自然陳化條件下烤煙片煙4種酶活性的變化動態(tài)

馬 迅，楊 威，趙新梅，宋鵬飛，王 熾，陳興位，閆 輝，李枝武，胡 靖，倪 明*

(1.云南中煙有限責任公司技術(shù)中心，云南 昆明 650231; 2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，云南 昆明 650205)

【研究意義】云南是種植烤煙的大省，其立體氣候特點明顯，不同地區(qū)生態(tài)條件差異較大，煙葉的主要倉儲地點在全省分布較廣[1-3]，各個倉儲地點環(huán)境的溫濕度條件不同，會影響倉儲煙葉的酶活性[4]。酶類作用是煙葉陳化的機理之一[5]，在陳化期間，煙葉中的多種物質(zhì)在酶類的作用下氧化分解形成重要的香氣成分[6]，是提高煙葉發(fā)酵質(zhì)量的動力[7]，因而有必要研究自然條件下片煙陳化的酶活性變化動態(tài)。【前人研究進展】國內(nèi)學(xué)者研究了室內(nèi)控制溫濕度處理對烤煙陳化過程中多酚氧化酶、過氧化物酶、脂氧合酶、苯丙氨酸裂解酶活性變化的影響[8-10]，烤煙生長過程中不同移栽時間的酶活性變化[11]，實驗室煙葉自然陳化的酶活性變化[12]，安徽和貴州烤煙片煙倉儲中化學(xué)成分及相關(guān)酶類的變化[13]?！颈狙芯壳腥朦c】昆明、曲靖、紅河均為云南重要煙區(qū)，每年提供大量的煙葉原料，曲靖、楚雄、紅河、元江4個地區(qū)均處于云南中緯度地區(qū)，溫濕度條件有利于煙葉的陳化處理，是建立大型倉儲基地的適宜地點，也是探究自然陳化的合適地點?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究旨在探究4個存儲地點2個烤煙品種片煙陳化過程中的蛋白酶、淀粉酶、多酚氧化酶、過氧化物酶的變化動態(tài)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地點為曲靖、楚雄、紅河、元江4個烤煙片煙倉庫。選取昆明、曲靖、紅河3個產(chǎn)地的烤煙K326和紅大2個品種的C3F片煙，烤煙生產(chǎn)時間為2014年，入庫時間為2015年4月，其中第1批取樣時間為2015年4月(即陳化時間0個月)，第2批取樣時間為2015年10月(即陳化時間6個月)，第3批取樣時間為2016年1月(即陳化時間9個月)，第4批取樣時間為2016年7月(即陳化時間15個月)，共計96個樣品，取樣方法見圖1。

1.2 試驗方法

4個倉儲地點環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)來源于各地倉庫管理員的每日記錄，記錄地點為倉庫內(nèi)，記錄每日上午10:00時和下午14:00時的溫濕度情況。根據(jù)每日的溫濕度均值算出每個月的平均溫濕度。

分別在陳化0、6、9和15個月時取煙樣進行酶活性及其相關(guān)化學(xué)成分含量的測定。淀粉酶活性測定參照鄒琦[14]方法，蛋白酶活性測定參照張樹政[15]方法，多酚氧化酶和過氧化物酶活性測定參照朱廣廉等[16]方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 4個倉儲區(qū)煙葉倉庫的年溫濕度變化情況

4個倉儲地點煙葉倉庫全年的溫濕度變化特點各異(表1，圖2)，其中，元江倉庫海拔最低，全年溫度和濕度較高，且季節(jié)性變化小，屬于高溫中濕倉儲區(qū)；彌勒倉庫全年濕度較高，但溫度季節(jié)性較強，溫濕度夏、秋兩季較高，冬、春兩季較低，屬于中溫高濕倉儲區(qū)；楚雄倉庫全年溫濕度隨季節(jié)變化的幅度大，季節(jié)性較強，且雨熱同期，屬于中溫中濕倉儲區(qū)；曲靖倉庫全年溫濕度變化幅度較小，季節(jié)性不強，屬于低溫低濕倉儲區(qū)。

2.2 4個倉儲區(qū)的酶活性變化分析

蛋白酶、淀粉酶、多酚氧化酶、過氧化物酶4種酶活性隨著倉儲區(qū)、烤煙品種和取樣時間(即陳化時間)而變化?？偟膩砜矗煌緹熎贩N的酶活性不同，K326品種的4種酶活性均顯著高于紅大品種，4種酶活性隨著取樣時間變化而變化見表2～5。

圖1 取樣方法Fig.1 Sampling method

表1 4個陳化倉儲地點的生態(tài)條件Table 1 Ecological conditions of the four storage locations

圖2 4個倉儲地點的月溫濕度變化Fig.2 Monthly temperature and humidity changes in the four storage locations

表2 元江倉儲區(qū)片煙4種酶活性的變化Table 2 Activities of four enzymes in storage area of Yuanjiang

續(xù)表2 Continued table 2

產(chǎn)地Producingareas陳化時間(月)AgingtimeK326紅大蛋白酶活性(U/g)Proteaseactivity淀粉酶(U/g)Amylaseactivity過氧化物酶(U/g)Peroxidaseactivity多酚氧化酶(U/g)Polyphenoloxidaseactivity蛋白酶活性(U/g)Proteaseactivity淀粉酶(U/g)Amylaseactivity過氧化物酶(U/g)Peroxidaseactivity多酚氧化酶(U/g)Polyphenoloxidaseactivity6970．3690．1840．33451．2280．3871．3391120．1620．7150．672540．4690．120152640．4120．074500．4450．3270

表3 彌勒倉儲區(qū)片煙4種酶活性的變化Table 3 Activities of four enzymes in storage area of Mile

表4 楚雄倉儲區(qū)片煙4種酶活性的變化Table 4 Activities of four enzymes in storage area of Chuxiong

表5 曲靖倉儲區(qū)片煙4種酶活性的變化Table 5 Activities of four enzymes in storage area of Qujing

2.3 4種酶的變化動態(tài)

4個存儲地點的K326和紅大品種片煙的蛋白酶活性的動態(tài)變化基本一致。供試煙樣陳化前期蛋白酶活性較低，陳化0～6個月其活性開始上升，6～9個月蛋白酶活性增幅變大，陳化9個月時蛋白酶活性達到最高，此后蛋白酶活性有不同程度降低，其中K326品種片煙蛋白酶活性的變幅更大見圖3。

4個存儲地點的K326和紅大2個品種片煙淀粉酶酶活性的總體變化趨勢不明顯，其中紅河和曲靖2個產(chǎn)地的淀粉酶活性呈現(xiàn)先增加后降低然后再增加的趨勢，昆明產(chǎn)地的片煙淀粉酶活性呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢見圖3。

4個存儲地點的K326和紅大品種過氧化物酶酶活性的變化動態(tài)有一定差異，其中，K326品種片煙過氧化物酶活性呈現(xiàn)波動變化，陳化0～6個月時過氧化物酶活性逐漸降低，6～9個月時過氧化物酶活性逐漸增加，9～15個月時過氧化物酶活性逐漸降低；紅大品種片煙過氧化物酶活性0～6個月時呈現(xiàn)逐漸降低趨勢，6～9個月時降低幅度變大，9～15個月時降低趨勢變緩，但至15個月時，2個品種的過氧化物酶活性基本達到同一水平見圖4。

4個存儲地點的K326和紅大品種片煙中的多酚氧化酶的酶活性變化動態(tài)基本一致，陳化0～6個月時呈現(xiàn)降低，6～9個月時降幅減少，9～15個月時多酚氧化酶活性逐漸升高，其中K326的變化幅度比紅大品種更大見圖4。

圖3 4個存儲地點的K326和紅大烤煙蛋白酶、淀粉酶活性變化動態(tài)Fig.3 Dynamic changes of protease and amylase activities in two tobacco cultivars of four storage area

圖4 4個存儲地點的K326和紅大品種的過氧化物酶、多酚氧化酶活性變化動態(tài)Fig.4 Dynamic changes of peroxidase and polyphenol oxidase activities in two tobacco cultivars of four storage area

3 討 論

自然陳化也叫自然醇化或自然發(fā)酵，主要借助自然氣候變化進行發(fā)酵，也叫季節(jié)性發(fā)酵[17]，它的主要特點是在煙葉存儲期間，利用一年一度的春季溫度上升促進煙葉內(nèi)酶的活動，使煙葉經(jīng)過緩慢的發(fā)酵過程，以達到改善煙葉品質(zhì)的目的[18]。本研究表明不同存儲地點、烤煙品種、陳化時間對陳化過程中酶活性變化均有影響，不同倉儲地點的溫濕度不同，其中元江屬于高溫中濕倉儲區(qū)，彌勒屬于中溫高濕倉儲區(qū)，楚雄屬于中溫中濕倉儲區(qū)，曲靖屬于低溫低濕倉儲區(qū)，不同倉儲區(qū)的自然環(huán)境與烤煙品種差異使4種酶的酶活性呈現(xiàn)復(fù)雜性變化。

4個存儲地點的K326和紅大品種的蛋白酶活性隨著陳化時間的推進呈現(xiàn)逐漸升高，在第9個月時達到最大，這與張西仲[19]等研究結(jié)論一致。初始蛋白酶活性較低可能原因是片煙在打葉復(fù)烤時，在高溫和脫水作用下蛋白酶鈍化，開始陳化后，由于溫度逐漸升高，鈍化的酶開始恢復(fù)活性；淀粉酶活性在陳化過程中的總體變化趨勢不明顯，昆明產(chǎn)地與紅河、曲靖變化趨勢不一致，過氧化物酶的酶活性變化因品種不同而有差異，紅大品種陳化過程中逐漸降低，K326品種則先波動上升后降低，這可能與實際存儲情況的復(fù)雜性有關(guān)；多酚氧化酶的酶活性在2個烤煙品種片煙中的變化趨勢一致，呈現(xiàn)“先降低后升高”的規(guī)律，這與趙銘欽[20]等研究的結(jié)論不一致，可能由于趙銘欽等為室內(nèi)控制的恒定溫濕度條件，而本研究是在自然的存儲條件下，其溫濕度變化情況更復(fù)雜，且煙葉經(jīng)過初烤和復(fù)烤2次高溫處理后，煙葉中的水解酶活性較低，因此在煙葉陳化初期酶活性不高，至陳化9個月后酶活性才開始迅速上升。

K326品種片煙的蛋白酶、淀粉酶、多酚氧化酶、過氧化物酶4種酶的活性均顯著高于紅大品種，且變化幅度較大，這與陳化過程中觀察到的紅大品種比K326品種煙葉更耐儲存的現(xiàn)象相一致，酶活性的測定結(jié)果也明確了酶活性變化是紅大品種片煙更耐儲存的深層原因。

4 結(jié) 論

自然陳化條件下，存儲地點、烤煙品種、陳化時間使片煙中的蛋白酶、淀粉酶、多酚氧化酶、過氧化物酶4種酶的活性呈現(xiàn)復(fù)雜性變化，這些變化對煙葉的陳化有重要的影響。本研究探究了自然陳化過程中4種酶的酶活性變化動態(tài)，明確了紅大品種片煙比K326品種片煙更耐儲存的深層原因。

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