不同采收方式對(duì)雪茄煙上部葉晾制效果的影響

劉慧，趙松超，武志勇，趙銘欽

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，煙草學(xué)院，鄭州 450002

雪茄是由純煙葉卷制而成的一種特殊煙草制品[1]，為了卷制的雪茄煙成品的美觀，煙葉的顏色要求以淺褐色為好[2]，而采收后的雪茄煙葉在晾制過(guò)程中發(fā)生的酶促棕色化反應(yīng)是顏色形成的關(guān)鍵步驟[3]，同時(shí)晾制過(guò)程也是雪茄煙香氣品質(zhì)形成的關(guān)鍵時(shí)期。雪茄煙晾制的外觀質(zhì)量和品質(zhì)受很多因素的影響，如晾制溫濕度[4-5]、晾制密度[6-7]、采收成熟度[8-9]及不同部位[10]等。許多研究表明，雪茄煙葉中的多酚類物質(zhì)在晾制過(guò)程中通過(guò)參與酶促棕色化反應(yīng)產(chǎn)生褐變進(jìn)而影響煙葉色澤和香氣[11]。多酚氧化酶是存在于葉綠體中，調(diào)節(jié)酶促棕色化反應(yīng)的關(guān)鍵物質(zhì)，其活性高低直接影響晾制后葉片的外觀質(zhì)量及內(nèi)在品質(zhì)[12-13]；淀粉酶是碳代謝中的關(guān)鍵酶，在晾制期間把淀粉催化水解為小分子物質(zhì)，對(duì)煙葉的品質(zhì)起著重要的作用。肖波等[14]研究發(fā)現(xiàn)，一次性采葉烘烤的淀粉酶活性及多酚氧化酶高于常規(guī)逐葉采收，減弱了煙葉調(diào)制后期的酶促棕色化反應(yīng)和膜脂過(guò)氧化。段史江等[15]研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)減少采烤次數(shù)可以改善烤煙品質(zhì)，有效地降低煙葉掛灰程度[16]。一次性采收較分次采收更能提高煙葉品質(zhì)及可用性[17-18]。目前前人就不同采收方式對(duì)烤煙烘烤過(guò)程中生理特性及品質(zhì)的影響進(jìn)行了大量研究[4-10]，而關(guān)于雪茄煙葉的帶莖采收尚未有人涉及，故本文從不同采收方式角度探討何種雪茄煙采收方式晾制效果較好，旨在為更清晰的了解雪茄煙的最佳采收方式及提高雪茄煙晾制效果及品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及材料

試驗(yàn)于2018—2019年在海南省五指山市番陽(yáng)鎮(zhèn)（北緯18°52′32″，東經(jīng)109°23′32″）進(jìn)行，試驗(yàn)品種為雪茄H382，試驗(yàn)地塊地勢(shì)平坦，灌溉便捷，土壤為紅色沙壤土質(zhì)，土層肥力均勻，土層基本理化性質(zhì)：堿解氮63.16 mg/kg，速效磷26.27 mg/kg，速效鉀124.61 mg/kg，土壤pH為5.9。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

該試驗(yàn)采用漂浮育苗，于同年2月22日移栽，施用煙草專用復(fù)合肥，N:P2O5:K2O=1:1:2，施用量為820 kg/hm2，基追肥比6:4，采用條施的方法進(jìn)行施肥。行株距為110 cm×45 cm，其他措施均按照大田規(guī)范化管理進(jìn)行。試驗(yàn)選取大田長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的煙株, 以上部4～6片葉為試驗(yàn)材料，設(shè)置3種采收方式為3個(gè)處理（見(jiàn)表1），每處理標(biāo)記20桿煙葉作為測(cè)試樣品，采用當(dāng)?shù)亓乐乒に囎匀涣乐品ㄟM(jìn)行晾制。

表1 不同采收方式晾制試驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab. 1 Experimental design of drying system for the leaves harvested with different methods

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

從晾制開(kāi)始定期（每隔5 d）隨機(jī)選取各處理煙葉3片，將其烘干磨碎，過(guò)60目篩，采用Waters2695型高效液相色譜儀測(cè)定煙葉中的綠原酸、蕓香苷和莨菪亭含量[19]；加熱烘干法測(cè)定煙葉中的含水率[20]，去除煙葉葉尖及葉基部1/3部分，留中間部分采用比色法測(cè)定多酚氧化酶（PPO）活性[21]及3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定淀粉酶（AMS）活性[22]；每個(gè)處理3次重復(fù)，晾制為期1個(gè)月，共取7次樣。晾制結(jié)束之后，取各處理晾后樣各1 kg，將其烘干磨碎，過(guò)60目篩，采用連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定其常規(guī)化學(xué)成分[23]，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Mircosoft excel 2010進(jìn)行圖表處理，SPSS 21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性差異分析及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 采收方式對(duì)雪茄煙葉晾制過(guò)程中含水率變化的影響

晾制過(guò)程中的煙葉含水率變化如圖1，由于晾房?jī)?nèi)面積一定，掛上煙葉后，內(nèi)部空氣流通變差，且煙葉呼吸作用放熱，晾房?jī)?nèi)溫度逐漸升高，故隨著溫度的逐漸升高煙葉內(nèi)部含水率逐漸下降。晾制前期，煙葉含水率先緩慢下降，第10～15 d急劇下降，后又趨于緩慢。由圖1可看出，不同處理煙葉含水率下降趨勢(shì)一致，C1處理含水率始終較其他兩處理高，C3處理降幅最大，晾制第5 d至第20 d達(dá)到顯著差異水平（P＜0.05），第25 d后差異不顯著。

圖1 晾制過(guò)程中不同采收方式煙葉的含水率變化Fig.1 Changes in moisture content of tobacco leaves harvested by different methods during air-curing process

2.2 采收方式對(duì)雪茄煙葉晾制過(guò)程中多酚氧化酶（PPO）的影響

晾制過(guò)程中多酚氧化酶活性如圖2，各處理PPO活性趨勢(shì)一致，均呈單峰變化趨勢(shì)，但同一時(shí)間點(diǎn)始終以C1處理活性最高，C2次之，C3最低。0～15 d各處理酶活性均呈上升趨勢(shì)，在第15 d達(dá)到峰值，此時(shí)各處理煙葉酶活性分別增加了131.7%、87.9%、65.9%。晾制5～20 d，各處理間差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。第15 d后開(kāi)始下降，至晾制結(jié)束，C1、C2、C3各處理煙葉多酚氧化酶活性分別下降了93.6%、94.1%、91.2%。晾制結(jié)束時(shí)，各處理PPO活性無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

圖2 晾制過(guò)程中不同采收方式煙葉的PPO活性變化Fig.2 Changes of PPO activity of tobacco leaves harvested with different methods during

2.3 采收方式對(duì)雪茄煙葉晾制過(guò)程中多酚類物質(zhì)的影響

如圖3A所示，晾制過(guò)程中三個(gè)處理（C1、C2、C3）煙葉綠原酸的含量變化一致，呈現(xiàn)先微升后降的變化趨勢(shì)，第5 d左右時(shí)達(dá)到峰值，此時(shí)C2＞C1＞C3，其后在第5～10 d幾乎呈直線型下降，之后綠原酸含量下降趨于緩慢，晾制結(jié)束時(shí)綠原酸含量C2最高，C3次之，C1最低。蕓香苷（圖3B）在晾制初期各處理含量差異不大，隨著晾制的進(jìn)行蕓香苷的含量均呈現(xiàn)一個(gè)小幅度的上升后下降，在第5 d左右時(shí)達(dá)到峰值，后5～20 d急劇下降，且晾制期間3個(gè)處理間始終表現(xiàn)為C2處理含量最高。莨菪亭是除綠原酸、蕓香苷外重要的多酚類物質(zhì)[24]，如圖3C，雪茄煙葉中莨菪亭含量較少，在晾制過(guò)程中緩慢減少，不同處理間下降速率差別不大，晾制結(jié)束時(shí)，煙葉中莨菪亭含量變化與綠原酸、蕓香苷含量一致，C2處理最高，C1次之，C3最低。

2.4 酶促棕色化反應(yīng)相關(guān)指標(biāo)相關(guān)性分析

雪茄煙葉晾制過(guò)程中煙葉顏色變化主要是由于酶促棕色化反應(yīng)所引起[13]，根據(jù)多酚氧化酶活性及多酚含量的變化，將晾制0～15 d及0～20 d的三個(gè)處理酶促棕色化反應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果如表2所示。各處理多酚含量均與PPO活性呈負(fù)相關(guān)性，晾制開(kāi)始0～15 d綠原酸含量的變化與PPO活性呈顯著負(fù)相關(guān)性，C3處理達(dá)到極顯著水平。晾制0～20 d綠原酸含量變化與PPO活性相關(guān)性不顯著。蕓香苷、莨菪亭均一直沒(méi)有表現(xiàn)出與PPO活性的顯著相關(guān)性。

表2 不同采收方式晾制過(guò)程中酶促棕色化反應(yīng)相關(guān)指標(biāo)的相關(guān)性分析Tab. 2 Correlation analysis of indexes related to enzymatic browning reaction during different harvesting methods

圖3A 晾制過(guò)程中不同采收方式煙葉的綠原酸含量變化Fig.3A Variation of chlorogenic acid content in tobacco leaves harvested with different methods during the air-curing process

圖3B 晾制過(guò)程中不同采收方式煙葉的蕓香苷含量變化Fig.3B Changes of rutin content in tobacco leaves with different harvested with different methods during the air-curing process

圖3C 晾制過(guò)程中不同采收方式煙葉的莨菪亭含量變化Fig.3C Changes of scopolamine content in tobacco leaves harvested with different methods during air-curing process

2.5 采收方式對(duì)雪茄煙葉晾制過(guò)程中淀粉酶（AMS）活性的影響

如圖4所示，淀粉酶活性在晾制期間呈現(xiàn)單峰變化趨勢(shì)，于第10 d達(dá)到峰值，C1、C2、C3處理淀粉酶活性分別比晾制初期升高了180.1%、250.7%、198.8%，之后酶活性逐漸下降。不同處理淀粉酶活性從第5 d開(kāi)始差異達(dá)到了顯著水平（P＜0.05），且隨著晾制進(jìn)行，差異逐漸增大，以C2處理酶最高。淀粉含量（圖5）隨著晾制的進(jìn)行逐漸下降，前期淀粉降解速率較快，后期趨于緩慢，各處理變化趨勢(shì)一致，但以C2處理淀粉降解速率為最快，顯著高于C1、C3處理。至晾制結(jié)束時(shí)，C1、C2、C3處理淀粉分別降解了72.8%、80.3%、68.2%。

圖4 晾制過(guò)程中不同采收方式煙葉淀粉酶活性變化Fig.4 Changes of amylase activity in tobacco leaves with different harvested with different methods during air-curing

2.6 采收方式對(duì)雪茄煙葉晾制后內(nèi)在化學(xué)成分及協(xié)調(diào)性的影響

圖5 晾制過(guò)程中不同采收方式煙葉淀粉含量變化Fig.5 Changes of starch content in tobacco leaves with different harvested with different methods during air-curing

不同采收方式的雪茄煙葉晾制后，其化學(xué)成分如表3，總糖、淀粉、還原糖含量均以C2處理最高，分別為1.85%、2.49%、1.53%，顯著高于C1與C3處理，與之有顯著性差異。C2、C3處理鉀含量顯著高于C1處理，但以C2處理含量最高。其他化學(xué)成分差異不大。一般來(lái)講，優(yōu)質(zhì)烤后煙葉總糖含量達(dá)到18%～22%，還原糖含量16%～20%，煙堿含量1.5%～3.5%，淀粉含量4%～5%，兩糖比≥0.9（比值越大標(biāo)志成熟度越好），鉀氯比≥4[25]，由于雪茄煙葉晾制過(guò)程中葉表面微生物作用及葉片細(xì)胞消耗糖類物質(zhì)致使晾制后雪茄煙葉糖含量與烤煙相比普遍偏低[26]。但與其他兩處理相比，綜合來(lái)看，C2處理化學(xué)成分較為協(xié)調(diào)。

表3 不同采收方式的煙葉化學(xué)成分及協(xié)調(diào)性Tab. 3 Chemical composition and compositional coordination of tobacco leaves harvested with different methods

2.7 采收方式對(duì)雪茄煙葉晾制表觀顏色的影響

不同采收方式雪茄煙葉晾制效果如圖6，帶莖采收煙葉顏色發(fā)黑，與莖所連葉基部與葉其他部位變色不均勻，葉片皺縮，整體含水量分布不均勻，這是因?yàn)閹o采收含水量一直處于偏高水平，PPO活性較強(qiáng)，氧化較多的多酚類物質(zhì)產(chǎn)生褐變，故顏色偏黑；一次性采收煙葉含水量、PPO活性變化較為適中，顏色為均勻紅棕色，外觀質(zhì)量較好；逐片采收煙葉多酚物質(zhì)含量下降轉(zhuǎn)化的褐色物質(zhì)較多，致使葉邊緣顏色較為暗沉，且晾制過(guò)程中水分散失過(guò)快，導(dǎo)致煙葉些許皺縮，支脈凸起，韌性不佳。

圖6 不同采收方式煙葉晾制后顏色變化對(duì)比Fig.6 Comparison of color changes after air-curing of tobacco leaves harvested with different methods

3 討論

與烤煙不同，雪茄煙葉的調(diào)制是在晾房?jī)?nèi)自然凋亡的過(guò)程，其中伴隨著溫度升高，煙葉失水，淀粉、多酚等大分子物質(zhì)的降解。晾制品質(zhì)與此時(shí)期雪茄煙葉顏色和水分協(xié)調(diào)變化密切相關(guān)，兩者的協(xié)同進(jìn)行對(duì)晾制后的雪茄煙葉質(zhì)量至關(guān)重要[27]。煙葉含水量的多少會(huì)影響細(xì)胞內(nèi)多種酶活性，進(jìn)而對(duì)雪茄煙葉的晾制效果產(chǎn)生影響[28-29]。如有資料顯示晾制過(guò)程中多酚氧化酶活性大小與煙葉含水率密切相關(guān)，煙葉含水率越高，PPO活性就越強(qiáng)[30]。本試驗(yàn)中，C1處理晾制過(guò)程中水分由莖遷移至葉片延緩了水分的散失，C2處理上部葉部分葉片成熟檔次相比于逐片采收較低，因此，各處理間煙葉含水率始終為C1＞C2＞C3，故PPO活性以C1最高，C2次之，C3最低。且隨著晾制的進(jìn)行，煙葉水分散失，膜系統(tǒng)遭到破壞[31]，膜系統(tǒng)透性增大使活性氧自由進(jìn)出煙葉組織，促使PPO活性升高[32-33]，也可能是由于隨著晾制的進(jìn)行，溫度升高，致使酶活性增強(qiáng)[34]。之后從第15 d開(kāi)始，隨著水分的大量散失，PPO酶活性也隨之下降，此變化規(guī)律與趙松超[6,9]等的研究結(jié)果一致。

本研究中晾制前期煙葉中的熱解物如木質(zhì)素等熱解使多酚含量微微上升[35]，第5 d時(shí)含量最高，后隨著多酚氧化酶活性的增加，加上失水導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，氧氣進(jìn)入煙葉內(nèi)，在多酚氧化酶與氧氣共同作用下多酚類物質(zhì)被氧化，含量急劇下降[36-37]。晾制過(guò)程中PPO活性以C1最高，因此晾制結(jié)束時(shí)以C1處理的綠原酸含量最低；由于C3處理失水較C1和C2快，其膜脂過(guò)氧化水平較高，產(chǎn)生較多的活性氧，故而C3處理綠原酸被氧化而致含量較C2低[6]。雖然蕓香苷、莨菪亭和綠原酸一樣也是先升高后降低，但由于多酚氧化酶主要以綠原酸為底物[38]，因此蕓香苷、莨菪亭的變化與綠原酸有所不同，各處理蕓香苷、莨菪亭并沒(méi)有迅速下降。另蕓香苷、莨菪亭含量與膜脂過(guò)氧化水平相關(guān)，蕓香苷和莨菪亭會(huì)清除膜脂過(guò)氧化作用所產(chǎn)生的活性氧而含量下降[6]，其中C1處理的煙葉和煙莖同步失水導(dǎo)致該處理煙葉所處環(huán)境濕度增大，C3處理失水較快，較高的濕度和較快的失水速度導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化作用增強(qiáng)，蕓香苷和莨菪亭含量降低，因此蕓香苷與莨菪亭含量以C2最高。雪茄煙葉具有較長(zhǎng)的晾制時(shí)間，在此期間煙葉內(nèi)的多酚類物質(zhì)被氧化，這是海南雪茄煙葉呈現(xiàn)出褐色的主要原因，但過(guò)多的酚類物質(zhì)被氧化易造成煙葉晾出深黑色，因此多酚被氧化過(guò)多既不利于煙葉顏色的定型，也不利于煙葉內(nèi)在品質(zhì)的提升，C2處理的煙葉在晾制過(guò)程中更有利于形成優(yōu)質(zhì)煙葉。

煙葉晾制過(guò)程中，淀粉經(jīng)淀粉酶降解轉(zhuǎn)化為糖類[39]，煙葉糖含量很大程度上會(huì)影響煙葉香吃味，淀粉含量過(guò)高不僅產(chǎn)生糊焦味，影響抽吸品質(zhì)，且易掛灰。本試驗(yàn)中，隨著晾制進(jìn)行，溫度升高，淀粉酶活性逐漸增大，晾制過(guò)程中適度失水能有效增加煙葉的呼吸速率，產(chǎn)生較多的熱量，因此以適度失水的C2處理煙葉淀粉酶活性增大速率較快[40-41]，之后煙葉水分散失較多，環(huán)境濕度和煙葉含水率較低，淀粉酶活性遭到鈍化，但并沒(méi)有失活[42]，所以后期淀粉酶活性降低但較初始階段要高。由于一次性采收煙葉的成熟度組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分達(dá)到了晾制的較佳水平，因此C2處理前期煙葉淀粉降解較快，淀粉降解較多[43]，后期煙葉含水率過(guò)低，淀粉酶幾乎停止降解[44]，綜合來(lái)看晾制結(jié)束后C2處理煙葉中淀粉降解最多，品質(zhì)較好。

煙葉的質(zhì)量很大程度上取決于煙葉內(nèi)種類多而復(fù)雜的內(nèi)在化學(xué)成分，其各個(gè)成分的含量及比值對(duì)煙葉質(zhì)量有很大的影響[45]。不同方式采收的煙葉，其內(nèi)在化學(xué)成分含量也有一定差別[46]。本研究中帶莖采收處理的煙葉在較長(zhǎng)時(shí)間的晾制過(guò)程中含水率一直處于較高狀態(tài)，導(dǎo)致煙葉內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間饑餓代謝，而糖類物質(zhì)作為呼吸基質(zhì)被消耗過(guò)多[47]，干物質(zhì)含量降低，C1處理煙葉晾制后鉀含量較其他處理含量低是由于帶莖采收煙葉在晾制過(guò)程中，一些鉀離子向煙桿內(nèi)轉(zhuǎn)移[48]，故晾制結(jié)束時(shí)C1處理鉀含量顯著低于其他兩個(gè)處理。

4 結(jié)論

不同采收方式對(duì)雪茄煙葉晾制過(guò)程中煙葉含水率、多酚氧化酶活性、多酚類物質(zhì)含量、淀粉酶活性及內(nèi)在化學(xué)成分均具有顯著的影響，一次性采收方式的雪茄煙葉各方面明顯優(yōu)于其他兩種采收方式，更適合于晾制出優(yōu)質(zhì)的雪茄煙葉。