嫁接對烤煙烘烤特性的影響

代卓毅，張希，徐志強(qiáng)，姚怡帆，薛剛

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,浙江 杭州 310009）

烘烤是煙葉調(diào)制過程中的一道重要工序，是緊密聯(lián)系大田農(nóng)業(yè)和卷煙工業(yè)的關(guān)鍵步驟，同時(shí)對煙葉品質(zhì)有著很大影響，決定了煙葉的可用性[1]。烘烤特性是烘烤過程中煙葉對所采用烘烤工藝的反饋，研究烤煙的烘烤特性可為尋找適宜的烘烤方案提供理論基礎(chǔ)[2]，避免煙葉烤黑、烤糟等不利因素的出現(xiàn)，提高煙葉品質(zhì)，增加煙農(nóng)效益。煙葉的烘烤特性包括易烤性和耐烤性2 個(gè)方面[3]。易烤性是指在烘烤過程中煙葉失水和變黃速度快慢及其協(xié)調(diào)程度，耐烤性是指烤煙對烘烤環(huán)境的耐受程度。煙葉容易變黃和失水且兩者較為協(xié)調(diào)，說明易烤性好；煙葉容易定色且不容易烤黑，說明耐烤性好[4-5]。

影響煙葉烘烤特性的因素有品種[4]、氮肥[6]、移栽期[7]和采收成熟度[8]等。武圣江等[9]發(fā)現(xiàn)，不同烤煙品種烘烤特性具有顯著差異。此外，研究發(fā)現(xiàn)，嫁接能改善煙葉烘烤特性[10-11]。劉洪祥等[10]采用嫁接技術(shù)研究煙草品種大白筋599的特異香味來源時(shí)發(fā)現(xiàn)，嫁接可以一定程度改善煙葉落黃，促進(jìn)煙葉早熟。劉劍君[11]用烘烤特性較好的中煙100 和烘烤特性較差的金星6007進(jìn)行嫁接，發(fā)現(xiàn)嫁接煙株的烘烤特性介于兩嫁接親本之間，其中接穗影響較大，砧木也會對接穗產(chǎn)生影響。因此，通過嫁接技術(shù)改良烤煙的烘烤特性具有現(xiàn)實(shí)意義。

目前，通過嫁接改良烤煙烘烤特性的研究多集中在對烤后煙葉品質(zhì)的影響上[11-14]，缺乏對煙葉烘烤過程中生理指標(biāo)變化的分析，降低了其參考意義。因此，針對NC89貪青晚熟[15]、不易烘烤的問題，選用烘烤特性較好的品種中煙100[16]與NC89 進(jìn)行嫁接，并進(jìn)行烘烤試驗(yàn)，對烘烤過程中的煙葉水分含量、葉綠素含量、多酚氧化酶活性以及烤后煙葉品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)，分析嫁接對烤煙烘烤特性的影響，旨在為烤煙品種烘烤特性改良及煙葉品質(zhì)提高提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020年3月1日至9月10日在河南省許昌市王洛 鎮(zhèn)（北 緯N33°57′31.16″，東經(jīng)E113°29′29.57″，海拔108 m）進(jìn)行。供試烤煙品種為中煙100（簡稱ZY100，易烘烤）、NC89（不易烘烤），均由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院育種實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 前期處理 試驗(yàn)設(shè)置4 個(gè)處理，分別為2 個(gè)嫁接組合：ZY100/NC89（ZY100 作接穗，NC89 作砧木）、NC89/ZY100（NC89 作接穗，ZY100 作砧木）；2個(gè)對照：ZY100、NC89。

在許昌市襄城縣汾陳鎮(zhèn)大磨張村進(jìn)行育苗，采用托盤育苗方式，3 月1 日育苗，4 月29 日采用劈接方式進(jìn)行嫁接，之后放入愈合棚中培養(yǎng)3 d，再放入普通棚，逐漸揭開遮陽網(wǎng)和薄膜，讓煙葉進(jìn)行通風(fēng)和光照處理，待嫁接苗傷口愈合并生長正常后于5月15 日移栽到大田，未嫁接的煙苗采用控水剪葉措施，同樣放入愈合棚，后續(xù)處理與嫁接苗一致。

1.2.2 田間管理 田間采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，每個(gè)處理種植300 m2左右，3行區(qū)，每行150 株，行距120 cm，株距50 cm，重復(fù)3 次。試驗(yàn)地土壤類型為粉砂質(zhì)黏壤土，土壤肥力均勻，地面平整，灌溉方便，肥力中等。田間管理參照《烤煙栽培技術(shù)規(guī)程》（GB/T 23221—2008）進(jìn)行。

1.2.3 采收烘烤 煙葉正常落黃成熟時(shí)，每個(gè)處理采收具有代表性的中部（10—13 葉位）鮮煙200 片進(jìn)行編桿烘烤。采用小型烤箱進(jìn)行烘烤，該烤箱為電加熱型定制烤箱，溫濕度可人工設(shè)置，烤箱自動控制調(diào)整，裝煙量在800 片。烘烤方法按照三段式烘烤工藝進(jìn)行。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

一般認(rèn)為，河南煙葉烘烤0～72 h 為變黃期，72～96 h 為定色初期。在烘烤0、24、48、72、96 h 取樣，用于測定煙葉水分含量、葉綠素含量和多酚氧化酶活性，共取5 次樣。另取烤后煙葉3～5 kg 用于化學(xué)成分分析以及外觀質(zhì)量評價(jià)和評吸。各個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3.1 煙葉失水特性 采用殺青烘干法[17]測定煙葉水分含量；失水速率為單位時(shí)間內(nèi)煙葉水分損失量，失水均衡性為0～72 h（變黃期）和72～96 h（定色初期）的失水速率之比。

1.3.2 煙葉葉綠素含量 采用分光光度法測定烘烤過程中煙葉的葉綠素含量[18]。

1.3.3 多酚氧化酶(PPO)活性 采用鄰苯二酚氧化分光光度法測定中部煙葉的PPO 活性，以每克干煙葉樣品每分鐘內(nèi)吸光度值（OD398）變化1.00 為1 個(gè)酶活性單位（U）[19]。以烘烤過程中24、48、72、96 h煙葉PPO活性的平均值來評價(jià)煙葉耐烤性。

1.3.4 外觀質(zhì)量評價(jià) 外觀質(zhì)量評價(jià)由河南中煙公司技術(shù)中心分級專家按照外觀質(zhì)量量化評定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估，外觀質(zhì)量權(quán)重為：顏色0.1、成熟度0.15、葉片結(jié)構(gòu)0.2、身份0.2、油分0.1、色度0.1、葉面組織0.05、柔韌性0.05、光澤度0.05。

1.3.5 評吸 感官質(zhì)量由河南中煙公司技術(shù)中心和河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院評吸專家按河南中煙技術(shù)中心單料煙質(zhì)量評價(jià)辦法進(jìn)行評估。

1.3.6 常規(guī)化學(xué)成分 煙葉化學(xué)成分采用連續(xù)流動分析法檢測[20]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同嫁接組合中部煙葉烘烤過程中含水率的變化

由表1 可知，隨著烘烤時(shí)間的推進(jìn)，4 個(gè)處理中部煙葉含水量均呈下降趨勢。在烘烤0～72 h，中煙100/NC89 和中煙100 失水較快，NC89/中 煙100 和NC89 失水較慢；在烘烤72～96 h，NC89 和NC89/中煙100 失水較快，中煙100 和中煙100/NC89 失水較慢?？梢?，中煙100 和中煙100/NC89 在變黃期易失水，NC89 和NC89/中煙100 在變黃期不易失水。依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，中部煙葉失水均衡性在1.0～1.3易烤性好[19]。中煙100 的失水均衡性為1.26，介于1.0～1.3；中煙100/NC89 失水均衡性超過1.3，但與適宜值差異不大，失水較為協(xié)調(diào)；NC89/中煙100和NC89失水均衡性較為接近，分別為0.89、0.85，顯著低于中煙100和中煙100/NC89，明顯低于適宜值，失水較不均衡。從烘烤0～96 h 含水率的變化及失水均衡性可以看出，各處理煙葉的易烤性表現(xiàn)為中煙100＞中煙100/NC89＞NC89/中煙100＞NC89。

表1 不同嫁接組合中部煙葉烘烤過程中的含水率變化Tab.1 Changes in water content in the middle leaves with different grafting combinations during curing

2.2 不同嫁接組合中部煙葉烘烤過程中葉綠素含量的變化

研究認(rèn)為，72 h 內(nèi)葉綠素平均降解速率在1.25%/h 以上，降解量90%以上，煙葉易烤性較好；72 h 內(nèi)葉綠素平均降解速率在1.15%/h 以下，降解量85%以下，煙葉易烤性不太理想[19]。由表2可見，烘烤24 h，中煙100/NC89 煙葉葉綠素降解比例最高，其次是中煙100，均顯著大于NC89/中煙100 和NC89；烘烤48 h，中煙100 煙葉葉綠素降解比例最高，顯著高于中煙100/NC89、NC89/中 煙100 和NC89；烘烤72 h，中煙100 煙葉的降解比例為95.25%，且0～72 h 葉綠素平均降解速率1.32%/h，說明其煙葉葉綠素降解較為完全；中煙100/NC89 煙葉72 h 內(nèi)葉綠素平均降解速率和72 h 降解比例均顯著低于中煙100，且低于易烤標(biāo)準(zhǔn)臨界值，因此易烤性一般；NC89/中煙100 和NC89 與易烤標(biāo)準(zhǔn)值差異較大，易烤性遠(yuǎn)不及中煙100 和中煙100/NC89。綜上，通過分析烘烤過程中各處理煙葉葉綠素含量的變化，易烤性表現(xiàn)為中煙100＞中煙100/NC89＞NC89/中煙100＞NC89。

2.3 不同嫁接組合中部煙葉烘烤過程中PPO活性的變化

在烘烤過程中，煙葉的PPO 活性變化是反映煙葉耐烤性的最重要指標(biāo)。烘烤過程中中部葉平均PPO 活性（0～72 h）在0.3 U 以下，煙葉耐烤性好；在0.3～0.4 U，煙葉耐烤性中等；在0.4 U 以上，煙葉耐烤性下降，烤后煙葉容易發(fā)生棕色化反應(yīng)[19]。由表3可知，嫁接煙株煙葉的初始PPO 活性相對于嫁接親本均顯著提高。在烘烤0～72 h 過程中，NC89 和NC89/中煙100的平均PPO活性較高，均顯著高于中煙100 和中煙100/NC89；而在烘烤96 h，中煙100 和中煙100/NC89 的PPO 活性顯著高于NC89 和NC89/中煙100。參考烘烤過程中的PPO 活性標(biāo)準(zhǔn)[19]，中煙100 和中煙100/NC89 中部煙葉0～72 h PPO 活性平均值在0.3 U 以下，耐烤性好。中煙100 烘烤0～72 h 的PPO 活性平均值顯著低于中煙100/NC89，因此，中煙100的耐烤性更好。而NC89/中煙100烘烤0～72 h 的PPO 活性平均值介于0.3～0.4 U，說明其耐烤性中等；NC89則在0.4 U以上，說明其中部葉耐烤性較差，煙葉在烘烤過程中易發(fā)生棕色化反應(yīng)。各處理煙葉耐烤性由好到差依次是中煙100＞中煙100/NC89＞NC89/中煙100＞NC89。

表3 不同嫁接組合中部煙葉烘烤過程中的PPO活性變化Tab.3 Changes in PPO activity in the middle leaves with different grafting combinations during curing

2.4 不同嫁接組合烤后中部煙葉外觀質(zhì)量評價(jià)

由表4 可知，中煙100 和中煙100/NC89 烤后煙葉各項(xiàng)外觀指標(biāo)得分較為均衡，NC89/中煙100 和NC89 各項(xiàng)指標(biāo)得分均低于中煙100 和中煙100/NC89。通過對各處理各項(xiàng)外觀質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)加權(quán)求和后得出總分，烤后煙葉外觀質(zhì)量以中煙100 得分最高，其次是中煙100/NC89 和NC89/中煙100 嫁接組合，NC89 得分最低，這與它們的易烤性和耐烤性排名相符。

表4 不同嫁接組合烤后中部葉外觀質(zhì)量評價(jià)Tab.4 Evaluation of appearance quality of the middle leaves with different grafting combinations after curing

2.5 不同嫁接組合烤后中部葉感官評吸質(zhì)量

煙葉感官質(zhì)量評價(jià)結(jié)果（表5）顯示，不同處理之間各項(xiàng)感官質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)得分情況規(guī)律性不太明顯，但可以看出，NC89/中煙100和NC89的香氣質(zhì)和雜氣得分較高，中煙100 和中煙100/NC89 的濃度和灰色得分較高。從綜合得分來看，各處理得分差異不大，其中，中煙100感官質(zhì)量得分最高，NC89感官質(zhì)量得分最低。

表5 不同嫁接組合烤后中部煙葉感官質(zhì)量評分Tab.5 Sensory evaluation of the middle leaves with different grafting combinations after curing

2.6 不同嫁接組合烤后煙葉主要化學(xué)成分含量

優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)為還原糖含量16%～20%，總糖含量18%～22%，煙堿含量2%～3%，兩糖比≥0.9，鉀氯比≥4[21]。由表6 可見，各處理煙葉的煙堿含量均高于3%，不在優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，其中中煙100的煙堿含量與優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)更接近；各處理的總糖含量均符合標(biāo)準(zhǔn)；中煙100還原糖含量最高；各處理煙葉鉀含量表現(xiàn)為NC89/中煙100＞中煙100＞中煙100/NC89＞NC89；中煙100/NC89 兩糖比和鉀氯比最佳。

表6 不同嫁接組合烤后煙葉化學(xué)成分含量Tab.6 Content of main chemical components in the middle leaves with different grafting combinations after curing

3 結(jié)論與討論

在烘烤過程中，煙葉的易烤性取決于煙葉的失水特性和變黃特性[22]。煙葉的變黃和失水是相互協(xié)調(diào)的過程，前期煙葉變黃必須在一定的水分條件下才能進(jìn)行，后期煙葉顏色的固定是水分大量散失的結(jié)果[23]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，中煙100 變黃期失水速率較快，葉綠素降解較完全，表現(xiàn)出較好的易烤性；中煙100/NC89 的變黃、失水協(xié)調(diào)性不如中煙100，說明用易烤性差的品種作為砧木嫁接時(shí)，會對接穗的易烤性產(chǎn)生負(fù)面影響。NC89 變黃期失水速率較慢，定色期失水速率較快，使煙葉難以定色，易出現(xiàn)烤青、烤黑現(xiàn)象；NC89/中煙100的變黃、失水較NC89 協(xié)調(diào)，說明用易烤性好的品種作為砧木嫁接時(shí)，可以一定程度上改善煙葉的烘烤特性，與劉洪祥等[10]的論證一致。這可能是由于用易烤性較好的品種作為砧木時(shí)，提高了接穗的鮮煙素質(zhì)。

PPO 是鮮煙葉組織中的重要酶類之一。在烘烤過程中，多酚氧化酶參與多酚物質(zhì)的氧化，是酶促棕色化反應(yīng)的關(guān)鍵酶，其在烘烤過程中決定煙葉的色澤和內(nèi)在質(zhì)量。因此，烘烤過程中PPO 活性可以作為判斷煙葉耐烤性的關(guān)鍵指標(biāo)[22]。本試驗(yàn)中，各處理PPO 活性在定色初期（72 h）有明顯的高峰，這與蘭俊榮等[24]的研究結(jié)果一致?？赡苁怯捎谠诤婵具^程中水分不斷散失，溫度升高，導(dǎo)致細(xì)胞完整性受到破壞[25]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，各處理耐烤性表現(xiàn)為中煙100＞中 煙100/NC89＞NC89/中 煙100＞NC89。說明嫁接會影響烤煙煙葉的耐烤性，用耐烤性較好的品種作砧木時(shí)，會在一定程度上改善接穗的耐烤性。可能是因?yàn)楹婵具^程中水分含量的高低影響到了PPO 活性[26]。這與劉劍君[11]的研究結(jié)果一致。

在對烤后煙葉外觀質(zhì)量評價(jià)中發(fā)現(xiàn)，中煙100和中煙100/NC89 的外觀質(zhì)量得分較高，其次是NC89/中煙100 和NC89，這可能是嫁接改變了烤煙的烘烤特性，進(jìn)而影響了煙葉的外觀質(zhì)量。各處理烤后煙葉的感官質(zhì)量差異不大?？竞鬅熑~化學(xué)成分含量測定表明，中煙100 的煙堿含量低于NC89，鉀積累量高于NC89，結(jié)合嫁接組合可以看出，用中煙100作為砧木可以降低NC89的煙堿含量，同時(shí)提高NC89 的鉀含量，其主要原因是，煙堿的合成是在根系中進(jìn)行的[27]，而對鉀的吸收也是通過根系[28]，改變煙株根系會對煙堿的合成和鉀的吸收效率產(chǎn)生影響。這與劉劍君等[13]和胡瑋[14]的研究結(jié)果一致。

綜上所述，嫁接會改變烤煙的烘烤特性，且嫁接煙株的烘烤特性介于接穗與砧木之間，其中受接穗影響較大；用烘烤特性好的品種作為砧木時(shí)，在一定程度上能提高接穗品種的烘烤特性；用煙堿含量低和鉀積累效率高的品種作為砧木可以提高接穗鉀含量，降低煙堿含量。