湘南烟区不同品种上部位烟叶烘烤特性对比研究

袁芳，冯露雅，王锡春，李佳颖，徐辉，周端荣，靳志丽，朱旺冲

（1.湖南省烟草公司永州分公司，湖南永州 425100；2.湖南科技学院生化工程技术研究中心，湖南永州 425199；3.永州市烟草公司道县分公司，湖南道县 425300；4.永州市农业科学研究所，湖南永州 425100 ）

烟叶的烘烤特性（包括易烤性和耐烤性）与烘烤工艺和效果密切相关，受品种、生态环境、栽培管理、烟叶部位和成熟度的影响，是制定适宜烘烤工艺的基本依据[1]。湘南地区是湖南省典型的特色优质浓香型烟草生产地区[2]，但是由于当地气候及其他方面的因素，较多的烟叶因烘烤不适而造成不必要的损失。烟叶品种不同、部位不同，其烘烤特性也不同，准确判断烟叶烘烤特性对于烘烤具有重要的指导意义[3]。烘烤是决定烟叶质量的关键性环节，也是烤烟生产的薄弱环节[4]。不同品种、不同部位烟叶的烘烤工艺技术，是一个突出的难题[5]。十多年来，永州烟区推广种植的烤烟品种主要是K326和云烟87，还有一些其他的品种[6]。上部叶是烤烟单株生产力的重要组成部分，上部烟叶占总产量的30%～45%[7]，对烤烟的产量和质量贡献很大，优质烤烟上部叶在现代卷烟配方中占有非常重要的地位，但目前上部叶烘烤过程中常出现的烤青、挂灰、洇筋洇片等现象严重影响了其可用性，所以研究如何提高上部叶的烘烤质量具有重要意义[8]。因此本试验研究了湘南地区成熟度一致的湘烟5号、K326、云烟87三种烟叶上部位烟叶烘烤过程中失水特性、多酚氧化酶、淀粉酶、叶绿素含量、胡萝卜素含量、化学成分变化规律及各品种烤后烟叶经济性状对比，旨在提高烟叶烘烤质量提供理论依据和技术支持，进一步提高烤烟的经济效益，具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

供试烟叶品种为湘烟5号、K326、云烟87三个品种的上部烟叶（14～16叶位）。供试烤房为2.7 m×8.0 m的气流上升式密集烤房2座，配备7号风机，保温保湿性能良好，升温灵敏，排湿畅顺。

1.2 试验设计

于永州市烟科所进行烘烤特性试验，三个品种在同一烤房进行烘烤，二次重复。烘烤工艺按表1进行，在42 ℃和54 ℃温度点延时12 h。

表1 烘烤工艺

1.3 试验方法[9]

1.3.1 供试烟叶

各品种供试烟叶的营养条件、部位、成熟度要均衡一致。为了确保试验的准确性，要事先确定各品种同样素质的烟株，并在田间作标记。上部叶选14～16叶位进行叶位标记，采收时进行样竿标记。

1.3.2 编装烟标记

烟叶成熟采收，将各品种的供试烟叶分别编成32竿代表性烟叶，分别称其鲜重并挂牌记录（24竿），然后将标识烟杆按每座烤房每个品种12竿分别挂置在供试烤房4 m的位置，底层、中层、上层的左右各2竿，三个品种交替挂置。

在中层的装烟门往里第3竿起左右两边各品种各挂2竿，三个品种交替挂置，以便取样，各品种的这4竿烟仅作取样用，不称鲜重和干重，不作烤后烟叶质量和经济性状评价。

所有供试烟竿必须作标记，烘烤结束烟叶回潮后，分别称取烟叶和烟竿的重量，并将其分级进行经济性状分析。

1.3.3 烤房装烟数量

按密集烤房要求装烟，二次重复的烤房装烟密度完全一致。在装烟时，对每座烤房的烟叶随机称取10竿的重量，并挂牌记录，扣除烟竿重量计算每杆鲜烟重量，然后根据烤房装烟总竿数计算每房鲜烟总重量，烘烤结束回潮后，分别称取烟叶和烟竿的重量，计算鲜干比和全房干烟叶重量。烟叶经回潮后解除烟竿，对随机称取的10竿烟叶（包括达不到等级标准的烟叶）称重，然后计算整房烟叶干重（kg）。

1.3.4 测定项目

1.3.4.1 烟叶含水量测定

点火前和烘烤开始后，每6 h测定一次烟叶含水量，每次每处理取样3次重复，用烘干法测定整片烟叶及叶片和主脉组织水分含量。其中各处理在叶片发软、主脉发软、凋萎塌架、勾尖卷边、软卷筒、大卷筒、叶片干燥、主脉干燥等烟叶状态变化点必须取样测定。

（1）取样方法：点火前和烘烤开始后，每6 h测定一次烟叶含水量，每次每个品种取3片叶，先分别称重，记录后，将叶片与叶脉分离，再按片分别将叶片和叶脉称重，记录后分别置于烘箱烘干再称重，然后装于自封袋密封保存。

（2）烘干方法：先将烘箱升温至105 ℃，同时将处理好的样品放置烘箱内，105 ℃保持15 min，然后打开烘箱门降温至60 ℃关门，同时烘箱的温度设置为60 ℃，直至烘干。

1.3.4.2 烟叶物质转化测定

（1）烟叶旺长期，打顶后，取样一次，测定烟叶多酚氧化酶活性和淀粉酶，每次每处理取样3次重复。其中各品种上部位取样每次3片，上部叶选14～16叶位进行叶位标记。

取样方法：每次每个品种取3片叶，去筋后进行液氮处理，研磨后装入自封袋置于超低温冰箱保存。

测定方法：①多酚氧化酶（PPO）活性的运用分光光度法，利用多酚氧化酶测试盒，称取0.1 g样品，加入测试液，进行冰浴匀浆，8 000 r/min离心，利用紫外分光光度计在525 nm处测定吸光值，PPO活力（U/g）=60×ΔA+W×V样总。

式中：

ΔA——反应时间内吸光度值的变化;

W——试样的重量，g

V——试样的总体积，mL

②淀粉酶活性运用分光光度法测定。利用淀粉酶测试盒，利用分光光度计在540 nm处测定吸光值。单位定义：每g组织每分钟催化产生1 mg还原糖定义为1个酶活力单位。

（2）烘烤过程中，分别在点火前和烟叶烘烤过程中每12 h取样一次，每次每处理取样3次重复，测定烟叶含水量及叶脉含水量。其中各处理在烟叶叶尖变黄、变黄八成、黄片青筋、黄片黄筋（主脉变黄）等烟叶颜色变化点必须取样测定。

取样方法：点火前和烘烤开始后，每12 h测定一次，每次每个品种取3～8片叶（烘烤后期由于叶片变干取8片），去筋后进行液氮处理，研磨后装入自封袋置于超低温冰箱保存。

1.4 统计分析方法

数据统计和作图用SPSS13.0和Excel2010软件。

2 结果与分析

2.1 大田期各品种不同物质含量对比

2.1.1 大田期各品种多酚氧化酶和淀粉酶含量变化状况

大田旺长期云烟87、K326、湘烟5号三个品种的多酚氧化酶和淀粉酶含量对比见表2。由表2可知，三个品种多酚氧化酶成递增规律性变化，云烟87的上部位的烟叶多酚氧化酶含量最低，K326次之，最高为湘烟5号。上部叶的淀粉酶含量为云烟87＞K326＞湘烟5号，上部叶的α-淀粉酶活性为湘烟5号＞K326＞云烟87。

表2 大田旺长期各品种多酚氧化酶和淀粉酶含量

大田成熟期云烟87、K326、湘烟5号三个品种的多酚氧化酶和淀粉酶含量对比见表3。由表3可知，云烟87上部叶多酚氧化酶含量与湘烟5号接近50U/g，都明显高于K326；K326和湘烟5号上部叶淀粉酶活性基本相同，都明显低于云烟87；α-淀粉酶活性三个品种呈递增型变化，α-淀粉酶活性湘烟5号最高，K326上部叶活性低于云烟87，但上部叶淀粉含量高，转化不完全，云烟87上部叶烤后经济价值高，对比表2可知：只有云烟87上烟叶的多酚氧化酶含量是随着成熟度的增加而增加的，而K326和湘烟5号与云烟87是相反的趋势。

表3 大田成熟期各品种多酚氧化酶和淀粉酶含量

2.1.2 各品种大田期叶绿素对比

在大田成熟期连续3天取样，同一个品种3天的类胡萝卜素和叶绿素有差别，是因为取样误差。综合表4可以看出，湘烟5号的类胡萝卜素含量低于云烟87和K326，叶绿素含量下降的速度也明显高于K326和云烟87。

表4 成熟期三个品种叶绿素和类胡萝卜素变化状况对比

2.2 烘烤过程中各品种不同物质变化规律

2.2.1 烘烤过程中各品种多酚氧化酶含量变化对比

多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase，以下简称PPO）是一种铜离子结合酶，属于氧化还原酶类，贮存于叶绿体中，在烟草的生长发育、调制特性等方面起着重要作用，作为衡量烟叶品质的一个重要因子，是判断烤烟耐烤性的关键酶类[10]。在烟叶烘烤过程中，PPO过高会引起烟叶过度变褐，即烤后烟叶杂色、褐色，严重影响烟叶经济价值。烘烤过程中各品种多酚氧化酶含量变化见表5，上部叶开烤后云烟87的PPO在24 h出现第一个峰值，之后迅速降低，K326和湘烟5号在开烤后缓慢降低，相对其他2个品种，云烟87在整个烘烤过程中多酚氧化酶含量变化较少且变化较平缓。整个烘烤过程来看，各品种PPO含量都是呈现先降低后上升再降低的趋势，直到60 h，湘烟5号叶片全黄，云烟87和K326在72 h取样时，叶片已经全黄，由于叶片全黄，PPO值测量不出，所以此处不进行测量。

表5 烘烤过程中各品种多酚氧化酶含量变化对比

2.2.2 各品种烘烤过程中叶片含水量变化状况

由图1可知，三个品种上部叶叶片在烘烤36 h之前水分变化差异较小，均表现失水速度慢、失水量少；从48 h后逐渐分化，云烟87的水分在36～48 h从69.69%迅速下降至43.36%，失水速度快（降幅26.33%）、失水量多；湘烟5号水分在48～60 h从56.75%迅速下降至30.69%，失水速度快（降幅26.03%）、失水量多；K326水分在60～72 h从54.35%迅速下降至19.87%，失水速度快（降幅34.48%）、失水量多；三个品种水分含量变化区间不同，云烟87失水最快，湘烟5号次之，K326最慢；不同品种的烟叶在烘烤过程中水分损失量不同，K326降幅最大，云烟87次之，湘烟5号最小。烟叶叶片由于组织较薄，在较高的温度条件下失水速率较大，叶片逐渐干燥，烟叶内部发生生理生化反应进程加快，各种大分子化学物质快速转化为小分子化学物质以提高烟叶的内在品质。研究表明，随着烘烤过程的推进，不同品种的上部位叶片水分变化趋势相似，在烘烤过程中失水速度表现为先慢后快再减慢的S型曲线变化，这与裴晓东的研究一致[11]，3个品种之间差异不显著。

图1 上部叶各处理叶片烘烤过程中含水量变化图

2.2.3 各处理烘烤过程中叶脉含水量变化状况

烟叶适宜的含水量是变黄的必要条件，而失水速率决定了烟叶能否正常变黄，烟叶内部生理生化能否顺利进行，以及烤后烟叶内部化学成分是否协调[12]。由图2可知，三个品种叶脉含水量在0～60 h变化不大，且叶脉含水量均呈现先下降后上升再缓慢下降的总趋势，除了云烟87，K326和湘烟5号在定色期含水量均呈上升趋势，其中云烟87在0～12 h含水量变化率最大，因为前期主要是上部叶叶片水分丧失，叶脉含水率从变黄期到定色期变化不显著，主要是通过运输到叶片排出体外，高温有利于叶脉向叶片运输水分，促进提前排出少量水分，叶脉由于表皮组织较致密细胞机构相对完整，应对外界高温环境的能力较强，内部的水分散失量较小。

图2 上部叶各处理叶脉烘烤过程中含水量变化图

2.2.4 烘烤过程中淀粉酶变化状况

淀粉是烟叶中重要的有机化合物，在烘烤过程发生显著的变化。如图3所示，上部叶云烟87的α-淀粉酶活性为3.231 2 U/g，显著高于K326和湘烟5号，K326和湘烟5号均低于1 U/g，在0～36 h烘烤过程中，α-淀粉酶活性随着温度的上升而降低，48～60 h区间，α-淀粉酶活性随着温度的不断增加而升高,达到第一个高峰期，60 h后而后降低至1左右，在烘烤后期72 h继续上升，84 h后趋于稳定。到了烘烤后期，烟叶水分含量和烘烤温湿度都已经很低，会影响α-淀粉酶的活性，淀粉酶活性变化主要在变黄期，淀粉酶活性呈双峰曲线变化，总淀粉酶活性随温湿度变化幅度不大。

图3 上部叶烘烤过程中α-淀粉酶活性和总淀粉酶活性变化规律

2.2.5 烘烤过程中叶绿素和类胡萝卜素变化状况

烟叶变黄主要是由于叶片中的类胡萝卜素和叶绿素等色素以不同的比例和速度进行降解。由表6可知，烘烤开始过程中叶绿素开始降解，云烟87叶绿素含量呈现先降低后略有一点升高的趋势，K326呈先升高后降低的趋势，湘烟5号呈下降的趋势，云烟87和湘烟5号类胡萝卜含量呈现先降低后略有一点升高的趋势，这与张国超等[13]研究成果较为一致，而K326呈先升高后降低的趋势，易烤性较高的烟叶其内部的类胡萝卜素等黄色素的含量较高，叶绿素降解速率和降解量越大，其易烤性也就越好，所以湘烟5号的易烤性较好。

表6 上部叶烘烤过程中叶绿素和类胡萝卜素变化表

2.3 各品种烟叶鲜干比对比

由表7可知，上部叶鲜干比：K326＜云烟87＜湘烟5号，湘烟5号鲜干比最高，K326与云烟87鲜干比低于湘烟5号，一般认为烟叶鲜干比值为5.5～8.0时，烘烤特性较好；鲜干比值小于5.5时，难以变黄；当鲜干比值大于9.0时，较易变黄，但往往较难定色[14]。由此，对比可知，湘烟5号的烘烤特性最好，其次是云烟87，烘烤特性最差的是K326。

表7 各品种烟叶鲜干比对比

2.4 烤后烟叶化学成分对比

不同品种烟叶，在干物质积累状况、叶片组织结构等方面有一定差异，在烘烤过程中内部化学成分的分解、转化也会呈现出不同的规律。而烟叶中的化学成分与烟叶质量之间关系密切，其含量的高低及协调性是判断烟叶质量高低的依据之一[15]。上部叶中，还原糖：云烟87＞K326＞湘烟5号，烟碱：云烟87和湘烟5号相近，K326比云烟87和湘烟5号高10%，淀粉含量：湘烟5号含量低于云烟87和K326，糖碱比：云烟87、K326、湘烟5号分别为6.09、5.01、5.35，都在适宜范围内，见表8。

2.5 各品种烤后烟叶经济性价对比

由表9可知，烘烤后各品种上等烟的比例湘烟5号占比最大，均价也最高，云烟87上等烟比例和均价次之，K326上等烟比例和均价最低。这与3个品种的烘烤特性的差异相关，而导致了烤烟的均价差异。

表8 烤后烟叶化学成分对比

表9 各品种烤后烟叶经济性价对比

3 结论

烟叶的烘烤特性包括易烤性和耐烤性两方面，烤烟耐烤性受多酚氧化酶活性影响较大，二者之间呈负相关的关系。而易烤性由失水均衡性和叶绿素降解特性来决定。而通过比对烘烤过程中各指标来看，各品种PPO含量都是呈现先降低后上升再降低的趋势，相对其他两个品种，云烟87在整个烘烤过程中多酚氧化酶含量变化较少且变化较平缓；在烘烤过程，不同品种、上部烟失水动态相似，变黄期含水量变化小，降低速度慢，定色期含水量变化幅度大，降低速度快，呈现“慢→快→慢”的“S”型曲线；淀粉酶活性变化主要在变黄期，淀粉酶活性呈双峰曲线变化，总淀粉酶活性随温湿度变化幅度不大；湘烟5号上部烟相比其他2个品种，类胡萝卜素含量最高，叶绿素降解率和含量也最高；烤后云烟87的还原糖相对较高，淀粉含量湘烟5号含量低于云烟87和K326；烤后湘烟5号上部烟上等烟比例和均价最高。结合密集烤房对3个品种对比，上部烟叶湘烟5号耐烤性和易烤性好，烘烤特性好；云烟87易烤性和耐烤性较好，烘烤特性中等；K326易烤性和耐烤性中等，烘烤特性差。不同品种的上部位烟叶烘烤特性存在不同，因此根据不同品种的上部位烟叶改进好各自的烘烤工艺很有必要，探索出增加湘南烟区不同品种上等烟的比例，提高烤烟的经济效益。