變黃期溫濕度對豫煙10號碳代謝及烤后品質(zhì)的影響

高相彬，宗勝杰*，孟智勇，趙鳳霞，李建華，劉 芳，馬浩波，朱銀峰，張國平

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，河南 許昌 461000；2.許昌市煙草公司，河南 許昌 461000)

【研究意義】新品種優(yōu)良的品質(zhì)特性以及配套的栽培調(diào)制加工技術(shù)是烤煙優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的基礎(chǔ)保證。河南省作為典型的濃香型烤煙產(chǎn)區(qū)，多年來一直以中煙100、云煙87等作為主栽品種，河南省自育新品種種植規(guī)模偏低，究其原因是針對新品種的配套技術(shù)不到位，在栽培、烘烤調(diào)制過程中出現(xiàn)或多或少的問題。豫煙10號是河南農(nóng)業(yè)大學(xué)以農(nóng)大201為母本、以云煙87為父本經(jīng)系譜法定向選擇培育而成，多年的試驗(yàn)結(jié)果表明，該品種產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價、上等煙比例均高于NC89，是一個在品質(zhì)、抗性、產(chǎn)量、適應(yīng)性等方面較能兼顧的優(yōu)良新品種。作為河南省自育新品種，河南省各產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了示范種植，也初步具備了全省推廣的基本條件。因此，研究變黃期溫濕度對豫煙10號的影響，完善配套烘烤工藝，對于推動豫煙10號的種植具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】豫煙10號作為河南濃香型特色新品種，目前關(guān)于栽培方面的研究相對較多，主要從該品種的生長發(fā)育[1]、豐產(chǎn)增收[2]和感官質(zhì)量[3]等方面進(jìn)行研究，而對該品種烘烤工藝和烘烤過程中的生理生化變化研究鮮見報道。煙葉烘烤過程伴隨著復(fù)雜劇烈的生理生化變化[4]，不同烘烤工藝處理后煙葉烤后質(zhì)量存在較大差異[5-6]。前期，孟智勇[7]等研究認(rèn)為適宜的烘烤工藝能夠改善豫煙10號的烤后品質(zhì)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本研究立足生產(chǎn)實(shí)際開展豫煙10號烘烤過程中碳代謝及烤后品質(zhì)對不同變黃溫濕度的響應(yīng)研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】為更加明確豫煙10號烘烤過程中的生理生化變化以及烤后煙品質(zhì)對烘烤工藝的響應(yīng)機(jī)制，進(jìn)而建立豫煙10號針對性的密集烘烤工藝、推動豫煙10號等濃香型新品種的推廣種植提供技術(shù)支撐。

表1 取樣時間對應(yīng)溫度記錄表

注：A/B，干球溫度/濕球溫度。

Note: A/B，Dry temperature/wet temperature.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016年在濃香型典型產(chǎn)區(qū)襄城縣王洛鎮(zhèn)進(jìn)行，烘烤設(shè)備為河南佰衡熱泵可拆卸烤房，裝煙室規(guī)格8 m×2.7 m×3.5 m。供試品種為豫煙10號，煙田栽培管理按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用3種烘烤工藝(具體溫濕度參數(shù)見表1)，T1：中溫保濕變黃，T2：中溫中濕變黃，T3：低溫慢排濕變黃。供試煙葉：選取長勢長相、成熟度基本一致的豫煙10號9～11葉位葉片作為試驗(yàn)材料，分別編桿、裝炕，裝煙位置位于烤房距離加熱室2、4、6米處中間棚次。烘烤過程中每12 h取樣1次用于測煙葉酶活性及淀粉、總糖和還原糖含量；烤后煙選取代表性樣品，測定主要化學(xué)成分并進(jìn)行感官質(zhì)量評價。烘烤過程中取樣溫度記錄(表中記錄數(shù)據(jù)“A/B”表示“干球溫度/濕球溫度”)如表1所示。

1.3 測定方法

淀粉酶活性測定采用3,5-二硝基水楊酸比色法；蔗糖酶(INV)活性測定采用砷鉬酸比色法[8]。

烤煙常規(guī)化學(xué)成分按照YC/T 159～162-2002、YC/T 173-2003；評吸質(zhì)量參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 138-1998煙草及煙草制品，對香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、濃度、勁頭、刺激性、余味、燃燒性和灰色9個單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行打分，對9個指標(biāo)分別賦以25 %、15 %、12 %、10 %、10 %、13 %、10 %、2.5 %和2.5 %的權(quán)重，計(jì)算各處理的評吸分值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用SPSS22.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 變黃期不同溫濕度對豫煙10號烘烤過程中淀粉酶活性的影響

由圖1可知，不同溫濕度明顯影響了淀粉酶活性。測定期內(nèi)，豫煙10號淀粉酶活性變化呈雙峰曲線，第1次高峰均出現(xiàn)在烤后24 h前后，第2次高峰T1和T2出現(xiàn)在72 h前后、T3出現(xiàn)在60 h前后。在烘烤24 h前，不同處理淀粉酶活性表現(xiàn)為T1>T2>T3；在烘烤24至48 h時，淀粉酶活性表現(xiàn)為T2>T3>T1；在烘烤36 h后，T2淀粉酶活性一直高于T1處理；T3出現(xiàn)第2次高峰后酶活性介于T1與T2之間。由此可以看出，在中溫變黃條件下，烘烤24 h前保濕有利于提高淀粉酶活性，隨后中濕條件更利于維持淀粉酶活性；低溫慢排濕條件下淀粉酶活性偏低且第2次酶活性高峰(高于T1和T2)有所提前。

圖1 變黃期不同溫濕度對豫煙10號烘烤過程中淀粉酶活性的影響Fig.1 Effect of different temperature and humidity on amylase activity of Yuyan 10 during yellowing stage

圖2 變黃期不同溫濕度對豫煙10號烘烤過程中蔗糖酶(INV)活性的影響Fig.2 Effect of different temperature and humidity during yellowing stage on INV activity of Yuyan 10

2.2 變黃期不同溫濕度對豫煙10號烘烤過程中蔗糖酶活性的影響

由圖2可知，烘烤過程中蔗糖酶(INV)亦受到不同溫濕度條件的明顯影響。中溫變黃(T1、T2)條件下豫煙10號INV活性呈雙峰曲線，T1峰值分別出現(xiàn)在烘烤24、60 h前后，T2峰值分別出現(xiàn)在36、60 h前后；低溫變黃工藝(T3)豫煙10號INV活性呈單峰曲線，峰值出現(xiàn)在48 h前后；且整個測定期內(nèi)除T3峰值出現(xiàn)時間點(diǎn)外，蔗糖酶活性整體表現(xiàn)為T1>T2>T3。由此可以看出，中溫保濕變黃處理有利于豫煙10號INV活性提升，低溫慢排濕變黃處理豫煙10號INV活性較低。

2.3 變黃期不同溫濕度對豫煙10號烘烤過程中淀粉含量的影響

由圖3可知，烘烤過程中淀粉含量呈持續(xù)降解趨勢，烘烤12～36 h降解速率最快，與烘烤過程中淀粉酶活性(圖1)在24 h達(dá)到第1次活性高峰相對應(yīng)；烘烤24 h以前，各處理淀粉含量依次為T3>T2>T1，即烘烤0～24 h內(nèi)T1淀粉降解速率最快；隨后T2、T3淀粉降解量先后超越T1，處理T2淀粉降解量在烘烤36 h前超越T1，T3淀粉降解量在烘烤60 h前超越T1；烘烤至96 h時淀粉含量依次為T1>T3>T2，T2、T3烘烤96 h時淀粉含量分別較T1低13.03 %和9.63 %。

圖3 變黃期不同溫濕度對豫煙10號烘烤過程中淀粉含量的影響( %)Fig.3 Effect of different temperature and humidity on starch content of Yuyan 10 during yellowing stage

圖4 變黃期不同溫濕度對豫煙10號烘烤過程中總糖含量的影響( %)Fig.4 Effect of different temperature and humidity on total sugar content of Yuyan 10 during yellowing stage

2.4 變黃期不同溫濕度對豫煙10號烘烤過程中總糖含量的影響

由圖4可知，烘烤過程中總糖含量呈持續(xù)增加趨勢，烘烤12～36 h總糖積累速率最快，與烘烤過程中淀粉酶活性(圖1)在24 h達(dá)到第一次活性高峰相對應(yīng)；烘烤36 h以前，各處理總糖含量依次為T1>T2>T3；隨后T2、T3總糖積累量超越T1。烘烤前期煙葉中總糖含量有較大幅度的提高，烘烤48h后煙葉中總糖含量變化較小，并逐漸趨于穩(wěn)定。烘烤至96 h總糖含量依次為T2>T3>T1，T2、T3烘烤96 h時總糖含量分別較T1高3.18 %和2.52 %。

2.5 變黃期不同溫濕度對豫煙10號烘烤過程中還原糖含量的影響

如圖5所示，烘烤過程中煙葉中還原糖含量變化趨勢與總糖含量變化趨勢相似，還原糖含量呈持續(xù)增加趨勢，烘烤12～36 h還原糖積累速率最快；烘烤36 h以前，各處理還原糖含量依次為T1>T3>T2；隨后T2、T3還原糖積累量超越T1。烘烤前期煙葉中還原糖含量有較大幅度的提高，烘烤48 h后煙葉中還原糖含量變化較小，并逐漸趨于穩(wěn)定。烘烤至96 h還原糖含量依次為T2>T1>T3，T2、T3烘烤96 h時還原糖含量分別較T1高9.64 %和4.06 %。

圖5 變黃期不同溫濕度對豫煙10號烘烤過程中還原糖含量的影響( %)Fig.5 Effect of different temperature and humidity on reducing sugar content of Yuyan 10 during yellowing stage

表2 碳代謝相關(guān)酶活性和主要含碳化合物含量的相關(guān)性分析(24 h)

注：*. 相關(guān)性在 0.05 上顯著(顯著相關(guān))，**. 相關(guān)性在 0.01 上顯著(極顯著相關(guān))。

Note: *. Correlation is significant in 0.05(Significant correlation), **. Correlation is significant in 0.01(Extremely significant correlation).

表3 變黃期不同溫濕度對豫煙10號烤后煙常規(guī)化學(xué)成分的影響(%)

表4 變黃期不同溫濕度對豫煙10烤后煙評吸質(zhì)量評價結(jié)果(分)

2.6 豫煙10號烘烤過程中碳代謝相關(guān)酶活性和主要含碳化合物含量的相關(guān)性分析

如表2所示,淀粉酶活性與淀粉含量呈極顯著的負(fù)相關(guān)，蔗糖酶活性與淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān)、與總糖含量呈顯著正相關(guān)；淀粉含量與總糖含量呈顯著負(fù)相關(guān)。由此可知，提高淀粉酶活性及活性維持時間可顯著促進(jìn)淀粉的降解以及總糖的形成。

2.7 變黃期不同溫濕度對豫煙10號烤后煙常規(guī)化學(xué)成分的影響

分析表3可知，T2、T3兩處理總糖含量、還原糖含量、兩糖比、糖堿比均高于處理T1，淀粉含量、總氮含量、煙堿含量低于T1，T2、T3常規(guī)化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較T1好。T2、T3總糖分別較T1高2.39 %和2.50 %，還原糖含量較T1高9.49 %和7.46 %，兩糖比較T1高6.82 %和4.55 %，淀粉含量分別較T1低12.96 %和9.05 %；T2還原糖含量、兩糖比和糖堿比最大，淀粉含量最低，碳代謝程度最協(xié)調(diào)，其次是T3。

2.8 變黃期不同溫濕度對豫煙10號烤后煙評吸質(zhì)量的影響

由表4可知，香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣勁頭、余味、燃燒性、灰色和總評分均表現(xiàn)為T2>T3>T1，T2和T3香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、余味、燃燒性、灰色和總評分分別較處理T1提高17.06 %和16.70 %、24.62 %和21.59 %、21.20 %和18.30 %、5.81 %和2.90 %、2.38 %和0.48 %、2.40 %和1.76 %、5.90 %和0.8 %、11.19 %和9.15 %；刺激性指標(biāo)T1表現(xiàn)最佳、T3最差，T2提高了烤后煙香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、余味、燃燒性和灰色指標(biāo)的得分，從而提高烤后煙的評吸質(zhì)量。

3 討 論

煙葉烘烤變黃期是煙葉內(nèi)生理生化變化最劇烈的時期，同時也是烤煙品質(zhì)形成的關(guān)鍵時期[9-10]，合理的變黃溫濕度能夠調(diào)控?zé)熑~中相關(guān)酶活性的強(qiáng)弱，從而控制煙葉內(nèi)大分子物質(zhì)的降解速度和降解程度，并控制煙葉細(xì)胞水平的脂膜破壞時間和程度，保障煙葉酶促反應(yīng)的正常進(jìn)行[11]。淀粉作為鮮煙葉碳水化合物存在的主要形式，其在烤后煙葉中的含量及其代謝產(chǎn)物含量明顯影響著內(nèi)在品質(zhì)。因此，通過烘烤過程中調(diào)節(jié)環(huán)境溫濕度進(jìn)而調(diào)控碳代謝關(guān)鍵酶活性，使烤后煙葉淀粉及其代謝產(chǎn)物居于適宜范圍，可提高烤后煙葉品質(zhì)。淀粉酶、蔗糖酶作為碳代謝的關(guān)鍵酶，其活性受烘烤環(huán)境溫濕度的顯著影響。本研究結(jié)果表明，3種溫濕度條件明顯影響了豫煙10號中部葉的淀粉酶、蔗糖酶活性，T3淀粉酶活性第2次高峰出現(xiàn)在烤后60 h前后、T1和T2出現(xiàn)在72 h前后，T3蔗糖酶活性呈單峰曲線且最高峰出現(xiàn)在烤后48 h前后、T1和T2呈雙峰曲線且最高峰出現(xiàn)在烤后60 h前后。淀粉、總糖、還原糖含量與淀粉酶、蔗糖酶活性之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系。綜合上述結(jié)果，以T2工藝更有利于烘烤過程中豫煙10號碳代謝關(guān)鍵酶活性的維持以及淀粉的降解、總糖和還原糖的形成。

煙葉化學(xué)成分是煙葉質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)，亦是影響煙葉質(zhì)量的內(nèi)在因素[12]，而感官質(zhì)量是對煙葉質(zhì)量的最終判定[13]。大量的研究表明，在一定范圍內(nèi)煙葉中總糖、還原糖、糖堿比等指標(biāo)與煙葉的香氣質(zhì)、香氣量以及評吸總分呈顯著正相關(guān)，而淀粉含量與香氣質(zhì)、香氣量及評吸總分呈顯著負(fù)相關(guān)、煙堿與評吸總分呈負(fù)相關(guān)[13-15]；兩糖比與兩糖差與評吸總分的相關(guān)性存在一定爭議，但較高的總糖、還原糖含量均利于提高評吸總分[13,15-16]。因此，在一定范圍內(nèi)促進(jìn)淀粉的降解、提高總糖、還原糖、糖堿比更有利于提高煙葉的評吸質(zhì)量。本研究發(fā)現(xiàn)，變黃期不同的溫濕度條件影響了烤后煙葉的淀粉、總糖、還原糖等物質(zhì)的含量，影響了烤后煙葉的評吸質(zhì)量得分，且不同處理間均以T2最好。

4 結(jié) 論

烘烤是對田間鮮煙葉素質(zhì)的固化和彰顯，變黃期不同的溫濕度條件影響了葉片的碳代謝過程以及烤后煙葉的主要化學(xué)成分含量和評吸質(zhì)量，因此本研究認(rèn)為通過調(diào)整變黃期溫濕度條件可明顯影響烤后煙葉品質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)條件下，以中溫中濕變黃更有利于豫煙10號碳代謝的進(jìn)程及烤后煙葉品質(zhì)的形成，適于在豫煙10號種植區(qū)進(jìn)行示范推廣。