钼对烤烟烘烤过程中酶促棕色化和烟叶质量的影响
2011-05-25李章海宋泽民张纪利钱凤英吴光斌陆星宇
李章海,宋泽民,黄 刚,张纪利,3,钱凤英,吴光斌,陆星宇
(1.中国科学技术大学烟草与健康研究中心,合肥 230051;2.黔南州烟草公司,贵州 都匀 558000;3.广西中烟工业有限责任公司,南宁 530001)
钼在植物生长发育过程中具有多种生物学功能[1]。多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)在烟叶调制、发酵过程中对烟叶品质的影响极大[2]。PPO介导的酶促棕色化反应,会影响烟叶的外观质量,降低致香物质含量,使烟叶品质下降[3-4]。徐晓燕]等[5研究表明,在低钼胁迫下,烟草叶片PPO的活性增加,施钼可促进烟草叶片中PPO活性降低。抗坏血酸(ascorbic acid,AsA)即维生素C,是植物体内的一种强还原剂,能将酶促棕色化反应产物σ-醌还原为酚,可减少由酶促棕色化反应导致的挂灰烟和杂色烟的产生。烟草缺钼时,叶片AsA含量会减少,或者在施钼以后叶片AsA含量会增加[6]。为此,开展了缺钼烟田施钼对烟叶烘烤过程中AsA含量和PPO活性及烤后烟叶质量的影响研究,以期为烟草钼肥的使用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试品种为云烟85,供试高效钼肥(MoO3含量为2.5%)由合肥华徽生物科技公司提供。试验于2008年分别在贵州省独山县本寨乡黎罗村、福泉市龙昌镇龙昌村和平塘县鼠场乡仓边进行。试验地土壤均为壤土,各点土壤有机质和速效养分见表1。
表1 各试验点土壤养分状况 mg/kgTable1 The soil nutrients in different test sites
1.2 试验设计
各试验点设施钼(高效钼肥)和CK(清水)2个处理,采用大区对比设计,每个大区333.3 m2以上,不设重复。分别在大田烟株团棵期和现蕾期进行叶面喷施钼肥处理(高效钼肥1000倍液,每株约50 mL)。按烟草常规优质栽培管理技术进行田间栽培管理。对各试验点烤后各部位烟叶的常规化学成分及烟叶含钼量进行测定;按GB 2635-92对烤后烟叶进行分级,测定产质量。
烘烤试验:取各试验点各处理上二棚烟叶统一在贵州省烟草科学研究所福泉基地的普改密烤房内(试验烟叶放在二棚位置)进行烘烤,分别于开烤后0、18、42、66和90 h测定烟叶AsA含量和PPO活性。
1.3 测定项目及方法
土壤理化性状参照文献[7]中提供的方法测定;AsA含量采用二氯酚靛酚滴定法测定[8];PPO活性采用碘液滴定法测定[9]。用近红外法对C3F和B2F等级烟叶进行常规成分测定;烟叶钼含量测定采用干法灰化,HCl溶解灰分,KCNS比色法测定[7]。
1.4 数据处理
采用Excel 2003和DPS进行数据整理分析,文中所有数据均用平均值表示。
2 结 果
2.1 烘烤前期烟叶AsA含量
图1 钼对烟叶烘烤前期AsA含量的影响Fig.1 Effects of molybdenum on AsA content of tobacco leaves during earlier curing stag
图1显示,在烘烤前期(0~90 h内),3个产区烟叶 AsA的含量均呈逐渐降低趋势;烟叶 AsA含量在0~42 h内迅速下降;在42~90 h内降低缓慢,并相对趋于稳定。在烘烤0 h(即烘烤点火前,下同)时,福泉点烟叶AsA的含量远高于平塘和独山,平塘、独山和福泉施钼处理分别比CK烟叶AsA的含量提高31.08、15.51和67.54 mg/100g DW。在烘烤过程中,除平塘施钼处理烟叶 AsA的含量在18 h后略低于CK外,其他时期施钼处理烟叶AsA的含量均高于 CK,这对维持烟叶的抗氧化,降低棕色化反应进程是有利的。
2.2 烘烤前期烟叶PPO活性
如图2,在烘烤前期(0~90 h),3个产区成熟烟叶的PPO活性在烘烤过程中均逐渐降低,呈现出在0~66 h内迅速下降,之后降低缓慢,趋于稳定的趋势。烘烤前,独山烟叶PPO活性远高于平塘和福泉,平塘、独山和福泉施钼处理的烟叶PPO活性分别比CK低72.56%、54.48%、36.27%,这有利于抑制烘烤过程中酶促棕色化反应,减少挂灰和杂色烟的产生。在烘烤前期0~66 h烟叶PPO活性逐渐降低,在0~42 h内,各试验点施钼处理烟叶PPO活性远低于CK,特别是独山试验点表现更为明显;之后,各试验点两处理间差异变小,66 h后,随着温度的升高烟叶PPO活性被钝化,PPO活性降到较低水平。
2.3 烤后烟叶常规化学成分含量
由表2可以看出,除平塘中部烟叶外,施钼均不同程度地提高了3个试验点中、上部烟叶总糖和还原糖的含量。施钼处理与CK相比,平塘上部叶的总糖和还原糖含量分别增加7.38%、6.98%;独山中、上部叶总糖含量分别增加6.28%和20.98%,还原糖含量分别增加9.05%和22.77%;福泉中、上部叶的总糖含量分别增加3.50%和7.64%,还原糖含量分别增加4.26%和9.38%。施钼处理与CK相比,除平塘中部烟叶外,3个试验点中、上部位烟叶总氮和烟碱的含量均有不同程度的降低;平塘中、上部烟叶含钾量分别比CK提高45.45%和50.68%,而独山和福泉略有降低;烟叶含氯量变化不明显。施钼处理与CK相比,烤后烟叶糖碱比均有提高,其中上部叶提高较大。施钼处理与CK相比,提高了中上部烟叶的含钼量,平塘中、上部叶的含量分别是CK的1.71和1.34倍;独山分别为1.14和1.86倍;福泉分别为2.70和1.00倍。
图2 钼对烟叶烘烤前期PPO活性的影响Fig.2 Effects of molybdenum on PPO activity of tobacco leaves during earlier curing stage
2.4 烟叶质量
由表3可以看出,施钼与CK相比,提高了烤后烟叶上等烟比例,其中平塘和福泉分别提高11.90和4.70个百分点,平均增加4.43个百分点。通过对平塘上部烟叶烤后挂灰烟叶进行统计,施钼处理烤后挂灰烟比例比CK减少8.5个百分点。施钼能够改善烟叶油分,其中平塘和福泉试验点烟叶油分均提高一个档次。可见,施钼能提高烤后烟叶中上等烟比例,减少挂灰烟叶的产生,提高烟叶油分,从而提高了烟叶的可用性。
表2 施钼对不同试验点烟叶常规化学成分及含钼量的影响Table2 Effects of molybdenum application on contents of chemical components and molybdenum of tobacco leaves at each sites
表3 施钼对不同试验点烟叶质量的影响Table3 Effects of molybdenum application on quality of tobacco leaf at various test sites
3 讨 论
目前,烟草上尚无明确的土壤缺钼临界值,仍沿用依据豆科作物界定的0.15 mg/kg(<0.15 mg/kg为缺钼,<0.1 mg/kg为严重缺钼)来判断植烟土壤有效钼的丰缺[10]。测定发现,福泉、独山和平塘试验点均属于轻度或严重缺钼土壤,而施钼后烟叶的产量、产值及烟叶化学成分的协调性得到进一步提高,这充分说明土壤缺钼可能是影响黔南烟叶产量品质提高的障碍因子之一。因此,研究缺钼烟区通过增施钼肥来提高烟叶产量和产值,增加烟农的经济收入具有重要意义。
烘烤过程中烟叶酶促棕色化反应是烟叶出现挂灰和杂色现象的重要原因之一,这与烟叶调制过程中体内PPO活性和AsA含量关系密切[11]。研究表明,施钼能提高成熟烟叶中AsA含量,并能明显降低PPO活性,有利于抑制酶促棕色化反应,减少挂灰烟和杂色烟的产生,这与张纪利等[12]在烟草上及常连生等[13]和甘巧巧等[14]分别在油菜和小麦上的相关研究结果一致。因此,研究通过施钼来调控烤烟上部叶AsA含量和PPO的活性,进而抑制烘烤过程上部叶酶促棕色化反应进程,降低上部叶杂色烟比例,对提高烟叶等级和上部叶的可用性也具有重要意义。
4 小 结
试验表明,平塘、独山、福泉3个试验点缺钼烟田施钼后,能够明显提高上部成熟叶烘烤前期(0~90 h内)的AsA含量,显著降低烘烤前期(特别是0~42 h内)的PPO活性;施钼显著提高了烟叶有效钼的含量;施钼能够改变烟叶常规化学成分的含量,特别是对上部烟叶更明显,具有明显的增糖降碱作用,提高上部烟叶的糖碱比,改善上部烟叶化学成分的协调性;施钼不同程度地提高了上等烟比例,减少烟叶挂灰和杂色烟的比例,提高烟叶油分,这在平塘试验点表现最为明显。
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