不同成熟度分類采收裝炕對上部煙葉品質及酶活性的影響

高相彬, 蘇新宏, 常建波, 馬浩波, 王勇軍, 王建安，王 俊,劉 芳, 馬京民, 陳彥春， 韋鳳杰， 王志軍

(1.河南省農業科學院 煙草研究所， 河南 許昌 461000； 2.河南省煙草公司 三門峽市公司， 河南 三門峽 472100； 3.河南省煙草公司， 河南 鄭州 450000； 4.河南農業大學 煙草學院， 河南 鄭州 450000)

0 引言

【研究意義】近年來，烤煙上部4～6片葉充分成熟一次采收技術在很多產區進行示范應用，在提高上部葉品質和工業可用性等方面的提升效果較好。但是，在上部4～6片煙葉不同成熟度分類采收裝炕烘烤過程中，棚次間的溫濕度環境和煙葉成熟度存在差異，弄清其對上部4～6片煙葉烤后品質的影響，對三門峽市烤煙產業的可持續健康發展具有重要意義。【前人研究進展】保留上部4～6片煙葉可促使頂部3片葉能夠正常發育成熟，對提高上部煙葉的可用性具有重要作用[1-4]。但由于葉位、生育期的不同，上部4～6片煙葉的田間成熟度仍然存在明顯差異，現行的統一編桿裝炕，明顯影響烤后煙葉品質的一致性[5-8]。煙葉烤后品質不僅受到田間成熟度的影響[9-11]，而且受烘烤溫濕度環境的影響[12-15]。炕房特定的構造、熱風循環方式以及棚次裝煙產生的影響，形成了不同棚次煙葉所處的溫濕度存在差異[16-17]。烘烤溫濕度對煙葉物質代謝的酶活性產生影響，進而影響煙葉內含物的分解和轉化，最終影響烤后煙葉的化學成分含量[18-19]。氣流下降式密集烤房，同一棚次煙葉基本處于相同的變色和干燥環境，縱面干球溫度54℃前呈上高下低趨勢、濕球溫度呈中間高上下低趨勢[20]。【研究切入點】目前，鮮見三門峽市上部4～6片不同成熟度煙葉分棚次裝炕對烤后煙葉品質影響的研究報道。【擬解決的關鍵問題】探明上部4～6片不同成熟度煙葉分棚次裝炕對烤后煙葉品質影響，以期為生產應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

烤煙品種為當地主栽品種云煙87，選擇肥力中等、行株距(120 cm×50 cm)一致且上部葉正常發育的代表性煙田的上部煙葉；烤房為當地3棚下排濕燃煤密集烤房。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 試驗于2019年9月在三門峽市靈寶市進行，以三段式密集烘烤工藝為基礎，以中棚煙葉變化作為工藝參數調整依據，以上棚干濕球溫度表征烤房內烘烤環境。在上部6片煙葉充分成熟且達到采收標準時，煙葉采收與裝炕設3個處理：對照(CK)，上部6片葉混合采收統一編桿后單獨裝炕于烤房中間棚次；T1，上3片葉單獨采收統一編桿后單獨裝于烤房下棚；T2，下3片葉單獨采收統一編桿后單獨裝于烤房上棚。

1.2.2 樣品采集 分別在鮮煙葉以及干球溫度38℃穩溫開始、38℃穩溫終止、42℃穩溫開始、42℃穩溫終止、47℃穩溫開始和47℃穩溫終止等時間節點，于烤房內距離加熱室2 m、4 m和6 m位置采集代表性煙葉樣品。選擇葉片中間部分、去掉邊緣和主脈，主要化學成分測定樣品于105℃殺青15 min、70℃烘干后密封保存；酶活性測定樣品先蒸餾水清洗、擦干后液氮速凍后放冰箱低溫保存。

1.2.3 指標測定 主要化學成分含量及關鍵酶活性委托國家煙草栽培生理生化研究基地測定。

1.3 數據處理與分析

采用Excel 2016對數據進行處理與統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同烘烤進程各處理煙葉淀粉、總糖及還原糖的含量

從圖1看出，隨烘烤進程的推進，不同處理煙葉淀粉、總糖和還原糖含量存在差異。

圖1 不同烘烤進程各處理煙葉淀粉、總糖和還原糖的含量

2.1.1 淀粉 不同處理淀粉含量隨著烘烤進程的推進呈先快速降低后緩慢降低再趨于平穩的變化趨勢，不同取樣時間點各處理間淀粉含量略有差異。其中，鮮煙葉淀粉含量依次為T1>CK>T2，至干球溫度38℃穩溫終止時，T1、T2和CK的淀粉降解率分別為71.3%、70.9%和71.4%；干球42℃穩溫終止至47℃穩溫終止，淀粉含量趨于穩定、降解速率較低；干球47℃穩溫終止時，淀粉降解率分別達83.5%、82.1%和81.3%，以CK的淀粉含量最高，為5.69%；T2最低，為5.12%；各處理間的差異較小。

2.1.2 總糖 不同處理總糖含量隨著烘烤進程的推進呈上升趨勢，T1和CK在干球38℃穩溫終止時達第1個高峰，隨后開始降低，在干球42℃穩溫開始時降到最低點后再回升，但CK在干球47℃穩溫開始時其含量達最高，為34.28%，T1一直呈上升趨勢，T2呈前期快速升高，隨后緩慢升高，在干球47℃穩溫開始時其含量達最高，為33.02%，隨后有所降低。

2.1.3 還原糖 不同處理還原糖含量變化趨勢與總糖含量基本一致，在烘烤前期其含量呈快速上升趨勢，在干球38℃穩溫開始時3個處理的含量均達第1個峰值；隨后T1和CK的還原糖含量明顯降低，在干球42℃穩溫開始時降至最低后再升高，T2的還原糖含量變化比較平穩，略有降低后在干球47℃穩溫開始時其含量達最高，為18.65%；CK在干球47℃穩溫開始時其含量也達最高，為20.52%，隨后開始降低；T1自干球42℃穩溫開始后一直呈上升趨勢。

2.2 不同烘烤進程各處理煙葉蛋白質及煙堿的含量

從圖2看出，隨烘烤進程的推進，不同處理煙葉蛋白質和煙堿含量存在差異。

圖2 不同烘烤進程各處理煙葉蛋白質和煙堿的含量

2.2.1 蛋白質 不同處理蛋白質含量隨烘烤進程推進呈先快后慢下降趨勢，試驗期內，以T1的蛋白質含量最高，各處理依次為T1>CK>T2；干球42℃穩溫終止前，T2蛋白質的降解速率高于CK和T1，干球42℃穩溫終止至47℃穩溫終止時，T1蛋白質的降解速率高于CK和T2，T2和CK蛋白質的降解速率大幅降低，且含量趨于穩定。表明，T2的蛋白質快速降解過程啟動早、終止也早，T1的快速降解過程啟動略晚，終止也晚，降解持續時間長于T2和CK。

2.2.2 煙堿 不同處理煙葉煙堿含量隨烘烤進程推進呈先上升后下降再上升再下降的雙峰曲線變化，3個處理的第一個峰值均出現在干球38℃穩溫開始時，隨后快速降低，CK和T2在干球38℃穩溫終止時降至最低，隨后快速上升，在干球42℃穩溫終止時達第2個峰值；T1在干球38℃穩溫終止至42℃穩溫開始期間，煙堿含量變化不大，隨后快速上升，在干球47℃穩溫開始時達第2個峰值，隨后快速下降。

2.3 不同烘烤進程各處理煙葉淀粉酶及蛋白酶的活性

從圖3可知，隨烘烤進程的推進，不同處理煙葉α-淀粉酶和中性蛋白酶活性存在差異。

圖3 不同烘烤進程各處理煙葉α- 淀粉酶和中性蛋白酶的活性

2.3.1α-淀粉酶活性 T1、T2和CK 3個處理α-淀粉酶活性的變化規律基本一致，初期呈緩慢上升趨勢，在干球42℃穩溫開始時α-淀粉酶活性達最高，分別為2.21 mg/g·min、2.23 mg/g·min和2.29 mg/g·min，之后快速下降。在達最大值前，以T2的α-淀粉酶活性最高；在42℃穩溫開始時以CK的酶活性最高、T2和T1其次，隨后T2的酶活性快速下降；至47℃穩溫終止時以T1的酶活性最高。

2.3.2 中性蛋白酶活性 T1、T2和CK 3個處理中性蛋白酶活性呈先緩慢上升后快速上升再快速下降的趨勢，在干球溫度42℃穩溫終止時達最高，分別為5 208.33 μmol/g·min、5 590.79 μmol/g·min和4 784.33 μmol/g·min。在烘烤開始至38℃穩溫終止以及47℃穩溫開始至47℃穩溫終止期間，均以T1的中性蛋白酶活性最高；在烘烤開始至42℃穩溫開始期間，均以T2最低，隨后至42℃穩溫終止時T2達最大，后期快速降低。

3 討論

煙葉采收后進入烤房，通過調控烤房內溫濕度環境實現煙葉烘烤的目的。由于烤房自身因素，棚次間存在溫濕度的規律性差異，且難以克服。不同成熟度煙葉處在基本一致的溫濕度環境中，其變黃速率、失水速率和內在生理生化變化也存在很大差異，在烘烤過程中難以兼顧。上部4～6片一次成熟采收，有利于頂葉的開片和協調化學成分[1]，但上部4～6片煙葉在成熟度、內在化學成分含量等方面依然存在較大差異，致使其烘烤后煙葉的品質差異較大。研究將上部6片葉依據其部位和成熟度，分為上部3片和下部3片分別編桿，實現同桿同質；按照成熟度梯度，將下部3片高成熟度煙葉裝在炕房的高溫棚次，上部3片低成熟度煙葉裝在炕房的低溫棚次，實現同層同質。研究結果表明，按煙葉成熟度分類烘烤影響煙葉大分子物質的代謝進程，上3片葉單獨采收統一編桿后單獨裝于烤房下棚鮮煙葉的淀粉、蛋白質和煙堿含量均高于上部6片葉混合采收統一編桿后單獨裝炕于烤房中間棚次和下3片葉單獨采收統一編桿后單獨裝于烤房上棚，但由于α-淀粉酶和中性蛋白酶等大分子物質代謝關鍵酶活性的維持時間優于上部6片葉混合采收統一編桿后單獨裝炕于烤房中間棚次和下3片葉單獨采收統一編桿后單獨裝于烤房上棚，在烘烤末期，3個處理煙葉的淀粉、蛋白質、煙堿以及總糖和還原糖含量均達優質煙葉的含量標準。與王萬能等[21-22]煙葉烘烤過程中蛋白質的降解及相關酶活性變化的研究結果相一致。

4 結論

上部6片葉一次采收、分成熟度編桿后裝炕，有利于協調烘烤過程中不同成熟度煙葉的溫濕度環境和調控煙葉淀粉、總糖、還原糖、蛋白質和煙堿含量以及關鍵酶活性的代謝進程，其主要化學成分含量達到優質煙葉標準，適于在三門峽及類似煙區推廣應用。