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        不同密集烘烤工藝對引進(jìn)烤煙品種NC71烘烤過程中生理指標(biāo)及品質(zhì)的影響

        2021-08-30 01:53:54李曉輝甄煥菊李雪利牛慧偉趙銘欽典瑞麗
        山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年7期
        關(guān)鍵詞:濕球溫度密集酚類

        李曉輝,甄煥菊,李雪利,?;蹅?,趙銘欽,典瑞麗

        (1.中國煙草總公司職工進(jìn)修學(xué)院,河南 鄭州 450008;2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院,河南 鄭州 450002)

        美國烤煙品種NC71,2010年引入我國,至今生產(chǎn)上表現(xiàn)為產(chǎn)量高、不易感病,而且煙葉香氣質(zhì)較好、香氣量較足,具有較高的質(zhì)量水平和較好的工業(yè)可用性[1]。

        煙葉烘烤是其生理生化變化的重要過程,是保證煙葉質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]。隨著密集烤房的迅速發(fā)展,烤房的溫濕度控制水平不斷提高,但是煙農(nóng)無法按照特色烤煙品種制定適宜的烘烤方案,導(dǎo)致烤后煙葉出現(xiàn)青煙、掛灰、雜色、黑糟等現(xiàn)象[3]。不同烘烤條件下煙葉的生理生化變化有很大差異,且對烤后煙葉的品質(zhì)有不同程度的影響[4,5]。所以通過不同烘烤方法對特色烤煙品種進(jìn)行烘烤,進(jìn)而篩選出最適宜的烘烤方案,對新品種的推廣應(yīng)用有重要意義。

        目前,關(guān)于不同烤煙品種烘烤工藝的研究已有不少報道。研究認(rèn)為,明確烤煙品種烘烤特性,對制定烤煙烘烤工藝及改善煙葉品質(zhì)有重要意義[6,7]。王松峰等[8]研究表明不同密集烘烤工藝對煙葉多酚類物質(zhì)及PPO活性有顯著影響。王愛華等[9]通過研究烤煙新品種中煙203烘烤中的生理生化變化,已掌握其烘烤技術(shù)要點。楊曉亮等[10]用5種烘烤工藝對5個烤煙品種進(jìn)行烘烤,發(fā)現(xiàn)NC71適當(dāng)縮短其變黃期和定色期,能夠提高其感官質(zhì)量。蘇家恩等[11]通過研究NC71烘烤過程中的變黃與失水協(xié)調(diào)程度,認(rèn)為NC71宜采用適當(dāng)降低濕度烘烤,提高失水程度。孟智勇等[12]用不同烘烤工藝對濃香型烤煙品種進(jìn)行烘烤,進(jìn)一步挖掘出了品種特點。羅定棋等[13]研究認(rèn)為高溫烘烤和循環(huán)排濕烘烤對下部葉烘烤效果較為理想。朱偉等[14]對K326的研究表明,相對高溫高濕變黃+先排濕后定色+相對低溫低濕定色烘烤工藝可使煙葉質(zhì)量得到改善。

        目前國內(nèi)對引進(jìn)烤煙品種NC71的研究多集中在田間品種對比試驗以及氮代謝試驗等方面[15,16],對其適宜烘烤工藝的研究較少。因此本試驗設(shè)置3種密集烘烤工藝處理,研究其對特色烤煙品種NC71烘烤中生理生化指標(biāo)及烤后煙葉品質(zhì)的影響,以期篩選出最適宜的烘烤方案,推進(jìn)該品種的大面積推廣種植。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        試驗于2020年在河南省許昌市襄城縣進(jìn)行。土壤類型為褐土,耕作層土壤理化性質(zhì):有機(jī)質(zhì)含量9.42 g/kg、全氮0.85 g/kg、速效氮58.34 mg/kg、速效磷24.15 mg/kg、速效鉀87.24 mg/kg,pH值7.6。

        供試品種為NC71。田間管理措施均按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉栽培技術(shù)規(guī)程進(jìn)行。

        1.2 試驗設(shè)計

        選取成熟度一致、落黃均勻的優(yōu)質(zhì)中部葉(從底部向上數(shù)12~14片),采用電熱式溫濕度自控密集烤箱進(jìn)行烘烤,共設(shè)置3個處理。

        T1:常規(guī)烘烤。開火后6 h將干濕球溫度升至36/34.5℃,穩(wěn)溫烘烤10 h左右;然后以1℃/h的速度使干濕球溫度升至38/36℃,穩(wěn)溫烘烤15~20 h,煙葉變黃8成;再以1℃/h的速度使干濕球溫度升至42/37℃左右,至煙葉黃片黃筋、主脈干燥發(fā)軟;隨后以1℃/h的速度將干濕球溫度升至45~48/38℃,至黃片黃筋、葉片干燥軟卷筒;接著以2℃/h的速度將干濕球溫度提升至53~55/39℃,至煙葉大卷筒;隨后烘烤進(jìn)入干筋階段。

        T2:高溫變黃烘烤。開火后6 h將干濕球溫度升至38/37~37.5℃,穩(wěn)溫穩(wěn)濕烘烤至煙葉變黃8成;而后再以2℃/h的速度將干濕球溫度升至41~43/38.5℃,使煙葉變黃9成;隨后以2℃/h的速度將干濕球溫度升至45~48/38℃,至煙葉黃片黃筋、葉片充分凋萎;接著以1℃/h的速度將干濕球溫度升至53~55/40~41℃,至煙葉達(dá)到大卷筒;隨后烘烤進(jìn)入干筋階段。

        T3:定色期排濕烘烤。開火后6 h將干濕球溫度升高到36/34.5℃,穩(wěn)溫排濕10 h左右;然后以2℃/h的速度將干濕球溫度升至39~40/36.5℃,至煙葉達(dá)9成黃;再以1℃/h的速度將干濕球溫度升至42~43/38℃左右,至煙葉充分凋萎;再以1℃/h的速度將干濕球溫度升至45~48/39~40℃左右,至煙葉黃片黃筋;接著以1℃/h的速度將干濕球溫度升至53~55/41℃,連續(xù)烘烤20 h,至煙葉達(dá)到大卷筒;隨后烘烤進(jìn)入干筋階段。

        1.3 取樣方法

        分別在烘烤過程中的關(guān)鍵溫度點(鮮煙、38、42、48℃和54℃)末期取樣,每次取煙葉10片,分成3份,一份用于煙葉含水率測定;一份切去葉尖和基部各1/3區(qū)域,將中間1/3區(qū)域裝在液氮罐中,用于酶活性測定;一份在105℃殺青15 min、60℃下烘干,用粉碎機(jī)粉碎后過60目篩保存,用作多酚類物質(zhì)指標(biāo)和化學(xué)成分的測定。每處理均重復(fù)3次。

        1.4 測定項目及方法

        1.4.1 含水率 采用殺青烘干法[17]測定含水率。

        1.4.2 丙二醛 采用硫代巴比妥酸法[18]測定丙二醛含量。

        1.4.3 酶活性 采用鄰苯二酚氧化法[19]測定多酚氧化酶(PPO)活性;采用氮藍(lán)四唑(NBT)法測定超氧化物歧化酶(SOD)活性;采用愈創(chuàng)木酚氧化法[20]測定過氧化物酶(POD)活性。

        1.4.4 多酚類物質(zhì) 采用YC/T 202—2006(國家煙草專賣局)標(biāo)準(zhǔn)測定綠原酸、蕓香苷和莨菪亭含量??偡雍繛槿吆恐?。

        1.4.5 化學(xué)成分 采用Bran+Luebbe AA3型連續(xù)流動分析儀[21]測定煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀、氯含量。

        1.4.6 外觀質(zhì)量 由中國煙草總公司職工進(jìn)修學(xué)院專家按國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2635—92:煙草及煙草制品—外觀質(zhì)量評價方法)進(jìn)行烤后煙葉外觀質(zhì)量評定,并且計算黃煙組、微帶青煙組、雜色煙組和黑糟煙組比例。

        1.4.7 感官質(zhì)量 由河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心專家采用暗評方式進(jìn)行評吸。評吸要求按照煙草行業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)(YC/T 138—1998:煙草及煙草制品—感官質(zhì)量評價方法)執(zhí)行。

        1.5 數(shù)據(jù)處理

        數(shù)據(jù)統(tǒng)計作圖用Microsoft Excel 2010,采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同密集烘烤工藝對煙葉生理指標(biāo)的影響

        2.1.1 水分含量 由圖1可知,隨著烘烤進(jìn)程的推進(jìn),各個烘烤工藝下的煙葉水分均呈下降趨勢。變黃前期下降較為平緩,且各處理水分含量差異不顯著;38℃后,煙葉開始大量失水,T1處理失水速率較快,T2次之,T3最慢;變黃末期至定色期,各處理失水量表現(xiàn)為T1>T2>T3,分別為58.07%、49.71%和42.10%,且各處理水分含量表現(xiàn)為T3>T2>T1。

        圖1 密集烘烤過程中煙葉含水率的變化

        2.1.2 MDA含量 由圖2可知,隨著烘烤的推進(jìn),各個烘烤工藝下煙葉MDA含量逐漸升高。42~54℃間,各處理MDA含量差異顯著(P<0.05),同一時間以T1處理最高,T3次之,T2最低。定色末期,T1、T2、T3處理MDA含量比烘烤開始時分別增大4.76、3.65、3.99倍,以T2處理含量最低。

        圖2 密集烘烤過程中煙葉MDA含量的變化

        2.1.3 PPO活性 由圖3可知,不同烘烤工藝下煙葉PPO活性變化規(guī)律有所不同,變黃期各個處理的PPO活性呈下降趨勢,42℃之后PPO活性始終表現(xiàn)為T1>T3>T2,且處理間差異顯著(P<0.05),48℃時PPO活性有一個明顯高峰,T1、T2、T3處理分別為54.18、26.38、42.14 U/(g·min)。

        圖3 密集烘烤過程中煙葉PPO活性的變化

        2.1.4 SOD活性 由圖4可知,不同烘烤工藝下煙葉SOD活性變化規(guī)律基本一致,呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢。變黃前期,SOD活性下降,可能是因為煙葉含水率下降導(dǎo)致膜脂過氧化水平升高;42℃時,各處理SOD活性波動較大,表現(xiàn)為T2>T1>T3,且處理間差異顯著(P<0.05);48℃時,各處理SOD活性有一個明顯高峰,T1、T2、T3處理比42℃時升高45.67%、54.43%和48.89%。

        圖4 密集烘烤過程中煙葉SOD活性的變化

        2.1.5 POD活性 由圖5可知,不同烘烤工藝下煙葉POD活性變化規(guī)律基本一致,表現(xiàn)為先升高后降低。烘烤初期,其活性較高,說明過氧化作用不易發(fā)生;38~48℃,各處理POD活性表現(xiàn)為T2>T1>T3,且處理間差異顯著(P<0.05);48℃時,各處理POD活性有明顯下降,但降幅不同,T3處理降幅最大,T1次之,T2最低,分別為27.47%、25.35%和11.05%,處理間差異達(dá)顯著水平。

        圖5 密集烘烤過程中煙葉POD活性的變化

        2.1.6 多酚類物質(zhì)含量 由圖6看出,總酚和綠原酸含量的變化規(guī)律一致,即隨著烘烤的推進(jìn),兩者含量總體呈升高趨勢,但在48℃時有不同程度下降,烤后含量明顯高于烤前;38℃時,T2和T3處理的總酚和綠原酸含量差異不顯著;定色末期至干筋期,各處理總酚和綠原酸含量表現(xiàn)為T2>T3>T1,且處理間差異顯著(P<0.05)。蕓香苷含量的變化呈現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢,42~54℃間,T1、T2、T3處理的蕓香苷含量差異顯著(P<0.05),且在48℃時均有一定的下降,其中T2的蕓香苷含量始終最高。莨菪亭含量在變黃期逐漸升高,且在42℃時達(dá)到最大值,之后有不同程度下降;38℃時,各處理莨菪亭含量差異不顯著;42~54℃間,處理間差異顯著(P<0.05),表現(xiàn)為T2>T3>T1。由上看出,不同烘烤工藝處理對多酚類物質(zhì)積累有重要影響,T2處理有利于多酚類物質(zhì)的積累。

        圖6 密集烘烤過程中多酚類物質(zhì)含量的變化

        2.2 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉化學(xué)成分的影響

        由表1可知,不同密集烘烤工藝下烤后煙葉的化學(xué)成分有差異,T2處理煙堿、總糖、還原糖、總氮含量分別為2.32%、20.60%、17.54%、2.13%,比T1分別高0.55、1.42、1.89、0.20個百分點,比T3分別高0.49、0.75、0.98、0.09個百分點。根據(jù)優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)[23]即還原糖含量16%~22%、總糖含量18%~22%、煙堿含量2.0%~3.5%、兩糖比≥0.9、鉀氯比≥4,可見T2處理煙葉化學(xué)成分含量適宜,各成分間比例協(xié)調(diào)。

        表1 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉化學(xué)成分的影響

        2.3 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響

        由表2可知,T2處理黃煙比例最高,微帶青、雜色、黑糟煙較少,說明T2處理不易烤青、掛灰,烤后煙質(zhì)量較高。T1處理黃煙比例最低,微帶青比例比T2高出12.89個百分點。T3處理雜色煙和黑糟煙比例最高,比T2分別多出1.2、7.9個百分點。綜合來看,T2處理烤后煙品質(zhì)較好。

        表2 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響(%)

        2.4 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉感官質(zhì)量的影響

        由表3可知,不同密集烘烤工藝下烤后煙葉卷制成的單料煙評吸感官質(zhì)量有較大差異,從香氣、煙氣、口感各特性看,T1處理評分最低,僅為60.5分,表現(xiàn)為勁頭中等偏大、煙香不夠純凈、余味稍澀口,可用性偏低;T3處理評分相對較低,為62.0分,表現(xiàn)為勁頭中等、透發(fā)性不足、柔和中等和余味略澀口;T2處理評分最高,為67.0分,表現(xiàn)為勁頭適宜、滿足感和透發(fā)性尚好、尚柔和及余味尚可接受。

        表3 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉感官質(zhì)量的影響(分)

        3 討論

        煙葉烘烤過程中的環(huán)境溫濕度決定了煙葉內(nèi)部各種生理生化變化和各種生物大分子的轉(zhuǎn)化。適宜的烘烤工藝關(guān)鍵參數(shù)能夠提高煙葉的外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì),提高煙葉等級和經(jīng)濟(jì)價值[21]。從生理生化變化來看,不同密集烘烤工藝處理對烘烤過程中的煙葉水分變化、MDA含量及PPO、SOD、POD活性影響較大。PPO是呼吸鏈末端氧化酶之一,參與多酚類物質(zhì)的氧化,是酶促棕色化反應(yīng)的關(guān)鍵酶,在煙株防御保護(hù)體系中起著重要作用[22]。SOD和POD是煙葉內(nèi)活性氧酶促防御系統(tǒng)的重要保護(hù)酶,其中POD是植物組織內(nèi)分解H2O2的重要標(biāo)志性酶,能夠防御細(xì)胞膜損傷和酚類物質(zhì)過度氧化發(fā)生棕色化反應(yīng)[23];SOD能夠清除生物氧化中超氧陰離子自由基,能夠在酶促棕色化反應(yīng)敏感時期起到重要保護(hù)作用[24]。MDA是細(xì)胞膜脂過氧化的最終產(chǎn)物,植物MDA含量體現(xiàn)了細(xì)胞膜脂程度[25]。煙葉調(diào)制過程中多酚類物質(zhì)的變化主要是在PPO作用下進(jìn)行酶促棕色化反應(yīng)的結(jié)果[26]。本試驗結(jié)果表明,不同的烘烤工藝對水分散失影響明顯,T1處理前期水分散失明顯高于T2、T3處理,影響著烘烤過程中內(nèi)部生物化學(xué)變化和大分子物質(zhì)降解。隨著烘烤進(jìn)程,各處理煙葉的PPO活性變化表現(xiàn)為“降-升-降”的趨勢;POD活性表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢;SOD活性表現(xiàn)為先降低后升高再升高的趨勢;MDA含量表現(xiàn)為逐漸升高的趨勢;多酚類物質(zhì)含量呈現(xiàn)前24 h增加,而后略有下降,72 h之后又升高,至烘烤結(jié)束其總量明顯增加。

        烘烤過程是煙葉水分蒸發(fā)和干燥的過程,此過程中生理指標(biāo)的變化通常可以反映出這些代謝活動對煙葉烘烤質(zhì)量形成的影響情況。石先玉等[27]研究表明采用高溫烘烤有利于云煙85優(yōu)質(zhì)煙葉的形成。張喜峰等[28]采用控濕烘烤工藝,發(fā)現(xiàn)中煙202易失水,造成煙葉烤青。鄧小華等[29]通過研究發(fā)現(xiàn),通過拉大干濕球溫度差,降低濕球溫度,快速升溫排濕干燥,容易導(dǎo)致煙葉外觀質(zhì)量與內(nèi)含物轉(zhuǎn)化不同步。本研究表明,不同密集烘烤工藝對水分散失影響明顯,T1處理水分散失明顯高于T2、T3處理。T2處理SOD和POD活性最高,PPO活性最低,這說明一方面抗氧化酶在烘烤過程中能夠維持細(xì)胞活性,使煙葉長時間處于生命活動狀態(tài),有利于內(nèi)含物質(zhì)的充分轉(zhuǎn)化,同時酶促棕色化反應(yīng)不易發(fā)生;另一方面SOD、POD和PPO作用于多酚類物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)能夠維持一定的平衡狀態(tài),即多酚類物質(zhì)在被氧化的同時也在不斷還原[30]。成軍平等[31]研究表明高溫烘烤變黃程度較高,變黃失水相對協(xié)調(diào),與本研究結(jié)論一致。相對來講,烘烤溫度在42~54℃之間T1和T3處理的PPO、POD、SOD活性的表達(dá)與MDA的形成均不利于烤煙烘烤質(zhì)量的形成,不利于多酚類物質(zhì)的積累,容易導(dǎo)致棕色化反應(yīng)和膜脂過氧化。

        從烤后煙外觀質(zhì)量、感官質(zhì)量和內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)來看,不同密集烘烤工藝處理對煙葉化學(xué)成分有較大影響,其中煙堿是影響煙草品質(zhì)最重要的化學(xué)物質(zhì),它決定了煙氣勁頭[32]。T2處理煙葉煙堿含量最高。總糖和還原糖含量是決定煙氣醇和度的主要因素,含糖量高的煙葉有利于提升其吸食品質(zhì)[33]。本研究結(jié)果顯示,T2處理煙葉含糖量最高,說明其吸食品質(zhì)較好。總氮含量是煙葉內(nèi)在化學(xué)成分協(xié)調(diào)的重要標(biāo)志,煙葉含氮化合物過高,會使煙氣刺激性過強(qiáng),煙氣辛辣;煙葉含氮化合物過低,煙氣則不夠純凈,平淡無味[34]。T2處理煙葉總氮含量符合優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)。同時,T2處理黃煙組比例最高,青煙、雜色煙和黑糟煙比例最低;T3處理黑糟煙比例最高,T1處理青煙比例最高。而且,T2處理香氣質(zhì)、香氣量和透發(fā)性都較好,對雜氣和余味有明顯的改善作用。

        4 結(jié)論

        對于烤煙新品種NC71,選擇高溫變黃烘烤工藝,其煙葉各種生理生化反應(yīng)協(xié)調(diào),失水協(xié)調(diào)性好,PPO活性低,SOD和POD活性高,MDA含量低;烤后煙多酚類物質(zhì)含量高,青煙、雜色煙和黑糟煙比例小,感官質(zhì)量優(yōu),化學(xué)成分協(xié)調(diào)。因此,高溫變黃烘烤工藝有利于NC71品種烤后煙品質(zhì)的提升。

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