烘烤過程水分調控對伏旱中部煙葉生化變化的影響

王蓮，孫紅權，毛林昌，陳勇華，何文偉，艾復清，3*

（1貴州大學煙草學院，貴陽 550025；2貴州省煙草公司銅仁市公司，銅仁 554300；3貴州省煙草品質研究重點實驗室，貴陽 550025）

烘烤過程是煙葉生理生化的變化過程，影響著烤后煙葉的質量。有關煙葉烘烤過程生化指標變化的研究已有一些報道，如夏春等［1］研究了成熟度對云煙87上部煙葉烘烤中失水特性的影響，發現隨著煙葉成熟度提升，煙葉保水能力逐漸降低；曹想等［2］對烤煙新品種HN2146的烘烤特性進行了研究；張希等［3］對駐馬店煙區不同烤煙品種上部葉的烘烤特性進行了研究，發現變黃期的干濕球溫度與煙葉的變黃排濕相一致能使煙葉的變黃失水相協調；陳少濱等［4］研究了上部葉烘烤過程中葉片與主脈含水率變化對烤煙質量的影響，發現提高變黃期的干濕球溫度，能促使葉片凋萎與主脈發軟同步，有效提高烤后煙葉質量；宋朝鵬等［5］研究了開片狀況對上部煙葉烘烤過程中失水特性的影響，結果表明隨著K326上部葉開片度的減小，煙葉失水干燥特性變差。但這些報道都是對正常條件下上部葉烘烤特征進行的研究，針對伏旱條件下煙葉烘烤過程中生化變化的研究較少。本試驗以伏旱條件下的中部煙葉為研究對象，分析烘烤過程中的濕度控制對煙葉生化變化的影響，旨在為伏旱煙葉烘烤提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗地點

供試煙葉為云煙87中部葉，采用氣流下降式密集烤房（裝煙3層，裝煙室為8.0 m×2.7 m×4.0 m）烘烤。

試驗地點為貴州省銅仁市印江縣沙子坡鎮塘口村，平均海拔598 m，土壤類型為黃壤，土壤肥力中等，前作空閑。

伏旱煙葉是指烤煙成熟期間處于伏旱氣候條件下的煙葉。伏旱標準：一般性伏旱為6月下旬到9月上中旬，連續20～29 d總雨量＜30 mm，其中有5 d以上高溫天氣；重伏旱為連續30～39 d總雨量＜40 mm，其中有7 d以上高溫天氣；嚴重伏旱為連續40 d以上（包括40 d）總雨量＜60 mm，其中有10 d以上高溫天氣［6］。試驗點2020年7月10日—8月18日連續40 d高溫（日均溫達28.9℃）、少雨（降水量僅59.7 mm）天氣，屬嚴重伏旱氣候。

1.2 試驗設計

本試驗在變黃期設置兩個恒溫點，并且在兩個關鍵恒溫點設置不同濕度。具體設置見表1。

1.3 試驗要求

中部葉：第10～11有效葉位煙葉。

煙葉采收成熟度：葉面綜合變黃程度80%，主脈支脈2/3～3/4變白。

選擇具有代表性的煙葉60竿掛牌，分別置于烤房的上中下層，每層各20竿。

取樣：每隔6 h取樣1次，各處理取6片煙葉，其中3片煙葉用于水分含量測定，另外3片煙葉置于-20℃冰箱內保存，用于色素含量、多酚氧化酶活性、MDA含量測定。設3次重復。

1.4 主要栽培措施

漂浮育苗，于2020年4月下旬移栽，種植密度為16 500株/hm2，施肥量為純氮105 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶1∶2.3，基追肥比例為6∶4，留葉數22，有效葉18，其他栽培措施按當地優質烤煙生產技術要求進行。下部葉、中部葉、上部葉采收時間分別是7月下旬、8月上旬—8月下旬、8月下旬—9月上旬。

1.5 測定項目與方法

采用稱重法測定含水量［7］；采用95%乙醇提取、分光光度法測定色素含量［8］；采用鄰苯二酚氧化法測定多酚氧化酶（PPO）活性［9］；采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛（MDA）含量［10］。

1.6 數據分析

采用Excel 2007、DPS 7.05軟件整理與分析數據。

2 結果與分析

2.1 水分調控對伏旱中部煙葉烘烤過程中水分含量的影響

由表2可知，伏旱條件下云煙87中部葉成熟時含水量為78.3%～79.0%。隨著干濕差的逐漸加大，變黃期煙葉失水量逐漸增加，定色期、干筋期煙葉水分散失量相應減少，但失水量最多的仍然在定色期，為46.5%～55.5%。

表2 煙葉烘烤過程中的水分變化Table 2 Moisture changes of tobacco leaves during flue-curing %

2.2 水分調控對伏旱中部煙葉烘烤過程中色素含量的影響

由圖1、圖2可知，伏旱條件下云煙87中部葉烘烤過程中葉綠素及類胡蘿卜素含量呈逐漸下降的趨勢，整個烘烤過程中葉綠素和類胡蘿卜素含量分別下降了0.89～0.92、0.40～0.42 mg/g；其中，變黃期降解率分別為89.0%～91.7%、58.0%～68.4%，定色期降解率分別為3.5%～6.8%、8.2%～20.3%；隨著干濕差加大，葉綠素及類胡羅卜素降解率在變黃期逐漸增加、定色期逐漸減少。

圖1 中部煙葉烘烤過程中葉綠素含量的變化Fig.1 Changes of chlorophyll content in middle leaves during flue-curing

圖2 中部煙葉烘烤過程中類胡蘿卜素含量的變化Fig.2 Changes of carotenoid content in middle leaves during flue-curing

2.3 水分調控對伏旱中部煙葉烘烤過程中PPO酶活性的影響

由圖3可知，伏旱條件下中部煙葉烘烤過程中PPO酶活性變化均呈雙峰曲線，第1峰值出現在變黃中期，干濕差越小，峰值出現時間越晚、酶活性越高；第2峰值出現在變黃后期且低于第1峰值，為53.8～134.0 U/mg（prot），干濕差越小，峰值出現時間越晚、酶活性越低。

圖3 中部煙葉烘烤過程中PPO活性的變化Fig.3 Changes of PPO activity in middle leaves during flue-curing

2.4 水分調控對伏旱中部煙葉烘烤過程中MDA含量的影響

煙葉烘烤過程中MDA含量呈慢—快—慢的增加趨勢，快速遞增主要發生在變黃后期至定色前期，最大遞增速率為2.33～2.93（nmol/mg·h）；干濕差越小，MDA快速遞增的時間越晚，遞增速率越低，最終含量越低（圖4）。

圖4 中部煙葉烘烤過程中MDA含量的變化Fig.4 Changes of MDA content in middle leaves during flue-curing

3 討論

本研究中部煙葉成熟時含水量為78.3%～79.0%，低于前人報道的中部煙葉含水量4百分點左右［11，12］。其原因可能有兩點：一是本研究煙葉采收成熟度相對高些，二是因伏旱氣候所致。

本研究烘烤過程中煙葉變黃期失水量為12.3%～30.9%，低于前人報道的45%左右的失水量［12-14］。其原因可能與伏旱煙葉自由水含量較低有關。由于伏旱煙葉烘烤變黃期失水量的減少，導致定色期排濕負擔增加（本研究為46.5%～55.5%）。因此，適當延長定色期，合理控制排濕是烘烤伏旱煙葉應注意的問題。

MDA是膜脂過氧化作用的產物，MDA含量高低反應細胞膜結構破壞程度及葉片衰老程度［15-18］。氧化酶（PPO）與多酚類物質接觸，促使多酚類物質迅速氧化成醌［18］。本研究發現，烘烤過程中變黃期干濕差越大，則PPO含量值第2峰出現時間越早、酶活性越高，同時MDA含量快速遞增的時間越早、含量越高。這可能與干濕差加大，煙葉水分散失速率加快，導致葉片組織逐漸死亡，細胞結構解體加快，同時氧可以自由進出煙葉細胞，進而加快了酶促棕色化反應的速率及煙葉細胞衰老的提前有關［17-21］。因此，適當減小伏旱煙葉烘烤變黃期的干濕差，有利于煙葉較長時間維持生命活動，保證煙葉正常變黃及化學成分轉化，從而提高烤后煙葉質量。

4 結論

本研究表明，隨著烘烤變黃期干濕差逐漸加大，變黃期煙葉失水量逐漸增加，定色期和干筋期煙葉水分散失量相應減少，但失水量最多的仍然在定色期，為46.5%～55.5%；葉綠素和類胡蘿卜素的降解率與失水量變化呈相似趨勢，但降解主要發生在變黃期，為89.0%～91.7%、58.0%～68.4%；烘烤過程PPO酶活性呈雙峰曲線，第1峰值出現在變黃中期，干濕差越小，峰值出現時間越晚、酶活性越高；第2峰值出現在變黃后期且低于第1峰值，干濕差越小，峰值出現時間越晚、酶活性越低。MDA含量呈慢—快—慢的增加趨勢，快速遞增主要發生在變黃后期至定色前期，干濕差越小，MDA快速遞增的時間越晚，遞增速率越低，最終含量越低。

變黃期適當減小干濕差，有利于提高色素降解率、減少MDA含量、降低變黃后PPO活性，進而有利于促進伏旱煙葉生理生化代謝，有效降低酶促棕色化反應的發生，有利于提高伏旱煙葉的烘烤質量。