煙葉變黃過(guò)程中淀粉與多酚類物質(zhì)及相關(guān)酶活性的變化

鄒焱 謝已書 盧賢仁 武圣江

摘要：為了解煙葉在調(diào)制過(guò)程中的物質(zhì)變化規(guī)律，采用自然堆制變黃方法研究了煙葉在變黃過(guò)程中淀粉與多酚類物質(zhì)及相關(guān)酶活性的變化。結(jié)果表明，煙葉淀粉含量在開始變黃時(shí)高達(dá)35%～40%，在變黃過(guò)程中隨變黃時(shí)間快速下降，至變黃后72 h其含量已降低了50%。煙葉淀粉酶活性則隨變黃時(shí)間逐漸增強(qiáng)，至變黃后72 h其活性已比開始變黃時(shí)增強(qiáng)了1倍多。煙葉淀粉酶活性與煙葉淀粉含量呈線性關(guān)系，且下部和中部煙葉二者呈顯著（P<0.05）負(fù)相關(guān)，上部煙葉二者呈極顯著（P<0.01）負(fù)相關(guān)。煙葉綠原酸和蕓香苷含量隨變黃時(shí)間變化呈波浪式增加趨勢(shì)，但增加的幅度較小，而煙葉莨菪亭含量隨變黃時(shí)間變化無(wú)明顯規(guī)律。煙葉中多酚氧化酶活性隨變黃時(shí)間的變化呈平緩波動(dòng)，變化幅度較小。多酚氧化酶活性與煙葉綠原酸、蕓香苷和莨菪亭含量之間無(wú)線性相關(guān)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：煙葉；變黃過(guò)程；淀粉；淀粉酶；多酚；多酚氧化酶

中圖分類號(hào)：S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）13-3163-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.13.024

Changes of Starch，Polyphenols Content and Related Enzyme Activity of

Tobacco Leaves during Yellowing

ZOU Yan， XIE Yi-shu， LU Xian-ren， WU Sheng-jiang

（Guizhou Tobacco Research Institute， Guiyang 550081， China）

Abstract： In order to investigate the rule of material transformation in the curing process of tobacco， changes of starch， polyphenols and related enzyme activities of tobacco leaves were studied under natural yellowing conditions. The results showed that the starch content of tobacco leaves was up to 35%～40% when yellowing， and decreased quickly with yellowing time， and decreased by half after 72 h. Amylase activity of tobacco leaves enhanced gradually with yellowing time， and enhanced by one times after 72 h. There was a linear relationship between amylase activity and starch content of tobacco leaves， and the linear relationship was significant （P<0.05） in the lower and middle leaves and very significant （P<0.01） in upper leaves. The chlorogenic acid and rutin content of tobacco leaves had an increased trend with yellowing time， but the increased rate was smaller. The scopoletin content of tobacco leaves had no significant change with yellowing time. The polyphenol oxidase activity of tobacco leaves changed small with yellowing， but had a gentle fluctuations. There was no linear correlation between the polyphenol oxidase activity and chlorogenic acid content， and rutin content， and scopoletin content.

Key words： tobacco leaf； yellowing process； starch； amylase； polyphenol； polyphenol oxidase

烤煙生產(chǎn)過(guò)程長(zhǎng)、環(huán)節(jié)多、工序復(fù)雜[1]，其中烘烤調(diào)制是烤煙生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)中煙葉碳水化合物、含氮化合物等諸多物質(zhì)發(fā)生分解轉(zhuǎn)化，最終形成煙葉的商品品質(zhì)。目前煙葉烘烤調(diào)制主要采用“三段式”密集烘烤方法，即鮮煙葉從采收至干燥需要經(jīng)歷變黃、定色、干筋三個(gè)階段[2，3]，在不同的階段了解煙葉內(nèi)的物質(zhì)變化規(guī)律，可對(duì)煙葉內(nèi)的化學(xué)成分進(jìn)行合理調(diào)控。煙葉變黃階段是體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)變化最劇烈的階段，針對(duì)此階段的煙葉化學(xué)成分變化及對(duì)煙葉品質(zhì)的影響研究國(guó)內(nèi)有較多報(bào)道[4-9]。但隨著中國(guó)現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有的烤煙密集烘烤方式已呈現(xiàn)出諸多不足，如耗時(shí)長(zhǎng)、用工多、能耗大、污染大等問(wèn)題[10]。因此，近些年來(lái)，新型烘烤設(shè)備及技術(shù)正在成為煙葉烘烤調(diào)制方面的研究熱點(diǎn)，如太陽(yáng)能輔助加熱烤房的研究[11]、生物質(zhì)能源烘烤技術(shù)[12，13]、微波烘烤煙葉技術(shù)[14，15]、烤煙晾曬調(diào)制技術(shù)等，但在新型調(diào)制過(guò)程中對(duì)煙葉中的物質(zhì)分解變化規(guī)律報(bào)道較少。為此，對(duì)煙葉自然變黃過(guò)程中的淀粉、多酚類物質(zhì)及其相關(guān)酶活性的變化進(jìn)行研究，旨在為烤煙新型調(diào)制技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中對(duì)煙葉品質(zhì)的調(diào)控提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2011年在貴州省煙草科學(xué)研究院福泉試驗(yàn)基地進(jìn)行。供試煙田管理規(guī)范，群體生長(zhǎng)發(fā)育協(xié)調(diào)一致，煙葉成熟落黃均勻，烤煙品種為云煙85。

1.2 試驗(yàn)方法

采收下、中、上3個(gè)部位正常成熟的煙葉，下部葉采收第3～5位葉，中部葉采收第9～11位葉，上部葉采收第15～17位葉。煙葉采收回后，挑選出不正常煙葉，每個(gè)部位再選取成熟一致的煙葉各175片，然后采用葉柄朝下、葉尖朝上的豎立方法把鮮煙葉密集堆放于自制的密封變黃架上，在自然狀態(tài)下使鮮煙葉變黃，在鮮煙葉堆置變黃過(guò)程中每隔12 h取1次樣，每次取25片葉，共取7次，其中2片鮮煙葉除去主脈后切碎裝入保鮮袋中放入-70 ℃冰箱中保存，用于測(cè)定淀粉酶活性和多酚氧化酶活性，其余23片鮮葉殺青烘干、粉碎過(guò)60目篩，用于測(cè)定淀粉和多酚類物質(zhì)含量。

1.3 測(cè)定方法

淀粉含量采用流動(dòng)注射分析法測(cè)定；淀粉酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定[16，17]；綠原酸、蕓香苷、莨菪亭等多酚類物質(zhì)采用高效液相色譜法測(cè)定[18，19]；多酚氧化酶采用比色法測(cè)定，以每克鮮重每分鐘變化0.01光密度值為一個(gè)酶活力單位[20]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 15.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉變黃過(guò)程中淀粉含量變化

淀粉含量對(duì)煙葉品質(zhì)有較大影響，烘烤調(diào)制后的優(yōu)質(zhì)煙葉淀粉含量一般低于5%。從圖1可以看出，剛從田間采回的煙葉淀粉含量（以干重計(jì)，下同）很高，下部和中部煙葉淀粉含量可達(dá)到40%，而上部煙葉淀粉含量也高達(dá)35%。在自然變黃過(guò)程中，不同部位煙葉淀粉含量變化均表現(xiàn)為隨變黃時(shí)間推移而下降的規(guī)律，且下降幅度較大。至變黃72 h時(shí)，下部和中部煙葉淀粉含量已下降至20%左右，上部煙葉淀粉含量已下降至15%左右，表明在自然變黃72 h后煙葉淀粉含量已降低了50%。

2.2 煙葉變黃過(guò)程中淀粉酶活性變化及與淀粉含量變化的相關(guān)性

淀粉酶的主要功能是促進(jìn)淀粉的分解轉(zhuǎn)化，從而降低煙葉中的淀粉含量。從圖2可以看出，上部煙葉淀粉酶活性高于下部和中部煙葉，而下部和中部煙葉中的淀粉酶活性相差較小。在煙葉自然變黃過(guò)程中，不同部位鮮煙葉中的淀粉酶活性整體逐漸增強(qiáng)，至變黃72 h時(shí)淀粉酶活性已比剛開始時(shí)增強(qiáng)了1倍多，表明淀粉酶活性有隨煙葉變黃時(shí)間推移而呈現(xiàn)出增強(qiáng)的規(guī)律。

從煙葉淀粉酶活性與淀粉含量的關(guān)系來(lái)看（圖3），二者存在線性相關(guān)關(guān)系，其中下部、中部和上部煙葉二者的相關(guān)系數(shù)分別為0.781 9、0.759 9和0.958 6。對(duì)各相關(guān)系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)（t檢驗(yàn)），結(jié)果表明，下部和中部煙葉淀粉酶活性與淀粉含量呈顯著（P<0.05）負(fù)相關(guān)，而上部煙葉二者呈極顯著（P<0.01）負(fù)相關(guān)。

2.3 煙葉變黃過(guò)程中多酚類物質(zhì)含量變化

煙葉中的多酚類物質(zhì)主要為綠原酸、蕓香苷和莨菪亭。從圖4可以看出，不同部位煙葉中的綠原酸含量相差不大，含量均在9.0～13.0 mg/g之間。在自然變黃過(guò)程中，煙葉綠原酸含量隨變黃時(shí)間推移呈波浪式上升，但上升幅度較小，其含量在10.0 mg/g附近波動(dòng)，至變黃72 h時(shí)，下、中、上部煙葉綠原酸含量比變黃開始時(shí)分別上升了1.80、1.77、1.07 mg/g。

煙葉中蕓香苷含量表現(xiàn)為上部煙葉>中部煙葉>下部煙葉（圖5），且各部位煙葉蕓香苷含量相差較大。在自然變黃過(guò)程中，煙葉蕓香苷含量隨變黃時(shí)間推移也呈波浪式增加，且增加幅度較小，至變黃72 h時(shí)，下、中、上部煙葉蕓香苷含量比變黃開始時(shí)分別增加了1.31、1.60、0.99 mg/g。

由圖6可以看出，煙葉中莨菪亭含量較低，不同部位中的含量相差較大。在自然變黃過(guò)程中，下部和中部煙葉莨菪亭含量隨變黃時(shí)間推移波動(dòng)較大，而上部煙葉莨菪亭含量隨變黃時(shí)間推移波動(dòng)較小，但均無(wú)明顯的變化規(guī)律。

2.4 煙葉變黃過(guò)程中多酚氧化酶活性變化及與多酚類物質(zhì)的相關(guān)性

從圖7可以看出，不同部位煙葉之間多酚氧化酶活性相差不大。在煙葉自然變黃過(guò)程中，多酚氧化酶活性隨變黃時(shí)間的變化呈現(xiàn)平緩的波動(dòng)，變化幅度較小，至變黃72 h時(shí)煙葉中的多酚氧化酶活性均無(wú)明顯增強(qiáng)或減弱。表明煙葉中多酚氧化酶在自然變黃過(guò)程中比較穩(wěn)定，其活性變化不大。

對(duì)煙葉變黃過(guò)程中的多酚氧化酶活性與煙葉綠原酸、蕓香苷和莨菪亭含量之間的關(guān)系進(jìn)行線性擬合（圖8、圖9、圖10），并對(duì)其相關(guān)系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果表明，不同部位煙葉中的多酚氧化酶活性與煙葉中的綠原酸、蕓香苷和莨菪亭含量之間的線性相關(guān)系數(shù)均未達(dá)顯著水平，彼此間無(wú)線性相關(guān)關(guān)系。

3 小結(jié)與討論

煙葉淀粉含量是評(píng)價(jià)其質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，國(guó)外優(yōu)質(zhì)烤煙淀粉含量為1%～2%，而中國(guó)煙葉中淀粉含量為4%～6%，可見中國(guó)烤煙淀粉含量偏高[21]。從田間采收回的成熟煙葉淀粉含量較高，經(jīng)過(guò)烘烤調(diào)制后煙葉中的淀粉大部分分解轉(zhuǎn)化為葡萄糖，少量分解為中間產(chǎn)物，在煙葉淀粉的分解轉(zhuǎn)化過(guò)程中，淀粉酶起重要的催化作用[22]。本研究結(jié)果表明，在變黃過(guò)程中煙葉淀粉酶活性增強(qiáng)，且與淀粉含量呈顯著負(fù)相關(guān)，在淀粉酶的催化作用下，煙葉中的淀粉快速分解轉(zhuǎn)化，與宮長(zhǎng)榮等[4]的研究結(jié)果一致，但本研究是在自然變黃條件下進(jìn)行的，相對(duì)于人工控溫控濕條件下淀粉分解轉(zhuǎn)化要慢一些。

多酚類物質(zhì)對(duì)煙葉色澤、香味和煙氣生理強(qiáng)度等有重要影響，也是衡量煙葉品質(zhì)的重要指標(biāo)[23]。綠原酸、蕓香苷和莨菪亭是煙葉中最主要的多酚類物質(zhì)，其中又以綠原酸和蕓香苷含量較高，而莨菪亭含量較低[22]。在調(diào)制過(guò)程中煙葉中的多酚氧化酶能催化氧化多酚類化合物為醌，從而影響煙葉的外觀和內(nèi)在品質(zhì)[24]。本研究結(jié)果表明，在煙葉變黃過(guò)程中綠原酸和蕓香苷含量隨變黃時(shí)間推移呈增加趨勢(shì)，這與宮長(zhǎng)榮等[9]的研究結(jié)果基本一致。但煙葉多酚氧化酶活性隨變黃時(shí)間推移變化平緩，且與煙葉綠原酸、蕓香苷和莨菪亭含量之間均無(wú)線性相關(guān)關(guān)系，而據(jù)宮長(zhǎng)榮等[9]的研究報(bào)道，煙葉多酚氧化酶活性隨著烘烤過(guò)程的進(jìn)展而呈下降趨勢(shì)，至烘烤72 h后失去活性。在煙葉烘烤調(diào)制過(guò)程中由于溫度的不斷上升，水分不斷散失，從而抑制了多酚氧化酶的活性，而在自然變黃過(guò)程中由于溫濕度變化平穩(wěn)，所以多酚氧化酶活性變化也不大。另?yè)?jù)報(bào)道，在煙草組織中，多酚氧化酶受到類囊體膜保護(hù)，天然狀態(tài)無(wú)活性，但在組織損傷后，由于類囊體膜被破壞，多酚氧化酶被釋放出來(lái)從而表現(xiàn)出活性[24]。在自然變黃過(guò)程中，可能因煙葉組織破壞較小，使得多酚氧化酶活性在變黃前后變化不大，參與催化氧化多酚類物質(zhì)的作用也不明顯。

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