烟叶变黄过程中淀粉与多酚类物质及相关酶活性的变化

2015-08-08邹焱谢已书卢贤仁武圣江

湖北农业科学 2015年13期

邹焱谢已书卢贤仁武圣江

摘要：为了解烟叶在调制过程中的物质变化规律，采用自然堆制变黄方法研究了烟叶在变黄过程中淀粉与多酚类物质及相关酶活性的变化。结果表明，烟叶淀粉含量在开始变黄时高达35%～40%，在变黄过程中随变黄时间快速下降，至变黄后72 h其含量已降低了50%。烟叶淀粉酶活性则随变黄时间逐渐增强，至变黄后72 h其活性已比开始变黄时增强了1倍多。烟叶淀粉酶活性与烟叶淀粉含量呈线性关系，且下部和中部烟叶二者呈显著（P<0.05）负相关，上部烟叶二者呈极显著（P<0.01）负相关。烟叶绿原酸和芸香苷含量随变黄时间变化呈波浪式增加趋势，但增加的幅度较小，而烟叶莨菪亭含量随变黄时间变化无明显规律。烟叶中多酚氧化酶活性随变黄时间的变化呈平缓波动，变化幅度较小。多酚氧化酶活性与烟叶绿原酸、芸香苷和莨菪亭含量之间无线性相关关系。

关键词：烟叶；变黄过程；淀粉；淀粉酶；多酚；多酚氧化酶

中图分类号：S572 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）13-3163-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.13.024

Changes of Starch，Polyphenols Content and Related Enzyme Activity of

Tobacco Leaves during Yellowing

ZOU Yan， XIE Yi-shu， LU Xian-ren， WU Sheng-jiang

（Guizhou Tobacco Research Institute， Guiyang 550081， China）

Abstract： In order to investigate the rule of material transformation in the curing process of tobacco， changes of starch， polyphenols and related enzyme activities of tobacco leaves were studied under natural yellowing conditions. The results showed that the starch content of tobacco leaves was up to 35%～40% when yellowing， and decreased quickly with yellowing time， and decreased by half after 72 h. Amylase activity of tobacco leaves enhanced gradually with yellowing time， and enhanced by one times after 72 h. There was a linear relationship between amylase activity and starch content of tobacco leaves， and the linear relationship was significant （P<0.05） in the lower and middle leaves and very significant （P<0.01） in upper leaves. The chlorogenic acid and rutin content of tobacco leaves had an increased trend with yellowing time， but the increased rate was smaller. The scopoletin content of tobacco leaves had no significant change with yellowing time. The polyphenol oxidase activity of tobacco leaves changed small with yellowing， but had a gentle fluctuations. There was no linear correlation between the polyphenol oxidase activity and chlorogenic acid content， and rutin content， and scopoletin content.

Key words： tobacco leaf； yellowing process； starch； amylase； polyphenol； polyphenol oxidase

烤烟生产过程长、环节多、工序复杂[1]，其中烘烤调制是烤烟生产过程中的重要环节，在此环节中烟叶碳水化合物、含氮化合物等诸多物质发生分解转化，最终形成烟叶的商品品质。目前烟叶烘烤调制主要采用“三段式”密集烘烤方法，即鲜烟叶从采收至干燥需要经历变黄、定色、干筋三个阶段[2，3]，在不同的阶段了解烟叶内的物质变化规律，可对烟叶内的化学成分进行合理调控。烟叶变黄阶段是体内化学物质变化最剧烈的阶段，针对此阶段的烟叶化学成分变化及对烟叶品质的影响研究国内有较多报道[4-9]。但随着中国现代烟草农业的发展，现有的烤烟密集烘烤方式已呈现出诸多不足，如耗时长、用工多、能耗大、污染大等问题[10]。因此，近些年来，新型烘烤设备及技术正在成为烟叶烘烤调制方面的研究热点，如太阳能辅助加热烤房的研究[11]、生物质能源烘烤技术[12，13]、微波烘烤烟叶技术[14，15]、烤烟晾晒调制技术等，但在新型调制过程中对烟叶中的物质分解变化规律报道较少。为此，对烟叶自然变黄过程中的淀粉、多酚类物质及其相关酶活性的变化进行研究，旨在为烤烟新型调制技术应用过程中对烟叶品质的调控提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2011年在贵州省烟草科学研究院福泉试验基地进行。供试烟田管理规范，群体生长发育协调一致，烟叶成熟落黄均匀，烤烟品种为云烟85。

1.2 试验方法

采收下、中、上3个部位正常成熟的烟叶，下部叶采收第3～5位叶，中部叶采收第9～11位叶，上部叶采收第15～17位叶。烟叶采收回后，挑选出不正常烟叶，每个部位再选取成熟一致的烟叶各175片，然后采用叶柄朝下、叶尖朝上的竖立方法把鲜烟叶密集堆放于自制的密封变黄架上，在自然状态下使鲜烟叶变黄，在鲜烟叶堆置变黄过程中每隔12 h取1次样，每次取25片叶，共取7次，其中2片鲜烟叶除去主脉后切碎装入保鲜袋中放入-70 ℃冰箱中保存，用于测定淀粉酶活性和多酚氧化酶活性，其余23片鲜叶杀青烘干、粉碎过60目筛，用于测定淀粉和多酚类物质含量。

1.3 测定方法

淀粉含量采用流动注射分析法测定；淀粉酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定[16，17]；绿原酸、芸香苷、莨菪亭等多酚类物质采用高效液相色谱法测定[18，19]；多酚氧化酶采用比色法测定，以每克鲜重每分钟变化0.01光密度值为一个酶活力单位[20]。

1.4 数据处理

采用SPSS 15.0软件对试验数据进行统计分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 烟叶变黄过程中淀粉含量变化

淀粉含量对烟叶品质有较大影响，烘烤调制后的优质烟叶淀粉含量一般低于5%。从图1可以看出，刚从田间采回的烟叶淀粉含量（以干重计，下同）很高，下部和中部烟叶淀粉含量可达到40%，而上部烟叶淀粉含量也高达35%。在自然变黄过程中，不同部位烟叶淀粉含量变化均表现为随变黄时间推移而下降的规律，且下降幅度较大。至变黄72 h时，下部和中部烟叶淀粉含量已下降至20%左右，上部烟叶淀粉含量已下降至15%左右，表明在自然变黄72 h后烟叶淀粉含量已降低了50%。

2.2 烟叶变黄过程中淀粉酶活性变化及与淀粉含量变化的相关性

淀粉酶的主要功能是促进淀粉的分解转化，从而降低烟叶中的淀粉含量。从图2可以看出，上部烟叶淀粉酶活性高于下部和中部烟叶，而下部和中部烟叶中的淀粉酶活性相差较小。在烟叶自然变黄过程中，不同部位鲜烟叶中的淀粉酶活性整体逐渐增强，至变黄72 h时淀粉酶活性已比刚开始时增强了1倍多，表明淀粉酶活性有随烟叶变黄时间推移而呈现出增强的规律。

从烟叶淀粉酶活性与淀粉含量的关系来看（图3），二者存在线性相关关系，其中下部、中部和上部烟叶二者的相关系数分别为0.781 9、0.759 9和0.958 6。对各相关系数进行显著性检验（t检验），结果表明，下部和中部烟叶淀粉酶活性与淀粉含量呈显著（P<0.05）负相关，而上部烟叶二者呈极显著（P<0.01）负相关。

2.3 烟叶变黄过程中多酚类物质含量变化

烟叶中的多酚类物质主要为绿原酸、芸香苷和莨菪亭。从图4可以看出，不同部位烟叶中的绿原酸含量相差不大，含量均在9.0～13.0 mg/g之间。在自然变黄过程中，烟叶绿原酸含量随变黄时间推移呈波浪式上升，但上升幅度较小，其含量在10.0 mg/g附近波动，至变黄72 h时，下、中、上部烟叶绿原酸含量比变黄开始时分别上升了1.80、1.77、1.07 mg/g。

烟叶中芸香苷含量表现为上部烟叶>中部烟叶>下部烟叶（图5），且各部位烟叶芸香苷含量相差较大。在自然变黄过程中，烟叶芸香苷含量随变黄时间推移也呈波浪式增加，且增加幅度较小，至变黄72 h时，下、中、上部烟叶芸香苷含量比变黄开始时分别增加了1.31、1.60、0.99 mg/g。

由图6可以看出，烟叶中莨菪亭含量较低，不同部位中的含量相差较大。在自然变黄过程中，下部和中部烟叶莨菪亭含量随变黄时间推移波动较大，而上部烟叶莨菪亭含量随变黄时间推移波动较小，但均无明显的变化规律。

2.4 烟叶变黄过程中多酚氧化酶活性变化及与多酚类物质的相关性

从图7可以看出，不同部位烟叶之间多酚氧化酶活性相差不大。在烟叶自然变黄过程中，多酚氧化酶活性随变黄时间的变化呈现平缓的波动，变化幅度较小，至变黄72 h时烟叶中的多酚氧化酶活性均无明显增强或减弱。表明烟叶中多酚氧化酶在自然变黄过程中比较稳定，其活性变化不大。

对烟叶变黄过程中的多酚氧化酶活性与烟叶绿原酸、芸香苷和莨菪亭含量之间的关系进行线性拟合（图8、图9、图10），并对其相关系数进行显著性检验，结果表明，不同部位烟叶中的多酚氧化酶活性与烟叶中的绿原酸、芸香苷和莨菪亭含量之间的线性相关系数均未达显著水平，彼此间无线性相关关系。

3 小结与讨论

烟叶淀粉含量是评价其质量的关键因素之一，国外优质烤烟淀粉含量为1%～2%，而中国烟叶中淀粉含量为4%～6%，可见中国烤烟淀粉含量偏高[21]。从田间采收回的成熟烟叶淀粉含量较高，经过烘烤调制后烟叶中的淀粉大部分分解转化为葡萄糖，少量分解为中间产物，在烟叶淀粉的分解转化过程中，淀粉酶起重要的催化作用[22]。本研究结果表明，在变黄过程中烟叶淀粉酶活性增强，且与淀粉含量呈显著负相关，在淀粉酶的催化作用下，烟叶中的淀粉快速分解转化，与宫长荣等[4]的研究结果一致，但本研究是在自然变黄条件下进行的，相对于人工控温控湿条件下淀粉分解转化要慢一些。

多酚类物质对烟叶色泽、香味和烟气生理强度等有重要影响，也是衡量烟叶品质的重要指标[23]。绿原酸、芸香苷和莨菪亭是烟叶中最主要的多酚类物质，其中又以绿原酸和芸香苷含量较高，而莨菪亭含量较低[22]。在调制过程中烟叶中的多酚氧化酶能催化氧化多酚类化合物为醌，从而影响烟叶的外观和内在品质[24]。本研究结果表明，在烟叶变黄过程中绿原酸和芸香苷含量随变黄时间推移呈增加趋势，这与宫长荣等[9]的研究结果基本一致。但烟叶多酚氧化酶活性随变黄时间推移变化平缓，且与烟叶绿原酸、芸香苷和莨菪亭含量之间均无线性相关关系，而据宫长荣等[9]的研究报道，烟叶多酚氧化酶活性随着烘烤过程的进展而呈下降趋势，至烘烤72 h后失去活性。在烟叶烘烤调制过程中由于温度的不断上升，水分不断散失，从而抑制了多酚氧化酶的活性，而在自然变黄过程中由于温湿度变化平稳，所以多酚氧化酶活性变化也不大。另据报道，在烟草组织中，多酚氧化酶受到类囊体膜保护，天然状态无活性，但在组织损伤后，由于类囊体膜被破坏，多酚氧化酶被释放出来从而表现出活性[24]。在自然变黄过程中，可能因烟叶组织破坏较小，使得多酚氧化酶活性在变黄前后变化不大，参与催化氧化多酚类物质的作用也不明显。

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