變筋溫度對烤煙新品種NC55生理指標(biāo)及煙葉質(zhì)量的影響

孫帥帥，孫福山，王愛華，徐秀紅，王松峰，王傳義，王全明，張國超，廖和明

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青島 266101；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081）

近年來，烤煙新品種NC55在山東煙區(qū)的種植面積逐步加大。尹東升等[1]調(diào)查研究指出，在山東新引品種中，NC55的綜合表現(xiàn)好，抗病性較好，單位面積產(chǎn)量、產(chǎn)值較高，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。實(shí)際烘烤過程中，在42 ℃煙葉達(dá)到9～10成黃以后，進(jìn)入變筋期，由于溫度設(shè)置的不恰當(dāng)，導(dǎo)致烤后煙葉品質(zhì)和外觀質(zhì)量下降。變筋溫度點(diǎn)是烘烤過程中使得煙筋葉綠素充分 降解和解決青筋問題的關(guān)鍵溫度點(diǎn)，是煙葉烘烤過程中提質(zhì)、增香和固定既得品質(zhì)的關(guān)鍵時(shí)期[2]，此階段的穩(wěn)溫溫度設(shè)置的恰當(dāng)與否對煙葉質(zhì)量有著重要影響，通常情況在42～50 ℃均能使煙筋變黃[3-4]。目前不同變筋溫度對烤煙新品種 NC55質(zhì)量的影響研究還未見報(bào)道，本研究針對新品種NC55設(shè)置不同的變筋溫度處理，分析某些生理指標(biāo)的變化以及對煙葉質(zhì)量的影響，以期找到最佳變筋溫度，通過工藝的調(diào)整彰顯新品種NC55的特色，提高NC55品種的烤后煙葉質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于 2010年在山東省諸城市賈悅鎮(zhèn)瑯埠規(guī)范化栽培示范煙田進(jìn)行。供試烤煙品種為 NC55，試驗(yàn)田土壤肥力中等，行距1.2 m，株距0.5 m。單株留葉18～20片，選取生長成熟一致、落黃均勻的中部煙葉（9～11葉位）為試驗(yàn)材料。試驗(yàn)采用興東輝電熱烤箱，每個(gè)烤箱可裝120片煙葉。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與取樣方法

先按三段式烘烤工藝規(guī)范進(jìn)行變黃期烘烤，在干/濕球溫度為38 ℃/36 ℃變黃穩(wěn)溫，煙葉達(dá)到7～8成黃、片軟；在42 ℃/38 ℃時(shí)穩(wěn)溫，煙葉達(dá)到9～10成黃、主脈軟、勾尖；進(jìn)入變筋期，設(shè)置3種不同的穩(wěn)溫處理：（1）45 ℃穩(wěn)溫烘烤（處理 1），（2）47 ℃穩(wěn)溫烘烤（處理2），（3）49 ℃穩(wěn)溫烘烤（處理3），在此階段濕球溫度在38～39 ℃，煙葉達(dá)到黃片黃筋、小卷筒的狀態(tài)；此后仍按三段式烘烤工藝規(guī)范烘烤，在54 ℃/39～40 ℃時(shí)穩(wěn)溫，煙葉干片；在65～68 ℃/42 ℃時(shí)穩(wěn)溫，直到煙葉干筋。

分別在烘烤過程中關(guān)鍵溫度點(diǎn)（鮮煙、38 ℃、42 ℃、45～49 ℃、54 ℃、68 ℃）取樣，一部分用于生理指標(biāo)測定，一部分殺青后用作常規(guī)化學(xué)成分及香氣物質(zhì)含量的測定，每處理重復(fù)3次。

1.3 測定內(nèi)容與方法

鮮煙葉葉綠素、類胡蘿卜素采用分光光度法測定[5]；葉片含水量用殺青烘干稱重法測定；葉片含水量、失水量、失水速率的計(jì)算采用YC/T311—2009方法；多酚氧化酶活性采用鄰苯二酚氧化法測定[6]；淀粉含量測定用連續(xù)流動(dòng)法YC/T216—2007；總糖、還原糖采用YC/T159—2002標(biāo)準(zhǔn)方法測定；中性揮發(fā)性香氣物質(zhì)測定采用同時(shí)蒸餾萃取以硝基苯為內(nèi)標(biāo)通過GC/MS測定。

2 結(jié) 果

2.1 不同變筋溫度對某些生理指標(biāo)的影響

2.1.1 水分含量 由表1可知，不同變筋溫度處理，NC55葉片總水分含量隨烘烤過程的進(jìn)行都呈降低趨勢。變黃期各處理水分含量差異較小，變黃末期3個(gè)不同處理的水分含量均在51%左右，變黃階段3個(gè)處理的失水量和失水速率較接近。變筋末期，煙葉含水量隨著溫度的升高而降低，其中 49 ℃處理含水量為21.44%，較45 ℃、47 ℃處理低10個(gè)百分點(diǎn)以上，在此階段，49 ℃處理的失水量和失水速率也明顯大于45 ℃、47 ℃處理。由于煙葉烘烤過程水分是各種代謝活動(dòng)的限制因素，因此各處理之間失水速率、含水率的不同將對烤后煙葉的形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)和內(nèi)在質(zhì)量的形成產(chǎn)生影響。

表1 不同變筋溫度條件下葉片水分變化Table1 Changes of water content under different muscle-yellowing temperature treatments

2.1.2 色素含量 由圖1可知，不同變筋溫度各處理葉綠素總含量均呈現(xiàn)降低趨勢，38 ℃末之前降解量最大，此階段降解量占葉綠素總量的80%左右。至42 ℃末，葉片達(dá)到9～10成黃時(shí)，各處理葉綠素降解88%左右。變筋末期，各處理之間葉綠素含量差異較小，47 ℃處理葉綠素含量介于45 ℃、49 ℃處理之間。由于葉綠素的降解主要發(fā)生在變黃期，因此不同變筋溫度處理對葉綠素影響較小。

由圖2看出，烘烤過程中類胡蘿卜素的降解比葉綠素的降解緩慢，且中間有起伏。變筋期，類胡蘿卜素降解速率表現(xiàn)為49 ℃處理＞45 ℃處理＞47℃處理，至干筋末期，47 ℃和49 ℃處理類胡蘿卜素含量接近，稍低于45 ℃處理類胡蘿卜素含量。

圖1 不同變筋溫度對煙葉葉綠素含量的影響Fig.1 Changes of chlorophyll in tobacco leaves under different muscle-yellowing temperature treatment

圖2 不同變筋溫度對煙葉類胡蘿卜素含量的影響Fig.2 Changes of carotenoid in tobacco leaves under different muscle-yellowing temperature treatment

2.1.3 淀粉酶和多酚氧化酶活性 由圖3可知，烘烤過程中，淀粉酶活性呈現(xiàn)先升高再降低的過程。烘烤開始階段隨著溫度的升高、煙葉水分的散失，組織細(xì)胞內(nèi)的淀粉酶活性被激活，在 38 ℃末達(dá)到最大值，以后隨著水分散失的加劇和溫度的升高，酶活性逐步降低。不同變筋溫度處理，淀粉酶活性有隨溫度升高而降低的趨勢。整個(gè)定色期，47 ℃處理的淀粉酶活性降低較為平緩，49 ℃處理淀粉酶活性降低最快，45℃、47 ℃處理淀粉酶活性差異不大。

煙葉多酚氧化酶（PPO）的活性反映出煙葉發(fā)生棕色化反應(yīng)的可能性，烘烤過程中煙葉多酚氧化酶活性高，表現(xiàn)為定色困難，烤后煙中雜色煙比例較大[7-9]。由圖4可知，不同變筋溫度處理之間，多酚氧化酶活性有隨溫度升高而降低的趨勢。在烘烤過程中，47 ℃處理多酚氧化酶活性逐步降低且相對穩(wěn)定；45℃處理的多酚氧化酶活性在定色期要明顯高于47 ℃和49 ℃兩個(gè)處理。45 ℃處理，葉片水分含量又較47 ℃處理、49 ℃處理高，導(dǎo)致底物多酚隨水分流動(dòng)與活性較高的多酚氧化酶接觸機(jī)會(huì)增大，煙葉變褐的可能性大大增加，這與烤后煙45 ℃處理雜色煙比例達(dá)18.61%相吻合。

圖3 不同變筋溫度對煙葉淀粉酶活性的影響Fig.3 Amylase activity under different muscle-yellowing temperature treatment

圖4 不同變筋溫度對煙葉PPO活性的影響Fig.4 PPO activity under different muscle- yellowing temperature treatment

2.2 不同變筋溫度對烤后煙葉化學(xué)成分的影響

由表2可知，47 ℃處理的淀粉含量低于45 ℃、49 ℃處理，相應(yīng)的47 ℃處理的烤后煙葉總糖與還原糖也稍高于其余兩個(gè)處理，總氮、總植物堿含量以49 ℃處理最低，其他兩個(gè)處理幾乎無差異。

表2 不同變筋溫度烤后煙葉化學(xué)成分Table2 Chemical compositions in cured tobacco leaves under different muscle-yellowing temperature treatment

2.3 烤后煙葉外觀質(zhì)量和主要經(jīng)濟(jì)性狀

從烤后煙葉外觀質(zhì)量來看（表 3），47 ℃處理橘黃煙比例最高，青煙和雜色煙比例最低，45 ℃處理雜色煙比例最高，達(dá)到18.61%。從烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀來看（表 4），47 ℃處理的上等煙、中等煙、上中等煙比例及均價(jià)最高，49 ℃處理的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)略低于47 ℃處理，45 ℃處理的上等煙、中等煙、上中等煙比例及均價(jià)最低。綜合外觀質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)性狀來看，47 ℃處理最好，有利于橘黃煙的形成，49℃處理次之，45 ℃處理外觀質(zhì)量相對較差。

表3 不同變筋溫度烤后原煙外觀質(zhì)量Table3 Appearance quality (different groups) of cured tobacco leaves under different muscle-yellowing temperature treatment

表4 不同變筋溫度烤后煙葉等級結(jié)構(gòu)Table4 Grade composition of cured tobacco leaves under different muscle-yellowing temperature treatment

2.4 不同變筋溫度對中性香氣物質(zhì)含量的影響

從表5可知，共檢測出29種中性致香物質(zhì)，其中18種以47 ℃處理含量含量最高，10種以45 ℃處理含量最高，1種以49 ℃處理含量最高。從中性致香物質(zhì)總量來看，47 ℃處理與45 ℃較接近，為950 μg/g左右，都明顯大于49 ℃處理。除新植二烯外的致香物質(zhì)總量是47 ℃處理＞45 ℃處理＞49 ℃處理。美拉德反應(yīng)產(chǎn)物可以產(chǎn)生煙草特有的濃郁香氣[10-11]，不同處理之間，45 ℃處理與49 ℃處理接近，低于47 ℃處理。因此，相比于49 ℃和45 ℃，47 ℃更利于發(fā)生美拉德反應(yīng)。苯丙氨酸類降解產(chǎn)物為47 ℃處理＞45 ℃處理＞49 ℃處理。類胡蘿卜素降解產(chǎn)物香氣質(zhì)好、刺激性小，不同處理之間，47℃處理＞45 ℃處理＞49 ℃處理。西柏烷類降解產(chǎn)物方面，47 ℃處理＞45 ℃處理＞49 ℃處理。新植二烯是葉綠素降解的產(chǎn)物，占中性香氣物質(zhì)的絕大部分，本身具有一定的香氣，還可以轉(zhuǎn)化成小分子香味成分[12-14]，隨著變筋溫度的提高，新植二烯含量逐步降低，且下降幅度很大，47 ℃處理比45 ℃減少 18.72 μg/g，49 ℃處理比 45 ℃減少 165.62 μg/g，這可能由于變筋溫度的提高導(dǎo)致葉綠素降解為新植二烯含量減少以及新植二烯加速降解為其他揮發(fā)性物質(zhì)所致。

表5 不同變筋溫度對煙葉中性致香物質(zhì)含量的影響 μg/gTable5 Content of neutral aroma components in tobacco leaves under different muscle-yellowing temperature treatment

3 討 論

從生理生化變化來看，不同變筋溫度處理對烘烤過程中葉片水分變化、多酚氧化酶活性影響較大，對葉綠素、類胡蘿卜素的降解、淀粉酶活性、淀粉降解的影響較小。不同變筋溫度對水分散失影響最明顯，49 ℃處理水分散失明顯快于45 ℃、47 ℃處理，影響了烘烤過程中煙葉內(nèi)部大分子物質(zhì)的降解、香氣物質(zhì)的生成。葉綠素和類胡蘿卜素的降解在變黃期已大部分降解，不同變筋溫度處理對色素的變化影響較小。變筋階段淀粉酶活性隨著變筋溫度的升高而降低，此階段 49 ℃處理淀粉酶活性明顯低于45 ℃、47 ℃處理。不同變筋溫度對多酚氧化酶活性影響較大，45 ℃處理多酚氧化酶活性較47 ℃、49 ℃處理活性高，使得烤后煙葉雜煙比例明顯增高。

從烤后煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)來看，不同變筋溫度處理以 47 ℃處理的淀粉含量最低，總糖、還原糖含量較高。煙葉外觀質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)性狀以47 ℃處理橘黃煙比例最高，青煙和雜色煙比例最低，45 ℃處理雜色煙比例最高，同時(shí)47 ℃處理的上等煙、中等煙、上中等煙比例及均價(jià)最高。中性致香物質(zhì)方面，47 ℃處理香氣物質(zhì)含量要高于 45℃、49 ℃處理，其中49 ℃處理中性致香物質(zhì)要明顯低于其他兩個(gè)處理。這可能是由于定色期是煙葉致香物質(zhì)形成的關(guān)鍵時(shí)期，煙葉干燥過快、過早，使得香氣物質(zhì)的產(chǎn)生減少，高溫條件下煙葉香氣物質(zhì)揮發(fā)增多的原因所致[15]。美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物、西柏烷類降解產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物均以 47 ℃處理最多；隨著變筋溫度的提高，新植二烯含量逐步降低，這與王能如等[16]的研究結(jié)果類似。

對于烤煙新品種NC55，選擇47 ℃的變筋溫度，各種生理生化反應(yīng)協(xié)調(diào)，煙葉失水協(xié)調(diào)性好，色素降解充分，多酚氧化酶活性低，淀粉酶活性穩(wěn)定，淀粉充分降解；中性致香物質(zhì)成分含量高，烤后煙的雜色煙比例小，均價(jià)高。因此，以 47 ℃變筋溫度最有利于變黃和后熟，有利于NC55品種烤后煙葉香氣物質(zhì)產(chǎn)生和品質(zhì)的提升。

[1]尹東升，杜傳印，劉廣玉，等.引進(jìn)美國烤煙新品種適應(yīng)性對比試驗(yàn)[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（5）：23-25.

[2]劉領(lǐng)，王能如，徐增漢，等.定色前期穩(wěn)溫點(diǎn)對煙葉石油醚提取物和多酚含量的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（19）：5788-5789.

[3]孫福山，王麗卿，劉偉，等.煙葉成熟度及烘烤關(guān)鍵指標(biāo)與煙葉質(zhì)量關(guān)系的研究[J].中國煙草科學(xué)，2002，23（3）：25-27.

[4]宮長榮，周義和，楊煥文.烤煙三段式烘烤導(dǎo)論[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2006：114-224.

[5]李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2000：130-137，194-203.

[6]朱廣廉，鐘文海，張愛琴.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：北京大學(xué)出版社，1990：37-40.

[7]雷東鋒，馮怡，梅建生，等.煙草中多酚氧化酶的特征分析及應(yīng)用展望[J].中國煙草科學(xué)，2003（2）：1-4.

[8]呂作新，劉好寶，劉彩萍.煙葉烘烤過程中的酶促棕色化反應(yīng)及其調(diào)控途徑[J].中國煙草科學(xué)，1997，18（2）：19-21.

[9]李玉娥，尹啟生，宋紀(jì)真，等.煙草酶促棕色化反應(yīng)及調(diào)控技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國煙草科學(xué)，2008，29（6）：71-77.

[10]劉闖，陳振國，趙華武，等.密集烘烤中風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化對煙葉中性致香物質(zhì)的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，36（6）：641-643.

[11]王佩，劉國順，李蘭周，等.不同種類肥料對烤煙中性致香物質(zhì)的影響[J].土壤通報(bào)，2010，41（3）：678-682.

[12]孟智勇，張保占，馬浩波，等.密集烘烤轉(zhuǎn)火時(shí)間對烤煙中性致香物質(zhì)和評吸質(zhì)量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（9）：31-34.

[13]王能如，徐增漢，張瀛.轉(zhuǎn)火時(shí)機(jī)對烤煙上部葉的后熟效應(yīng)[J].煙草科技，2001（9）：41-43.

[14]史宏志.煙草香味學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1998.

[15]高玉珍，王衛(wèi)峰，張俊，等.密集烘烤不同變黃溫濕條件對煙葉中性致香物質(zhì)的影響[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，23（2）：215-219.

[16]王能如，徐增漢，劉領(lǐng)，等.定色前期穩(wěn)溫點(diǎn)對翠碧1號(hào)煙葉香氣成分含量的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（10）：66-68.