袁芳，馮露雅，王錫春，李佳穎，徐輝，周端榮，靳志麗，朱旺沖

（1.湖南省煙草公司永州分公司，湖南永州 425100；2.湖南科技學(xué)院生化工程技術(shù)研究中心，湖南永州 425199；3.永州市煙草公司道縣分公司，湖南道縣 425300；4.永州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，湖南永州 425100 ）

煙葉的烘烤特性（包括易烤性和耐烤性）與烘烤工藝和效果密切相關(guān)，受品種、生態(tài)環(huán)境、栽培管理、煙葉部位和成熟度的影響，是制定適宜烘烤工藝的基本依據(jù)[1]。湘南地區(qū)是湖南省典型的特色優(yōu)質(zhì)濃香型煙草生產(chǎn)地區(qū)[2]，但是由于當(dāng)?shù)貧夂蚣捌渌矫娴囊蛩?，較多的煙葉因烘烤不適而造成不必要的損失。煙葉品種不同、部位不同，其烘烤特性也不同，準(zhǔn)確判斷煙葉烘烤特性對于烘烤具有重要的指導(dǎo)意義[3]。烘烤是決定煙葉質(zhì)量的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，也是烤煙生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)[4]。不同品種、不同部位煙葉的烘烤工藝技術(shù)，是一個突出的難題[5]。十多年來，永州煙區(qū)推廣種植的烤煙品種主要是K326和云煙87，還有一些其他的品種[6]。上部葉是烤煙單株生產(chǎn)力的重要組成部分，上部煙葉占總產(chǎn)量的30%～45%[7]，對烤煙的產(chǎn)量和質(zhì)量貢獻(xiàn)很大，優(yōu)質(zhì)烤煙上部葉在現(xiàn)代卷煙配方中占有非常重要的地位，但目前上部葉烘烤過程中常出現(xiàn)的烤青、掛灰、洇筋洇片等現(xiàn)象嚴(yán)重影響了其可用性，所以研究如何提高上部葉的烘烤質(zhì)量具有重要意義[8]。因此本試驗研究了湘南地區(qū)成熟度一致的湘煙5號、K326、云煙87三種煙葉上部位煙葉烘烤過程中失水特性、多酚氧化酶、淀粉酶、葉綠素含量、胡蘿卜素含量、化學(xué)成分變化規(guī)律及各品種烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀對比，旨在提高煙葉烘烤質(zhì)量提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，進(jìn)一步提高烤煙的經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

供試煙葉品種為湘煙5號、K326、云煙87三個品種的上部煙葉（14～16葉位）。供試烤房為2.7 m×8.0 m的氣流上升式密集烤房2座，配備7號風(fēng)機(jī)，保溫保濕性能良好，升溫靈敏，排濕暢順。

1.2 試驗設(shè)計

于永州市煙科所進(jìn)行烘烤特性試驗，三個品種在同一烤房進(jìn)行烘烤，二次重復(fù)。烘烤工藝按表1進(jìn)行，在42 ℃和54 ℃溫度點(diǎn)延時12 h。

表1 烘烤工藝

1.3 試驗方法[9]

1.3.1 供試煙葉

各品種供試煙葉的營養(yǎng)條件、部位、成熟度要均衡一致。為了確保試驗的準(zhǔn)確性，要事先確定各品種同樣素質(zhì)的煙株，并在田間作標(biāo)記。上部葉選14～16葉位進(jìn)行葉位標(biāo)記，采收時進(jìn)行樣竿標(biāo)記。

1.3.2 編裝煙標(biāo)記

煙葉成熟采收，將各品種的供試煙葉分別編成32竿代表性煙葉，分別稱其鮮重并掛牌記錄（24竿），然后將標(biāo)識煙桿按每座烤房每個品種12竿分別掛置在供試烤房4 m的位置，底層、中層、上層的左右各2竿，三個品種交替掛置。

在中層的裝煙門往里第3竿起左右兩邊各品種各掛2竿，三個品種交替掛置，以便取樣，各品種的這4竿煙僅作取樣用，不稱鮮重和干重，不作烤后煙葉質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性狀評價。

所有供試煙竿必須作標(biāo)記，烘烤結(jié)束煙葉回潮后，分別稱取煙葉和煙竿的重量，并將其分級進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性狀分析。

1.3.3 烤房裝煙數(shù)量

按密集烤房要求裝煙，二次重復(fù)的烤房裝煙密度完全一致。在裝煙時，對每座烤房的煙葉隨機(jī)稱取10竿的重量，并掛牌記錄，扣除煙竿重量計算每桿鮮煙重量，然后根據(jù)烤房裝煙總竿數(shù)計算每房鮮煙總重量，烘烤結(jié)束回潮后，分別稱取煙葉和煙竿的重量，計算鮮干比和全房干煙葉重量。煙葉經(jīng)回潮后解除煙竿，對隨機(jī)稱取的10竿煙葉（包括達(dá)不到等級標(biāo)準(zhǔn)的煙葉）稱重，然后計算整房煙葉干重（kg）。

1.3.4 測定項目

1.3.4.1 煙葉含水量測定

點(diǎn)火前和烘烤開始后，每6 h測定一次煙葉含水量，每次每處理取樣3次重復(fù)，用烘干法測定整片煙葉及葉片和主脈組織水分含量。其中各處理在葉片發(fā)軟、主脈發(fā)軟、凋萎塌架、勾尖卷邊、軟卷筒、大卷筒、葉片干燥、主脈干燥等煙葉狀態(tài)變化點(diǎn)必須取樣測定。

（1）取樣方法：點(diǎn)火前和烘烤開始后，每6 h測定一次煙葉含水量，每次每個品種取3片葉，先分別稱重，記錄后，將葉片與葉脈分離，再按片分別將葉片和葉脈稱重，記錄后分別置于烘箱烘干再稱重，然后裝于自封袋密封保存。

（2）烘干方法：先將烘箱升溫至105 ℃，同時將處理好的樣品放置烘箱內(nèi)，105 ℃保持15 min，然后打開烘箱門降溫至60 ℃關(guān)門，同時烘箱的溫度設(shè)置為60 ℃，直至烘干。

1.3.4.2 煙葉物質(zhì)轉(zhuǎn)化測定

（1）煙葉旺長期，打頂后，取樣一次，測定煙葉多酚氧化酶活性和淀粉酶，每次每處理取樣3次重復(fù)。其中各品種上部位取樣每次3片，上部葉選14～16葉位進(jìn)行葉位標(biāo)記。

取樣方法：每次每個品種取3片葉，去筋后進(jìn)行液氮處理，研磨后裝入自封袋置于超低溫冰箱保存。

測定方法：①多酚氧化酶（PPO）活性的運(yùn)用分光光度法，利用多酚氧化酶測試盒，稱取0.1 g樣品，加入測試液，進(jìn)行冰浴勻漿，8 000 r/min離心，利用紫外分光光度計在525 nm處測定吸光值，PPO活力（U/g）=60×ΔA+W×V樣總。

式中：

ΔA——反應(yīng)時間內(nèi)吸光度值的變化;

W——試樣的重量，g

V——試樣的總體積，mL

②淀粉酶活性運(yùn)用分光光度法測定。利用淀粉酶測試盒，利用分光光度計在540 nm處測定吸光值。單位定義：每g組織每分鐘催化產(chǎn)生1 mg還原糖定義為1個酶活力單位。

（2）烘烤過程中，分別在點(diǎn)火前和煙葉烘烤過程中每12 h取樣一次，每次每處理取樣3次重復(fù)，測定煙葉含水量及葉脈含水量。其中各處理在煙葉葉尖變黃、變黃八成、黃片青筋、黃片黃筋（主脈變黃）等煙葉顏色變化點(diǎn)必須取樣測定。

取樣方法：點(diǎn)火前和烘烤開始后，每12 h測定一次，每次每個品種取3～8片葉（烘烤后期由于葉片變干取8片），去筋后進(jìn)行液氮處理，研磨后裝入自封袋置于超低溫冰箱保存。

1.4 統(tǒng)計分析方法

數(shù)據(jù)統(tǒng)計和作圖用SPSS13.0和Excel2010軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 大田期各品種不同物質(zhì)含量對比

2.1.1 大田期各品種多酚氧化酶和淀粉酶含量變化狀況

大田旺長期云煙87、K326、湘煙5號三個品種的多酚氧化酶和淀粉酶含量對比見表2。由表2可知，三個品種多酚氧化酶成遞增規(guī)律性變化，云煙87的上部位的煙葉多酚氧化酶含量最低，K326次之，最高為湘煙5號。上部葉的淀粉酶含量為云煙87＞K326＞湘煙5號，上部葉的α-淀粉酶活性為湘煙5號＞K326＞云煙87。

表2 大田旺長期各品種多酚氧化酶和淀粉酶含量

大田成熟期云煙87、K326、湘煙5號三個品種的多酚氧化酶和淀粉酶含量對比見表3。由表3可知，云煙87上部葉多酚氧化酶含量與湘煙5號接近50U/g，都明顯高于K326；K326和湘煙5號上部葉淀粉酶活性基本相同，都明顯低于云煙87；α-淀粉酶活性三個品種呈遞增型變化，α-淀粉酶活性湘煙5號最高，K326上部葉活性低于云煙87，但上部葉淀粉含量高，轉(zhuǎn)化不完全，云煙87上部葉烤后經(jīng)濟(jì)價值高，對比表2可知：只有云煙87上煙葉的多酚氧化酶含量是隨著成熟度的增加而增加的，而K326和湘煙5號與云煙87是相反的趨勢。

表3 大田成熟期各品種多酚氧化酶和淀粉酶含量

2.1.2 各品種大田期葉綠素對比

在大田成熟期連續(xù)3天取樣，同一個品種3天的類胡蘿卜素和葉綠素有差別，是因為取樣誤差。綜合表4可以看出，湘煙5號的類胡蘿卜素含量低于云煙87和K326，葉綠素含量下降的速度也明顯高于K326和云煙87。

表4 成熟期三個品種葉綠素和類胡蘿卜素變化狀況對比

2.2 烘烤過程中各品種不同物質(zhì)變化規(guī)律

2.2.1 烘烤過程中各品種多酚氧化酶含量變化對比

多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase，以下簡稱PPO）是一種銅離子結(jié)合酶，屬于氧化還原酶類，貯存于葉綠體中，在煙草的生長發(fā)育、調(diào)制特性等方面起著重要作用，作為衡量煙葉品質(zhì)的一個重要因子，是判斷烤煙耐烤性的關(guān)鍵酶類[10]。在煙葉烘烤過程中，PPO過高會引起煙葉過度變褐，即烤后煙葉雜色、褐色，嚴(yán)重影響煙葉經(jīng)濟(jì)價值。烘烤過程中各品種多酚氧化酶含量變化見表5，上部葉開烤后云煙87的PPO在24 h出現(xiàn)第一個峰值，之后迅速降低，K326和湘煙5號在開烤后緩慢降低，相對其他2個品種，云煙87在整個烘烤過程中多酚氧化酶含量變化較少且變化較平緩。整個烘烤過程來看，各品種PPO含量都是呈現(xiàn)先降低后上升再降低的趨勢，直到60 h，湘煙5號葉片全黃，云煙87和K326在72 h取樣時，葉片已經(jīng)全黃，由于葉片全黃，PPO值測量不出，所以此處不進(jìn)行測量。

表5 烘烤過程中各品種多酚氧化酶含量變化對比

2.2.2 各品種烘烤過程中葉片含水量變化狀況

由圖1可知，三個品種上部葉葉片在烘烤36 h之前水分變化差異較小，均表現(xiàn)失水速度慢、失水量少；從48 h后逐漸分化，云煙87的水分在36～48 h從69.69%迅速下降至43.36%，失水速度快（降幅26.33%）、失水量多；湘煙5號水分在48～60 h從56.75%迅速下降至30.69%，失水速度快（降幅26.03%）、失水量多；K326水分在60～72 h從54.35%迅速下降至19.87%，失水速度快（降幅34.48%）、失水量多；三個品種水分含量變化區(qū)間不同，云煙87失水最快，湘煙5號次之，K326最慢；不同品種的煙葉在烘烤過程中水分損失量不同，K326降幅最大，云煙87次之，湘煙5號最小。煙葉葉片由于組織較薄，在較高的溫度條件下失水速率較大，葉片逐漸干燥，煙葉內(nèi)部發(fā)生生理生化反應(yīng)進(jìn)程加快，各種大分子化學(xué)物質(zhì)快速轉(zhuǎn)化為小分子化學(xué)物質(zhì)以提高煙葉的內(nèi)在品質(zhì)。研究表明，隨著烘烤過程的推進(jìn)，不同品種的上部位葉片水分變化趨勢相似，在烘烤過程中失水速度表現(xiàn)為先慢后快再減慢的S型曲線變化，這與裴曉東的研究一致[11]，3個品種之間差異不顯著。

圖1 上部葉各處理葉片烘烤過程中含水量變化圖

2.2.3 各處理烘烤過程中葉脈含水量變化狀況

煙葉適宜的含水量是變黃的必要條件，而失水速率決定了煙葉能否正常變黃，煙葉內(nèi)部生理生化能否順利進(jìn)行，以及烤后煙葉內(nèi)部化學(xué)成分是否協(xié)調(diào)[12]。由圖2可知，三個品種葉脈含水量在0～60 h變化不大，且葉脈含水量均呈現(xiàn)先下降后上升再緩慢下降的總趨勢，除了云煙87，K326和湘煙5號在定色期含水量均呈上升趨勢，其中云煙87在0～12 h含水量變化率最大，因為前期主要是上部葉葉片水分喪失，葉脈含水率從變黃期到定色期變化不顯著，主要是通過運(yùn)輸?shù)饺~片排出體外，高溫有利于葉脈向葉片運(yùn)輸水分，促進(jìn)提前排出少量水分，葉脈由于表皮組織較致密細(xì)胞機(jī)構(gòu)相對完整，應(yīng)對外界高溫環(huán)境的能力較強(qiáng)，內(nèi)部的水分散失量較小。

圖2 上部葉各處理葉脈烘烤過程中含水量變化圖

2.2.4 烘烤過程中淀粉酶變化狀況

淀粉是煙葉中重要的有機(jī)化合物，在烘烤過程發(fā)生顯著的變化。如圖3所示，上部葉云煙87的α-淀粉酶活性為3.231 2 U/g，顯著高于K326和湘煙5號，K326和湘煙5號均低于1 U/g，在0～36 h烘烤過程中，α-淀粉酶活性隨著溫度的上升而降低，48～60 h區(qū)間，α-淀粉酶活性隨著溫度的不斷增加而升高,達(dá)到第一個高峰期，60 h后而后降低至1左右，在烘烤后期72 h繼續(xù)上升，84 h后趨于穩(wěn)定。到了烘烤后期，煙葉水分含量和烘烤溫濕度都已經(jīng)很低，會影響α-淀粉酶的活性，淀粉酶活性變化主要在變黃期，淀粉酶活性呈雙峰曲線變化，總淀粉酶活性隨溫濕度變化幅度不大。

圖3 上部葉烘烤過程中α-淀粉酶活性和總淀粉酶活性變化規(guī)律

2.2.5 烘烤過程中葉綠素和類胡蘿卜素變化狀況

煙葉變黃主要是由于葉片中的類胡蘿卜素和葉綠素等色素以不同的比例和速度進(jìn)行降解。由表6可知，烘烤開始過程中葉綠素開始降解，云煙87葉綠素含量呈現(xiàn)先降低后略有一點(diǎn)升高的趨勢，K326呈先升高后降低的趨勢，湘煙5號呈下降的趨勢，云煙87和湘煙5號類胡蘿卜含量呈現(xiàn)先降低后略有一點(diǎn)升高的趨勢，這與張國超等[13]研究成果較為一致，而K326呈先升高后降低的趨勢，易烤性較高的煙葉其內(nèi)部的類胡蘿卜素等黃色素的含量較高，葉綠素降解速率和降解量越大，其易烤性也就越好，所以湘煙5號的易烤性較好。

表6 上部葉烘烤過程中葉綠素和類胡蘿卜素變化表

2.3 各品種煙葉鮮干比對比

由表7可知，上部葉鮮干比：K326＜云煙87＜湘煙5號，湘煙5號鮮干比最高，K326與云煙87鮮干比低于湘煙5號，一般認(rèn)為煙葉鮮干比值為5.5～8.0時，烘烤特性較好；鮮干比值小于5.5時，難以變黃；當(dāng)鮮干比值大于9.0時，較易變黃，但往往較難定色[14]。由此，對比可知，湘煙5號的烘烤特性最好，其次是云煙87，烘烤特性最差的是K326。

表7 各品種煙葉鮮干比對比

2.4 烤后煙葉化學(xué)成分對比

不同品種煙葉，在干物質(zhì)積累狀況、葉片組織結(jié)構(gòu)等方面有一定差異，在烘烤過程中內(nèi)部化學(xué)成分的分解、轉(zhuǎn)化也會呈現(xiàn)出不同的規(guī)律。而煙葉中的化學(xué)成分與煙葉質(zhì)量之間關(guān)系密切，其含量的高低及協(xié)調(diào)性是判斷煙葉質(zhì)量高低的依據(jù)之一[15]。上部葉中，還原糖：云煙87＞K326＞湘煙5號，煙堿：云煙87和湘煙5號相近，K326比云煙87和湘煙5號高10%，淀粉含量：湘煙5號含量低于云煙87和K326，糖堿比：云煙87、K326、湘煙5號分別為6.09、5.01、5.35，都在適宜范圍內(nèi)，見表8。

2.5 各品種烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性價對比

由表9可知，烘烤后各品種上等煙的比例湘煙5號占比最大，均價也最高，云煙87上等煙比例和均價次之，K326上等煙比例和均價最低。這與3個品種的烘烤特性的差異相關(guān)，而導(dǎo)致了烤煙的均價差異。

表8 烤后煙葉化學(xué)成分對比

表9 各品種烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性價對比

3 結(jié)論

煙葉的烘烤特性包括易烤性和耐烤性兩方面，烤煙耐烤性受多酚氧化酶活性影響較大，二者之間呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系。而易烤性由失水均衡性和葉綠素降解特性來決定。而通過比對烘烤過程中各指標(biāo)來看，各品種PPO含量都是呈現(xiàn)先降低后上升再降低的趨勢，相對其他兩個品種，云煙87在整個烘烤過程中多酚氧化酶含量變化較少且變化較平緩；在烘烤過程，不同品種、上部煙失水動態(tài)相似，變黃期含水量變化小，降低速度慢，定色期含水量變化幅度大，降低速度快，呈現(xiàn)“慢→快→慢”的“S”型曲線；淀粉酶活性變化主要在變黃期，淀粉酶活性呈雙峰曲線變化，總淀粉酶活性隨溫濕度變化幅度不大；湘煙5號上部煙相比其他2個品種，類胡蘿卜素含量最高，葉綠素降解率和含量也最高；烤后云煙87的還原糖相對較高，淀粉含量湘煙5號含量低于云煙87和K326；烤后湘煙5號上部煙上等煙比例和均價最高。結(jié)合密集烤房對3個品種對比，上部煙葉湘煙5號耐烤性和易烤性好，烘烤特性好；云煙87易烤性和耐烤性較好，烘烤特性中等；K326易烤性和耐烤性中等，烘烤特性差。不同品種的上部位煙葉烘烤特性存在不同，因此根據(jù)不同品種的上部位煙葉改進(jìn)好各自的烘烤工藝很有必要，探索出增加湘南煙區(qū)不同品種上等煙的比例，提高烤煙的經(jīng)濟(jì)效益。