密集烘烤烤煙不同品種煙葉霉爛特性研究

潘飛龍，蘇家恩，宋朝鵬，范志勇，朱 凱，王新中，孫 軍，徐成龍，楊彥明，賀 帆*

(1. 河南農業大學 煙草學院，河南 鄭州 450002；2. 云南省煙草公司 大理州公司，云南 大理 671000)

【研究意義】煙葉烘烤損失是煙葉在烤房中的非正常烘烤而引起的損失[1]，對煙葉生產和煙農造成重大損失[2]。近年來，烘烤期間煙葉腐爛霉變已經成為我國南方部分煙區如福建[3]、云南[4]、廣西[5]等烘烤環節的重要經濟損失之一。因此，研究密集烘烤過程中煙葉霉爛特性，闡明煙葉素質與煙葉霉爛關系，對指導煙葉生產、防控煙葉霉爛有重要意義。【前人研究進展】與常見烤壞煙基本類型不同，有研究認為烤爛煙是由于煙葉烘烤過程中變黃期溫度過低、相對濕度過高，煙葉受腐爛真菌或細菌侵染所引起[6]。烘烤過程中煙葉霉爛主要集中于烤房的低溫高濕層，尤其以氣流上升式四層密集烤房的頂層最為嚴重，造成煙葉產量與質量的降低[7]。煙葉作為光合作用產物，富含糖類、蛋白質等營養物質，存儲期煙葉易滋生微生物而導致腐爛霉變[8]。研究表明，溫度和相對濕度是影響煙葉霉爛的重要因素之一[9]，含氧量對煙葉霉爛也有一定影響[10]。曾婷英[11]等首次對烘烤期間造成煙葉霉爛的病原菌進行了鑒定，認為烘烤期煙葉的霉爛是由米根霉(RhizopusoryzaeWent et Geerligs)引起的侵染性病害，又稱煙葉霉爛病。煙葉發生霉爛時，葉片內大分子物質被微生物降解，小分子物質如游離氨基酸含量等會發生明顯變化[12]。烘烤過程中煙葉霉爛呈S型增長趨勢[13]，與溫度密切相關；環境濕度是誘導煙葉霉爛的主導因素，濕度越高，煙葉霉爛程度越嚴重[14]。目前，對烘烤期煙葉霉爛的研究，多集中在環境條件對煙葉霉爛的影響等方面，而煙葉自身素質條件與煙葉霉爛的研究鮮有報道。【本研究切入點】本文從煙葉自身素質條件出發，通過測定烘烤過程中不同品種煙葉水分含量、主脈硬度、淀粉、還原糖和可溶性總糖含量的動態變化，并統計不同品種煙葉霉爛發生情況，探究煙葉霉爛發生規律。【擬解決的關鍵問題】本研究旨在系統地闡明烘烤過程中煙葉霉爛發生規律，明確煙葉素質與霉爛的發生關系，為優質煙葉生產、防止烘烤期間煙葉霉爛提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年7-9月在云南省大理州鳳儀鎮江西村進行，供試烤煙品種為紅花大金元、K326、云煙116和云煙87。供試土壤為紫色土，土壤肥力中等均勻，排水灌溉系統良好，前茬作物水稻。土壤基本理化性質：pH 6.42，有機質33.62 g/kg，堿解氮186.48 mg/kg，速效磷24.67 mg/kg，速效鉀131.57 mg/kg。供試部位為中部葉(9～11葉位)，大田管理及煙葉采收均按照當地優質烤煙生產管理要求進行。

儀器設備：氣流上升式四層密集烤房(規格：長8 m，寬2.7 m，高4.1 m)，烤房保溫保濕性能良好，風機為7號軸流風機；MIK-TH512溫濕度記錄儀(杭州美控自動化技術有限公司)；數碼相機(尼康D90)；阿貝折射儀(上海光學儀器一廠)； GY-3水果硬度計(艾普計量儀器有限公司)；DHG-9030A型電熱恒溫鼓風干燥箱(上海精宏實驗設備有限公司)；Auto Analyzer 3 AA3型連續流動化學分析儀(德國BRAN + LUEBBE公司生產)。

1.2 試驗設計

選取當地常規氣流上升式四層密集烤房，裝煙密度54 kg·m-3，按照“三段式烘烤工藝”正常烘烤。試驗設置4個不同烤煙品種處理，分別為T1：紅花大金元；T2：K326；T3：云煙116；T4：云煙87。選取4個不同品種中部葉(均達到生理成熟)，每個處理各選取4桿煙葉，分別均勻放置于煙葉易發生霉爛的低溫高濕層(氣流上升式四層烤房為第4層)，自烤房點火后，每隔12 h取烘烤過程中不同品種煙葉，測定煙葉濕基含水率和自由水含量、主脈硬度及煙葉常規化學成分，同時每隔4 h記錄烤房溫濕度變化及煙葉霉爛變化。每組實驗進行3次重復。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 干球溫度和相對濕度的測定 自烤房點火起開始計時，采用溫濕度記錄儀每隔4 h測定烤房的干球溫度和相對濕度，直到煙葉霉爛停止為止。

1.3.2 煙葉霉爛率測定 每隔4 h采用數碼相機對不同品種煙葉進行拍照，使用Photoshop作圖軟件對烘烤過程中煙葉霉爛發病率進行統計，至煙葉霉爛終止為止；統計不同品種煙葉霉爛病發病率及病情指數，參考王永棟[3]方法(表1)。

1.3.3 煙葉水分測定 每隔12 h取烤房第四層不同品種煙葉，按照聶榮邦[15]等方法用阿貝折射儀對煙葉自由水含量進行測定，煙葉濕基含水率按行業標準YC/T311-2009中烘箱法進行測定。

1.3.4 主脈硬度測定 均勻選取距葉柄處1～2 cm主脈組織的3個點為測定點，采用GY-3水果硬度計對煙葉主脈硬度進行測定，測定值的加權平均數為該煙葉主脈硬度。

1.3.5 化學成分測定 采用AA3型連續流動化學分析儀測定烘烤過程中煙葉的淀粉、還原糖和可溶性總糖含量，還原糖和可溶性總糖含量按照YC/T159-2002方法進行測定，淀粉含量按照YC/T216-2007方法進行測定。

1.4 數據處理

試驗數據采用Microsoft Excel2010進行整理，用Origin9.1進行作圖，用SPSS22.0進行多重比較及Pearson相關性分析。

2 結果與分析

2.1 烘烤過程中煙葉霉爛變化的不同階段

密集烘烤過程中烤房環境直接影響了煙葉的烘烤質量，如圖1所示，為氣流上升式四層密集烤房頂層的干球溫度和相對濕度動態變化，可以看出烤房頂層相對濕度在60 h之前一直保持較高的狀態，達到100 %，隨后逐漸波動下降；烘烤至72 h時，烤房相對濕度快速降低，這可能與煙葉定色期排濕有關。烤房頂層干球溫度則隨著烘烤的進行呈波動升高趨勢，變黃中期(24～60 h)烤房溫度在36～38 ℃。

2.2 烘烤過程中不同品種煙葉水分含量變化

由圖2可以看出，通過對烘烤過程中不同品種煙葉自由水和束縛水含量的測定，不同品種煙葉水分含量不同。T2煙葉濕基含水率最高，達到88.1 %，相應的其自由水含量也較高，為66.2 %；T1煙葉含水率最低，為81.3 %；不同品種煙葉濕基含水率由低到高為：T1T3>T4>T1。

圖1 煙葉烘烤過程中干球溫度與相對濕度的變化Fig.1 Changes of dry bulb temperature and relative humidity during flue curing process

圖2 烘烤過程中不同品種煙葉水分變化Fig.2 Changes of moisture in different tobacco varieties during flue curing process

2.3 烘烤過程中不同品種煙葉主脈硬度變化

主脈硬度可以反映煙葉組織結構對外界環境的抵抗能力，不同主脈硬度煙葉抗逆性不同。由圖3可知，烘烤前108 h煙葉主脈硬度呈波動下降，但不同品種煙葉主脈硬度略有不同；煙葉主脈硬度從大到小為：T2>T4>T3>T1。不同品種煙葉主脈硬度在48 h之前均保持較高，隨后快速降低；烘烤至108 h，不同品種煙葉主脈硬度差異不顯著，且達到最低值。

2.4 烘烤過程中不同品種煙葉化學成分動態變化

烘烤過程中煙葉發生腐爛霉變，與煙葉自身營養物質密切相關。由表2可知，煙葉烘烤過程中淀粉逐漸降解，淀粉含量逐漸降低，還原糖和可溶性總糖含量逐漸升高。T2品種鮮煙葉淀粉含量最高，而T1煙葉在烘烤過程中淀粉含量較高；通過對不同品種煙葉淀粉降解速率對比可知，T1煙葉淀粉降解速率較慢，T3、T4煙葉淀粉降解速率相對較快；淀粉降解主要發生在煙葉變黃期(72 h前)，定色期煙葉淀粉含量趨于穩定。不同品種煙葉還原糖和可溶性總糖含量不同，烘烤過程中，T2品種煙葉還原糖和可溶性總糖含量較高，T1煙葉還原糖和可溶性總糖含量較低，這可能與烘烤過程中淀粉降解有關。

2.5 不同品種煙葉霉爛變化分析

由表3可知，不同品種煙葉霉爛發病率不同，霉爛發病率：T2>T4>T3>T1，病情指數：T2>T4>T1>T3，表明T2品種煙葉發病率及霉爛程度最嚴重。進一步分析烘烤過程中各品種煙葉霉爛情況動態變化(圖4)可知，煙葉霉爛主要發生在變黃期(72 h前)，呈S型增長趨勢，36～60 h為煙葉霉爛爆發式增長時期；烘烤至定色期，煙葉霉爛逐漸停止。T2品種煙葉霉爛發病時間最早(16 h)，霉爛率最高；不同品種煙葉霉爛終止時間基本一致(76 h)。

圖3 烘烤過程中不同品種煙葉主脈硬度動態變化Fig.3 Dynamic changes of hardness of main veins of different tobacco varieties during flue curing process

2.6 煙葉水分含量、主脈硬度、化學成分與煙葉霉爛病相關性分析

由表4可知，煙葉自由水含量、主脈硬度與煙葉霉爛率呈極顯著正相關(r=0.902、0.961，P<0.01)；煙葉還原糖、可溶性總糖含量與煙葉霉爛率呈顯著正相關(r=0.718、0.796，P<0.05)；煙葉束縛水含量、淀粉含量與煙葉霉爛率相關性不顯著(P>0.05)；由此表明，烘烤過程中煙葉發生腐爛霉變與煙葉自由水含量和主脈硬度關系最為密切，與還原糖和可溶性總糖含量關系次之，而束縛水含量和淀粉含量對煙葉腐爛霉變影響作用較小。

表2 烘烤過程中不同品種煙葉淀粉、還原糖和可溶性總糖動態變化

注：同一指標不同品種不同小寫字母和大寫字母分別表示差異顯著(P<0.05)和差異極顯著(P<0.01)，下同。

Note: The same indicator of different varieties of different lowercase letters and capital letters, respectively, the difference was significant (P<0.05) and the difference was extremely significant (P<0.01), the same as below.

表3 不同品種煙葉霉爛病發生情況

表4 煙葉水分含量、主脈硬度、化學成分與煙葉霉爛病之間相關性

注：*表示在0.05水平上顯著相關；**表示在0.01水平上極顯著相關。

Note: * indicates a significant correlation at the 0.05 level; ** indicates a very significant correlation at the 0.01 level.

3 討 論

烘烤過程中煙葉腐爛霉變已經成為煙葉烘烤環節重要的經濟損失之一[16]，煙葉霉爛主要發生在變黃期及定色前期(圖4)，不同品種煙葉霉爛特性不同。自由水是植物細胞內的良好溶劑，參與細胞代謝反應[17]，自由水含量越高，植物細胞內原生質的粘度越小，代謝活動越旺盛。本研究發現，不同品種煙葉自由水含量由低到高為：T1T4>T3>T1，這可能與煙葉抗逆性有關。

圖4 烘烤過程中不同品種煙葉霉爛動態變化Fig.4 Dynamic changes of tobacco leaf mildew in different varieties during flue curing process

烘烤過程中煙葉經歷了復雜的生理生化變化，大分子物質如淀粉等發生降解，小分子物質含量增加[19]。本研究發現，T2品種鮮煙葉淀粉含量最高，T1煙葉在烘烤過程中淀粉含量較高； T1煙葉淀粉降解速率較慢，T3、T4煙葉淀粉降解速率相對較快，這可能與不同品種煙葉烘烤特性有關[20]。烘烤過程中，T2品種煙葉還原糖和可溶性總糖含量較高，T1煙葉還原糖和可溶性總糖含量較低，這可能與煙葉淀粉降解有關。

不同品種煙葉在烘烤期霉爛狀況不同，本研究發現，煙葉霉爛發病率：T2>T4>T3>T1，T2品種煙葉最易發生霉爛；病情指數[21]是考慮發病率和嚴重程度的綜合指標，病情指數越大，病害越嚴重，本研究表明煙葉病情指數：T2>T4>T1>T3，即T2品種煙葉抗霉爛性最差。不同品種煙葉發生霉爛主要在變黃期，呈S型增長趨勢，其中T2品種煙葉霉爛開始時間最早，這可能與其抗逆性較差有關[22]。相關性分析表明，烘烤過程中煙葉霉爛與煙葉自由水含量、主脈硬度呈極顯著正相關，與還原糖、可溶性總糖含量呈顯著正相關，與束縛水含量、淀粉含量相關性不顯著。由此可知，烘烤過程中煙葉霉爛與煙葉自身素質密切相關，其中煙葉自由水含量和主脈硬度與煙葉霉爛關系最為密切，還原糖和可溶性總糖含量關系次之，而束縛水含量和淀粉含量對煙葉霉爛影響作用較小。

4 結 論

烘烤過程中不同品種煙葉霉爛的變化趨勢基本相似，但不同品種的煙葉水分含量、主脈硬度及化學成分含量各指標在烘烤不同階段表現出不同，且各指標變化幅度也存在一定差異。煙葉水分含量、主脈硬度、化學成分與煙葉霉爛病相關性分析表明，烘烤過程中煙葉霉爛與煙葉自由水含量、主脈硬度呈極顯著正相關，與還原糖、可溶性總糖含量呈顯著正相關；因此，煙葉自由水含量、主脈硬度、還原糖和可溶性總糖含量均可作為研究煙葉霉爛的有效參數。根據烘烤過程中煙葉霉爛變化規律，結合煙葉自身素質特點，制定有效的煙葉生產措施并合理調控煙葉烘烤環節，確保煙葉生產的質量和效益。