特殊煙葉烘烤過程中生理生化變化及烤后質量特點

朱 佩，王傳義，田福海，程 森，徐秀紅，蒲秀平，趙 鵬，楊永花，任 夏，矯海楠，張忠鋒*

?

特殊煙葉烘烤過程中生理生化變化及烤后質量特點

朱 佩1,2，王傳義1，田福海3，程 森4，徐秀紅1，蒲秀平5，趙 鵬5，楊永花3，任 夏1,2，矯海楠1,2，張忠鋒1*

（1.中國農業科學院煙草研究所，農業部煙草生物學與加工重點實驗室，青島 266101；2.中國農業科學院研究生院，北京 100081；3.山東臨沂煙草有限公司沂水分公司，山東 沂水 276400；4.上海煙草集團有限責任公司，上海 200082；5.陜西省煙草公司安康市公司，陜西 安康 725000）

以正常煙葉為對照，對黑暴煙、黑脛病煙葉、葉斑病煙葉、病毒病煙葉等特殊煙葉烘烤過程中的生理生化指標及烤后煙葉質量進行了分析研究。結果表明，特殊煙葉烘烤前中期水分含量偏高或偏低；黑暴煙烘烤過程中葉綠素和類胡蘿卜素含量都明顯高于正常煙葉和其他特殊煙葉，類胡蘿卜素/葉綠素（類葉比）變化較小，黑脛病、病毒病、葉斑病煙葉烘烤過程中類葉比的高峰值出現時間早于正常煙葉；烘烤前期特殊煙葉多酚氧化酶活性比正常煙葉高；特殊煙葉烤后碳水化合物含量低，含氮化合物含量高，評吸時香吃味變差、雜氣和刺激性加重。

特殊煙葉；烘烤；生理生化；煙葉質量

煙葉的正常生長發育要求適宜的環境條件，如土壤狀況、肥料的種類和施用、田間管理措施、氣候條件等，若條件不合適，就會造成煙葉不能正常生長和成熟，而且田間煙葉也容易受到病蟲害的影響，從而形成黑暴、黑脛病、病毒病、葉斑病等特殊煙葉。實際情況是生產中每年都會遇到大面積的特殊煙葉，研究這些特殊煙葉的烘烤機理及制訂配套的密集烘烤技術，盡量減少其帶來的質量和效益損失，對煙葉生產具有重要的意義。關于正常煙葉在烘烤過程中的生理生化變化已有較多報道，多集中在不同成熟度、不同品種及不同烘烤工藝等方面的研究[1-8]，而關于特殊煙葉在烘烤過程中的生理生化變化研究還未見，本研究以正常煙葉為對照，測定分析了黑暴煙、黑脛病煙葉、病毒病煙葉、葉斑病煙葉等特殊煙葉烘烤過程中的生理生化指標，同時對烤后煙葉主要化學成分含量及感官質量分別進行了檢測分析和評價，旨在為特殊煙葉的烘烤提供一定的理論和技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2012年進行。試驗煙葉采自山東臨沂煙草有限公司沂水分公司的煙草試驗站，供試烤煙品種為NC102。在正常煙葉中部葉成熟時，分別采收9～12葉位特點明顯但還有烘烤價值的黑暴煙、黑脛病、病毒病、葉斑病煙葉及正常煙葉作為試驗煙葉（表1）。

1.2 試驗方法

試驗共設5個處理：黑暴煙葉、黑脛病煙葉、病毒病煙葉、葉斑病煙葉、正常煙葉（對照），1次重復。在中國農業科學院煙草研究所內用智能煙葉烘烤實驗柜統一進行烘烤[9]。分別在烘烤0 h（鮮煙葉）、24 h、48 h、72 h、96 h、120 h對5個處理取樣，進行生理生化指標的測定。水分含量的測定采用殺青烘干法、色素含量測定采用分光光度法[10]，多酚氧化酶活性的測定采用鄰苯二酚氧化法[11]。烤后煙葉由農業部煙草產業產品質量監督檢驗測試中心進行主要化學成分檢測和感官質量評價。

2 結 果

2.1 特殊煙葉烘烤過程中生理生化變化

2.1.1 水分變化 由圖1可以看出，與正常煙葉相比，烘烤過程中，黑暴煙前72 h水分含量明顯偏高，而葉斑病煙葉烘烤48～96 h煙葉含水量明顯偏低，在烘烤的96～120 h，正常煙葉水分含量稍高于特殊煙葉，其余烘烤時間段各處理煙葉的含水量基本一樣。

圖1 煙葉烘烤過程中的水分含量變化

2.1.2 色素含量變化 黑暴煙整個烘烤過程中的葉綠素含量都明顯高于正常煙和其他的特殊煙（圖2a）。從烘烤過程中的類胡蘿卜素含量來看，黑脛病煙葉烘烤72 h以后階段除外，特殊煙葉整體上都高于正常煙葉，特別是黑暴煙最明顯（圖2b）。黑暴煙烘烤過程中的類胡蘿卜素/葉綠素比值（類葉比）幾乎沒變化，且類葉比值整體上小于正常煙葉和其他的特殊煙，其他的特殊煙葉和正常煙葉類葉比都有一個明顯的高峰值，特殊煙葉的類葉比高峰值在72 h，正常煙葉類葉比高峰值推遲至96 h，煙葉類葉比值順序為：黑脛病>病毒病>正常煙>葉斑病（圖2c）。

2.1.3 PPO活性的變化 煙葉中含有豐富的多酚氧化酶（PPO）[12]，PPO是影響煙葉烘烤質量的關鍵酶之一，其催化氧化多酚物質的褐變反應是煙葉調制過程中常出現的現象[13]。由圖3可以看出，烘烤72 h前，特別是烘烤48 h時，特殊煙葉的PPO活性都明顯高于正常煙葉，這一時期是酶促棕色化反應的敏感時期，煙葉PPO活性值的順序為：葉斑病>黑脛病、黑暴煙>病毒病>正常煙。烘烤72 h后，特殊煙葉和正常煙葉的PPO活性都急劇下降且差異減小。

圖3 煙葉烘烤過程中PPO活性變化

2.2 特殊煙葉主要化學成分含量

由表2可知，特殊及正常鮮煙烤后煙葉主要化學成分含量及比例有明顯差異，特殊煙葉的碳水化合物含量低于正常煙葉，特別是糖含量，正常煙葉的還原糖和總糖含量都在適宜范圍內，而特殊煙葉的兩糖含量都明顯低于正常煙葉，特殊煙葉中又以黑暴煙最低，黑脛病煙的兩糖含量相對接近一般煙葉糖含量的低限。淀粉含量也是特殊煙葉低于正常煙葉且以黑暴煙明顯最低。而特殊煙葉的含氮化合物含量都高于正常煙葉，黑脛病煙葉的煙堿含量最高，病毒病煙葉的蛋白質和總氮含量都最高。正常煙葉的糖堿比為9.23，處于適宜范圍（8～10），而特殊煙葉的糖堿比為2.47～4.55，遠低于適宜值。氮堿比也是以正常煙葉最好，其氮堿比1.12最接近適宜值（1:1），其次是黑脛病煙。

2.3 特殊煙葉感官質量

從烤后煙葉感官質量（表3）來看，除黑脛病煙葉感官質量得分稍低于正常煙葉外，其他特殊煙葉感官質量得分和質量檔次都比正常煙葉明顯偏低，以黑暴煙表現最差。特殊煙葉與正常煙葉烤后感官質量的差異主要表現在煙氣香氣質、香氣量、余味、雜氣和刺激性等方面。

表2 烤后煙葉主要化學成分含量

表3 烤后煙葉感官質量

3 討 論

3.1 特殊煙葉烘烤過程中的變化

煙葉烘烤過程從外觀上表現為顏色的變化和失水干燥，合理的煙葉烘烤是一個煙葉失水與變黃相協調的過程。與正常煙葉相比，特殊煙葉烘烤過程中失水不協調，黑暴煙前中期水分含量高，說明煙葉失水困難，而葉斑病煙葉在烘烤48～96 h過程中失水過快。失水過快或過慢都不利于煙葉烘烤過程中酶活性的發揮和內部物質的而降解與轉化。烘烤過程中煙葉顏色變化的實質是葉綠素的降解和類胡蘿卜素等黃色素比例的增加。特殊煙葉中的黑暴煙葉綠素含量高，烘烤過程中不易降解，且類葉比烘烤過程中變化不大，可能是黑暴煙烘烤中不容易變黃且易變壞[14]的主要原因。黑脛病、病毒病和葉斑病煙烘烤時類葉比高峰值比正常煙葉出現早，外觀上可能要比正常煙容易變黃。

酶促棕色化反應是煙葉中的多酚類物質，如咖啡酸、綠原酸、蕓香苷等在多酚氧化酶的作用下，經氧化產生淡紅色至黑褐色的醌類物質，使煙葉顏色由黃轉變為不同程度的褐色[15]，是導致烘烤過程中煙葉變褐的主要原因。韓錦峰[16]認為，中等肥力條件下正常落黃成熟的鮮煙葉中PPO活性較低，而在高水肥條件下所形成的葉片肥大、水分含量高的煙葉以及非正常落黃的煙葉中，PPO活性往往較高，黑暴煙甚至更高。感染TMV的煙葉內PPO活性顯著增強[17]。本研究烘烤前期特殊煙葉的PPO活性高于正常煙葉，尤其黑暴煙葉最高，可能是烘烤過程中特殊煙葉容易變褐的主要原因之一，這與前人[16-17]研究基本一致。

3.2 特殊煙葉烤后質量

特殊煙葉田間營養基礎差和烘烤時失水、色素降解的不合理及關鍵酶活性不正常導致了烤后煙葉主要化學成分含量和比例的不協調。而且黑暴、病毒病和葉斑病等特殊煙葉烤后碳水化合物含量降低，含氮化合物含量增加，刺激性和雜氣加重，香吃味變差。

特殊煙葉烘烤過程中的生理生化變化以及烤后煙葉質量特點是由采收時煙株和煙葉的營養狀態決定的。黑暴煙一般是高肥水、高氮素營養，而黑脛病、病毒病和葉斑病煙葉內部營養代謝紊亂，特殊煙葉鮮煙內部營養不均衡。

4 結 論

與正常煙葉相比，特殊煙葉烘烤過程中失水困難或失水過快。黑暴煙烘烤過程中葉綠素和類胡蘿卜素含量都明顯高于正常煙葉和其他特殊煙葉，而且類葉比變化較小；黑脛病、病毒病、葉斑病煙葉烘烤過程中類葉比的高峰值出現時間早于正常煙葉。烘烤前期特殊煙葉PPO活性整體上高于正常煙葉。特殊煙葉烤后糖、淀粉等碳水化合物含量低于正常煙葉，而總氮及煙堿、蛋白質等含氮化合物含量高于正常煙葉。特殊煙葉的感官評吸質量低于正常煙葉，主要表現為香氣和余味變差，而雜氣和刺激性加重。今后，應根據特殊煙葉的質量和生理生化變化特點，有針對性地制訂配套烘烤工藝。

[1] 王傳義，孫福山，王廷曉，等. 不同成熟度煙葉烘烤過程中生理生化變化研究[J]. 中國煙草科學，2009，30（3）：49-53.

[2] 蘭俊榮，靖軍領，黃一蘭，等. 不同成熟度煙葉烘烤過程中多酚氧化酶活性變化[J]. 現代農業科技，2010（23）：54-57.

[3] 謝已書，趙會納，李章海. 不同成熟度煙葉在烘烤過程中質體色素的變化[J]. 貴州農業科學，2011，39（12）：87-90.

[4] 王傳義. 不同烤煙品種烘烤特性研究[D]. 北京：中國農業科學院，2008.

[5] 尹永強，孔菲，王能如，等. 不同烤煙品種烘烤過程中葉綠素降解規律及易烤性評價[J]. 廣東農業科學，2012（14）：14-16.

[6] 鄧小華，周清明，曾中，等. 密集烘烤關鍵溫度點穩溫時間對烤煙理化性狀的影響[J]. 作物研究，2012，26（5）：491-495.

[7] 王松峰，王愛華，畢慶文，等. 烘烤過程中濕度條件對烤煙生理指標及烤后質量的影響[J]. 中國煙草科學，2008，29（5）：52-56.

[8] 孫帥帥，孫福山，王愛華，等. 變筋溫度對烤煙新品種NC55生理指標及煙葉質量的影響[J]. 中國煙草科學，2012，33（3）：72-76.

[9] 徐秀紅，王傳義，劉昌寶，等.“8點式精準密集烘烤工藝”的創新集成與應用[J]. 中國煙草科學，2012，33（5）：68-73.

[10] 李合生. 植物生理生化實驗原理和技術[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[11] 朱廣廉，鐘文海，張愛琴. 植物生理學試驗[M]. 北京：北京大學出版社，1991.

[12] 譚興杰，李月標. 荔枝果皮多酚氧化酶的部分純化及性質[J]. 植物生理學報，1984，10（4）：339-341.

[13] 韓富根，焦桂磣，劉學芝. 煙草葉片多酚氧化酶的提取及其特性研究[J]. 河南農業大學學報，1995，29（1）：98-101.

[14] 翟瑞斌，李波. 談黑暴煙的烘烤[J]. 中國煙草科學，1999，20（4）：47-48.

[15] 呂作新，劉好寶，劉彩萍，等. 煙葉烘烤過程中的酶促棕色化反應及其調控途徑[J]. 中國煙草科學，1997，18（2）：19-21.

[16] 韓錦峰，李榮興，韓富根，等. 烤煙烘烤過程中多酚氧化酶活性變化規律的初步探討[J]. 中國煙草，1984（3）：4-8.

[17] 汪耀富，林學悟，朱長遠，等. TMV對田間煙草生理生化的影響[J]. 河南農業大學學報，1992，26（增刊）：126-130.

Physiological and Biochemical Changes of Non-normal Tobacco during the Flue-curing Process and Their Cured Quality

ZHU Pei1,2, WANG Chuanyi1, TIAN Fuhai3, CHENG Seng4, XU Xiuhong1, PU Xiuping5, ZHAO Peng5, YANG Yonghua3, REN Xia1,2, JIAO Hainan1,2, ZHANG Zhongfeng1*

(1. Tobacco Research Institute of CAAS, Key Laboratory of Tobacco Biology and Processing, Ministry of Agriculture, Qingdao 266101, China; 2. Graduate School of CAAS, Beijing 100081, China; 3. Yishui County Tobacco Company of Shandong Province, Yishui, Shandong 276400, China; 4. Shanghai Tobacco Group LLC., Shanghai 200082, China; 5. Ankang Tobacco Company of Shaanxi Province, Ankang, Shaanxi 725000, China)

The physiological and biochemical indices of the non-normal leaves of deep green tobacco, tobacco suffered from black shank, leaf spot and virus disease during the flue-curing process were studied by comparing to normal tobacco. The main chemical components and sensory quality of the cured leaves of both non-normal and normal tobacco were also tested. When the leaves were flue-cured, the water loss speed of non-normal tobacco was slower or quicker than those of the normal in the key period. The contents of chlorophyll and carotenoids of deep green tobacco leaves were obviously higher than those of the normal tobacco and the other non-normal tobacco, but its ratio of carotenoids and chlorophyll changed little. The peak value of the ratio of carotenoids and chlorophyll of the other non-normal tobacco delayed compared to the normal tobacco. The activity of polyphenol oxidase of non-normal tobacco was higher than the normal tobacco during the early flue-curing period. As for the cured leaves, the content of carbohydrates of non-normal tobacco was lower than the normal tobacco, while the content of nitrogen compounds was higher than the normal tobacco. The sensory quality, including taste, offensive odor and irritancy was poorer for the non-normal tobacco.

non-normal tobacco; flue-curing; physiological and biochemical change; cured quality

S572.01

1007-5119（2014）01-0032-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.01.006

上海煙草集團有限責任公司基地科技項目（2012-025）；中國煙草總公司山東省公司科技項目（201101、201105）

朱 佩，男，碩士研究生，研究方向為作物高產優質高效栽培工程。E-mail：zhp19880612@126.com

通信作者，E-mail：zhangzhongfeng@caas.cn

2013-10-08

2013-11-25