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        不同產(chǎn)區(qū)烤煙醇化過程中α—淀粉酶活性的變化

        2015-04-29 00:00:00趙云飛陳振國(guó)蘭明蓉等
        湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年5期

        摘要:以六大烤煙產(chǎn)區(qū)(云南、湖北、東北、四川、貴州和福建)的煙葉為試驗(yàn)材料,研究醇化過程中烤煙α-淀粉酶活性的變化。結(jié)果表明,醇化過程中烤煙α-淀粉酶活性隨時(shí)間的延長(zhǎng)先上升后下降,且在醇化15個(gè)月時(shí)其活性達(dá)到最大;相關(guān)分析顯示,α-淀粉酶活性與烤煙感官質(zhì)量呈極顯著正相關(guān);α-淀粉酶活性與醇化時(shí)間的回歸模型為=-0.017 x2+0.52 x+1.77,方程檢驗(yàn)極顯著。通過檢測(cè)α-淀粉酶活性,利用回歸模型預(yù)測(cè)烤煙的感官質(zhì)量,從而為煙葉工業(yè)利用提供指導(dǎo)。

        關(guān)鍵詞:烤煙;醇化時(shí)間;α-淀粉酶活性;不同產(chǎn)區(qū)

        中圖分類號(hào):S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2015)05-1111-03

        DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.05.021

        Abstract: Tobacco leaves from six flue-cured tobacco producing areas including Yunnan, Hubei, Dongbei, Sichuan, Guizhou and Fujian were clooected to study the activities of α-amylase in the aging process. Results showed that the activity of α-amylase increased first and then decreased, reaching the highest level in the fifteen month. The correlation between the activity of α-amylase and sensory quality was significantly positive. The regression models was =-0.017 x2+0.52 x+1.77. The equation inspection was very significant. The a-amylase activity and aging time was used to establish the sensory quality of flue-cured tobacco. The application of enzymological model was effective to predict the quality of flue-cured tobacco.

        Key words: flue-cured tobacco;alcoholization duration; α-amylase activity;different area

        烤煙是中國(guó)重要的煙草品種,復(fù)烤而未經(jīng)醇化的煙葉具有生青氣和地方性雜氣,吸味粗糙,刺激性大,不能用于卷煙的生產(chǎn)[1]。

        煙葉醇化是卷煙工藝的初加工工序,通過醇化可以逐步提高香氣以及其他有利于烤煙品質(zhì)物質(zhì)的合成,因此醇化是卷煙工業(yè)提高煙葉品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)[2-4]。淀粉是煙草中一類重要的碳水化合物,對(duì)煙葉的燃燒、吃味、香氣都有重要影響,而且影響煙葉的色澤[5]。α-淀粉酶(Amylase)是影響煙葉醇化時(shí)間的一種重要酶,可水解α-淀粉 [6],通過醇化,煙葉淀粉含量下降,降低了淀粉對(duì)煙葉內(nèi)在質(zhì)量的不利影響[7,8]。

        國(guó)外優(yōu)質(zhì)烤煙淀粉含量一般為1%~3%,中國(guó)烤煙中淀粉含量為4%~6%[9]。近年來有關(guān)淀粉對(duì)烤煙制品品質(zhì)的影響有過大量研究,對(duì)影響淀粉降解的各種酶類的活性規(guī)律和作用也有不少研究[10-16]。但關(guān)于α-淀粉酶活性與烤煙感官質(zhì)量的相關(guān)研究較少。為此,以六大烤煙產(chǎn)區(qū)(云南、湖北、東北、四川、貴州和福建)的煙葉為試驗(yàn)材料,研究醇化過程中烤煙α-淀粉酶活性的變化,以期為制定烤煙合理的醇化時(shí)間提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        試驗(yàn)烤煙品種:K326,等級(jí)C3F,產(chǎn)區(qū)分別為福建、云南、四川、貴州、東北、湖北。

        1.2 取樣

        烤煙煙葉采收后,在普通烤房?jī)?nèi)進(jìn)行三段式煙葉調(diào)制,即變黃階段、定色階段和干筋階段。煙葉調(diào)制后,為了殺除病蟲害和控制煙葉水分,對(duì)調(diào)制后的煙葉進(jìn)行復(fù)烤,復(fù)烤溫度65~70 ℃,復(fù)烤時(shí)間15 min左右。最后把煙葉(水分控制在12%~14%)打包裝箱, 裝箱密度200 kg/箱,并存放于湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司煙葉倉(cāng)庫。

        以煙葉存放于倉(cāng)庫開始為起始醇化時(shí)間,存放6個(gè)月第一次取樣,隨后每3個(gè)月取樣一次,取樣6次,最后一次取樣時(shí)間為2013年10月。每次取樣2 kg,然后分成3份,一份用于感官評(píng)吸,一份用于α-淀粉酶的測(cè)定,一份留樣。用于α-淀粉酶測(cè)定的樣品在35 ℃下烘干后,隨即用植物粉碎機(jī)粉碎,過60目篩,用塑料袋密封置于冰箱中保存待測(cè)。

        1.3 測(cè)定方法

        α-淀粉酶活性測(cè)定參照朱廣廉[17]、李合生[18]的方法。取煙葉粉末0.3 g,加入10 mL 40 ℃的溫水,在40 ℃水浴中提取1 h,保溫結(jié)束后過濾到25 mL的容量瓶中,用40 ℃的溫水淋洗濾渣,冷卻后定容至刻度;然后在70 ℃水浴中保溫15 min,以鈍化β-淀粉酶,獲得α-淀粉酶粗酶液,酶液在4 ℃下保存?zhèn)溆?。取上述酶? mL,加入2 mL的1% (W/V) 淀粉溶液和1 mL 3,5-二硝基水楊酸,在90 ℃下保持10 min,終止反應(yīng);然后加入6 mL去離子水,在分光光度計(jì)上于520 nm比色。

        參照YC/T 138-1998[19]進(jìn)行煙葉感官評(píng)吸鑒定。感官質(zhì)量指標(biāo)包括香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性、余味、燃燒性和灰色,其滿分分值依次為18、16、16、20、22、4、4分。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 α-淀粉酶活性與煙葉感官質(zhì)量變化規(guī)律

        從圖1可以看出,在烤煙醇化期間,α-淀粉酶活性表現(xiàn)為先上升后下降,在醇化15個(gè)月時(shí)活性達(dá)到最大;醇化起始階段和醇化21個(gè)月后α-淀粉酶活性相差不大;六產(chǎn)區(qū)烤煙α-淀粉酶的活性從大到小為云南、湖北、東北、福建、四川、貴州。

        烤煙感官質(zhì)量能夠反映煙葉燃燒所產(chǎn)生煙氣的特征,主要依靠評(píng)煙師的抽吸對(duì)烤煙進(jìn)行評(píng)分來鑒定。從圖2可以看出,在醇化期間烤煙的感官質(zhì)量總體持續(xù)上升,醇化15個(gè)月后,烤煙的感官質(zhì)量逐漸趨于平穩(wěn);不同產(chǎn)區(qū)的煙葉表現(xiàn)不一,其中云南煙葉的感官質(zhì)量最高,東北的最低。

        2.2 α-淀粉酶活性與烤煙感官質(zhì)量統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

        α-淀粉酶活性與烤煙感官質(zhì)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。由表1可知,α-淀粉酶活性最小值為0.17 mg/(g·min),最大值為4.88 mg/(g·min),標(biāo)準(zhǔn)差為1.09 mg/(g·min);感官質(zhì)量評(píng)分最小值為81.56分,最大值為88.58分,平均值為86.02分,表明在醇化過程中烤煙內(nèi)部發(fā)生了很多物理化學(xué)變化,感官質(zhì)量得以提升。

        2.2.1 α-淀粉酶活性與烤煙感官質(zhì)量相關(guān)性分析

        進(jìn)行了烤煙感官質(zhì)量與α-淀粉酶活性的相關(guān)性分析,結(jié)果表明,烤煙感官質(zhì)量與α-淀粉酶活性呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.693 7;即α-淀粉淀粉酶活性越大,烤煙感官質(zhì)量越高。

        根據(jù)α-淀粉酶活性的變化規(guī)律(圖1),假設(shè)α-淀粉酶活性隨時(shí)間變化的數(shù)學(xué)模型為y=ax2+bx+c(y為α-淀粉酶的活性,x為烤煙醇化時(shí)間,a、b、c為常數(shù))。采用SAS 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,得到α-淀粉酶活性與烤煙醇化時(shí)間變化的數(shù)學(xué)模型為=-0.017 x2+0.52 x+1.77。采用SAS 8.0軟件對(duì)方程進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果(表2)顯示該方程具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,該回歸方程的擬合效果達(dá)到極顯著水平。

        2.2.2 數(shù)據(jù)模型的分析 通過擬合模型分析,α-淀粉酶活性與烤煙醇化時(shí)間呈二次變化曲線,即α-淀粉酶活性隨醇化時(shí)間延長(zhǎng),表現(xiàn)為先上升后下降;由回歸方程分析可知,在醇化15個(gè)月時(shí),α-淀粉酶活性達(dá)到最大,隨后隨時(shí)間延長(zhǎng)而下降,并在醇化到23個(gè)月后α-淀粉酶徹底失去活性。

        在對(duì)數(shù)據(jù)模型的檢驗(yàn)中,選取了不同產(chǎn)區(qū)的烤煙樣品進(jìn)行擬合,均表現(xiàn)為α-淀粉酶活性與烤煙醇化時(shí)間的二次相關(guān)關(guān)系,并顯示在15個(gè)月時(shí)達(dá)到最高水平,在23個(gè)月后α-淀粉酶失去活性。該模型可以反映α-淀粉酶在烤煙醇化過程中的變化趨勢(shì)以及α-淀粉酶達(dá)到最高酶活的時(shí)間。

        3 小結(jié)與討論

        試驗(yàn)結(jié)果表明,烤煙α-淀粉酶活性在醇化過程中隨時(shí)間的延長(zhǎng)先上升后下降,在醇化15個(gè)月時(shí)達(dá)到最大。淀粉的降解很大程度上是在α-淀粉酶的作用下進(jìn)行的,所以α-淀粉酶活性的高低以及在醇化過程中的變化規(guī)律關(guān)系著淀粉在煙葉中的積累情況。Weeks[20]的研究表明,烤后煙葉殘留的淀粉是對(duì)煙葉色、香、味不利的化合物,嚴(yán)重影響煙葉的外觀和內(nèi)在質(zhì)量。還有研究[21,22]表明,由淀粉降解而積累的還原糖有利于煙葉品質(zhì)的改善,在抽吸時(shí),還原糖裂解產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物可以平衡由煙堿和含氮化合物產(chǎn)生的堿性物質(zhì);同時(shí),由糖和氨基酸反應(yīng)生成的阿馬杜里化合物以及糖的衍生物諸如糖苷、蔗糖苷等對(duì)煙葉的香吃味質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生重要影響。

        α-淀粉酶活性不僅與溫度、pH等有直接關(guān)系,而且與煙葉本身內(nèi)在的物質(zhì)有很大關(guān)系,煙葉內(nèi)在物質(zhì)又與煙葉的產(chǎn)區(qū)相關(guān)。盡管一些共有物質(zhì)含量表現(xiàn)相當(dāng),但各產(chǎn)區(qū)在地理?xiàng)l件和氣候方面有很大差別,這使得煙葉品質(zhì)的判斷不僅要依靠特征物質(zhì)進(jìn)行分析,而且要對(duì)未被關(guān)注的物質(zhì)進(jìn)行研究。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)醇化煙葉α-淀粉酶含量變化的研究相對(duì)較少,該研究從不同醇化時(shí)間α-淀粉酶活性的變化來擬合曲線,并應(yīng)用于指導(dǎo)烤煙醇化進(jìn)程。

        烤煙醇化過程中α-淀粉酶活性隨醇化時(shí)間的延長(zhǎng)先上升后下降,不同產(chǎn)區(qū)的煙葉α-淀粉酶活性有所差異,但其變化規(guī)律一致??緹煾泄儋|(zhì)量隨醇化時(shí)間延長(zhǎng)逐漸升高,且與α-淀粉酶活性呈極顯著正相關(guān);通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)得到α-淀粉酶與醇化時(shí)間的回歸模型為=-0.017 x2+0.52 x+1.77,通過該模型可以對(duì)烤煙的醇化時(shí)間以及α-淀粉酶活性進(jìn)行預(yù)測(cè)以及判斷。

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