢的趨勢；T3褐變開始時間較早，但變褐速度一直較為緩慢，在采后168 h褐變只達到8成左右，各處理間褐變指數(shù)為T2>T1>CK>T3(表1)，由此可見，各處理煙葉耐烤性為T3>CK>T1>T2。

圖1 在暗箱條件下各處理煙葉顏色變化Fig.1 The color changes of tobacco leaves under different conditions in black box condition

2.1.2 失水特性 由圖2可見，各處理煙葉在暗箱條件下隨著時間的增加，煙葉失水量也逐漸增加。T2煙葉失水最快，在采后各時間段失水率均大于其他處理煙葉，采后120 h時失水率達到60 %；在采后60 h前，CK、T1失水率差別較小，而后CK失水量增加，在采后60～108 h之間失水率高于T1；T3煙葉在采后24 h前失水率與CK幾乎一致，但隨后出現(xiàn)了較難失水的現(xiàn)象，失水率與其他處理相比一直保持較低的水平?？梢娫谙嗤瑮l件下，各處理煙葉失水難易程度為：T2>CK>T1>T3。

表1 暗箱條件下各處理煙葉變黃指數(shù)、變褐指數(shù)

注：同一列檢測指標不同字母表示在0.05水平上存在顯著差異，下同。

Note: Different letters of the same column indicate significant difference (P< 0.05).The following tables are the same.

2.1.3 變黃與失水協(xié)調(diào)性 從表2可見，不同處理煙葉間K1和K2值存在較大差異。K1值表現(xiàn)為T2>1>CK>T1>T3，在同等暗箱試驗條件下，T2失水速度落后于變黃速度，而CK、T1、T3則表現(xiàn)為變黃速度落后于失水速度，其中CK在失水與變黃協(xié)調(diào)性方面表現(xiàn)最好，T3表現(xiàn)最差；K2值表現(xiàn)為：CK

2.2 烘烤過程中煙葉烘烤特性變化

2.2.1 烘烤過程中煙葉失水特性 由圖3可見，各處理煙葉在烘烤過程中煙葉水分表現(xiàn)出相似的變化規(guī)律，都為先慢后快的變化規(guī)律，T2煙葉在72 h前失水量較小，而后失水加劇，含水率迅速下降在120 h時下降至15 %左右，在烘烤過程中各時期含水率均高于其他3個處理；CK、T1煙葉在60 h前失水量較小，而后迅速失水，T1失水速度略高于CK，但總體上CK煙葉含水率在烘烤過程中高于T1；T3煙葉在36 h前失水量較小，而后失水速度加快，期間其煙葉含水率低于其他處理煙葉，在84 h時含水率降低至一較低水平，而后失水速度減慢?？梢?，在烘烤過程中各處理煙葉失水主要集中于變黃后期及以后，而特殊素質(zhì)煙葉在烘烤過程中與常規(guī)煙葉相比失水波動性較大，這可能是由于各煙葉組織結(jié)構(gòu)差異較大引起的。

圖2 暗箱條件下各處理煙葉水分變化Fig.2 Changes of moisture in tobacco leaves under dark-box conditions

Table 2 The yellowing and water loss coordination of treated tobacco leaves under dark-box condition

處理TreatmentK1K2CK0.96±0.03b1.73±0.09dT10.91±0.04b2.04±0.09cT21.14±0.02a2.22±0.03bT30.78±0.04c2.79±0.06a

圖3 烘烤過程中各處理煙葉總水分含量的變化Fig.3 Changes of total moisture content of tobacco leaves treated during curing

圖4 烘烤過程中各處理煙葉色素含量變化Fig.4 Changes of pigment content in tobacco leaves during curing

2.2.2 烘烤過程中煙葉變黃特性 由圖4可見，在烘烤過程中各處理煙葉葉綠素含量都呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，且在48h前下降速度較快，而后較緩慢，其中T2鮮煙葉葉綠素含量較高，但在烘烤過程中降解速度較快，除去變黃前期各處理間葉綠素含量基本表現(xiàn)為T3>T1>CK>T2的情況；各處理間煙葉葉綠素a含量呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，除局部波動外，各處理間葉綠素a含量基本表現(xiàn)為T3>T1>CK>T2的情況；除卻局部波動外各處理煙葉葉綠素b含量基本呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，T2鮮煙葉葉綠素b含量顯著高于其他處理，但在烘烤過程中降解速度較快，T3煙葉烘烤過程中除烘烤前期葉綠素b含量顯著高于其他處理煙葉，T1、CK間含量差異較小，總體表現(xiàn)為T3>T1>CK>T2；在烘烤過程中各時間段T3煙葉類胡蘿卜素含量都顯著高于其他處理，CK、T2煙葉類胡蘿卜素含量差異較小，但CK含量略高于T2，二者變化趨勢幾乎一致，T1煙葉在烘烤前期類胡蘿卜素含量較高，但下降速度較快，在48 h后含量低于其他處理。可見，在烘烤過程中特殊素質(zhì)煙葉與常規(guī)煙葉的色素降解速度相比較慢。

2.3 烘烤過程中各處理煙葉淀粉含量變化

由圖5可見，烘烤過程中各處理煙葉淀粉含量呈逐漸下降趨勢，在烘烤前期快速降解而后降解速度變慢，各處理煙葉淀粉含量表現(xiàn)為T3> T1> CK >T2?？梢?，特殊素質(zhì)煙葉淀粉在烘烤過程中降解速度較慢，可能是煙葉失水特性之間的差異影響了淀粉降解代謝，在變黃期適度失水量加快各處理煙葉淀粉代謝，而T1、T3定色期失水程度較高從而抑制其淀粉代謝，T2煙葉淀粉含量較低可能是由于光照不足，碳代謝較弱引起的。

2.4 烘烤過程中各處理煙葉PPO活性變化

由圖6可以看出，隨著烘烤時間的增加，烘烤溫度及煙葉失水量也逐漸增加，各處理煙葉的多酚氧化酶活性表現(xiàn)出先上升后下降的變化趨勢，除局部波動外各處理多酚氧化酶活性變化趨勢基本一致，在變黃后期及定色前期由于適宜的環(huán)境溫濕度及煙葉含水量，煙葉多酚氧化酶保持較高的活性，在定色后期隨著烤房溫度的進一步升高以及煙葉失水程度的加劇，煙葉的綜合環(huán)境條件已不適宜多酚氧化酶的生存，所以其活性在這期間快速降低，在干筋階段煙葉內(nèi)多酚氧化酶幾近失活。在烘烤過程中各處理煙葉多酚氧化酶間活性表現(xiàn)為：T2>T3>T1>CK，可見不同特殊素質(zhì)煙葉酶促棕色化反應發(fā)生程度為T2>T3>T1。

圖5 烘烤過程中各處理煙葉淀粉含量變化Fig.5 Changes of starch content in tobacco leaves during curing

2.5 烤后煙葉經(jīng)濟形狀

由表3可見，各處理烤后煙上、中等煙比例表現(xiàn)為CK>T1>T2>T3，其中CK顯著大于T1、T2、T3；各處理烤后煙橘色煙比例表現(xiàn)為CK>T2>T1>T3，其中CK顯著大于T1、T2、T3，T1、T2之間差異不顯著；各處理烤后煙青煙比例表現(xiàn)為T1>T3>T2>CK，其中T1顯著大于CK、T2、T3，CK、T2之間差異不顯著；各處理烤后煙黑糟煙比例表現(xiàn)為T2>T3>T1>CK，其中T2、T3顯著大于CK、T1；各處理烤后煙掛灰、雜色煙比例表現(xiàn)為T2>T3>T1>CK，其中T2、T3顯著大于CK、T1。可見，多雨寡日照、過量施肥煙葉在烘烤過程中出現(xiàn)掛灰的概率較高，容易烤黑、烤糟，烘烤質(zhì)量較差；而返青煙葉在烘烤過程中易出現(xiàn)烤青的現(xiàn)象，但相較于其他處理煙葉來說，整體烘烤質(zhì)量較好。

3 討 論

研究表明，返青煙葉葉綠素降解較慢、煙葉易烤性較差且淀粉含量與正常煙葉相比稍高，這可能是由于前期干旱影響煙株正常生長發(fā)育，對氮素的吸收速率快于干物質(zhì)的積累，氮素在煙葉中積累濃縮，碳氮代謝失調(diào)[19]，在后期灌水充足的條件下，葉片內(nèi)硝酸還原酶活力增強，煙葉對氮素的同化能力增強，葉綠素含量較高，從而導致光合作用較強，光合產(chǎn)物增多引起的[20]；與常規(guī)煙葉相比返青煙葉含水量較低且在烘烤過程中失水較慢，這可能是由于煙株在前期干旱條件下生長在一定程度上提高了煙株的抗旱性，使葉片組織結(jié)構(gòu)緊密，海綿組織厚度增加，在一定程度上提高了葉片保水力引起的[21]，但因此葉片含水量也相對較低，從而引起變黃速度稍落后于失水速度，與常規(guī)煙葉相比失水與變黃協(xié)調(diào)性較差，導致烤后青煙比例較高；與常規(guī)煙葉相比在定色期多酚氧化酶活性較高，增大煙葉酶促褐變幾率，在一定程度上可增加烤后煙葉黑糟及掛灰雜色煙比例。

研究表明多雨寡日照煙葉葉綠素含量與常規(guī)煙葉相比較高，類胡蘿卜素含量較低，淀粉含量較低，這可能是由于煙葉在生長發(fā)育時期光照不足，降雨量較大，煙株適當提高體內(nèi)葉綠素含量以適應弱光條件引起的，這也與孫小玲等[22]的研究結(jié)果相一致，但弱光條件下葉片光合作用減弱從而導致光合產(chǎn)物積累較少，因此淀粉積累量較少；葉片含水量較高，這可能是在多雨條件下土壤中水量充足引起的[23]；煙葉在烘烤過程中葉綠素降解較快、易變黃，煙葉易烤性較好，因此烤后青煙比例較低，但煙葉在遮光條件下干物質(zhì)積累量減少，耐烤性較差，定色期煙葉含水量較高，多酚氧化酶活性較強，提高烘烤過程中褐變發(fā)生率，增加煙葉在烘烤過程中出現(xiàn)黑糟、掛灰、雜色煙的風險，導致烤后煙葉質(zhì)量較差。

圖6 烘烤過程中各處理煙葉PPO活性變化Fig.6 Changes of PPO activity in tobacco leaves during curing

表3 各處理烤后煙葉經(jīng)濟形狀分析

研究表明過量施肥煙葉在烘烤過程中葉綠素含量較高且降解緩慢、難變黃、易烤性較差，淀粉含量高，這可能是由于氮肥施用過量，煙株氮代謝過旺引起的；而過強的氮代謝導致煙葉光合作用較強，光合產(chǎn)物較多，導致在烘烤過程中煙葉內(nèi)含物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化不夠充分，增加烤后黑糟煙比例；而在定色期多酚氧化酶活性較高使煙葉容易發(fā)生褐變，導致烘烤過程中煙葉易發(fā)生掛灰、雜色等現(xiàn)象。

4 結(jié) 論

返青煙葉易烤性較差而耐烤性良好，在烘烤過程中需要在變黃期注意低溫保濕促使煙葉變黃，減少烤青煙比例；多雨寡日照煙葉易烤性較好而耐烤性較差，煙葉含水量較高，在定色期要注意及時排濕，減少煙葉褐變風險；過量施肥煙葉難變黃，易變褐，易烤性耐烤性均較差，在烘烤時可采取誘發(fā)變黃等烘烤工藝，最大程度上減少烤壞煙比例；但目前關于不同特殊素質(zhì)煙葉的烘烤工藝還需進一步通過烘烤試驗進行驗證。