成熟度對不同烤煙品種烘烤過程中多酚類物質含量及PPO活性變化的影響

李曉輝，甄煥菊，牛慧偉，李雪利，趙銘欽，典瑞麗

（1.中國煙草總公司職工進修學院，河南 鄭州 450008；2.河南農業大學煙草學院，河南 鄭州 450002）

煙葉采收成熟度是衡量煙葉生產和質量的核心指標，影響并決定著煙葉的加工價值［1］。烘烤是烤煙生產中決定煙葉最終質量的關鍵環節［2］。在調制過程中，多酚類物質的代謝特性對烤后煙葉顏色和等級產生重要影響［3］，研究不同采收成熟度對煙葉多酚類物質含量及多酚氧化酶活性的影響，對于提升煙葉烘烤質量具有重要作用。

多酚類化合物是衡量煙草品質的重要指標［4］。王昇等［5］研究表明，煙草中多酚含量與煙草品質呈正相關，成熟度是影響煙葉多酚類物質含量的重要影響因素之一。在烘烤過程中，煙葉中的多酚類物質，如綠原酸、蕓香苷等在多酚氧化酶的作用下，經氧化產生淡紅色至黑褐色的醌類物質，使煙葉顏色由黃轉變為不同程度的褐色［6］。王傳義等［7］研究表明，隨著成熟度的提高，PPO活性在煙葉調制過程中會隨之降低，而PPO活性較低，棕色化發應就不易發生；成熟度不夠的煙葉在46℃左右時PPO活性突然升高，而成熟度過高的煙葉，44℃以后酶活性迅速降低。成熟度偏低或偏高都增加了棕色化反應的可能性，降低煙葉的多酚類物質含量［8-10］。所以，合理地掌握煙葉采收成熟度，能夠有效調控煙葉PPO活性，減少多酚類物質的氧化。以往對成熟度的研究大多集中在對烤煙產質量的影響，而關于成熟度對不同烤煙品種烘烤過程中多酚類物質含量及PPO活性變化的影響研究較少。本試驗設置3個采收成熟度，種植5個烤煙品種，研究品種、成熟度及其互作對烤煙烘烤過程中多酚類物質含量及PPO活性變化的影響，進而把握不同烤煙品種合適的采收成熟度，以提高煙葉多酚物質含量，為提高煙葉烘烤質量提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試烤煙品種為云煙87（CK）、云煙105、RY21、NC71和渠首1號。

1.2 試驗設計

試驗于2019年在河南省南陽市方城縣金葉園進行。試驗田為黃壤土，肥力中等，按照優質煙葉生產標準進行規范化栽培管理。選取大田管理規范、個體與群體生長發育協調一致、落黃均勻的優質煙田開展成熟度研究。

試驗選5個品種煙株中部葉（從底部向上數12～14片），并依其成熟度設置3個處理（表1），共計15個處理，重復3次。采用溫濕度自控烤箱，將不同品種不同成熟度煙葉裝在同一烤箱內相同位置烘烤。

表1 不同處理鮮葉的采收成熟度標準

1.3 取樣與測定項目

1.3.1 酶活性 于烘烤過程中每24 h取樣1次，每次取10片煙葉，切去葉尖和基部各1／3區域，留葉中間1／3區域，采用鄰苯二酚氧化法［11］測定PPO活性，所有處理重復3次。

1.3.2 多酚類物質 于烘烤過程中每24 h取樣1次，每次取10片煙葉，切去葉尖和基部各1／3區域，留葉中間1／3區域，于105℃殺青15 min、60℃下烘干，用粉碎機粉碎，過60目篩后保存，用作多酚類指標的測定。綠原酸、蕓香苷和莨菪亭等多酚類物質含量測定采用YC／T 202—2006［12］標準，所有處理重復3次。總酚含量為綠原酸、蕓香苷和莨菪亭含量之和。

1.4 數據分析處理

數據統計分析和作圖用SPSS 22.0和Microsoft Excel 2016軟件完成。

2 結果與分析

2.1 不同烤煙品種及成熟度對烘烤過程中多酚氧化酶（PPO）活性的影響

由表2可知，烘烤期間煙葉的PPO活性在不同成熟度、品種及其互作間的差異均達到1%顯著水平。0～96 h，煙葉PPO活性成熟度間的差異大于品種間、成熟度與品種互作間的差異，說明成熟度對PPO活性的影響作用最大，其次為品種，兩者互作影響最小。

由圖1可知，各個成熟度煙葉在烘烤過程中的PPO活性整體呈現為：0～48 h下降，48～72 h迅速上升，之后逐漸下降并維持在較低水平。24～48 h，3個成熟度間煙葉PPO活性差異顯著；72 h時未熟煙葉的PPO活性最高，分別是適熟、過熟煙葉PPO活性的1.28倍、1.54倍，且差異達到顯著水平；96 h時煙葉PPO活性表現為未熟＞適熟＞過熟。

表2 烘烤過程中煙葉多酚氧化酶（PPO）活性的方差分析

圖1 不同成熟度煙葉烘烤過程中多酚氧化酶（PPO）活性變化

如圖2所示，5個品種煙葉的PPO活性也有差異。0～48 h，PPO活性逐漸下降，48～72 h迅速攀升且72 h時出現峰值，之后迅速下降。鮮煙葉的PPO活性表現為云煙105＞RY21＞渠首1號＞云煙87＞NC71；變黃期（24～48 h），云煙105和RY21酶活性較高，且差異不顯著，渠首1號酶活性最低；定色期（72 h），云煙105和RY21保持較高的酶活性，云煙87和NC71酶活性最低；96 h時，PPO活性表現為NC71＞云煙105＞RY21＞云煙87＞渠首1號。相對其它品種，渠首1號和云煙87整個烘烤過程中其酶活性較低且變化較為平穩。

2.2 不同烤煙品種及成熟度對烘烤過程中多酚類物質的影響

2.2.1 煙葉總酚的方差分析及含量變化 由表3可知，整個烘烤過程中煙葉總酚含量在不同品種、成熟度及其互作間差異均達到1%顯著水平。其中成熟度作用在初烤（0h）和后期（96h）影響最大，品種作用則在24～72 h間影響最大，0～96 h成熟度與品種互作影響最小。

圖2 不同烤煙品種烘烤過程中多酚氧化酶（PPO）活性變化

由圖3可知，隨著烘烤的推進，總酚含量在0～48 h間上升，72 h時緩慢下降，之后上升直到烘烤結束，烤后總酚含量明顯高于烤前。整個烘烤時期總酚含量始終表現為適熟＞過熟＞未熟，且各個成熟度間總酚含量差異顯著。烘烤結束時，適熟煙葉的總酚含量最高，是未熟、過熟煙葉的1.09倍、1.04倍。

圖3 不同成熟度對烤煙烘烤過程中總酚含量的影響

表3 烘烤過程中煙葉多酚類物質的方差分析

由圖4可知，不同品種間總酚含量有差異：初烤時總酚含量表現為云煙87＞RY21＞渠首1號＞云煙105＞NC71；變黃期（24～48 h），云煙87總酚含量最高，渠首1號含量最低，RY21和NC71差異不顯著；定色期（72 h），各品種總酚含量均有一定程度的下降，表現為云煙87＞NC71＞RY21＞云煙105＞渠首1號；96 h時各品種總酚含量有明顯上升，但品種間差異未達到顯著水平。

圖4 不同烤煙品種烘烤過程中總酚含量變化

2.2.2 煙葉綠原酸的方差分析及含量變化 由表3可知，整個烘烤過程中煙葉綠原酸含量在不同品種、成熟度及其互作間差異均達到1%顯著水平。其中成熟度作用在初烤（0 h）和后期（96 h）影響最大，品種作用則在24～72 h影響最大，0～96 h成熟度與品種互作影響最小。

由圖5可知，隨著烘烤的推進，綠原酸含量在0～48 h間上升，72 h時緩慢下降，之后上升直到烘烤結束，不同成熟度間變化趨勢一致。3個成熟度鮮煙的綠原酸含量差異顯著且表現為適熟＞過熟＞未熟；24～48 h，綠原酸含量逐漸升高，適熟煙葉綠原酸含量最高，未熟和過熟煙葉綠原酸含量差異不顯著；48～72 h，綠原酸含量有一定程度的下降，降幅表現為適熟＞未熟＞過熟；72～96 h，綠原酸含量大幅上升，且表現為適熟＞過熟＞未熟。

圖5 不同成熟度對烤煙烘烤過程中綠原酸含量的影響

由圖6可知，不同品種間綠原酸含量存在差異，表現為：0 h時，RY21＞云煙105＞云煙87＞NC71＞渠首1號，但差異不顯著；24 h時，云煙105、云煙87和RY21綠原酸含量較高，且差異不顯著，渠首1號含量最低；48 h時，云煙105、云煙87綠原酸含量較高，且差異不顯著，渠首1號含量也最低；72 h時不同品種綠原酸含量表現為NC71＞云煙87＞RY21＞云煙105＞渠首1號；96 h時渠首1號、RY21和NC71綠原酸含量較高，云煙105和云煙87綠原酸含量較低。

2.2.3 煙葉蕓香苷的方差分析及含量變化 由表3可知，煙葉蕓香苷含量在不同品種、成熟度及其互作間差異均達到1%顯著水平。其中成熟度對煙葉初烤時蕓香苷的積累影響最大，24～96 h間以品種影響作用最大。

圖6 不同烤煙品種烘烤過程中綠原酸含量變化

由圖7可知，蕓香苷含量在烘烤期間的變化規律與綠原酸一致。烘烤前中期（0～48 h）5個品種蕓香苷含量始終表現為適熟＞過熟＞未熟，且不同成熟度間差異顯著；72 h時不同成熟度的蕓香苷含量有一定程度的下降，降幅為過熟＞未熟＞適熟；96 h時蕓香苷含量表現為適熟＞過熟＞未熟。

圖7 不同成熟度對烤煙烘烤過程中蕓香苷含量的影響

由圖8可知，不同品種間蕓香苷含量存在差異，表現為：0 h時，云煙87＞RY21＞渠首1號＞云煙105＞NC71；24 h時，云煙87蕓香苷含量最高，其它品種含量差異不顯著；48 h時，RY21和渠首1號蕓香苷含量最高，其次為云煙87和NC71，云煙105最低；72 h時，不同品種的蕓香苷含量有一定程度的下降，表現為云煙87＞RY21＞渠首1號＞NC71＞云煙105；96 h時，云煙87蕓香苷含量顯著高于其它品種，其它品種間差異不顯著。

2.2.4 煙葉莨菪亭的方差分析及含量變化 由表3可知，煙葉莨菪亭含量在不同品種、成熟度及其互作間差異均達到1%顯著水平。其中成熟度作用在烘烤前期（0～24 h）影響較大，之后品種作用則影響較大。

由圖9可知，不同成熟度煙葉在烘烤過程中莨菪亭含量變化趨勢一致，0～48 h間上升，72 h時下降到最低值，之后快速上升。烘烤前中期，不同成熟度處理間莨菪亭含量差異顯著，都表現為適熟＞過熟＞未熟；72 h時不同成熟度煙葉莨菪亭含量下降到最低值，降幅表現為未熟＞過熟＞適熟；96 h時適熟煙葉莨菪亭含量最高，未熟略高于過熟煙葉。

圖8 不同烤煙品種烘烤過程中蕓香苷含量變化

圖9 不同成熟度對烤煙烘烤過程中莨菪亭含量的影響

圖10 不同烤煙品種烘烤過程中莨菪亭含量變化

由圖10可知，不同品種間莨菪亭含量存在差異，表現為：0 h時，渠首1號含量最高，云煙87、RY21和NC71含量較低，且差異不顯著，云煙105含量最低；48h時，云煙105莨菪亭含量最高，其它4個品種差異不顯著；72 h時，各品種莨菪亭含量下降到最低值，表現為云煙87＞云煙105＞渠首1號＞RY21＞NC71；96 h時，云煙105、RY21、NC71和渠首1號莨菪亭含量較高，且差異不顯著，但顯著高于云煙87。

3 討論

采收成熟度對烤煙烘烤過程中PPO活性和多酚類物質含量有重要影響。調制過程中多酚類物質的變化主要是由PPO作用下進行的酶促棕色化反應的結果［13］。烘烤階段的變黃末期至定色初期，為棕色化反應敏感期。此時隨著溫度的升高和水分的散失，葉細胞趨于死亡，結構發生變化，使得多酚和PPO接觸，且氧氣大量進入，生成醌類物質，嚴重影響煙葉的品質［14］。

PPO在煙草中是一種重要酶類，主要存在于葉綠體中［15］。調制過程中其活性與多酚類物質含量密切相關［16］。岳誠等［17］研究表明，PPO活性在烘烤中呈現先升高后降低的趨勢，這與本研究結果一致。宋洋洋等［18］研究表明，變黃末期至定色前期各個時間點，隨著采收成熟度的提高，能夠有效降低PPO活性。武云杰等［19］研究表明，降低烤前和定色期煙葉的PPO活性，可以增加葉片的耐熟度，減少棕色化反應的發生，使煙葉耐烤性增強。本試驗中，烘烤期間各成熟度處理煙葉PPO活性有顯著差異，在棕色化反應敏感時期（48～72 h）PPO活性始終表現為未熟＞適熟＞過熟。PPO活性隨著成熟度的升高而降低很可能是由于過熟煙葉水分含量較低，隨著溫度的升高，煙葉細胞裂解較快，細胞完整性被破壞，PPO所處環境的水分含量升高而導致［20］。

煙草中多酚類物質受品種類型、部位、煙葉成熟度的影響［21］。多酚類物質在煙葉中全部以葡萄糖苷和酯的形式存在，其中綠原酸、蕓香苷、莨菪亭是最主要的成分［22］?？緹熢诤婵酒陂g酚類物質的變化十分劇烈，煙葉中的多酚糖苷和酯類等在水解酶作用下生成大量的多酚和糖朊，酚類物質總量明顯增加［23］。宮長榮等［24］研究表明，烘烤后的前24 h多酚含量呈增加趨勢。樊寧［25］通過對烘烤過程中綠原酸和蕓香苷的測定結果表明，烘烤定色期間二者含量比較穩定，甚至表現為減少趨勢，這與本研究結果一致。本研究結果顯示，初烤和烤后的多酚含量表現為適熟＞過熟＞未熟，說明成熟度高的煙葉烤前多酚含量高，烤后多酚含量也高。多酚含量高說明其不易發生棕色化反應，減少了雜色煙［26］。多酚類物質含量隨著PPO活性的增加，其含量開始下降。而過熟煙葉由于細胞間隙增大，組織疏松，一部分多酚會被活性氧氧化［27］，因此多酚類物質以適熟煙葉的含量最高。

PPO活性和多酚類物質含量除隨成熟度變化，還與品種特性相關。多酚類物質含量和組分具有定量遺傳特性，應當選擇適宜的生育期及品種［28］。品種對PPO活性和多酚類物質含量有顯著性影響。在棕色化反應敏感時期，對于PPO活性較高的品種，可提高采收成熟度促進多酚類物質含量的增加。劉化冰等［29］研究表明，豫煙11號和K326以成熟采收、云煙87以過熟采收多酚類物質含量高。本研究結果表明，云煙87的PPO活性較低，適熟采收多酚物質含量高。其不一致的原因很可能是因為多酚類物質含量除受成熟度的影響外，還受生態、海拔、栽培措施等影響［30-32］。

4 結論

多酚類物質的積累與PPO活性和煙葉的成熟度密切相關。5個品種在烘烤過程中該類物質的積累趨勢一致，但在量的積累上有一定差距。PPO活性和多酚類物質含量受成熟度影響較大，其次是品種。適熟煙葉與其它成熟度煙葉相比，其多酚類物質含量的積累更好，過熟煙葉相似或略低于適熟煙葉，未熟煙葉積累最少。適熟采收可以降低PPO活性，提高多酚類物質的積累。