煙葉成熟過(guò)程主要碳水化合物及淀粉酶活性變化規(guī)律研究

陳 濤，魏光鈺，王藝焜，艾復(fù)清,3

(1.貴州大學(xué)，貴陽(yáng) 550025；2.貴州省煙草公司貴陽(yáng)市公司，貴陽(yáng)550081；3.貴州省煙草品質(zhì)重點(diǎn)研究實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng) 550025)

煙葉成熟度是煙葉質(zhì)量的核心及第一品質(zhì)要素[1-2]。隨著煙葉成熟度的增加，煙葉體內(nèi)化學(xué)成分發(fā)生著變化，從而影響煙葉質(zhì)量，其中以淀粉、糖為主要代表的碳代謝是最基本的生理代謝，對(duì)煙葉化學(xué)成分組成、含量和比例有較大影響[3]；受淀粉酶活性的影響，煙葉在不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，淀粉的降解速率不同，淀粉含量也有較大的差異。有關(guān)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中碳水化合物的研究及烤煙烘烤過(guò)程淀粉酶活性變化與淀粉關(guān)系研究已見(jiàn)報(bào)道[4-5]，但在貴陽(yáng)煙區(qū)有關(guān)煙葉成熟過(guò)程中主要碳水化合物及淀粉酶活性的變化規(guī)律研究卻未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)研究云煙87成熟過(guò)程中主要碳水化合物含量及淀粉酶活性的變化規(guī)律及其相關(guān)性，旨在為煙葉成熟采收提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試地點(diǎn)與材料

田間試驗(yàn)于2019年在貴州省清鎮(zhèn)市紅楓湖鎮(zhèn)蘆荻哨村(106°32′E，26°56′N)進(jìn)行，海拔1 259 m，屬北亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫14.1 ℃，雨量充足，試驗(yàn)地土壤為黃壤，土壤肥力均勻，冬季空閑，無(wú)較重病史。

供試材料為云煙87，供試部位為中、上部葉。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于中部葉成熟前，選定長(zhǎng)勢(shì)一致的代表煙株，并確定代表性葉位掛牌標(biāo)記進(jìn)行研究，從煙葉葉面綜合變黃程度10%開始，連續(xù)15 d調(diào)查煙葉外觀成熟特征變化，并取樣測(cè)定酶活性及淀粉、總糖和還原糖含量。每次取樣10株共20片葉。

1.3 主要栽培技術(shù)

4月20日漂浮苗移栽，種植密度為1 100株/667 m2，施純氮6.5 kg/667 m2，N∶P2O5∶K2O=1∶2∶2，留葉數(shù)20片。其他管理措施按優(yōu)質(zhì)煙栽培技術(shù)要求進(jìn)行。

1.4 調(diào)查及測(cè)定項(xiàng)目

1.4.1取樣方法

選定中部葉9、10葉位及上部葉16、17葉位煙葉進(jìn)行取樣，每片夾選取煙葉中間位置2 cm×5 cm大小的片段迅速用冰盒冰凍后帶回貴州大學(xué)實(shí)驗(yàn)室用于酶活性測(cè)定，其余部分置于恒溫箱105 ℃殺青15 min后恒溫80 ℃直到干燥，粉碎后密封于自封袋帶回貴州大學(xué)實(shí)驗(yàn)室用于化學(xué)成分(淀粉、總糖、還原糖)測(cè)定。

1.4.2測(cè)定方法

淀粉、總糖、還原糖和淀粉酶活性均采用王瑞新等[6]的方法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

對(duì)所得的數(shù)據(jù)運(yùn)用Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和作圖，并運(yùn)用SPSS 22軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉成熟過(guò)程中外觀特征變化表

從表1、表2可以看出，無(wú)論中部葉還是上部葉，煙葉一旦進(jìn)入成熟，葉色逐漸退綠變黃，葉脈伴隨退綠變白，葉尖、葉緣也隨之發(fā)生相應(yīng)變化；但上部葉成熟速度要慢于中部葉，中部葉15 d變黃達(dá)100%，而上部葉只達(dá)到90%。

表1 中部葉成熟過(guò)程中外觀成熟特征變化

表2 上部葉成熟過(guò)程中外觀成熟特征變化

2.2 煙葉成熟過(guò)程中化學(xué)成分變化

2.2.1煙葉成熟過(guò)程中淀粉含量變化

由圖1可知，隨著煙葉綜合變黃程度的增加，中、上部葉淀粉含量均呈先上升后下降的“單峰曲線”趨勢(shì)，最先出現(xiàn)拐點(diǎn)的是中部葉。總體上看，中部葉淀粉含量大于上部葉淀粉含量。中部葉淀粉含量從進(jìn)入成熟后第1天(即綜合變黃程度10%)的21.62%逐漸迅速上升，至第7天達(dá)到最高值(29.52%)，而后又逐漸下降，到第15天時(shí)淀粉含量降至最低值(20.12%)。上部葉淀粉含量從進(jìn)入成熟后第1天(即綜合變黃程度10%)的17.07%逐漸上升，至第10天達(dá)到最高值(24.08%)，而后又逐漸下降，到第15天時(shí)淀粉含量降至最低值(16.25%)。

2.2.2煙葉成熟過(guò)程中總糖含量變化

由圖2可知，隨著煙葉綜合變黃程度的增加，中、上部葉總糖含量均呈先上升后下降的“單峰曲線”趨勢(shì)，最先出現(xiàn)拐點(diǎn)的是中部葉。總體上看，中部葉總糖含量大于上部葉總糖含量。中部葉總糖含量從進(jìn)入成熟后第1天(即綜合變黃程度10%)的5.64%，逐漸迅速上升，至第7天達(dá)到最高值(12.85%)，而后又逐漸下降，到第15天時(shí)總糖含量降至最低值(5.51%)。上部葉總糖含量從進(jìn)入成熟后第1天(即綜合變黃程度10%)的5.11%，逐漸迅速上升，至第10天達(dá)到最高值(9.90%)，而后又逐漸下降，到第15天時(shí)總糖含量為6.01%。

2.2.3煙葉成熟過(guò)程中還原糖含量變化

由圖3可知，隨著煙葉綜合變黃程度的增加，中、上部葉還原糖含量均呈先上升后下降的“單峰曲線”趨勢(shì)，最先出現(xiàn)拐點(diǎn)的是中部葉。總體上看，中部葉還原糖含量大于上部葉還原糖含量。中部葉還原糖含量從進(jìn)入成熟后第1天(即綜合變黃程度10%)的3.82%，逐漸迅速上升，至第7天達(dá)到最高值(7.25%)，而后又迅速下降，到第15天時(shí)還原糖含量降至最低值(3.76%)。上部葉還原糖含量從進(jìn)入成熟后第1天(即綜合變黃程度10%)的3.55%，逐漸上升，至第10天達(dá)到最高值(6.33%)，而后又逐漸下降，到第15天時(shí)還原糖含量降至最低值(3.28%)。

2.3 煙葉成熟過(guò)程中淀粉酶活性變化

由圖4可看出，隨著煙葉綜合變黃程度的增加，中、上部葉淀粉酶活性均呈先上升后下降的“單峰曲線”趨勢(shì)，最先出現(xiàn)拐點(diǎn)的是中部葉。總體上看，中部葉淀粉酶活性強(qiáng)于上部葉淀粉酶活性。中部葉淀粉酶活性從進(jìn)入成熟后第1天(即綜合變黃程度10%)的0.25 U/mg，逐漸迅速下降，至第7天達(dá)到最低值(0.12 U/mg)，而后又逐漸上升，到第15天時(shí)淀粉酶活性升至最高值(0.27 U/mg)。上部葉淀粉酶活性從進(jìn)入成熟后第1天(即綜合變黃程度10%)的0.21 U/mg，逐漸下降，至第10天達(dá)到最低值(0.09 U/mg)，而后又迅速上升，到第15天時(shí)淀粉酶活性升至最高值(0.25 U/mg)。

2.4 主要碳水化合物含量與淀粉酶活性的相關(guān)分析

由表3可知，中部葉總糖含量與淀粉酶活性變化呈極顯著正相關(guān)，淀粉含量與總糖含量、淀粉酶活性變化均呈不顯著正相關(guān)，總糖與淀粉酶活性變化與淀粉酶活性變化呈不顯著正相關(guān)，淀粉含量與淀粉酶活性變化呈極顯著負(fù)相關(guān)；上部葉總糖含量與淀粉酶活性變化呈顯著正相關(guān)，總糖含量、淀粉酶活性與淀粉、淀粉酶活性均不顯著，淀粉含量與淀粉酶活性呈顯著負(fù)相關(guān)。

表3 煙葉成熟過(guò)程中主要碳水化合物與淀粉酶活性的相關(guān)分析

3 結(jié)論與討論

隨著煙葉逐漸成熟，中、上部葉顏色、葉脈及其他特征均呈現(xiàn)規(guī)律性變化，即顏色逐漸變黃、葉脈逐漸失綠變白。中部葉從第1天的葉面綜合變黃10%、主側(cè)脈綠色、葉尖略帶黃開始逐漸變到第15天的綜合葉面變黃100%、主脈全白、葉尖葉緣有枯焦；上部葉從第1天的葉面綜合變黃10%、主側(cè)脈綠色、葉尖略帶黃開始逐漸變到第15天的綜合葉面變黃90%、主脈全白、葉尖葉緣稍枯。

隨著成熟度的增加，中、上部葉內(nèi)淀粉、總糖及還原糖的含量均呈先上升后下降的“單峰曲線”的變化趨勢(shì)。中部葉淀粉、總糖、還原糖含量峰值出現(xiàn)在第7天分別為29.52%、12.86%和7.25%，上部葉峰值則出現(xiàn)在第10天分別為24.52%、9.90%和6.33%，3種成分含量上部葉均低于中部葉；中、上部葉淀粉酶活性均呈先下降后上升的“U型曲線”變化趨勢(shì)。中、上部葉淀粉酶活性從第1天開始減弱，分別在第7天、第10天時(shí)活性最弱，隨后活性慢慢增強(qiáng)；無(wú)論中、上部葉，總糖含量與還原糖含量變化呈極顯著的正相關(guān)，淀粉含量與淀粉酶活性變化呈極顯著負(fù)相關(guān)。

以往的研究表明，淀粉含量可以作為判斷煙葉成熟度的一個(gè)生化指標(biāo)，淀粉含量最高時(shí)標(biāo)志著煙葉達(dá)到工藝成熟[7]。本研究中、上部葉分別在第7天和第10天達(dá)最高值，即意味著中、上部葉在葉面綜合變黃60%、70%前不宜采收。

本研究表明，在煙葉成熟過(guò)程中，淀粉、總糖、還原糖均呈先升后降的“單峰曲線”變化趨勢(shì)，這與煙葉烘烤過(guò)程中淀粉下降、總糖和還原糖含量增加的規(guī)律不一致[8]，這與煙葉烘烤過(guò)程中主要是饑餓代謝有關(guān)。