翠碧1号烟叶烘烤过程中色素降解及化学成分变化

张清明，叶建如，靖军领，张 瀛，范兆烽，林建麒

(福建省烟草公司三明市公司,福建 三明 365001)

翠碧1号烟叶烘烤过程中色素降解及化学成分变化

张清明，叶建如*，靖军领*，张 瀛，范兆烽，林建麒

(福建省烟草公司三明市公司,福建 三明 365001)

为优化翠碧 1 号配套烘烤工艺，提高烟叶质量，考虑到翠碧 1 号采收成熟度难把握、烤后烟叶外观质量较差等问题，开展了不同成熟度烟叶烘烤过程中色素及化学成分代谢研究。结果表明，烘烤过程中随着温度的提高，叶绿素和类胡萝卜素不断降解，相同部位叶绿素和类胡萝卜素随着采收成熟度提高而降低。就降解速度而言，叶绿素降解主要在 38 ℃之前，类胡萝卜素降解主要在 42 ℃之前，但到 46 ℃后色素含量基本趋于稳定；适熟的鲜烟叶在烘烤过程中其淀粉降解较快，烤后烟叶水溶性糖和还原糖含量较高，总体化学成分较协调。因此，下部叶适当早采以降低烟叶采收成熟度、中部烟叶适当提高烟叶采收成熟度、上部烟叶采取适宜的成熟度，有利于烟叶外观及内在品质的提高。

翠碧1号；烤烟；烘烤；成熟度；温度

近年来,色素含量逐步作为评价烟叶内在质量的一项重要指标,烤烟色素及其降解产物的研究也成为国内外研究的热点。周冀衡等[l-2],宫长荣等[3-5]系统研究了烤烟质体色素在成熟、调制过程中的变化规律和影响因素,并提出了合理的调控措施。烤烟烟叶的颜色和香气是评价烟叶等级的重要指标,类胡萝卜素及其降解产物是烟叶香气成分的来源之一,对品质有重要影响[6-7]。据王树声等[8]对烟叶叶绿素含量与评吸结果关系的研究结果,烤后烟叶中叶绿素含量过高对烟叶品质不利,类胡萝卜素含量的增加对于评吸结果是较为有利的。李雪震等[7]认为烤后烟叶中类胡萝卜素的含量不是越多越好,而是有一个适量范围,以每百克干叶中 30～40 mg为宜,叶绿素含量在 8 mg 以下的烟质较好。但纵观近年来的文献,对常规品种烟叶烘烤过程中色素及化学成分代谢的研究较多,对常规品种烘烤中烟叶的化学成分、色素等各项参数已有比较全面的了解[9-11],可以发现在重视常规品种色素代谢研究的同时,缺乏对特色品种不同成熟度色素及内在化学成分代谢的研究。因此,研究调制过程中翠碧1号不同成熟度烟叶色素的动态变化和烤后烟叶化学成分含量,对烤后烟草品质的提升具有重要的理论意义和应用价值。

1 材料与方法

1.1 试验基本情况

供试品种为三明烟区自主选育的烤烟特色品种翠碧1号,试验设在福建省烟草农业科学研究所三明分所试验站。试验地土壤肥力中等,土壤 pH 6.0,有机质 28.1 g/kg,纯氮用量 105 kg/hm2, m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=1∶0.8∶3,行株距 1.20 m×0.50 m。大田烟株长势均衡,烟叶发育良好,分层正常落黄,单株有效叶 16～18 片,田间管理措施按照优质烤烟栽培生产技术规范进行,选取翠碧1号成熟度基本一致的下部叶(3～5 叶位)、中部叶(9～11叶位)、上部叶(15～17 叶位)3 个部位烟叶,烘烤采用智能化烤箱按三段式烘烤工艺进行烘烤。

1.2 试验设计

按下、中、上3个部位,每个部位各设3个不同成熟度处理,共设9个处理,采收标准如表1所示。

1.3 测定项目与方法

烤前鲜烟取样,然后分别在烘烤关键温度点38 ℃、42 ℃、46 ℃、54 ℃、68 ℃等随机取样,切去叶尖和叶基部各 1/3 区域,留叶中间 2/3 区域,分3份,每份设3个重复样品,鲜样分别用于不同处理水分及色素含量的测定。另取一份于 105 ℃杀青 30 min,再于 60 ℃烘干,研磨成粉干燥保存,粉样保存用于常规化学成分的检测,色素采用分光光度法测定。

2 结 果

2.1 叶绿素降解

从图1可以看出,不同成熟度处理对鲜烟叶叶绿素含量和烘烤过程中降解速率有比较显著的影响。鲜烟叶叶绿素含量随着成熟度的提高而明显降低,叶绿素降解速度随着成熟度的提高其降解速度明显减慢。就整个烘烤过程来看,叶绿素含量随着温度的升高而降低,以 38 ℃之前降解幅度最为明显,叶绿素降解 40%～60%以上,46 ℃之后降解速度明显变缓,以后叶绿素含量基本趋于稳定。就部位而言,下部叶叶绿素含量最高,中上部叶叶绿素含量相差不大,但上部叶色素降解速度明显迟于中下部叶。

2.2 类胡萝卜素降解

从图2可以看出,在烘烤过程中,类胡萝卜素的含量总体趋势是随着烘烤的进行逐渐下降,但不同部位及不同成熟度间变化幅度较大。各处理烟叶烘烤过程中类胡萝卜素的含量不断下降,以 42 ℃之前变化幅度最大；不同成熟度的烟叶类胡萝卜素变化规律一致,成熟度越低,类胡萝卜素含量越高,但变黄期类胡萝卜素的降解幅度明显慢于叶绿素的降解,所以,烟叶逐步显现黄色。就部位而言,鲜烟叶以中部叶类胡萝卜素含量最高,烘烤结束时,各处理烟叶中类胡萝卜素含量差异不大。

2.3 烤后烟叶化学成分

从表2可以看出,不同成熟度对烤后烟叶的化学成分影响不明显。下部叶糖含量随成熟度的提高有增加趋势,而总氮含量则相反,其他指标之间差异不大。中部叶不同成熟度处理间烟叶化学成分差异不大,总糖、还原糖、总氮、钾、总氯含量随成熟度提高呈先上升而后略减趋势,烟碱以C2最小,C1和C3处理差别不大。上部叶各处理随着成熟度的提高,总糖、还原糖含量有所上升,烟碱、总氮随成熟度提高而降低。从烟叶化学成分的协调性综合考虑,下部叶以 X3,中部叶 C2、上部叶 B3 处理烤后烟叶化学成分较协调。

图1 烘烤过程中烟叶叶绿素含量变化Fig. 1 Leaf chlorophyll content change during curing

3 讨 论

调制期间的环境条件对色素降解影响显著,在一定的温度范围内,提高温度能加快叶绿素的降解。一般认为,温度影响叶绿素降解的机理主要是影响烟叶细胞各种酶的活性如叶绿素过氧化物酶。温度对叶绿素降解的影响除直接影响酶的活性外,还影响烟叶的水分损失,而一定量的水分损失对烤烟离体叶片叶绿素的降解也具有一定的促进作用。在调制过程中,受温湿度和pH的影响,在含水量较高的情况下,叶绿素脱镁反应速率快。李艳梅等[12]研究证明,烟叶在低湿条件下,色素降解不充分,不利于烟叶香味物质的形成。在高湿烘烤条件下,有利于脂氧合酶活性功能的延长,能形成更多的致香前提物,对提高烟叶内在品质有利。武圣江等[13]研究了湿度和成熟度及其互作对烤烟下部烟叶生理生化指标的影响,不同处理组中,中湿成熟和中湿完熟更有利于促进烘烤过程中烤烟的生理变化及内含物的转化积累。

图2 烘烤过程中烟叶类胡萝卜素含量变化Fig. 2 leaf carotenoid content change during curing

表2 各处理烤后烟叶化学成分Table 2 Chemical component of cured leaves

在烘烤过程中,叶绿素和类胡萝卜素含量随着烘烤温度的提高而降低,叶绿素的降解速度远远大于类胡萝卜素的降解速度,由此引起叶组织内色素比例的变化,从而使烟叶在外观上呈现黄色,这与宫长荣等[14]的研究基本一致；叶绿素降解主要在38 ℃之前,而类胡萝卜素降解主要在42 ℃之前,这说明类胡萝卜素的降解速度和降解主要温度点较叶绿素推迟,但到46 ℃后色素含量基本趋于稳定,因此实际烘烤过程中应重点关注46 ℃之前烟叶颜色变化情况,特别是42 ℃之前确保使烟叶充分变黄凋萎,叶片全黄,烟叶在46 ℃之前达到黄片黄筋,防止烟叶烤青,温度对叶绿素和类胡萝卜素降解的机理可能是由于其对烟叶酶活性的影响,如叶绿素和类胡萝卜素过氧化物酶的影响。

4 结 论

本试验研究结果表明,烟叶成熟过程中叶绿素和类胡萝卜素随着烤烟的生长发育不断降解,色素含量下降速度各部位间存在差异。烘烤温、湿度对叶绿素和类胡萝卜素的降解速度影响显著,各处理叶绿素和类胡萝卜素含量随着烘烤温度的提高而降低,以38 ℃之前变化幅度最大；叶绿素与成熟度呈负相关,而类胡萝卜素与成熟度呈正相关,成熟度低的烟叶在烘烤过程中降解速度也明显快于成熟度高的烟叶。总体上,适熟烟叶在烘烤过程中色素降解较为充分,含量较为适宜,烤后烟叶色泽较好,烟叶淀粉含量较低而水溶性糖和还原糖含量较高,总体化学成分较协调,烟叶内在品质较好。

[1]周冀衡,王勇,邵岩,等．产烟国部分烟区烤烟质体色素及主要挥发性香气物质含量的比较[J]．湖南农业大学学报:自然科学版,2005,3l(2):128-132.

[2]杨虹琦,周冀衡,罗泽民,等．不同产区烤烟中质体色素及降解产物的研究[J]．西南农业大学学报,2004, 26(5):638-644.

[3]宫长荣,袁红涛,陈江华．烤烟烘烤过程中烟叶淀粉酶活性变化及色素降解规律的研究[J]．中国烟草学报, 2002,8(2):44-48.

[4]杨立均,官长荣,马京民．烘烤过程中烟叶色素的降解及与化学成分的相关分析[J]．中国烟草科学,2002, 23(2):5-7.

[5]李艳梅,宫长荣,陈江华,等．烟叶在烘烤过程中脂氧合酶、脱落酸与色素降解的关系[J]．中国烟草学报, 2001(9):46-48.

[6]姚益群,谢金伦,郭其菲,等. 云南烟草香气研究[J]．烟草科技,1988(4):24-27.

[7]李雪震,张希杰,李念胜,等．烤烟烟叶色素与烟叶品质的关系[J]．中国烟草,1988,19(2):23-27.

[8]王树声．烟叶色素与化学成分及评吸结果的相关关系[J]．中国烟草,1990(4):21-24.

[9]杨立均,宫长荣,马京民．烘烤过程中烟叶色素的降解及与化学成分的相关分析[J]．中国烟草科学,2002, 23(2):5-7．

[10]柴家荣,李天飞,杨宏光,等．晾制期间白肋烟 TN90叶绿体色素降解动态及呼吸强度的变化[J]．烟草科技, 2004(5):32-35．

[11]宫长荣,宁朝鹏,尹宏伟,等．调制过程中白肋烟某些衰老指标及色素含量的变化[J]．中国烟草科学, 2004,25(1):7-9．

[12]李艳梅,宫长荣,陈江华,等．烟叶在烘烤过程中脂氧合酶、脱落酸与色素降解的关系[J]. 中国烟草学报, 2001(9):46-48.

[13]武圣江,谢已书,潘文杰,等. 不同湿度条件下不同成熟度烤烟散叶密集烘烤生理变化研究[J]. 云南农业大学学报,2012,27(5):733-739.

[14]宫长荣,王能如,汪耀寓．等．烟叶烘烤原理[M]. 北京:科学出版社,1995.

Pigment Degradation and Chemical Component Change during Curing of Flue-cured Tobacco Cuibi 1

ZHANG Qingming, YE Jianru*, JING Junling*, ZHANG Ying, FAN Zhaofeng, LING Jianqi
(Sanming Tobacco Company of Fujian Province, Sanming, Fujian 365001, China)

In order to improve curing effectiveness and quality of tobacco Cuibi 1, pigment and chemical composition change during curing proves were measured. The results showed that, chlorophyll and carotenoid kept degradation with increasing temperature during curing, and most of degradation occurred before 38 ℃ for chlorophyll, and before 42 ℃ for carotenoid. The pigment contents almost unchanged after 46 ℃. Starch degraded quickly for proper maturity leaves during curing. Soluble sugar and reducing sugar contents of cured leaves were high. Chemical components were well balanced for cured leaves. Harvesting lower leaves earlier to slightly decrease maturity, middle leaves to maximum maturity, and upper leaves to proper maturity are beneficial to the improvement of the tobacco leaf appearance and inner quality.

Cuibi 1; flue-cured tobacco; curing; maturity; temperature

S572.01

1007-5119(2014)02-00122-04 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2014.02.024

中国烟草总公司重点项目―不同部位烟叶密集烘烤保香去杂技术研究与应用”(110201202018)

张清明,男,农艺师,多年从事烟叶生产经营管理工作。E-mail:jingjunling79@163.com。*通信作者,E-mail:8233498@163.com

2013-03-28

2014-01-06