烤煙HN2146和K326下部煙葉烘烤特性比較

江智敏，曹 想，裴曉東，胡日生，向清慧，向世鵬，席奇亮，王衛民，劉化冰，鄧小華，*

（1湖南農業大學農學院，長沙 410128；2湖南省煙草公司長沙市公司，長沙 410011；3中國煙草中南農業試驗站，湖南長沙 410004；4浙江中煙工業有限責任公司，杭州 310008）

鮮煙葉的烘烤特性包括易烤性和耐烤性［1，2］，是制定烤煙烘烤方案的主要依據。不同煙草品種的遺傳基礎不同，對生態環境和栽培措施的響應不同，其鮮煙葉成熟外表特征雖看起來差異不大，但其內在物質、煙葉水分含量存在差異，導致煙葉的烘烤特性不同，其烘烤工藝也存在差異。鄧小華等［3］認為稻作煙區不同素質的上部鮮煙葉烘烤特性存在差異；霍正威等［4］認為高溫逼熟影響不同品種的上部煙葉在烘烤過程中外觀和煙葉內部含水率變化；武圣江等［5］研究認為，常規打頂和折頂處理煙葉的易烤性較好，耐烤性較差，而套袋免打頂處理煙葉的易烤性略差，耐烤性較好。烘烤特性研究主要有暗箱［6］、普通烤房［7］、電熱式密集烤箱［8］、暗箱和電烤箱結合［9］等方法。此前烤煙烘烤特性研究多數采用暗箱和電烤箱結合的試驗方法，并且這些研究沒有涉及湖南新選育的烤煙特色品系HN2146的下部煙葉烘烤特性［10］。生物質能密集烤房更加貼合實際調制過程，有利于烘烤工藝的制定。據此，采用暗箱和生物質能密集烤房相結合的方法，研究烤煙品系HN2146和K326品種的下部煙葉烘烤特性，為湖南稻作煙區的烤煙烘烤工藝制定提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計與方法

于2019年在瀏陽市（生物質能密集烤房）和湖南農業大學（暗箱試驗）進行。試驗品種（系）為K326（CK）和HN2146。烤煙種植統一按照瀏陽市烤煙生產技術標準進行，種植面積為4000 m2。煙田種植制度為煙稻輪作，烤煙打頂后，留有效葉片18片。選擇煙葉素質基本一致的煙株，并在田間作標記，以第5～7葉位代表下部煙葉。煙葉成熟采收標準參照GB/T 23219-2008［11］，每個品種（系）在同一天采摘成熟度均勻一致的20片煙葉帶回實驗室。根據行業標準YC/T 311-2009［12］和參考文獻［3，10］建造黑暗、密封的暗箱。在不通風、室溫環境條件下，每個品種（系）分別選取成熟度一致、具有各品種（系）特性的鮮煙葉10片，平鋪在暗箱中，要求煙葉相互不重疊。烤房為2.7 m×8.0 m的氣流上升式生物質能密集烤房。將采收的不同品種（系）煙葉進行分類，鮮煙素質基本一致的煙葉分別編成4夾，裝在裝煙室大門往里第2夾起中層的位置，左右各裝2夾，以便取樣。參照瀏陽市生物質能密集烤房烘烤工藝進行烘烤。

1.2 主要測定指標及方法

（1）暗箱試驗。每個品種（系）隔12 h取3片具有代表性的煙葉，于采光好的同一地方拍照和測定SPAD值。在電腦中，采用網格法讀取照片中變黃和變褐格數，統計煙葉變黃或變褐格數占煙葉總格數的百分率。用變黃百分率（Y）表示變黃速率，用變褐百分率（B）表示變褐速率。用Y數值與定時測定次數（n=6）的比值表示變黃指數（YI=Y/n）；用B數值與定時測定次數（n=12）的比值表示變褐指數（BI=B/n）；指數值愈大，測定時間內變黃、變褐速率愈快［13］。易烤性評判標準為：下部煙葉暗箱變黃時間為48～60 h、60～96 h、96 h以上，分別表示烤煙品種易烤性較好、易烤性中等、易烤性較差［12］。耐烤性評判標準為：下部煙葉暗箱變褐時間為84 h以上、72～84 h、72 h以下分別表示烤煙品種耐烤性較好、耐烤性中等、耐烤性較差［12］。采用SPAD-502 plus便攜式葉綠素測定儀（日本柯尼卡美能達公司）測定煙葉SPAD值，每片煙葉在離主脈3 cm兩側對稱處各選擇3個點進行測量［14］。煙葉基部測點（煙葉1/3處靠葉基部）、中部測點（煙葉1/3處靠葉中部）、尖部測點（煙葉1/3處靠葉尖部）的SPAD值下降率是0 h測定值減去每測點實測值后與0 h測定值的百分比。整葉SPAD值下降率是6個測點的平均值。SPAD值變異系數是每個測點標準差與平均值的百分比。

（2）烘烤試驗。點火前和煙葉烘烤過程中，每隔12 h取樣1次，每次取4片葉，將葉基和葉尖部分切掉，取煙葉中間部分用液氮快速冷凍干燥。采用95%乙醇提取和分光光度法［15］測定葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量，計算其降解率（鮮煙葉檢測值和某時間點的檢測值的差值占鮮煙葉檢測值的百分比）。采用鄰苯二酚氧化分光光度法［15］測定多酚氧化酶活性，計算烘烤后24、48、72、96 h的平均值，評定其耐烤性（下部煙葉多酚氧化酶活性0.3 U以下耐烤性好，0.3～0.4 U耐烤性中等，0.4 U以上耐烤性差［12］）。水分測定隔6 h取樣1次，每次取樣3片，用殺青烘干法分別測定葉片、葉脈和整片煙葉的含水量，計算失水率（煙葉失水率是鮮煙葉含水量和某時間點的煙葉含水量的差值占鮮煙葉含水量的百分比）。

1.3 數據分析方法

采用Excel 2007軟件整理和分析試驗數據。

2 結果與分析

2.1 暗箱試驗

2.1.1 煙葉顏色變化

煙葉在暗箱條件下的顏色變化如圖1。HN2146和K326分別在72、84 h完全變黃。從煙葉變褐情況看，2個品種（系）均是從葉尖和葉緣開始褐變；HN2146開始褐變時間（84 h）早于K326（108 h）；HN2146的褐變程度高，K326褐變程度小。可見，在暗箱條件下，HN2146完全變黃和開始褐變時間早于K326。

圖1 暗箱條件下的不同品種下部煙葉的顏色變化Fig.1 Color change of lower tobacco leaves of different varieties in dark chamber

2.1.2 煙葉SPAD值變化

SPAD值大小可反映煙葉的葉綠素含量狀況。由圖2可知，在0～60 h，2個品種（系）的SPAD值差異明顯，在0～12 h，HN2146＞K326；24～60 h，SPAD值則為K326＞HN2146。

SPAD值變異系數可反映整個葉片的葉綠素含量均勻度。由圖3可知，在36～72 h，HN2146葉片葉綠素均勻度低于K326。可見，HN2146的葉片葉綠素均勻度相對較差，與圖1結果一致。

為研究煙葉的葉綠素變化快慢，統計了葉片不同測點的SPAD值下降率（圖4）。煙葉基部、中部和尖部測點，2個品種（系）的SPAD值下降率均為HN2146＞K326，中部測點的SPAD值下降率差異較小，也說明HN2146煙葉的葉綠素下降快，變黃快。

圖2 暗箱條件下不同品種下部煙葉SPAD值變化Fig.2 SPAD change of lower tobacco leaves of different varieties in dark chamber

圖3 暗箱條件下不同品種下部煙葉SPAD值變異系數變化Fig.3 Change in SPAD variation coefficient of lower tobacco leaves of different varieties in dark chamber

圖4 暗箱條件下不同品種下部煙葉SPAD值下降百分率的變化Fig.4 Change in SPAD percentage decline of lower tobacco leaves of different varieties in dark chamber

2.1.3 煙葉變黃和變褐速率

由圖5可以看出，在0～24 h，K326的變黃程度高于HN2146，24 h以后，2個品種（系）的變黃程度沒有差異；K326和HN2146的變黃指數分別為1.66、1.56，差異不顯著。K326和HN2146下部煙葉30%褐變時間分別為132和108 h，變褐指數分別為3.55和5.29，K326顯著大于HN2146。可見，K326和HN2146的下部煙葉易烤性和耐烤性均較好，且K326耐烤性高于HN2146。

圖5 暗箱條件下不同品種下部煙葉的變黃和變褐速率Fig.5 Yellowing and browning rate of lower tobacco leaves of different varieties in dark chamber

2.2 生物質能密集烤房試驗

2.2.1 煙葉失水特性

由圖6a可知，HN2146葉片失水表現為先快后慢的規律，0～96 h失水較快，失水量為73.14%。K326的葉片失水表現為“慢—快—慢”的規律，0～72 h失水較慢，失水量為20.21%；72～114 h失水較快，失水量達71.49%。由圖6b可知，葉脈的失水表現為先慢后快的規律，HN2146的葉脈在0～108 h失水較慢，失水量為18.67%；K326的葉脈在0～114 h失水較慢，失水量為20.25%。由圖6c可知，整個煙葉的失水表現為先慢后快的規律，HN2146的整葉在0～84 h失水較慢，失水量為23.84%；K326的整葉在0～96 h失水較慢，失水量為21.84%。可見，葉片和葉脈的失水規律不一樣，葉片失水是前期快、后期慢，葉脈的失水是前期慢、后期快；HN2146失水快于K326。

2.2.2 煙葉的葉綠素降解特性

根據圖7，葉綠素的降解呈先快后慢的規律。K326的葉綠素a在0～24 h降解了77.32%，HN2146在0～60 h降解了75.03%；HN2146的葉綠素b在0～24 h降解了49.31%，K326在0～48 h降解了61.99%；K326葉綠素總量在0～24 h降解了77.32%，HN2146在0～60 h降解了75.03%；至烘烤后72 h，K326和HN2146葉綠素降解量分別為88.32%、75.71%，HN2146的葉綠素降解速率小于K326。根據圖7d，HN2146類胡蘿卜素降解量變化沒有葉綠素降解的變化大，72～84 h K326的類胡蘿卜素降解率快速升高。但72 h以內，K326的類胡蘿卜素降解量小于HN2146，在84 h后，反而大于HN2146。

圖6 烘烤過程中不同品種下部煙葉的失水特性Fig.6 The water loss characteristics of lower tobacco leaves of different varieties during curing process

圖7 烘烤過程中不同品種下部煙葉的葉綠素和類胡蘿卜素降解特性Fig.7 The chlorophyll and carotenoids degradation characteristics of lower tobacco leaves of different varieties during curing process

2.2.3 煙葉多酚氧化酶活性變化

由圖8可知，烘烤過程中，2品種（系）PPO活性均呈“雙峰”變化，但其峰值出現的時間有差異。K326的多酚氧化酶（PPO）活性在60 h達到峰值后下降，然后再升高，在84 h達到峰值后下降；HN2146則在48 h達到峰值后下降，再升高，在84 h后達到峰值后又下降。K326多酚氧化酶活性平均值（0.254 U）高于HN2146（0.236 U），但2個品種（系）的多酚氧化酶活性均小于0.3 U，耐烤性均較好。

圖8 烘烤過程中不同品種下部煙葉的PPO活性變化Fig.8 Changes of PPO activity in lower tobacco leaves of different varieties during curing process

3 討論與結論

前人采用了很多方法對煙葉的烘烤特性進行研究。如朱峰等［6］采用暗箱方法研究煙葉的變黃變褐特性；宮長榮等［16］采用電烤箱研究煙葉色素的降解特性；李衛芳等［17］采用農家烤房研究煙葉的失水速率；田蘭等［7］采用氣流下降式烤房研究煙葉失水和葉綠素降解特性；肖志君等［9］采用暗箱和電烤箱相結合的方法，系統研究煙葉變黃變褐特性、失水特性、葉綠素降解特性和多酚氧化酶活性。本試驗采用暗箱結合生物質能密集烤房，比較了烤煙品系HN2146和K326下部煙葉烘烤特性的差異，2種方法相互印證可更好地明確烤煙品種的烘烤特性。且暗箱試驗和烘烤試驗結果均表明HN2146下部煙葉易烤性較好，耐烤性也較好。

烘烤特性的實質就是煙葉在烘烤過程中變黃、變褐特性、失水均衡性、質體色素降解特性、相關酶活性等理化性質的綜合反映［2，18］。品種、氣候、土壤、施肥、采收成熟度等均能影響煙葉的烘烤特性［19］，但主要影響因素是品種［1］。南方煙稻輪作種植模式下，烤煙下部煙葉含水量相對較高［20］，且本研究下部煙葉成熟采烤階段降水較多，加之為生物質能密集式烘烤，其失水均衡性、葉綠素降解量等化學指標與前人［21］的研究有所差異。

朱峰等［6］對K326、云煙87和貴煙4號中部葉的暗箱變黃變褐特性研究表明，各品種鮮煙葉在完全變黃后即從葉尖和葉緣開始褐變。本研究中的2個品種（系）HN2146和K326下部煙葉也是由葉尖和葉緣開始褐變。K326下部煙葉在變黃階段結束至褐變出現時間間隔較大，這些結果與朱峰等［6］的研究一致。同時，本研究還發現，HN2146下部煙葉暗箱變黃時間相對較短；但HN2146褐變程度高且開始褐變時間比K326早36 h。

煙葉失水特性方面，李衛芳等［17］對NC89的研究發現，烤煙調制過程中變黃前主要為葉肉細胞脫水，烤煙整葉脫水速率極小；定色后期表現為維管束脫水，出現第二次強度較大的脫水過程。這與本研究中2個品種葉片、葉脈和整葉的失水規律結果一致。本試驗中2個品種均表現為葉片失水前期快、后期慢，葉脈的失水前期慢、后期快；整葉失水先慢后快；前期主要為葉片失水，后期主要為葉脈失水，HN2146失水速率大于K326。

董淑君等［22］對中煙100中部葉烘烤過程中的質體色素變化研究表明，葉綠素、葉綠素a、葉綠素b降解規律變現為變黃期大量降解，變黃期后降解平緩。這與本研究中HN2146和K326下部葉葉綠素、葉綠素a、葉綠素b降解曲線是一致的，但不同色素降解速率存在差異。本研究中HN2146類胡蘿卜素降解量變化沒有葉綠素降解的變化大，這與前者［22］的研究結果一致。同時，本研究還發現HN2146烘烤過程中葉綠素降解速率小于K326。

王傳義等［18］對不同品種烤煙烘烤過程中PPO活性變化研究表明，供試品種（含K326）0～96 h PPO活性變化規律為先升（48 h前）后降（48 h后）。蘭俊榮等［23］研究發現，CB-1不同成熟度下部煙葉烘烤過程中多酚氧化酶活性均表現為先降低再升高再降低的變化曲線。蘭俊榮等［23］的研究中作為對照的K326品種下部葉PPO活性變化曲線則呈“雙峰”變化規律。本研究中HN2146和K326下部煙葉烘烤過程中PPO活性也表現出“雙峰”變化規律。由此可見，烤煙品種、采收成熟度、烘烤工藝均能對煙葉的PPO活性產生影響。研究烘烤過程中PPO活性及其變化規律，能為制定烤煙烘烤工藝提供理論依據，進而不斷提高烤后煙葉的內在品質。

本研究表明，HN2146下部煙葉易烤性較好，耐烤性較好，烘烤特性較好。在HN2146品種下部葉調制過程中，應根據HN2146品種的烘烤特性，制定適宜烘烤工藝，才能最大限度地顯露和發揮HN2146品種的生產潛力。