密集烘烤烤煙不同品種煙葉霉?fàn)€特性研究

潘飛龍，蘇家恩，宋朝鵬，范志勇，朱 凱，王新中，孫 軍，徐成龍，楊彥明，賀 帆*

(1. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；2. 云南省煙草公司 大理州公司，云南 大理 671000)

【研究意義】煙葉烘烤損失是煙葉在烤房中的非正常烘烤而引起的損失[1]，對(duì)煙葉生產(chǎn)和煙農(nóng)造成重大損失[2]。近年來，烘烤期間煙葉腐爛霉變已經(jīng)成為我國南方部分煙區(qū)如福建[3]、云南[4]、廣西[5]等烘烤環(huán)節(jié)的重要經(jīng)濟(jì)損失之一。因此，研究密集烘烤過程中煙葉霉?fàn)€特性，闡明煙葉素質(zhì)與煙葉霉?fàn)€關(guān)系，對(duì)指導(dǎo)煙葉生產(chǎn)、防控?zé)熑~霉?fàn)€有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】與常見烤壞煙基本類型不同，有研究認(rèn)為烤爛煙是由于煙葉烘烤過程中變黃期溫度過低、相對(duì)濕度過高，煙葉受腐爛真菌或細(xì)菌侵染所引起[6]。烘烤過程中煙葉霉?fàn)€主要集中于烤房的低溫高濕層，尤其以氣流上升式四層密集烤房的頂層最為嚴(yán)重，造成煙葉產(chǎn)量與質(zhì)量的降低[7]。煙葉作為光合作用產(chǎn)物，富含糖類、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，存儲(chǔ)期煙葉易滋生微生物而導(dǎo)致腐爛霉變[8]。研究表明，溫度和相對(duì)濕度是影響煙葉霉?fàn)€的重要因素之一[9]，含氧量對(duì)煙葉霉?fàn)€也有一定影響[10]。曾婷英[11]等首次對(duì)烘烤期間造成煙葉霉?fàn)€的病原菌進(jìn)行了鑒定，認(rèn)為烘烤期煙葉的霉?fàn)€是由米根霉(RhizopusoryzaeWent et Geerligs)引起的侵染性病害，又稱煙葉霉?fàn)€病。煙葉發(fā)生霉?fàn)€時(shí)，葉片內(nèi)大分子物質(zhì)被微生物降解，小分子物質(zhì)如游離氨基酸含量等會(huì)發(fā)生明顯變化[12]。烘烤過程中煙葉霉?fàn)€呈S型增長趨勢(shì)[13]，與溫度密切相關(guān)；環(huán)境濕度是誘導(dǎo)煙葉霉?fàn)€的主導(dǎo)因素，濕度越高，煙葉霉?fàn)€程度越嚴(yán)重[14]。目前，對(duì)烘烤期煙葉霉?fàn)€的研究，多集中在環(huán)境條件對(duì)煙葉霉?fàn)€的影響等方面，而煙葉自身素質(zhì)條件與煙葉霉?fàn)€的研究鮮有報(bào)道?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本文從煙葉自身素質(zhì)條件出發(fā)，通過測(cè)定烘烤過程中不同品種煙葉水分含量、主脈硬度、淀粉、還原糖和可溶性總糖含量的動(dòng)態(tài)變化，并統(tǒng)計(jì)不同品種煙葉霉?fàn)€發(fā)生情況，探究煙葉霉?fàn)€發(fā)生規(guī)律。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究旨在系統(tǒng)地闡明烘烤過程中煙葉霉?fàn)€發(fā)生規(guī)律，明確煙葉素質(zhì)與霉?fàn)€的發(fā)生關(guān)系，為優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)、防止烘烤期間煙葉霉?fàn)€提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年7-9月在云南省大理州鳳儀鎮(zhèn)江西村進(jìn)行，供試烤煙品種為紅花大金元、K326、云煙116和云煙87。供試土壤為紫色土，土壤肥力中等均勻，排水灌溉系統(tǒng)良好，前茬作物水稻。土壤基本理化性質(zhì)：pH 6.42，有機(jī)質(zhì)33.62 g/kg，堿解氮186.48 mg/kg，速效磷24.67 mg/kg，速效鉀131.57 mg/kg。供試部位為中部葉(9～11葉位)，大田管理及煙葉采收均按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)管理要求進(jìn)行。

儀器設(shè)備：氣流上升式四層密集烤房(規(guī)格：長8 m，寬2.7 m，高4.1 m)，烤房保溫保濕性能良好，風(fēng)機(jī)為7號(hào)軸流風(fēng)機(jī)；MIK-TH512溫濕度記錄儀(杭州美控自動(dòng)化技術(shù)有限公司)；數(shù)碼相機(jī)(尼康D90)；阿貝折射儀(上海光學(xué)儀器一廠)； GY-3水果硬度計(jì)(艾普計(jì)量儀器有限公司)；DHG-9030A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)；Auto Analyzer 3 AA3型連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀(德國BRAN + LUEBBE公司生產(chǎn))。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)氣流上升式四層密集烤房，裝煙密度54 kg·m-3，按照“三段式烘烤工藝”正常烘烤。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)不同烤煙品種處理，分別為T1：紅花大金元；T2：K326；T3：云煙116；T4：云煙87。選取4個(gè)不同品種中部葉(均達(dá)到生理成熟)，每個(gè)處理各選取4桿煙葉，分別均勻放置于煙葉易發(fā)生霉?fàn)€的低溫高濕層(氣流上升式四層烤房為第4層)，自烤房點(diǎn)火后，每隔12 h取烘烤過程中不同品種煙葉，測(cè)定煙葉濕基含水率和自由水含量、主脈硬度及煙葉常規(guī)化學(xué)成分，同時(shí)每隔4 h記錄烤房溫濕度變化及煙葉霉?fàn)€變化。每組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次重復(fù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 干球溫度和相對(duì)濕度的測(cè)定 自烤房點(diǎn)火起開始計(jì)時(shí)，采用溫濕度記錄儀每隔4 h測(cè)定烤房的干球溫度和相對(duì)濕度，直到煙葉霉?fàn)€停止為止。

1.3.2 煙葉霉?fàn)€率測(cè)定 每隔4 h采用數(shù)碼相機(jī)對(duì)不同品種煙葉進(jìn)行拍照，使用Photoshop作圖軟件對(duì)烘烤過程中煙葉霉?fàn)€發(fā)病率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，至煙葉霉?fàn)€終止為止；統(tǒng)計(jì)不同品種煙葉霉?fàn)€病發(fā)病率及病情指數(shù)，參考王永棟[3]方法(表1)。

1.3.3 煙葉水分測(cè)定 每隔12 h取烤房第四層不同品種煙葉，按照聶榮邦[15]等方法用阿貝折射儀對(duì)煙葉自由水含量進(jìn)行測(cè)定，煙葉濕基含水率按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T311-2009中烘箱法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4 主脈硬度測(cè)定 均勻選取距葉柄處1～2 cm主脈組織的3個(gè)點(diǎn)為測(cè)定點(diǎn)，采用GY-3水果硬度計(jì)對(duì)煙葉主脈硬度進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定值的加權(quán)平均數(shù)為該煙葉主脈硬度。

1.3.5 化學(xué)成分測(cè)定 采用AA3型連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀測(cè)定烘烤過程中煙葉的淀粉、還原糖和可溶性總糖含量，還原糖和可溶性總糖含量按照YC/T159-2002方法進(jìn)行測(cè)定，淀粉含量按照YC/T216-2007方法進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel2010進(jìn)行整理，用Origin9.1進(jìn)行作圖，用SPSS22.0進(jìn)行多重比較及Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 烘烤過程中煙葉霉?fàn)€變化的不同階段

密集烘烤過程中烤房環(huán)境直接影響了煙葉的烘烤質(zhì)量，如圖1所示，為氣流上升式四層密集烤房頂層的干球溫度和相對(duì)濕度動(dòng)態(tài)變化，可以看出烤房頂層相對(duì)濕度在60 h之前一直保持較高的狀態(tài)，達(dá)到100 %，隨后逐漸波動(dòng)下降；烘烤至72 h時(shí)，烤房相對(duì)濕度快速降低，這可能與煙葉定色期排濕有關(guān)?？痉宽攲痈汕驕囟葎t隨著烘烤的進(jìn)行呈波動(dòng)升高趨勢(shì)，變黃中期(24～60 h)烤房溫度在36～38 ℃。

2.2 烘烤過程中不同品種煙葉水分含量變化

由圖2可以看出，通過對(duì)烘烤過程中不同品種煙葉自由水和束縛水含量的測(cè)定，不同品種煙葉水分含量不同。T2煙葉濕基含水率最高，達(dá)到88.1 %，相應(yīng)的其自由水含量也較高，為66.2 %；T1煙葉含水率最低，為81.3 %；不同品種煙葉濕基含水率由低到高為：T1T3>T4>T1。

圖1 煙葉烘烤過程中干球溫度與相對(duì)濕度的變化Fig.1 Changes of dry bulb temperature and relative humidity during flue curing process

圖2 烘烤過程中不同品種煙葉水分變化Fig.2 Changes of moisture in different tobacco varieties during flue curing process

2.3 烘烤過程中不同品種煙葉主脈硬度變化

主脈硬度可以反映煙葉組織結(jié)構(gòu)對(duì)外界環(huán)境的抵抗能力，不同主脈硬度煙葉抗逆性不同。由圖3可知，烘烤前108 h煙葉主脈硬度呈波動(dòng)下降，但不同品種煙葉主脈硬度略有不同；煙葉主脈硬度從大到小為：T2>T4>T3>T1。不同品種煙葉主脈硬度在48 h之前均保持較高，隨后快速降低；烘烤至108 h，不同品種煙葉主脈硬度差異不顯著，且達(dá)到最低值。

2.4 烘烤過程中不同品種煙葉化學(xué)成分動(dòng)態(tài)變化

烘烤過程中煙葉發(fā)生腐爛霉變，與煙葉自身營養(yǎng)物質(zhì)密切相關(guān)。由表2可知，煙葉烘烤過程中淀粉逐漸降解，淀粉含量逐漸降低，還原糖和可溶性總糖含量逐漸升高。T2品種鮮煙葉淀粉含量最高，而T1煙葉在烘烤過程中淀粉含量較高；通過對(duì)不同品種煙葉淀粉降解速率對(duì)比可知，T1煙葉淀粉降解速率較慢，T3、T4煙葉淀粉降解速率相對(duì)較快；淀粉降解主要發(fā)生在煙葉變黃期(72 h前)，定色期煙葉淀粉含量趨于穩(wěn)定。不同品種煙葉還原糖和可溶性總糖含量不同，烘烤過程中，T2品種煙葉還原糖和可溶性總糖含量較高，T1煙葉還原糖和可溶性總糖含量較低，這可能與烘烤過程中淀粉降解有關(guān)。

2.5 不同品種煙葉霉?fàn)€變化分析

由表3可知，不同品種煙葉霉?fàn)€發(fā)病率不同，霉?fàn)€發(fā)病率：T2>T4>T3>T1，病情指數(shù)：T2>T4>T1>T3，表明T2品種煙葉發(fā)病率及霉?fàn)€程度最嚴(yán)重。進(jìn)一步分析烘烤過程中各品種煙葉霉?fàn)€情況動(dòng)態(tài)變化(圖4)可知，煙葉霉?fàn)€主要發(fā)生在變黃期(72 h前)，呈S型增長趨勢(shì)，36～60 h為煙葉霉?fàn)€爆發(fā)式增長時(shí)期；烘烤至定色期，煙葉霉?fàn)€逐漸停止。T2品種煙葉霉?fàn)€發(fā)病時(shí)間最早(16 h)，霉?fàn)€率最高；不同品種煙葉霉?fàn)€終止時(shí)間基本一致(76 h)。

圖3 烘烤過程中不同品種煙葉主脈硬度動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Dynamic changes of hardness of main veins of different tobacco varieties during flue curing process

2.6 煙葉水分含量、主脈硬度、化學(xué)成分與煙葉霉?fàn)€病相關(guān)性分析

由表4可知，煙葉自由水含量、主脈硬度與煙葉霉?fàn)€率呈極顯著正相關(guān)(r=0.902、0.961，P<0.01)；煙葉還原糖、可溶性總糖含量與煙葉霉?fàn)€率呈顯著正相關(guān)(r=0.718、0.796，P<0.05)；煙葉束縛水含量、淀粉含量與煙葉霉?fàn)€率相關(guān)性不顯著(P>0.05)；由此表明，烘烤過程中煙葉發(fā)生腐爛霉變與煙葉自由水含量和主脈硬度關(guān)系最為密切，與還原糖和可溶性總糖含量關(guān)系次之，而束縛水含量和淀粉含量對(duì)煙葉腐爛霉變影響作用較小。

表2 烘烤過程中不同品種煙葉淀粉、還原糖和可溶性總糖動(dòng)態(tài)變化

注：同一指標(biāo)不同品種不同小寫字母和大寫字母分別表示差異顯著(P<0.05)和差異極顯著(P<0.01)，下同。

Note: The same indicator of different varieties of different lowercase letters and capital letters, respectively, the difference was significant (P<0.05) and the difference was extremely significant (P<0.01), the same as below.

表3 不同品種煙葉霉?fàn)€病發(fā)生情況

表4 煙葉水分含量、主脈硬度、化學(xué)成分與煙葉霉?fàn)€病之間相關(guān)性

注：*表示在0.05水平上顯著相關(guān)；**表示在0.01水平上極顯著相關(guān)。

Note: * indicates a significant correlation at the 0.05 level; ** indicates a very significant correlation at the 0.01 level.

3 討 論

烘烤過程中煙葉腐爛霉變已經(jīng)成為煙葉烘烤環(huán)節(jié)重要的經(jīng)濟(jì)損失之一[16]，煙葉霉?fàn)€主要發(fā)生在變黃期及定色前期(圖4)，不同品種煙葉霉?fàn)€特性不同。自由水是植物細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑，參與細(xì)胞代謝反應(yīng)[17]，自由水含量越高，植物細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)的粘度越小，代謝活動(dòng)越旺盛。本研究發(fā)現(xiàn)，不同品種煙葉自由水含量由低到高為：T1T4>T3>T1，這可能與煙葉抗逆性有關(guān)。

圖4 烘烤過程中不同品種煙葉霉?fàn)€動(dòng)態(tài)變化Fig.4 Dynamic changes of tobacco leaf mildew in different varieties during flue curing process

烘烤過程中煙葉經(jīng)歷了復(fù)雜的生理生化變化，大分子物質(zhì)如淀粉等發(fā)生降解，小分子物質(zhì)含量增加[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，T2品種鮮煙葉淀粉含量最高，T1煙葉在烘烤過程中淀粉含量較高； T1煙葉淀粉降解速率較慢，T3、T4煙葉淀粉降解速率相對(duì)較快，這可能與不同品種煙葉烘烤特性有關(guān)[20]。烘烤過程中，T2品種煙葉還原糖和可溶性總糖含量較高，T1煙葉還原糖和可溶性總糖含量較低，這可能與煙葉淀粉降解有關(guān)。

不同品種煙葉在烘烤期霉?fàn)€狀況不同，本研究發(fā)現(xiàn)，煙葉霉?fàn)€發(fā)病率：T2>T4>T3>T1，T2品種煙葉最易發(fā)生霉?fàn)€；病情指數(shù)[21]是考慮發(fā)病率和嚴(yán)重程度的綜合指標(biāo)，病情指數(shù)越大，病害越嚴(yán)重，本研究表明煙葉病情指數(shù)：T2>T4>T1>T3，即T2品種煙葉抗霉?fàn)€性最差。不同品種煙葉發(fā)生霉?fàn)€主要在變黃期，呈S型增長趨勢(shì)，其中T2品種煙葉霉?fàn)€開始時(shí)間最早，這可能與其抗逆性較差有關(guān)[22]。相關(guān)性分析表明，烘烤過程中煙葉霉?fàn)€與煙葉自由水含量、主脈硬度呈極顯著正相關(guān)，與還原糖、可溶性總糖含量呈顯著正相關(guān)，與束縛水含量、淀粉含量相關(guān)性不顯著。由此可知，烘烤過程中煙葉霉?fàn)€與煙葉自身素質(zhì)密切相關(guān)，其中煙葉自由水含量和主脈硬度與煙葉霉?fàn)€關(guān)系最為密切，還原糖和可溶性總糖含量關(guān)系次之，而束縛水含量和淀粉含量對(duì)煙葉霉?fàn)€影響作用較小。

4 結(jié) 論

烘烤過程中不同品種煙葉霉?fàn)€的變化趨勢(shì)基本相似，但不同品種的煙葉水分含量、主脈硬度及化學(xué)成分含量各指標(biāo)在烘烤不同階段表現(xiàn)出不同，且各指標(biāo)變化幅度也存在一定差異。煙葉水分含量、主脈硬度、化學(xué)成分與煙葉霉?fàn)€病相關(guān)性分析表明，烘烤過程中煙葉霉?fàn)€與煙葉自由水含量、主脈硬度呈極顯著正相關(guān)，與還原糖、可溶性總糖含量呈顯著正相關(guān)；因此，煙葉自由水含量、主脈硬度、還原糖和可溶性總糖含量均可作為研究煙葉霉?fàn)€的有效參數(shù)。根據(jù)烘烤過程中煙葉霉?fàn)€變化規(guī)律，結(jié)合煙葉自身素質(zhì)特點(diǎn)，制定有效的煙葉生產(chǎn)措施并合理調(diào)控?zé)熑~烘烤環(huán)節(jié)，確保煙葉生產(chǎn)的質(zhì)量和效益。