不同產(chǎn)區(qū)烤煙醇化過(guò)程中α—淀粉酶活性的變化

摘要：以六大烤煙產(chǎn)區(qū)（云南、湖北、東北、四川、貴州和福建）的煙葉為試驗(yàn)材料，研究醇化過(guò)程中烤煙α-淀粉酶活性的變化。結(jié)果表明，醇化過(guò)程中烤煙α-淀粉酶活性隨時(shí)間的延長(zhǎng)先上升后下降，且在醇化15個(gè)月時(shí)其活性達(dá)到最大；相關(guān)分析顯示，α-淀粉酶活性與烤煙感官質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)；α-淀粉酶活性與醇化時(shí)間的回歸模型為=-0.017 x2+0.52 x+1.77，方程檢驗(yàn)極顯著。通過(guò)檢測(cè)α-淀粉酶活性，利用回歸模型預(yù)測(cè)烤煙的感官質(zhì)量，從而為煙葉工業(yè)利用提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：烤煙；醇化時(shí)間；α-淀粉酶活性；不同產(chǎn)區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）05-1111-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.05.021

Abstract： Tobacco leaves from six flue-cured tobacco producing areas including Yunnan， Hubei， Dongbei， Sichuan， Guizhou and Fujian were clooected to study the activities of α-amylase in the aging process. Results showed that the activity of α-amylase increased first and then decreased， reaching the highest level in the fifteen month. The correlation between the activity of α-amylase and sensory quality was significantly positive. The regression models was =-0.017 x2+0.52 x+1.77. The equation inspection was very significant. The a-amylase activity and aging time was used to establish the sensory quality of flue-cured tobacco. The application of enzymological model was effective to predict the quality of flue-cured tobacco.

Key words： flue-cured tobacco；alcoholization duration； α-amylase activity；different area

烤煙是中國(guó)重要的煙草品種，復(fù)烤而未經(jīng)醇化的煙葉具有生青氣和地方性雜氣，吸味粗糙，刺激性大，不能用于卷煙的生產(chǎn)[1]。

煙葉醇化是卷煙工藝的初加工工序，通過(guò)醇化可以逐步提高香氣以及其他有利于烤煙品質(zhì)物質(zhì)的合成，因此醇化是卷煙工業(yè)提高煙葉品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)[2-4]。淀粉是煙草中一類(lèi)重要的碳水化合物，對(duì)煙葉的燃燒、吃味、香氣都有重要影響，而且影響煙葉的色澤[5]。α-淀粉酶（Amylase）是影響煙葉醇化時(shí)間的一種重要酶，可水解α-淀粉 [6]，通過(guò)醇化，煙葉淀粉含量下降，降低了淀粉對(duì)煙葉內(nèi)在質(zhì)量的不利影響[7，8]。

國(guó)外優(yōu)質(zhì)烤煙淀粉含量一般為1%～3%，中國(guó)烤煙中淀粉含量為4%～6%[9]。近年來(lái)有關(guān)淀粉對(duì)烤煙制品品質(zhì)的影響有過(guò)大量研究，對(duì)影響淀粉降解的各種酶類(lèi)的活性規(guī)律和作用也有不少研究[10-16]。但關(guān)于α-淀粉酶活性與烤煙感官質(zhì)量的相關(guān)研究較少。為此，以六大烤煙產(chǎn)區(qū)（云南、湖北、東北、四川、貴州和福建）的煙葉為試驗(yàn)材料，研究醇化過(guò)程中烤煙α-淀粉酶活性的變化，以期為制定烤煙合理的醇化時(shí)間提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)烤煙品種：K326，等級(jí)C3F，產(chǎn)區(qū)分別為福建、云南、四川、貴州、東北、湖北。

1.2 取樣

烤煙煙葉采收后，在普通烤房?jī)?nèi)進(jìn)行三段式煙葉調(diào)制，即變黃階段、定色階段和干筋階段。煙葉調(diào)制后，為了殺除病蟲(chóng)害和控制煙葉水分，對(duì)調(diào)制后的煙葉進(jìn)行復(fù)烤，復(fù)烤溫度65～70 ℃，復(fù)烤時(shí)間15 min左右。最后把煙葉（水分控制在12%～14%）打包裝箱， 裝箱密度200 kg/箱，并存放于湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司煙葉倉(cāng)庫(kù)。

以煙葉存放于倉(cāng)庫(kù)開(kāi)始為起始醇化時(shí)間，存放6個(gè)月第一次取樣，隨后每3個(gè)月取樣一次，取樣6次，最后一次取樣時(shí)間為2013年10月。每次取樣2 kg，然后分成3份，一份用于感官評(píng)吸，一份用于α-淀粉酶的測(cè)定，一份留樣。用于α-淀粉酶測(cè)定的樣品在35 ℃下烘干后，隨即用植物粉碎機(jī)粉碎，過(guò)60目篩，用塑料袋密封置于冰箱中保存待測(cè)。

1.3 測(cè)定方法

α-淀粉酶活性測(cè)定參照朱廣廉[17]、李合生[18]的方法。取煙葉粉末0.3 g，加入10 mL 40 ℃的溫水，在40 ℃水浴中提取1 h，保溫結(jié)束后過(guò)濾到25 mL的容量瓶中，用40 ℃的溫水淋洗濾渣，冷卻后定容至刻度；然后在70 ℃水浴中保溫15 min，以鈍化β-淀粉酶，獲得α-淀粉酶粗酶液，酶液在4 ℃下保存?zhèn)溆谩Ｈ∩鲜雒敢? mL，加入2 mL的1% （W/V） 淀粉溶液和1 mL 3，5-二硝基水楊酸，在90 ℃下保持10 min，終止反應(yīng)；然后加入6 mL去離子水，在分光光度計(jì)上于520 nm比色。

參照YC/T 138-1998[19]進(jìn)行煙葉感官評(píng)吸鑒定。感官質(zhì)量指標(biāo)包括香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性、余味、燃燒性和灰色，其滿分分值依次為18、16、16、20、22、4、4分。

2 結(jié)果與分析

2.1 α-淀粉酶活性與煙葉感官質(zhì)量變化規(guī)律

從圖1可以看出，在烤煙醇化期間，α-淀粉酶活性表現(xiàn)為先上升后下降，在醇化15個(gè)月時(shí)活性達(dá)到最大；醇化起始階段和醇化21個(gè)月后α-淀粉酶活性相差不大；六產(chǎn)區(qū)烤煙α-淀粉酶的活性從大到小為云南、湖北、東北、福建、四川、貴州。

烤煙感官質(zhì)量能夠反映煙葉燃燒所產(chǎn)生煙氣的特征，主要依靠評(píng)煙師的抽吸對(duì)烤煙進(jìn)行評(píng)分來(lái)鑒定。從圖2可以看出，在醇化期間烤煙的感官質(zhì)量總體持續(xù)上升，醇化15個(gè)月后，烤煙的感官質(zhì)量逐漸趨于平穩(wěn)；不同產(chǎn)區(qū)的煙葉表現(xiàn)不一，其中云南煙葉的感官質(zhì)量最高，東北的最低。

2.2 α-淀粉酶活性與烤煙感官質(zhì)量統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

α-淀粉酶活性與烤煙感官質(zhì)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，α-淀粉酶活性最小值為0.17 mg/（g·min），最大值為4.88 mg/（g·min），標(biāo)準(zhǔn)差為1.09 mg/（g·min）；感官質(zhì)量評(píng)分最小值為81.56分，最大值為88.58分，平均值為86.02分，表明在醇化過(guò)程中烤煙內(nèi)部發(fā)生了很多物理化學(xué)變化，感官質(zhì)量得以提升。

2.2.1 α-淀粉酶活性與烤煙感官質(zhì)量相關(guān)性分析

進(jìn)行了烤煙感官質(zhì)量與α-淀粉酶活性的相關(guān)性分析，結(jié)果表明，烤煙感官質(zhì)量與α-淀粉酶活性呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.693 7；即α-淀粉淀粉酶活性越大，烤煙感官質(zhì)量越高。

根據(jù)α-淀粉酶活性的變化規(guī)律（圖1），假設(shè)α-淀粉酶活性隨時(shí)間變化的數(shù)學(xué)模型為y=ax2+bx+c（y為α-淀粉酶的活性，x為烤煙醇化時(shí)間，a、b、c為常數(shù)）。采用SAS 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到α-淀粉酶活性與烤煙醇化時(shí)間變化的數(shù)學(xué)模型為=-0.017 x2+0.52 x+1.77。采用SAS 8.0軟件對(duì)方程進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果（表2）顯示該方程具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，該回歸方程的擬合效果達(dá)到極顯著水平。

2.2.2 數(shù)據(jù)模型的分析 通過(guò)擬合模型分析，α-淀粉酶活性與烤煙醇化時(shí)間呈二次變化曲線，即α-淀粉酶活性隨醇化時(shí)間延長(zhǎng)，表現(xiàn)為先上升后下降；由回歸方程分析可知，在醇化15個(gè)月時(shí)，α-淀粉酶活性達(dá)到最大，隨后隨時(shí)間延長(zhǎng)而下降，并在醇化到23個(gè)月后α-淀粉酶徹底失去活性。

在對(duì)數(shù)據(jù)模型的檢驗(yàn)中，選取了不同產(chǎn)區(qū)的烤煙樣品進(jìn)行擬合，均表現(xiàn)為α-淀粉酶活性與烤煙醇化時(shí)間的二次相關(guān)關(guān)系，并顯示在15個(gè)月時(shí)達(dá)到最高水平，在23個(gè)月后α-淀粉酶失去活性。該模型可以反映α-淀粉酶在烤煙醇化過(guò)程中的變化趨勢(shì)以及α-淀粉酶達(dá)到最高酶活的時(shí)間。

3 小結(jié)與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，烤煙α-淀粉酶活性在醇化過(guò)程中隨時(shí)間的延長(zhǎng)先上升后下降，在醇化15個(gè)月時(shí)達(dá)到最大。淀粉的降解很大程度上是在α-淀粉酶的作用下進(jìn)行的，所以α-淀粉酶活性的高低以及在醇化過(guò)程中的變化規(guī)律關(guān)系著淀粉在煙葉中的積累情況。Weeks[20]的研究表明，烤后煙葉殘留的淀粉是對(duì)煙葉色、香、味不利的化合物，嚴(yán)重影響煙葉的外觀和內(nèi)在質(zhì)量。還有研究[21，22]表明，由淀粉降解而積累的還原糖有利于煙葉品質(zhì)的改善，在抽吸時(shí)，還原糖裂解產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物可以平衡由煙堿和含氮化合物產(chǎn)生的堿性物質(zhì)；同時(shí)，由糖和氨基酸反應(yīng)生成的阿馬杜里化合物以及糖的衍生物諸如糖苷、蔗糖苷等對(duì)煙葉的香吃味質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生重要影響。

α-淀粉酶活性不僅與溫度、pH等有直接關(guān)系，而且與煙葉本身內(nèi)在的物質(zhì)有很大關(guān)系，煙葉內(nèi)在物質(zhì)又與煙葉的產(chǎn)區(qū)相關(guān)。盡管一些共有物質(zhì)含量表現(xiàn)相當(dāng)，但各產(chǎn)區(qū)在地理?xiàng)l件和氣候方面有很大差別，這使得煙葉品質(zhì)的判斷不僅要依靠特征物質(zhì)進(jìn)行分析，而且要對(duì)未被關(guān)注的物質(zhì)進(jìn)行研究。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)醇化煙葉α-淀粉酶含量變化的研究相對(duì)較少，該研究從不同醇化時(shí)間α-淀粉酶活性的變化來(lái)擬合曲線，并應(yīng)用于指導(dǎo)烤煙醇化進(jìn)程。

烤煙醇化過(guò)程中α-淀粉酶活性隨醇化時(shí)間的延長(zhǎng)先上升后下降，不同產(chǎn)區(qū)的煙葉α-淀粉酶活性有所差異，但其變化規(guī)律一致。烤煙感官質(zhì)量隨醇化時(shí)間延長(zhǎng)逐漸升高，且與α-淀粉酶活性呈極顯著正相關(guān)；通過(guò)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)得到α-淀粉酶與醇化時(shí)間的回歸模型為=-0.017 x2+0.52 x+1.77，通過(guò)該模型可以對(duì)烤煙的醇化時(shí)間以及α-淀粉酶活性進(jìn)行預(yù)測(cè)以及判斷。

參考文獻(xiàn)：

[1] ZHAO M， WANG B， LI F， et al. Analysis of bacterial communities on aging flue-cured tobacco leaves by 16S rDNA PCR-DGGE technology[J]. Appl Microbiol Biotechnol， 2007， 73（6）：1435-1440.

[2] FUJIMORI T， KASUGA R， KANEKO H. Neutral volatile components of burley tobacco[J]. Agric Biol Chem， 1978，40：305-315.

[3] WHITFIELD D. Changes in the chlorophylls and carotenoids of leaves of nicotiana tabacum during senescence[J]. Phyto Chem， 1974， 20（13）：77-83.

[4] SUGGS C W. Effects of tobacco ripeness at harvest on yield， value， leaf chemistry and curing burn utilization potential[J]. Tob Sci， 1986， 30：152-158.

[5] 吳玉萍，邵 巖，趙立紅，等. 高氯酸萃取——連續(xù)流動(dòng)法測(cè)定煙草中的淀粉含量[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2006，23（3）：488-492.

[6] GOINS G D. The chemistry and quality of cured leaves[J]. Tob Sci， 1996， 40： 10-18.

[7] 朱 忠，冼可發(fā)，楊 軍.煙葉成熟度與其化學(xué)成分的相關(guān)性研究進(jìn)展[J].煙草科技，2002（8）：33-35.

[8] 張槐苓，葛翠英，穆懷靜，等.煙草分析與檢測(cè)[M].鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，1994.

[9] 熊福生，高煜珠，詹勇昌，等.植物葉片蔗糖、淀粉積累與其降解酶活性關(guān)系研究[J].作物學(xué)報(bào)，1994，20（1）：52-58.

[10] 史宏志，韓錦峰，趙 鵬.不同氮量與氮源下烤煙淀粉酶和轉(zhuǎn)化酶活性動(dòng)態(tài)變化[J].中國(guó)煙草科學(xué)，1999（3）：5-8.

[11] 冉邦定，劉敬業(yè)，李天福，等.烤煙K326成熟期五種酶動(dòng)態(tài)的研究[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，1993，1（4）：13-19.

[12] 鄧云龍，孔光輝，武錦坤，等.氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)烤煙葉片淀粉積累及SPS、淀粉酶活性的影響[J].煙草科技，2001（11）：34-37.

[13] 蔡憲杰，王信民，君啟生，等.采收成熟度對(duì)烤煙淀粉含量影響的初步研究[J].煙草科技，2005（2）：38-40.

[14] 宮長(zhǎng)榮，袁紅濤，周義和，等.煙葉在烘烤過(guò)程中淀粉降解與淀粉酶活性的研究[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2001（2）：9-11.

[15] 王 行，凌壽軍，宋守曄，等.烘烤過(guò)程中溫濕度與煙葉淀粉含量及淀粉酶活性變化的關(guān)系[J].煙草科技，2004（11）：33-35.

[16] 宮長(zhǎng)榮，袁紅濤，陳江華.烤煙烘烤過(guò)程中煙葉淀粉酶活性變化及色素降解規(guī)律的研究[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2002，8（2）：16-19.

[17] 朱廣廉.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：北京大學(xué)出版社，1990.

[18] 李合生.現(xiàn)代植物生理學(xué)學(xué)習(xí)指南[M]. 北京：高等教育出版社，2007.

[19] YC/T 138-1998，煙草及煙草制品感官評(píng)價(jià)方法[S].

[20] WEEKS W W. Chemistry of tobacco constituents influences flavor and aroma[J]. Rec Adv Tob Sci， 1985（11）：175-200.

[21] SEVERSON R F. Cubicula constituents of tobacco factors affecting their production and their role in insect and disease resistance and smoke quality[J]. Rec Adv Tob Sci， 1985（11）：105-174.

[22] LEFFINGWELL J C， LEFFINGWELL D. Chemical and sensory aspects of tobacco flavour[J]. Rec Adv Tob Sci，1998（14）：169-218.