烤煙烘烤特性與煙草多酚氧化酶活性相關(guān)性研究

王傳義　呂國(guó)新　朱啟法　徐秀紅　蔡憲杰　解燕　王朝佐　任杰　趙華武

摘要：對(duì)8個(gè)烤煙品種煙葉分上、中、下3個(gè)部位，在烘烤過程中定時(shí)取樣測(cè)定煙葉多酚氧化酶活性。結(jié)果表明，多酚氧化酶活性的變化趨勢(shì)一致，呈拋物線型。變黃后期活性較大，進(jìn)入定色期后活性逐漸降低。上部葉與中部葉、下部葉之間差異顯著，不同品種之間差異明顯。煙葉多酚氧化酶活性的大小與品種烘烤特性存在著極為密切的關(guān)系。不同品種下部和上部葉多酚氧化酶活性與烤后雜色煙葉比例呈顯著正相關(guān)，煙葉多酚氧化酶活性的差異可能是品種定色特性不同的主要原因。烘烤過程中平均PPO活性（72 h）中部、下部煙葉在0.3[ΔOD520/（g·min）]以下，上部煙葉在0.4[ΔOD520/（g·min）]以下的品種煙葉定色特性比較理想，耐烤性較好；中部、下部葉在0.4[ΔOD520/（g·min）]以上、上部煙葉在0.5 [ΔOD520/（g·min）]以上的品種煙葉不易定色，耐烤性下降，烘烤過程中煙葉易發(fā)生棕色化反應(yīng)。

關(guān)鍵詞：烤煙；品種；烘烤特性；多酚氧化酶活性

中圖分類號(hào)：TS44+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）06-1495-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.06.033

烘烤特性是煙葉在農(nóng)藝過程中獲得的與烘烤技術(shù)和效果密切相關(guān)的自身所固有的素質(zhì)特點(diǎn)，包括變黃和脫水干燥的難易程度、變黃速度和干燥速度配合難易程度、定色難易和耐受高溫的性能等，可以用易烤性和耐烤性來描述[1，2]。煙葉中富含各種酚類物質(zhì)和多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO），烘烤過程中，PPO催化各種酚類物質(zhì)氧化成醌類物質(zhì)，再經(jīng)聚合成黑色素，這是烤房?jī)?nèi)煙葉褐變成黑糟煙的原因所在[2-8]。因此，煙葉中PPO活性必然與煙葉烘烤特性密切相關(guān)。不同烤煙品種具有不同的烘烤特性[9-11]，而不同烤煙品種煙葉PPO活性的差異及其與品種烘烤特性的相關(guān)性研究未見報(bào)道。為此，課題組選擇了云煙85、K326、紅花大金元、翠碧1號(hào)等8個(gè)烘烤特性有較大差異的代表性烤煙品種，對(duì)不同品種煙葉的PPO活性、品種烘烤特性及其兩者的相關(guān)性等方面開展了較系統(tǒng)的對(duì)比試驗(yàn)，以探討不同品種烘烤特性差異的原因，一是為各品種的烘烤方案制定提供依據(jù)，二是進(jìn)一步探討影響品種烘烤特性的基本內(nèi)涵，并找出一些能反映烤煙烘烤特性的量化指標(biāo)，從而為煙草育種和烘烤特性的判斷提供理論依據(jù)，這對(duì)于煙草育種和煙葉調(diào)制研究都具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

供試品種有中煙100、云煙85、Coker 371、NC89、K326、翠碧1號(hào)、紅花大金元和大白筋599共8個(gè)烤煙品種。試驗(yàn)所用材料種植于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所即墨煙草實(shí)驗(yàn)基地內(nèi)，生理生化性狀測(cè)定在煙草研究所生理生化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)按照品種惟一差異原則，依各品種需肥特性進(jìn)行種植，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。每小區(qū)40 m2，行株距l(xiāng).0 m×0.5 m，各項(xiàng)農(nóng)事操作與管理嚴(yán)格按方案執(zhí)行，在產(chǎn)出生長(zhǎng)良好、能正常落黃成熟的優(yōu)質(zhì)煙葉后進(jìn)行煙葉烘烤特性試驗(yàn)。定株選取成熟煙葉，植株的下部煙葉取3～5葉位葉，中部取9～13葉位葉，上部取16～18葉位葉，于自控電烤房中按照三段式烘烤工藝進(jìn)行烘烤。

1.2 方法

取每個(gè)參試烤煙品種植株的下部煙葉、中部煙葉和上部葉作為供試材料，分別于烤前和開烤后每隔24 h取樣1次，共取樣5次；取樣時(shí)，切去煙葉葉尖與基部的各1/3區(qū)域，留葉中間1/3區(qū)域用于煙葉PPO活性的測(cè)定。烤后原煙全部留樣，進(jìn)行外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)和分級(jí)。煙葉的PPO活性用鄰苯二酚氧化分光光度法[12]測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果以測(cè)定的平均值表示，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析采用Microsoft Office Excel 2003和SAS 9.1軟件處理并作圖，利用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)法（Duncan′s new multiple range test，DMRT）進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，并做簡(jiǎn)單的相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙品種煙葉烘烤特性的差異

烤后煙葉的外觀質(zhì)量是煙葉烘烤特性的外在表現(xiàn)，參試8個(gè)烤煙品種下部煙葉烤后外觀質(zhì)量比較情況見表1，中部煙葉烤后外觀質(zhì)量比較情況見表2，上部煙葉烤后外觀質(zhì)量比較情況見表3。綜合比較分析8個(gè)品種烤后煙葉外觀質(zhì)量情況可以看出，不同烤煙品種烘烤特性存在較大的差異。以云煙85的烘烤特性最好；中煙100的易烤性較好，但耐烤性一般；NC89的易烤性中等，而耐烤性較好；K326的易烤性中等，比NC89略好，而耐烤性比NC89略差；紅花大金元的易烤性比NC89和K326略差，但耐烤性較好，與NC89相當(dāng)；Coker 371、翠碧1號(hào)的易烤性比NC89和K326略好，但耐烤性較差；而大白筋599的烘烤特性最差。

2.2 烤煙品種不同部位成熟鮮煙葉PPO活性比較

鮮煙葉PPO活性在一定程度上可以代表煙葉田間的耐熟程度，參試8個(gè)品種鮮煙葉PPO活性變化的比較情況見表4，品種間、部位間鮮煙葉PPO活性的方差分析情況見表5，參試8個(gè)品種鮮煙葉PPO活性差異顯著性分析結(jié)果見表6。從表4、表5、表6分析可見，不同品種的鮮煙葉PPO活性差異較大，下部葉以紅花大金元和K326的PPO活性顯著高于其他品種（P<0.05），NC89的PPO活性顯著低于其他品種（P<0.05）；中部葉以K326和Coker 371的PPO活性顯著高于其他品種（P<0.05），而大白筋599、NC89、云煙85的PPO活性顯著低于其他品種（P<0.05）；上部葉以Coker 371的PPO活性顯著高于其他品種（P<0.05），而NC89的PPO活性顯著低于其他品種（P<0.05）。不同部位間鮮煙葉的PPO活性也差異明顯，除NC89外，其他品種的PPO活性都是上部葉顯著高于中部葉和下部葉（P<0.05）；NC89煙葉的PPO活性在部位間差異不顯著（P>0.05）。綜合來看，紅花大金元的下部葉表現(xiàn)為不耐熟，田間易出現(xiàn)爛葉現(xiàn)象，所以應(yīng)及時(shí)采收下部煙葉；Coker371整株不耐熟，煙葉在田間易出現(xiàn)焦尖爛邊現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)早采；NC89和云煙85比較耐熟，可推遲采收期，以提高成熟度。

2.3 烘烤過程中不同品種、不同部位煙葉PPO活性的動(dòng)態(tài)變化

參試8個(gè)不同烤性的烤煙品種上部葉在采收時(shí)和烘烤過程中PPO活性的動(dòng)態(tài)變化情況見圖1，中部葉在采收時(shí)和烘烤過程中PPO活性的動(dòng)態(tài)變化情況見圖2，上部葉在采收時(shí)和烘烤過程中PPO活性的動(dòng)態(tài)變化情況見圖3，參試8個(gè)品種不同部位煙葉在烘烤過程中PPO活性的動(dòng)態(tài)變化比較情況見圖4。從圖1、圖2、圖3、圖4可見，不同品種各部位煙葉的PPO活性在烘烤過程中總體上表現(xiàn)為先升后降的變化趨勢(shì)，基本呈拋物線型。在烘烤開始后PPO活性大部分都逐步升高，變黃后期（烘烤48 h）活性較大，而進(jìn)入定色期（烘烤72 h）后活性降低。

參試8個(gè)不同烤性的烤煙品種間、部位間煙葉在烘烤過程中PPO活性的方差分析情況見表7，8個(gè)品種定色前期（72 h）不同部位煙葉PPO活性差異顯著性分析結(jié)果見表8，定色后期（96 h）不同部位煙葉PPO活性差異顯著性分析結(jié)果見表9。從表7、表8、表9的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可見，在烘烤過程中，不同品種、不同部位煙葉的PPO活性變化有所不同，上部煙葉的PPO活性大部分品種顯著高于中、下部煙葉（P<0.05），這可能是上部煙葉容易掛灰的重要原因；中部煙葉的PPO活性大部分品種高于下部煙葉。在烘烤的各個(gè)階段，不同品種間、不同部位間煙葉的平均PPO活性都差異明顯，其中下部葉PPO活性由高到低的排序?yàn)榇蟀捉?99、K326、翠碧1號(hào)、Coker 371、紅花大金元、中煙100、云煙85、NC89，中部葉的排序?yàn)榇蟀捉?99、Coker 371、K326、翠碧1號(hào)、紅花大金元、中煙100、云煙85、NC89，上部葉的排序?yàn)镃oker 371、大白筋599、K326、翠碧1號(hào)、中煙100、紅花大金元、云煙85、NC89。

2.4 煙葉PPO活性與品種烘烤特性的相關(guān)性分析

參試8個(gè)烤煙品種煙葉PPO活性與品種烘烤特性的相關(guān)性分析顯示，不同品種烤后雜色煙葉比例與煙株的下、中、上部葉烘烤過程中平均PPO活性呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.757 4、0.601 7、0.775 6，其中下部和上部葉的PPO活性與烤后雜色煙葉比例呈顯著正相關(guān)。這說明煙葉的定色特性，即耐烤性與PPO活性密切相關(guān)，烘烤過程中煙葉PPO活性的差異可能是品種定色特性不同造成的；在烘烤期間PPO活性越高的品種，煙葉發(fā)生棕色化反應(yīng)的可能性就越大，定色也困難，烤后雜色煙比例也越大，品種的定色特性即耐烤性不理想；反之，該品種煙葉的耐烤性則較好。烤后結(jié)果也顯示，烘烤過程中平均PPO活性（72 h）是中、下部煙葉在0.3[ΔOD520/（g·min）]以下、上部煙葉在0.4[ΔOD520/（g·min）]以下的品種煙葉定色特性比較理想，耐烤性較好；中、下部葉在0.4[ΔOD520/（g·min）]以上、上部煙葉在0.5 [ΔOD520/（g·min）]以上的品種煙葉不易定色，耐烤性下降，烘烤過程中煙葉易發(fā)生棕色化反應(yīng)。

對(duì)參試8個(gè)烤煙品種的煙葉質(zhì)量進(jìn)行綜合分析，則NC89、云煙85、紅花大金元3個(gè)品種的煙葉PPO活性不高，烘烤過程中變化平穩(wěn)，烤后雜色煙少，定色特性即耐烤性較好；中煙100的PPO活性相對(duì)較低，定色較容易，耐烤性中等；翠碧1號(hào)、K326、Coker 371的PPO活性相對(duì)略高，定色較難，烤后掛灰雜色煙略多，耐烤性一般；大白筋599烘烤過程中煙葉的PPO活性高，煙葉很難定色，烤后雜色煙、黑糟煙煙葉多，煙葉耐烤性差。

3 小結(jié)與討論

酶促褐變反應(yīng)是煙葉調(diào)制過程中常出現(xiàn)的現(xiàn)象，褐變的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致煙葉的局部或全部由黃色轉(zhuǎn)變?yōu)樯顪\不同的雜色，甚至使整片煙葉基本色喪失，造成煙葉掛灰、糊片、黑糟等現(xiàn)象。酶促褐變的產(chǎn)生必須具備3個(gè)條件，分別是酚類物質(zhì)、PPO和氧氣。其中，起催化作用的PPO活性及其在烘烤過程中的變化也就成為煙葉棕色化變褐與否的決定因素，在烤煙的調(diào)制過程中，煙葉的褐變與PPO活性升高同步發(fā)生。煙葉中含有PPO，其活性除受烘烤環(huán)境影響外，還受自身素質(zhì)的重要影響，品種是其最重要的決定因素[13-15]。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在烘烤過程中，不同品種、不同部位煙葉PPO活性變化趨勢(shì)一致，呈拋物線型。變黃后期活性較大，進(jìn)入定色期后活性開始降低。上部葉PPO活性顯著高于中、下部葉，這可能是上部煙葉容易掛灰的重要原因。在烘烤的各個(gè)階段，不同品種間煙葉PPO活性都差異明顯。煙葉PPO活性的高低與品種烘烤特性中的耐烤性存在著極為密切的關(guān)系。不同品種下部和上部葉的PPO活性與烤后雜色煙葉比例呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。這說明煙葉PPO活性的差異可能是品種定色特性不同的主要原因，在烘烤期間PPO活性越高的品種，煙葉發(fā)生棕色化反應(yīng)的可能性越大，定色困難，烤后雜色煙比例也越大，品種的定色特性，即耐烤性不理想，反之，該品種煙葉的耐烤性則較好。烘烤過程中平均PPO活性（72 h）是中、下部煙葉在0.3[△OD520/（g·min）]以下、上部煙葉在0.4[△OD520/（g·min）]以下的品種煙葉定色特性比較理想，耐烤性較好；中、下部葉在0.4[△OD520/（g·min）]以上、上部煙葉在0.5 [ΔOD520/（g·min）]以上的品種煙葉不易定色，耐烤性下降，烘烤過程中煙葉易發(fā)生棕色化反應(yīng)。從烘烤過程中各品種不同部位煙葉PPO活性考慮，結(jié)合烘烤過程中煙葉顏色變化和烤后煙葉質(zhì)量進(jìn)行分析，NC89、云煙85、紅花大金元3個(gè)品種的煙葉PPO活性不高，烘烤過程中變化平穩(wěn)，烤后雜色煙少，定色特性即耐烤性較好；中煙100的PPO活性相對(duì)較低，定色較容易，耐烤性中等；翠碧1號(hào)、K326、Coker 371的PPO活性相對(duì)略高，定色較難，烤后掛灰雜色煙略多，耐烤性一般；大白筋599烘烤過程中煙葉的PPO活性高，煙葉很難定色，烤后雜色煙、黑糟煙煙葉多，煙葉耐烤性差。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宮長(zhǎng)榮，王能如，汪耀富，等.煙葉烘烤原理[M].北京：科學(xué)出版社，1994.

[2] 王傳義，張忠鋒，徐秀紅，等.煙葉烘烤特性研究進(jìn)展[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2009，30（1）：38-41.

[3] 呂作新，劉好寶，劉彩萍.煙葉烘烤過程中的酶促棕色化反應(yīng)及其控制途徑[J].中國(guó)煙草科學(xué)，1997（2）：19-20.

[4] 戴 亞，施春華，唐 宏，等.煙草多酚氧化酶的分離提純及性質(zhì)研究[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2001，7（4）：7-11.

[5] 雷東鋒，馮 怡，梅建生.煙草中多酚氧化酶的特征分析及應(yīng)用展望[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2003，24（2）：1-4.

[6] 賀立紅，賓金華.高等植物中的多酚氧化酶[J].植物生理學(xué)通訊，2001，37（4）：340-345.

[7] 宮長(zhǎng)榮，王愛華，王松峰.煙葉烘烤過程中多酚類物質(zhì)的變化及與化學(xué)成分的相關(guān)分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，38（11）：2316-2320.

[8] 李玉娥，尹啟生，宋紀(jì)真，等.煙草酶促棕色化反應(yīng)及調(diào)控技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2008，29（6）：71-77.

[9] 訾瑩瑩，韓志忠，孫福山，等.烤煙烘烤過程中品種間的生理生化反應(yīng)差異研究[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2011，32（1）：61-65.

[10] 張樹堂，崔國(guó)民，楊金輝.不同烤煙品種的烘烤特性研究[J].中國(guó)煙草科學(xué)，1997（4）：37-41.

[11] 徐秀紅，王愛華，王傳義，等.烘烤期間帶莖采收的烤煙頂部葉某些生理生化特性變化[J].煙草科技，2006（9）：51-54.

[12] 張志良.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].第二版.北京：人民教育出版社，1990.44，160，165.

[13] 徐曉燕，孫五三，王能如.煙草多酚類化合物的合成與煙葉品質(zhì)的關(guān)系[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2003，24（1）：3-5.

[14] （美）左天覺.煙草的生產(chǎn)、生理和生物化學(xué)[M].朱尊權(quán)，駱啟章，吳正舉，等，譯.上海：上海遠(yuǎn)東出版社，1993.

[15] 韓錦峰，汪耀富，錢曉剛，等.煙草栽培生理[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003.