湘煙7號(hào)烘烤過(guò)程中煙葉失水和色素降解特性

朱 林 曹 想 鄧小華, 胡日生 裴曉東向世鵬 肖志君 王衛(wèi)民 章 程 江智敏

（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，410128，湖南長(zhǎng)沙；2中國(guó)煙草中南農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站，410004，湖南長(zhǎng)沙；3湖南省煙草公司長(zhǎng)沙市公司，410011，湖南長(zhǎng)沙；4浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，310008，浙江杭州）

煙葉烘烤是決定煙葉質(zhì)量與產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)[1]。在煙葉的烘烤過(guò)程中，與煙葉水分有關(guān)的形變和與煙葉色素降解有關(guān)的色變[2-4]共同決定煙葉的烘烤特性。了解煙葉烘烤過(guò)程中的失水和色素降解特性對(duì)確定煙葉烘烤工藝具有重要意義。不同煙草品種具有不同的遺傳基礎(chǔ)，其對(duì)生態(tài)環(huán)境和栽培措施的響應(yīng)特性決定了其烘烤特性，即在烘烤過(guò)程中水分變化和色素變化特性不同[5-7]。肖志君等[8]研究認(rèn)為，K326、G80和云煙87上部煙葉易變黃，但K326和G80易變褐，云煙87不易變褐。田蘭等[9]研究表明，中煙103失水速率高于K326和云煙203，但葉綠素降解量略低于K326，高于云煙203。王行等[10]采用電熱式密集烤箱研究發(fā)現(xiàn)，粵煙97上部煙葉烘烤特性較K326、粵煙98和KRK26好。不同區(qū)域的煙葉生長(zhǎng)環(huán)境不同，烘烤過(guò)程中水分和色素變化特性不同。朱峰等[11]研究表明，K326失水較慢，云煙87和貴煙4號(hào)失水較快。鄧小華等[12]在南方稻作煙區(qū)研究不同素質(zhì)煙葉發(fā)現(xiàn)，正常煙葉、落黃快煙葉和早衰發(fā)白煙葉變黃快、易失水，落黃慢煙葉變黃慢、不易失水。武圣江等[13]在貴州煙區(qū)研究貴煙2號(hào)烘烤過(guò)程發(fā)現(xiàn)，其葉片縱橫向和葉面積的收縮率都高于畢納1號(hào)。不同烤煙品種在烘烤過(guò)程中的內(nèi)含物變化不同，其烘烤特性也不同。湘煙7號(hào)是近年來(lái)在湖南稻作煙區(qū)推廣的新品種，有關(guān)其烘烤特性的研究雖有報(bào)道[5,14]，但關(guān)于其烘烤過(guò)程中煙葉的葉片和葉脈失水特性和不同色素的降解特性鮮見(jiàn)報(bào)道。以云煙87為對(duì)照，采用電烤箱烘烤方法，研究湖南稻作煙區(qū)湘煙7號(hào)煙葉在烘烤過(guò)程中的失水和色素降解特性，為進(jìn)一步優(yōu)化湘煙7號(hào)烘烤工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020年在湖南省瀏陽(yáng)市官渡鎮(zhèn)進(jìn)行，以湘煙7號(hào)和云煙87（對(duì)照）為試驗(yàn)材料。每個(gè)品種的種植面積為500m2，種植制度為煙稻復(fù)種，采取同樣的栽培技術(shù)，生產(chǎn)技術(shù)參考當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行?？緹煷蝽敽罅?6片葉，依據(jù)GB/T 23219-2008成熟度標(biāo)準(zhǔn)[15]采收，同一天采摘煙葉。成熟期采收4～6、9～11和13～15葉位煙葉，分別進(jìn)行下部葉、中部葉和上部葉試驗(yàn)。2個(gè)品種的上、中、下部葉各選取400片成熟度均勻一致的煙葉進(jìn)行電烤箱試驗(yàn)。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 電烤箱試驗(yàn)方法 按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 311-2009[16]，采用煙葉智能控制烘烤試驗(yàn)箱（福建南平市科創(chuàng)機(jī)電成套設(shè)備有限公司），使用W型帶不銹鋼翅片加熱（功率3kW），配高精度數(shù)字溫濕度傳感器DS18B20；通風(fēng)采用變頻風(fēng)機(jī)電機(jī)（380V，0.37kW），頻率 10～50Hz。裝煙室寬×長(zhǎng)×高為1.00m×1.05m×1.25m，將煙葉掛于電烤箱內(nèi)，裝煙6桿，800片煙葉左右，煙葉烘烤工藝參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 311-2009[16]。以裝入烤箱為0h，每24h取樣1次，最后一次為144h。重復(fù)3次，測(cè)定煙葉水分含量和色素含量。

1.2.2 煙葉失水特性 采用殺青烘干法測(cè)定煙葉水分。依據(jù)YC/T 311-2009[16]測(cè)定關(guān)鍵時(shí)間（0、24、48、72、96、120和144h）水分含量，并計(jì)算烘烤后0～48、48～96和96～144h的失水速率。失水均衡性為48和48～72h時(shí)的失水速率之比。

1.2.3 色素降解特性 依據(jù)YC/T 311-2009[16]，采用95%乙醇法，于烘烤后每24h測(cè)定1次葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素、葉綠素a和葉綠素b的含量，計(jì)算烘烤后24、48和72h時(shí)各色素的降解速率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Office 2007軟件整理數(shù)據(jù)，采用IBM Statistics SPSS 17.0進(jìn)行方差分析，采用新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉失水特性

2.1.1 葉片失水速率 由表1可知，湘煙7號(hào)與云煙87上部葉葉片失水速率表現(xiàn)為慢-快-慢的變化趨勢(shì)，中、下部葉片為先快后慢。在上部葉片中，湘煙7號(hào)含水量要顯著高于云煙87，而中、下部葉差距不大，水分含量處于800～850g/kg。湘煙7號(hào)上部葉片失水速率在0～48h顯著高于云煙87，而在96～144h顯著低于云煙87；中部葉片失水速率在0～48h顯著高于云煙87，48h后則顯著低于云煙87；湘煙7號(hào)下部葉片在48～96h時(shí)失水速率顯著高于云煙87。而在96～144h時(shí)湘煙7號(hào)顯著低于云煙87。可見(jiàn)湘煙7號(hào)煙葉前期失水快，后期失水慢，而云煙87前期失水慢，后期失水快；湘煙7號(hào)失水速率高峰來(lái)臨早于云煙87。

表1 烘烤過(guò)程中葉片的失水特性Table 1 The water loss characteristics of leaves during curing process

2.1.2 主脈失水速率 由表2可知，湘煙7號(hào)的中部葉主脈和云煙87的上部、中部葉主脈失水速率表現(xiàn)為先慢后快的變化趨勢(shì)，2個(gè)品種下部葉主脈表現(xiàn)為慢-快-慢的趨勢(shì)。湘煙7號(hào)上部葉主脈在48～96h失水速率顯著低于云煙87，在96～144h失水速率顯著高于云煙87；中部葉主脈在0～48h失水速率顯著高于云煙87；下部葉脈在0～48和96～144h失水速率顯著高于云煙87，在48～96h失水速率則顯著低于云煙87。湘煙7號(hào)與云煙87上部、中部葉主脈的失水速率變化大致相同，并且2個(gè)品種中、上部葉的主脈失水速率在96～144h到達(dá)峰值，下部葉在48～96h達(dá)到峰值。

表2 烘烤過(guò)程中主脈的失水特性Table 2 The water loss characteristics of vein during curing process

2.1.3 整葉失水速率 由表3可知，湘煙7號(hào)整葉的失水均衡性顯著大于云煙87，且失水速率較均衡，而云煙87整葉的失水速率則是由慢到快。湘煙7號(hào)與云煙87中部和下部整葉的失水速率整體呈慢-快-慢的趨勢(shì)。湘煙7號(hào)上部整葉失水速率整體呈快-慢-快的趨勢(shì)，云煙87呈慢-慢-快的趨勢(shì)。湘煙7號(hào)上部和中部整葉在0～48h的失水速率顯著高于云煙87，而在96～144h相反；湘煙7號(hào)下部整葉在0～48和96～144h的失水速率顯著高于云煙87，而在48～96h相反。2個(gè)品種烤煙各部位的失水均衡性在0.25～1.80不等。云煙87的上部葉更接近標(biāo)準(zhǔn)YC/T 311-2009[17]中的適宜值，湘煙7號(hào)中、下部葉的失水均衡性更接近適宜值。云煙87上部葉易烤特性?xún)?yōu)于湘煙7號(hào)，湘煙7號(hào)的中、下部葉易烤特性?xún)?yōu)于云煙87。

表3 烘烤過(guò)程中整葉的失水特性Table 3 The water loss characteristics of tobacco leaves during curing process

2.2 煙葉色素降解特性

2.2.1 葉綠素a降解速率 由表4可知，烘烤中湘煙7號(hào)和云煙87的葉綠素a降解速率呈先快后慢的變化趨勢(shì)。云煙87的葉綠素a降解速率在24h時(shí)間段顯著高于湘煙7號(hào)，其葉綠素a降解比例也顯著大于湘煙7號(hào)。由此可見(jiàn)，2個(gè)品種的葉綠素a降解差異主要在變黃前期（24h），云煙87葉綠素a降解速率更快。

表4 烘烤過(guò)程中煙葉的葉綠素a降解特性Table 4 The chlorophyll a degradation characteristics of tobacco leaves during curing process

2.2.2 葉綠素b降解速率 由表5可知，在烤煙烘烤過(guò)程中，湘煙7號(hào)和云煙87的葉綠素b降解速率呈先快后慢的變化趨勢(shì)。湘煙7號(hào)葉綠素b降解速率在24h時(shí)間段顯著大于云煙87，其葉綠素b降解比例也顯著大于云煙87。48和72h的葉綠素b降解速率和降解比例差異不顯著。2個(gè)品種的葉綠素b降解差異主要在變黃前期（24h），湘煙7號(hào)的葉綠素b降解速率快于云煙87。

表5 烘烤過(guò)程中煙葉的葉綠素b降解特性Table 5 The chlorophyll b degradation characteristics of tobacco leaves during curing process

2.2.3 葉綠素總量降解速率 由表6可知，烘烤時(shí)上、下部葉的葉綠素總量降解速率呈先快后慢的變化趨勢(shì)，而中部葉葉綠素總量降解速率呈慢-快-慢的變化趨勢(shì)。從降解速率看，2個(gè)品種的差異主要表現(xiàn)為變黃前期（24h），上部和下部煙葉均表現(xiàn)為湘煙7號(hào)顯著大于云煙87，中部煙葉相反。從葉綠素總量降解比例看，24h時(shí)湘煙7號(hào)上、下部葉顯著大于云煙87，中部煙葉相反；在48和72h，2個(gè)品種大部分差異不顯著。湘煙7號(hào)與云煙87中部葉葉綠素降解比例最高，在72h時(shí)分別達(dá)到了95.35%和96.63%，依據(jù)YC/T 311-2009[17]中對(duì)易烤性的定義，本試驗(yàn)的品種煙葉易變黃，易烤性較好。

表6 烘烤過(guò)程中煙葉的葉綠素總量降解特性Table 6 The total chlorophyll degradation characteristics of tobacco leaves during curing process

2.2.4 類(lèi)胡蘿卜素降解速率 由表7可知，湘煙7號(hào)和云煙87在烘烤過(guò)程中的上部、中部和下部葉的類(lèi)胡蘿卜素降解速率為前期快后期慢。在24、48和72h時(shí)間段的類(lèi)胡蘿卜素降解速率均表現(xiàn)為云煙87顯著大于湘煙7號(hào)。在降解比例上，云煙87的類(lèi)胡蘿卜素降解比例均顯著高于湘煙7號(hào)?？梢?jiàn)，云煙87的類(lèi)胡蘿卜素降解特性好于湘煙7號(hào)。

表7 烘烤過(guò)程中煙葉的類(lèi)胡蘿卜素降解特性Table 7 The carotenoid degradation characteristics of tobacco leaves during curing process

3 討論

烤煙烘烤特性包括變黃特性、脫水特性和定色特性[18]。從鮮煙葉脫水特性來(lái)看，其主要表現(xiàn)為失水速率的不同，其影響因素包括品種、部位、采收成熟度、土壤和肥料等[1]。姚恒等[17]研究表明，云煙87脫水在變黃中后期和定色中后期的失水速率達(dá)到最高。張希等[18]在河南省駐馬店煙區(qū)的試驗(yàn)表明，烘烤過(guò)程中云煙87在48h前失水慢，48h后較快。本研究結(jié)果表明，湘煙7號(hào)中、下部葉在48～120h（定色期和干筋期前期）失水速率達(dá)到最高，上部葉則不同，說(shuō)明不同品種間的失水速率變化趨勢(shì)存在相同點(diǎn)，但也存在差異。江智敏等[14]研究表明，在生物質(zhì)能密集烤房和暗箱試驗(yàn)條件下，HN2146（湘煙7號(hào)）下部煙葉的葉片失水表現(xiàn)為前期快、后期慢，主脈失水表現(xiàn)為前期慢、后期快。而本研究中烤煙烘烤方式為電烤箱烘烤，得出湘煙7號(hào)下部煙葉的葉片失水速率變化趨勢(shì)為先快后慢，下部葉主脈則是慢-快-慢的變化趨勢(shì)。可見(jiàn)同一品種在不同烘烤條件下，會(huì)導(dǎo)致煙葉（主脈）失水特性存在差異。楊樹(shù)勛等[19]研究發(fā)現(xiàn)在煙葉烘烤過(guò)程中葉脈和葉片失水不同步，這與本試驗(yàn)得出結(jié)果一致。因此，在制定烘烤工藝時(shí)必須考慮品種差異，湘煙7號(hào)的葉片含水率高，其變黃后期要適當(dāng)加大排濕，有利于定色，防止煙葉掛灰和變褐。

從烘烤開(kāi)始到結(jié)束煙葉由黃綠變?yōu)辄S色，本質(zhì)上是色素降解的表現(xiàn)[20]。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 311-2009[16]，本試驗(yàn)中湘煙7號(hào)和云煙87屬易考性較好品種，這與范志勇等[21]和曹想等[5]研究結(jié)果一致。董淑君等[22]對(duì)中煙100的研究表明，葉綠素在0～48h大量降解，后降解趨于平緩。本試驗(yàn)表明，湘煙7號(hào)各部位煙葉的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量為0～48h（變黃期）降解最快，然后逐漸降低。以上研究說(shuō)明湘煙7號(hào)烤煙在烘烤過(guò)程中的葉綠素降解主要在變黃期，在制定烘烤工藝時(shí)，需要最大限度地保證煙葉色素有適當(dāng)?shù)慕到鈺r(shí)間。

烤后煙葉中的大量致香物質(zhì)都是由類(lèi)胡蘿卜素降解產(chǎn)生，并對(duì)煙葉品質(zhì)形成發(fā)揮著重要作用[1]。Weeks[23]和Roberts等[24]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，煙葉質(zhì)量的提高與類(lèi)胡蘿卜素的降解有明顯關(guān)系。而卷煙中依舊存在較高的β-胡蘿卜素和葉黃素等，危害卷煙的吸食品質(zhì)[25]。在本研究中，湘煙7號(hào)類(lèi)胡蘿卜素降解比例較低，云煙87較高。因此，在制定湘煙7號(hào)烘烤工藝時(shí)，要盡量提高類(lèi)胡蘿卜素降解比例，可以嘗試在煙葉變黃后期適當(dāng)延長(zhǎng)穩(wěn)溫時(shí)間，促進(jìn)煙葉充分變黃，進(jìn)一步促進(jìn)類(lèi)胡蘿卜素的降解[22]，以提高煙葉吸食品質(zhì)。

4 結(jié)論

湘煙7號(hào)和云煙87的失水特性與葉綠素降解特性存在一定差異。湘煙7號(hào)易烤性總體較好，但與云煙87相比較而言，湘煙7號(hào)中、下部葉更優(yōu)，上部葉則稍差。由于湘煙7號(hào)類(lèi)胡蘿卜素的降解量較云煙87略低，所以湘煙7號(hào)的煙葉吸食品質(zhì)仍需進(jìn)一步提升。因此，要根據(jù)湘煙7號(hào)烘烤過(guò)程中失水和色素降解特性差異，制定適宜的烘烤工藝，發(fā)揮湘煙7號(hào)的煙葉質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。