高婭北，婁曉平，張保全，孫占偉，周中宇，趙東方，趙貴斌，邱 坤 *

(1. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院, 河南 鄭州 450002；2.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310004；3.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450016；4.貴州省黔東南州煙草公司，貴州 凱里 556000)

【研究意義】烤煙上部葉產(chǎn)質(zhì)量對(duì)烤煙的總體產(chǎn)質(zhì)量意義重大，是卷煙上水平優(yōu)質(zhì)原料的保障[1]。但是目前上部煙葉往往在烘烤過(guò)程中伴隨易烤青、烤黑、失水難、不易定色等問(wèn)題，降低了其工業(yè)可用性，給各烤煙產(chǎn)區(qū)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。研究表明，產(chǎn)生這些問(wèn)題的主要原因之一是由于田間特殊的生態(tài)環(huán)境以及不當(dāng)?shù)脑耘喙芾泶胧@使上部葉煙葉素質(zhì)產(chǎn)生較大差異[3]，從而給烘烤帶來(lái)很大難度。因此根據(jù)不同上部葉自身素質(zhì)改善烘烤技術(shù)可提高上部煙葉的烘烤質(zhì)量，不僅可降低煙農(nóng)的經(jīng)濟(jì)損失，而且減少煙葉資源的浪費(fèi)，對(duì)提高上部葉的可用性，使煙草行業(yè)健康發(fā)展有重要意義。【前人研究進(jìn)展】目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)關(guān)于改善上部葉烘烤技術(shù)從而提高其可用性方面進(jìn)行了大量研究，詹軍等[4]通過(guò)采用低溫變黃烘烤工藝提高了上部煙葉的香氣質(zhì)量，在一定程度上提高了上部煙葉的烘烤質(zhì)量；許自成等[5]通過(guò)采用上部葉帶莖烘烤的方法，明顯提高了烤后煙葉的外觀質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益；但是目前的研究多集中在關(guān)于直接調(diào)整烘烤干濕球溫度改變烘烤工藝[6-7]或是改變田間采烤辦法[8-10]等方面，針對(duì)于上部葉素質(zhì)不同對(duì)其烘烤特性影響的研究較少?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】烤煙烘烤特性是衡量烤煙難易程度的重要指標(biāo)，是制定烘烤工藝的重要依據(jù)，因此本文針對(duì)不同素質(zhì)上部煙葉的變黃特性、失水特性以及烘烤過(guò)程中烤煙水分、顏色、色素的動(dòng)態(tài)變化與多酚氧化酶活性等指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了研究。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】旨在為解決不同素質(zhì)上部煙葉的烘烤問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)，從而減少烘烤損失、增加煙葉產(chǎn)量、提高煙葉內(nèi)在品質(zhì)，為精準(zhǔn)制定烘烤工藝提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年在云南省大理州彌渡縣紅花大金元科研基地進(jìn)行，供試品種為紅花大金元，部位為上部葉(16～18葉位)，種植于烤煙栽培塑料大棚內(nèi)，土壤肥力條件中等，pH=7.06，有機(jī)質(zhì)30.25 g/kg，堿解氮128.04 g/kg，速效磷37.22 g/kg，速效鉀200.12 g/kg，煙株現(xiàn)蕾期進(jìn)行統(tǒng)一打頂，每株打頂后留葉數(shù)18～20片。模擬大田生長(zhǎng)生態(tài)條件，通過(guò)人為控制光照、溫度、水分、養(yǎng)分等生長(zhǎng)因素，從而形成不同特殊素質(zhì)煙葉。利用福州東輝自動(dòng)化科技有限公司生產(chǎn)的電加熱式智能煙葉烘烤柜進(jìn)行烘烤試驗(yàn)(裝煙密度為31.25 kg/m3)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)通過(guò)參照2015-2016年所采集的大理州彌渡縣煙草生育期不同生態(tài)條件下的煙葉素質(zhì)數(shù)據(jù)，結(jié)合李生棟等[11]、宮長(zhǎng)榮[12]、朱佩等[13]的研究，按照不同特殊素質(zhì)煙葉形成原因設(shè)置4個(gè)處理：CK、正常煙葉(灌溉方式為溝灌，伸根期、旺長(zhǎng)期、成熟期灌溉量分別為12、16、12 mm·次-1，每個(gè)生育階段灌溉10次；施氮量4g·株-1)，T1、返青煙葉(打頂后30 d前正常管理，打頂30 d后利用大棚中人工降雨模擬器(DIK-6000)進(jìn)行人工模擬降雨，設(shè)置雨淋強(qiáng)度10 mm·h-1，持續(xù)5 d，每天持續(xù)12 h，降雨同時(shí)采用遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行50 %遮陰處理，其他栽培管理措施與CK相同)，T2、多雨寡日照煙葉(旺長(zhǎng)期前正常管理，進(jìn)入旺長(zhǎng)期采用遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行50 %遮陰處理，同時(shí)利用大棚中人工降雨模擬器進(jìn)行人工模擬降雨，設(shè)置雨淋強(qiáng)度10 mm·h-1，每天間隔4 h向煙株進(jìn)行2 h人工降雨，其他栽培管理措施與CK相同)，T3、過(guò)量施肥煙葉(施氮量8 g·株-1，其他栽培管理措施與CK相同)，按照正常煙葉成熟落黃時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)一采收，按照三段式烘烤工藝進(jìn)行烘烤試驗(yàn)。

1.3 測(cè)定方法

參照烤煙品種烘烤特性評(píng)價(jià)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T311-2009進(jìn)行暗箱試驗(yàn)，每隔12 h記錄煙葉變黃成數(shù) (Y)、變褐成數(shù)(B)以及測(cè)定次數(shù)(n)，進(jìn)行煙葉變黃指數(shù)(YI)、變褐指數(shù)計(jì)算(BI)，YI=∑Y/n值越大，變黃越快，BI=∑B/n值越大，變褐越快；參照張國(guó)超等[14]的方法每隔12 h測(cè)定煙葉失水量，進(jìn)行煙葉失水與變黃協(xié)調(diào)性的計(jì)算，其中，K1=失水30 %時(shí)間/變黃十成時(shí)間，值越接近1，煙葉失水與變黃協(xié)調(diào)性越好，K2=(失水50 %時(shí)間-失水30 %時(shí)間)/(變褐30 %時(shí)間-變黃十成時(shí)間)，K2越小，越容易定色；采用烘箱法[15]測(cè)定煙葉含水率；采用80 %丙酮提取法[16]進(jìn)行煙葉色素含量測(cè)定；采用酸解法[17]進(jìn)行煙葉淀粉含量測(cè)定；采用鄰苯二酚氧化法[18]進(jìn)行煙葉多酚氧化酶活性的測(cè)定；烤后煙葉等級(jí)質(zhì)量根據(jù)烤煙國(guó)標(biāo)GB2635-92進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Microsoft Excel 2010進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，運(yùn)用Origin 2018進(jìn)行繪圖，運(yùn)用DPS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 暗箱條件下煙葉烘烤特性變化

2.1.1 變黃特性 由圖1可知，在相同暗箱條件下，T2煙葉較其他處理變黃較快，在采后60 h內(nèi)就完成了變黃；CK、T1變黃趨勢(shì)較為一致，在采后變黃速度一直較為緩慢直至完全變黃，但在采后36 h內(nèi)T1變黃速度稍快于CK，在采后72 h時(shí)CK、T1完全變黃；T3在采后變黃速度較慢，直至108 h才達(dá)到完全變黃，變黃指數(shù)為T(mén)2>CK>T1>T3(表1)，由此可見(jiàn)，各處理煙葉易烤性為T(mén)2>CK>T1>T3；T2變褐速度較快，在96 h前褐變程度遠(yuǎn)高于其他處理，變黃與變褐同時(shí)進(jìn)行；CK、T1變褐趨勢(shì)幾乎一致，均表現(xiàn)為褐變開(kāi)始時(shí)間較晚，在采后72～108 h期間變褐速度較快，而后減慢的趨勢(shì)；T3褐變開(kāi)始時(shí)間較早，但變褐速度一直較為緩慢，在采后168 h褐變只達(dá)到8成左右，各處理間褐變指數(shù)為T(mén)2>T1>CK>T3(表1)，由此可見(jiàn)，各處理煙葉耐烤性為T(mén)3>CK>T1>T2。

圖1 在暗箱條件下各處理煙葉顏色變化Fig.1 The color changes of tobacco leaves under different conditions in black box condition

2.1.2 失水特性 由圖2可見(jiàn)，各處理煙葉在暗箱條件下隨著時(shí)間的增加，煙葉失水量也逐漸增加。T2煙葉失水最快，在采后各時(shí)間段失水率均大于其他處理煙葉，采后120 h時(shí)失水率達(dá)到60 %；在采后60 h前，CK、T1失水率差別較小，而后CK失水量增加，在采后60～108 h之間失水率高于T1；T3煙葉在采后24 h前失水率與CK幾乎一致，但隨后出現(xiàn)了較難失水的現(xiàn)象，失水率與其他處理相比一直保持較低的水平?？梢?jiàn)在相同條件下，各處理煙葉失水難易程度為：T2>CK>T1>T3。

表1 暗箱條件下各處理煙葉變黃指數(shù)、變褐指數(shù)

注：同一列檢測(cè)指標(biāo)不同字母表示在0.05水平上存在顯著差異，下同。

Note: Different letters of the same column indicate significant difference (P< 0.05).The following tables are the same.

2.1.3 變黃與失水協(xié)調(diào)性 從表2可見(jiàn)，不同處理煙葉間K1和K2值存在較大差異。K1值表現(xiàn)為T(mén)2>1>CK>T1>T3，在同等暗箱試驗(yàn)條件下，T2失水速度落后于變黃速度，而CK、T1、T3則表現(xiàn)為變黃速度落后于失水速度，其中CK在失水與變黃協(xié)調(diào)性方面表現(xiàn)最好，T3表現(xiàn)最差；K2值表現(xiàn)為：CK

2.2 烘烤過(guò)程中煙葉烘烤特性變化

2.2.1 烘烤過(guò)程中煙葉失水特性 由圖3可見(jiàn)，各處理煙葉在烘烤過(guò)程中煙葉水分表現(xiàn)出相似的變化規(guī)律，都為先慢后快的變化規(guī)律，T2煙葉在72 h前失水量較小，而后失水加劇，含水率迅速下降在120 h時(shí)下降至15 %左右，在烘烤過(guò)程中各時(shí)期含水率均高于其他3個(gè)處理；CK、T1煙葉在60 h前失水量較小，而后迅速失水，T1失水速度略高于CK，但總體上CK煙葉含水率在烘烤過(guò)程中高于T1；T3煙葉在36 h前失水量較小，而后失水速度加快，期間其煙葉含水率低于其他處理煙葉，在84 h時(shí)含水率降低至一較低水平，而后失水速度減慢。可見(jiàn)，在烘烤過(guò)程中各處理煙葉失水主要集中于變黃后期及以后，而特殊素質(zhì)煙葉在烘烤過(guò)程中與常規(guī)煙葉相比失水波動(dòng)性較大，這可能是由于各煙葉組織結(jié)構(gòu)差異較大引起的。

圖2 暗箱條件下各處理煙葉水分變化Fig.2 Changes of moisture in tobacco leaves under dark-box conditions

Table 2 The yellowing and water loss coordination of treated tobacco leaves under dark-box condition

處理TreatmentK1K2CK0.96±0.03b1.73±0.09dT10.91±0.04b2.04±0.09cT21.14±0.02a2.22±0.03bT30.78±0.04c2.79±0.06a

圖3 烘烤過(guò)程中各處理煙葉總水分含量的變化Fig.3 Changes of total moisture content of tobacco leaves treated during curing

圖4 烘烤過(guò)程中各處理煙葉色素含量變化Fig.4 Changes of pigment content in tobacco leaves during curing

2.2.2 烘烤過(guò)程中煙葉變黃特性 由圖4可見(jiàn)，在烘烤過(guò)程中各處理煙葉葉綠素含量都呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，且在48h前下降速度較快，而后較緩慢，其中T2鮮煙葉葉綠素含量較高，但在烘烤過(guò)程中降解速度較快，除去變黃前期各處理間葉綠素含量基本表現(xiàn)為T(mén)3>T1>CK>T2的情況；各處理間煙葉葉綠素a含量呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，除局部波動(dòng)外，各處理間葉綠素a含量基本表現(xiàn)為T(mén)3>T1>CK>T2的情況；除卻局部波動(dòng)外各處理煙葉葉綠素b含量基本呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)，T2鮮煙葉葉綠素b含量顯著高于其他處理，但在烘烤過(guò)程中降解速度較快，T3煙葉烘烤過(guò)程中除烘烤前期葉綠素b含量顯著高于其他處理煙葉，T1、CK間含量差異較小，總體表現(xiàn)為T(mén)3>T1>CK>T2；在烘烤過(guò)程中各時(shí)間段T3煙葉類(lèi)胡蘿卜素含量都顯著高于其他處理，CK、T2煙葉類(lèi)胡蘿卜素含量差異較小，但CK含量略高于T2，二者變化趨勢(shì)幾乎一致，T1煙葉在烘烤前期類(lèi)胡蘿卜素含量較高，但下降速度較快，在48 h后含量低于其他處理。可見(jiàn)，在烘烤過(guò)程中特殊素質(zhì)煙葉與常規(guī)煙葉的色素降解速度相比較慢。

2.3 烘烤過(guò)程中各處理煙葉淀粉含量變化

由圖5可見(jiàn)，烘烤過(guò)程中各處理煙葉淀粉含量呈逐漸下降趨勢(shì)，在烘烤前期快速降解而后降解速度變慢，各處理煙葉淀粉含量表現(xiàn)為T(mén)3> T1> CK >T2?？梢?jiàn)，特殊素質(zhì)煙葉淀粉在烘烤過(guò)程中降解速度較慢，可能是煙葉失水特性之間的差異影響了淀粉降解代謝，在變黃期適度失水量加快各處理煙葉淀粉代謝，而T1、T3定色期失水程度較高從而抑制其淀粉代謝，T2煙葉淀粉含量較低可能是由于光照不足，碳代謝較弱引起的。

2.4 烘烤過(guò)程中各處理煙葉PPO活性變化

由圖6可以看出，隨著烘烤時(shí)間的增加，烘烤溫度及煙葉失水量也逐漸增加，各處理煙葉的多酚氧化酶活性表現(xiàn)出先上升后下降的變化趨勢(shì)，除局部波動(dòng)外各處理多酚氧化酶活性變化趨勢(shì)基本一致，在變黃后期及定色前期由于適宜的環(huán)境溫濕度及煙葉含水量，煙葉多酚氧化酶保持較高的活性，在定色后期隨著烤房溫度的進(jìn)一步升高以及煙葉失水程度的加劇，煙葉的綜合環(huán)境條件已不適宜多酚氧化酶的生存，所以其活性在這期間快速降低，在干筋階段煙葉內(nèi)多酚氧化酶幾近失活。在烘烤過(guò)程中各處理煙葉多酚氧化酶間活性表現(xiàn)為：T2>T3>T1>CK，可見(jiàn)不同特殊素質(zhì)煙葉酶促棕色化反應(yīng)發(fā)生程度為T(mén)2>T3>T1。

圖5 烘烤過(guò)程中各處理煙葉淀粉含量變化Fig.5 Changes of starch content in tobacco leaves during curing

2.5 烤后煙葉經(jīng)濟(jì)形狀

由表3可見(jiàn)，各處理烤后煙上、中等煙比例表現(xiàn)為CK>T1>T2>T3，其中CK顯著大于T1、T2、T3；各處理烤后煙橘色煙比例表現(xiàn)為CK>T2>T1>T3，其中CK顯著大于T1、T2、T3，T1、T2之間差異不顯著；各處理烤后煙青煙比例表現(xiàn)為T(mén)1>T3>T2>CK，其中T1顯著大于CK、T2、T3，CK、T2之間差異不顯著；各處理烤后煙黑糟煙比例表現(xiàn)為T(mén)2>T3>T1>CK，其中T2、T3顯著大于CK、T1；各處理烤后煙掛灰、雜色煙比例表現(xiàn)為T(mén)2>T3>T1>CK，其中T2、T3顯著大于CK、T1?？梢?jiàn)，多雨寡日照、過(guò)量施肥煙葉在烘烤過(guò)程中出現(xiàn)掛灰的概率較高，容易烤黑、烤糟，烘烤質(zhì)量較差；而返青煙葉在烘烤過(guò)程中易出現(xiàn)烤青的現(xiàn)象，但相較于其他處理煙葉來(lái)說(shuō)，整體烘烤質(zhì)量較好。

3 討 論

研究表明，返青煙葉葉綠素降解較慢、煙葉易烤性較差且淀粉含量與正常煙葉相比稍高，這可能是由于前期干旱影響煙株正常生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)氮素的吸收速率快于干物質(zhì)的積累，氮素在煙葉中積累濃縮，碳氮代謝失調(diào)[19]，在后期灌水充足的條件下，葉片內(nèi)硝酸還原酶活力增強(qiáng)，煙葉對(duì)氮素的同化能力增強(qiáng)，葉綠素含量較高，從而導(dǎo)致光合作用較強(qiáng)，光合產(chǎn)物增多引起的[20]；與常規(guī)煙葉相比返青煙葉含水量較低且在烘烤過(guò)程中失水較慢，這可能是由于煙株在前期干旱條件下生長(zhǎng)在一定程度上提高了煙株的抗旱性，使葉片組織結(jié)構(gòu)緊密，海綿組織厚度增加，在一定程度上提高了葉片保水力引起的[21]，但因此葉片含水量也相對(duì)較低，從而引起變黃速度稍落后于失水速度，與常規(guī)煙葉相比失水與變黃協(xié)調(diào)性較差，導(dǎo)致烤后青煙比例較高；與常規(guī)煙葉相比在定色期多酚氧化酶活性較高，增大煙葉酶促褐變幾率，在一定程度上可增加烤后煙葉黑糟及掛灰雜色煙比例。

研究表明多雨寡日照煙葉葉綠素含量與常規(guī)煙葉相比較高，類(lèi)胡蘿卜素含量較低，淀粉含量較低，這可能是由于煙葉在生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期光照不足，降雨量較大，煙株適當(dāng)提高體內(nèi)葉綠素含量以適應(yīng)弱光條件引起的，這也與孫小玲等[22]的研究結(jié)果相一致，但弱光條件下葉片光合作用減弱從而導(dǎo)致光合產(chǎn)物積累較少，因此淀粉積累量較少；葉片含水量較高，這可能是在多雨條件下土壤中水量充足引起的[23]；煙葉在烘烤過(guò)程中葉綠素降解較快、易變黃，煙葉易烤性較好，因此烤后青煙比例較低，但煙葉在遮光條件下干物質(zhì)積累量減少，耐烤性較差，定色期煙葉含水量較高，多酚氧化酶活性較強(qiáng)，提高烘烤過(guò)程中褐變發(fā)生率，增加煙葉在烘烤過(guò)程中出現(xiàn)黑糟、掛灰、雜色煙的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致烤后煙葉質(zhì)量較差。

圖6 烘烤過(guò)程中各處理煙葉PPO活性變化Fig.6 Changes of PPO activity in tobacco leaves during curing

表3 各處理烤后煙葉經(jīng)濟(jì)形狀分析

研究表明過(guò)量施肥煙葉在烘烤過(guò)程中葉綠素含量較高且降解緩慢、難變黃、易烤性較差，淀粉含量高，這可能是由于氮肥施用過(guò)量，煙株氮代謝過(guò)旺引起的；而過(guò)強(qiáng)的氮代謝導(dǎo)致煙葉光合作用較強(qiáng)，光合產(chǎn)物較多，導(dǎo)致在烘烤過(guò)程中煙葉內(nèi)含物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化不夠充分，增加烤后黑糟煙比例；而在定色期多酚氧化酶活性較高使煙葉容易發(fā)生褐變，導(dǎo)致烘烤過(guò)程中煙葉易發(fā)生掛灰、雜色等現(xiàn)象。

4 結(jié) 論

返青煙葉易烤性較差而耐烤性良好，在烘烤過(guò)程中需要在變黃期注意低溫保濕促使煙葉變黃，減少烤青煙比例；多雨寡日照煙葉易烤性較好而耐烤性較差，煙葉含水量較高，在定色期要注意及時(shí)排濕，減少煙葉褐變風(fēng)險(xiǎn)；過(guò)量施肥煙葉難變黃，易變褐，易烤性耐烤性均較差，在烘烤時(shí)可采取誘發(fā)變黃等烘烤工藝，最大程度上減少烤壞煙比例；但目前關(guān)于不同特殊素質(zhì)煙葉的烘烤工藝還需進(jìn)一步通過(guò)烘烤試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。