变黄期温湿度对豫烟10号碳代谢及烤后品质的影响

高相彬，宗胜杰*，孟智勇，赵凤霞，李建华，刘 芳，马浩波，朱银峰，张国平

(1.河南省农业科学院烟草研究所，河南 许昌 461000；2.许昌市烟草公司，河南 许昌 461000)

【研究意义】新品种优良的品质特性以及配套的栽培调制加工技术是烤烟优质适产的基础保证。河南省作为典型的浓香型烤烟产区，多年来一直以中烟100、云烟87等作为主栽品种，河南省自育新品种种植规模偏低，究其原因是针对新品种的配套技术不到位，在栽培、烘烤调制过程中出现或多或少的问题。豫烟10号是河南农业大学以农大201为母本、以云烟87为父本经系谱法定向选择培育而成，多年的试验结果表明，该品种产量、产值、均价、上等烟比例均高于NC89，是一个在品质、抗性、产量、适应性等方面较能兼顾的优良新品种。作为河南省自育新品种，河南省各产区进行了示范种植，也初步具备了全省推广的基本条件。因此，研究变黄期温湿度对豫烟10号的影响，完善配套烘烤工艺，对于推动豫烟10号的种植具有重要意义。【前人研究进展】豫烟10号作为河南浓香型特色新品种，目前关于栽培方面的研究相对较多，主要从该品种的生长发育[1]、丰产增收[2]和感官质量[3]等方面进行研究，而对该品种烘烤工艺和烘烤过程中的生理生化变化研究鲜见报道。烟叶烘烤过程伴随着复杂剧烈的生理生化变化[4]，不同烘烤工艺处理后烟叶烤后质量存在较大差异[5-6]。前期，孟智勇[7]等研究认为适宜的烘烤工艺能够改善豫烟10号的烤后品质。【本研究切入点】本研究立足生产实际开展豫烟10号烘烤过程中碳代谢及烤后品质对不同变黄温湿度的响应研究。【拟解决的关键问题】为更加明确豫烟10号烘烤过程中的生理生化变化以及烤后烟品质对烘烤工艺的响应机制，进而建立豫烟10号针对性的密集烘烤工艺、推动豫烟10号等浓香型新品种的推广种植提供技术支撑。

表1 取样时间对应温度记录表

注：A/B，干球温度/湿球温度。

Note: A/B，Dry temperature/wet temperature.

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2016年在浓香型典型产区襄城县王洛镇进行，烘烤设备为河南佰衡热泵可拆卸烤房，装烟室规格8 m×2.7 m×3.5 m。供试品种为豫烟10号，烟田栽培管理按照当地优质烟叶生产技术规范执行。

1.2 试验设计

采用3种烘烤工艺(具体温湿度参数见表1)，T1：中温保湿变黄，T2：中温中湿变黄，T3：低温慢排湿变黄。供试烟叶：选取长势长相、成熟度基本一致的豫烟10号9～11叶位叶片作为试验材料，分别编杆、装炕，装烟位置位于烤房距离加热室2、4、6米处中间棚次。烘烤过程中每12 h取样1次用于测烟叶酶活性及淀粉、总糖和还原糖含量；烤后烟选取代表性样品，测定主要化学成分并进行感官质量评价。烘烤过程中取样温度记录(表中记录数据“A/B”表示“干球温度/湿球温度”)如表1所示。

1.3 测定方法

淀粉酶活性测定采用3,5-二硝基水杨酸比色法；蔗糖酶(INV)活性测定采用砷钼酸比色法[8]。

烤烟常规化学成分按照YC/T 159～162-2002、YC/T 173-2003；评吸质量参照行业标准YC/T 138-1998烟草及烟草制品，对香气质、香气量、杂气、浓度、劲头、刺激性、余味、燃烧性和灰色9个单项指标进行打分，对9个指标分别赋以25 %、15 %、12 %、10 %、10 %、13 %、10 %、2.5 %和2.5 %的权重，计算各处理的评吸分值。

1.4 数据处理

采用Excel2010对数据进行统计，采用SPSS22.0软件对数据进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 变黄期不同温湿度对豫烟10号烘烤过程中淀粉酶活性的影响

由图1可知，不同温湿度明显影响了淀粉酶活性。测定期内，豫烟10号淀粉酶活性变化呈双峰曲线，第1次高峰均出现在烤后24 h前后，第2次高峰T1和T2出现在72 h前后、T3出现在60 h前后。在烘烤24 h前，不同处理淀粉酶活性表现为T1>T2>T3；在烘烤24至48 h时，淀粉酶活性表现为T2>T3>T1；在烘烤36 h后，T2淀粉酶活性一直高于T1处理；T3出现第2次高峰后酶活性介于T1与T2之间。由此可以看出，在中温变黄条件下，烘烤24 h前保湿有利于提高淀粉酶活性，随后中湿条件更利于维持淀粉酶活性；低温慢排湿条件下淀粉酶活性偏低且第2次酶活性高峰(高于T1和T2)有所提前。

图1 变黄期不同温湿度对豫烟10号烘烤过程中淀粉酶活性的影响Fig.1 Effect of different temperature and humidity on amylase activity of Yuyan 10 during yellowing stage

图2 变黄期不同温湿度对豫烟10号烘烤过程中蔗糖酶(INV)活性的影响Fig.2 Effect of different temperature and humidity during yellowing stage on INV activity of Yuyan 10

2.2 变黄期不同温湿度对豫烟10号烘烤过程中蔗糖酶活性的影响

由图2可知，烘烤过程中蔗糖酶(INV)亦受到不同温湿度条件的明显影响。中温变黄(T1、T2)条件下豫烟10号INV活性呈双峰曲线，T1峰值分别出现在烘烤24、60 h前后，T2峰值分别出现在36、60 h前后；低温变黄工艺(T3)豫烟10号INV活性呈单峰曲线，峰值出现在48 h前后；且整个测定期内除T3峰值出现时间点外，蔗糖酶活性整体表现为T1>T2>T3。由此可以看出，中温保湿变黄处理有利于豫烟10号INV活性提升，低温慢排湿变黄处理豫烟10号INV活性较低。

2.3 变黄期不同温湿度对豫烟10号烘烤过程中淀粉含量的影响

由图3可知，烘烤过程中淀粉含量呈持续降解趋势，烘烤12～36 h降解速率最快，与烘烤过程中淀粉酶活性(图1)在24 h达到第1次活性高峰相对应；烘烤24 h以前，各处理淀粉含量依次为T3>T2>T1，即烘烤0～24 h内T1淀粉降解速率最快；随后T2、T3淀粉降解量先后超越T1，处理T2淀粉降解量在烘烤36 h前超越T1，T3淀粉降解量在烘烤60 h前超越T1；烘烤至96 h时淀粉含量依次为T1>T3>T2，T2、T3烘烤96 h时淀粉含量分别较T1低13.03 %和9.63 %。

图3 变黄期不同温湿度对豫烟10号烘烤过程中淀粉含量的影响( %)Fig.3 Effect of different temperature and humidity on starch content of Yuyan 10 during yellowing stage

图4 变黄期不同温湿度对豫烟10号烘烤过程中总糖含量的影响( %)Fig.4 Effect of different temperature and humidity on total sugar content of Yuyan 10 during yellowing stage

2.4 变黄期不同温湿度对豫烟10号烘烤过程中总糖含量的影响

由图4可知，烘烤过程中总糖含量呈持续增加趋势，烘烤12～36 h总糖积累速率最快，与烘烤过程中淀粉酶活性(图1)在24 h达到第一次活性高峰相对应；烘烤36 h以前，各处理总糖含量依次为T1>T2>T3；随后T2、T3总糖积累量超越T1。烘烤前期烟叶中总糖含量有较大幅度的提高，烘烤48h后烟叶中总糖含量变化较小，并逐渐趋于稳定。烘烤至96 h总糖含量依次为T2>T3>T1，T2、T3烘烤96 h时总糖含量分别较T1高3.18 %和2.52 %。

2.5 变黄期不同温湿度对豫烟10号烘烤过程中还原糖含量的影响

如图5所示，烘烤过程中烟叶中还原糖含量变化趋势与总糖含量变化趋势相似，还原糖含量呈持续增加趋势，烘烤12～36 h还原糖积累速率最快；烘烤36 h以前，各处理还原糖含量依次为T1>T3>T2；随后T2、T3还原糖积累量超越T1。烘烤前期烟叶中还原糖含量有较大幅度的提高，烘烤48 h后烟叶中还原糖含量变化较小，并逐渐趋于稳定。烘烤至96 h还原糖含量依次为T2>T1>T3，T2、T3烘烤96 h时还原糖含量分别较T1高9.64 %和4.06 %。

图5 变黄期不同温湿度对豫烟10号烘烤过程中还原糖含量的影响( %)Fig.5 Effect of different temperature and humidity on reducing sugar content of Yuyan 10 during yellowing stage

表2 碳代谢相关酶活性和主要含碳化合物含量的相关性分析(24 h)

注：*. 相关性在 0.05 上显著(显著相关)，**. 相关性在 0.01 上显著(极显著相关)。

Note: *. Correlation is significant in 0.05(Significant correlation), **. Correlation is significant in 0.01(Extremely significant correlation).

表3 变黄期不同温湿度对豫烟10号烤后烟常规化学成分的影响(%)

表4 变黄期不同温湿度对豫烟10烤后烟评吸质量评价结果(分)

2.6 豫烟10号烘烤过程中碳代谢相关酶活性和主要含碳化合物含量的相关性分析

如表2所示,淀粉酶活性与淀粉含量呈极显著的负相关，蔗糖酶活性与淀粉含量呈极显著负相关、与总糖含量呈显著正相关；淀粉含量与总糖含量呈显著负相关。由此可知，提高淀粉酶活性及活性维持时间可显著促进淀粉的降解以及总糖的形成。

2.7 变黄期不同温湿度对豫烟10号烤后烟常规化学成分的影响

分析表3可知，T2、T3两处理总糖含量、还原糖含量、两糖比、糖碱比均高于处理T1，淀粉含量、总氮含量、烟碱含量低于T1，T2、T3常规化学成分协调性较T1好。T2、T3总糖分别较T1高2.39 %和2.50 %，还原糖含量较T1高9.49 %和7.46 %，两糖比较T1高6.82 %和4.55 %，淀粉含量分别较T1低12.96 %和9.05 %；T2还原糖含量、两糖比和糖碱比最大，淀粉含量最低，碳代谢程度最协调，其次是T3。

2.8 变黄期不同温湿度对豫烟10号烤后烟评吸质量的影响

由表4可知，香气质、香气量、浓度、杂气劲头、余味、燃烧性、灰色和总评分均表现为T2>T3>T1，T2和T3香气质、香气量、浓度、杂气、劲头、余味、燃烧性、灰色和总评分分别较处理T1提高17.06 %和16.70 %、24.62 %和21.59 %、21.20 %和18.30 %、5.81 %和2.90 %、2.38 %和0.48 %、2.40 %和1.76 %、5.90 %和0.8 %、11.19 %和9.15 %；刺激性指标T1表现最佳、T3最差，T2提高了烤后烟香气质、香气量、浓度、杂气、劲头、余味、燃烧性和灰色指标的得分，从而提高烤后烟的评吸质量。

3 讨 论

烟叶烘烤变黄期是烟叶内生理生化变化最剧烈的时期，同时也是烤烟品质形成的关键时期[9-10]，合理的变黄温湿度能够调控烟叶中相关酶活性的强弱，从而控制烟叶内大分子物质的降解速度和降解程度，并控制烟叶细胞水平的脂膜破坏时间和程度，保障烟叶酶促反应的正常进行[11]。淀粉作为鲜烟叶碳水化合物存在的主要形式，其在烤后烟叶中的含量及其代谢产物含量明显影响着内在品质。因此，通过烘烤过程中调节环境温湿度进而调控碳代谢关键酶活性，使烤后烟叶淀粉及其代谢产物居于适宜范围，可提高烤后烟叶品质。淀粉酶、蔗糖酶作为碳代谢的关键酶，其活性受烘烤环境温湿度的显著影响。本研究结果表明，3种温湿度条件明显影响了豫烟10号中部叶的淀粉酶、蔗糖酶活性，T3淀粉酶活性第2次高峰出现在烤后60 h前后、T1和T2出现在72 h前后，T3蔗糖酶活性呈单峰曲线且最高峰出现在烤后48 h前后、T1和T2呈双峰曲线且最高峰出现在烤后60 h前后。淀粉、总糖、还原糖含量与淀粉酶、蔗糖酶活性之间存在显著的相关关系。综合上述结果，以T2工艺更有利于烘烤过程中豫烟10号碳代谢关键酶活性的维持以及淀粉的降解、总糖和还原糖的形成。

烟叶化学成分是烟叶质量的物质基础，亦是影响烟叶质量的内在因素[12]，而感官质量是对烟叶质量的最终判定[13]。大量的研究表明，在一定范围内烟叶中总糖、还原糖、糖碱比等指标与烟叶的香气质、香气量以及评吸总分呈显著正相关，而淀粉含量与香气质、香气量及评吸总分呈显著负相关、烟碱与评吸总分呈负相关[13-15]；两糖比与两糖差与评吸总分的相关性存在一定争议，但较高的总糖、还原糖含量均利于提高评吸总分[13,15-16]。因此，在一定范围内促进淀粉的降解、提高总糖、还原糖、糖碱比更有利于提高烟叶的评吸质量。本研究发现，变黄期不同的温湿度条件影响了烤后烟叶的淀粉、总糖、还原糖等物质的含量，影响了烤后烟叶的评吸质量得分，且不同处理间均以T2最好。

4 结 论

烘烤是对田间鲜烟叶素质的固化和彰显，变黄期不同的温湿度条件影响了叶片的碳代谢过程以及烤后烟叶的主要化学成分含量和评吸质量，因此本研究认为通过调整变黄期温湿度条件可明显影响烤后烟叶品质。本实验条件下，以中温中湿变黄更有利于豫烟10号碳代谢的进程及烤后烟叶品质的形成，适于在豫烟10号种植区进行示范推广。