不同密集烘烤工艺对引进烤烟品种NC71烘烤过程中生理指标及品质的影响

2021-08-30李晓辉甄焕菊李雪利牛慧伟赵铭钦典瑞丽

山东农业科学 2021年7期

李晓辉，甄焕菊，李雪利，牛慧伟，赵铭钦，典瑞丽

（1.中国烟草总公司职工进修学院，河南郑州 450008；2.河南农业大学烟草学院，河南郑州 450002）

美国烤烟品种NC71，2010年引入我国，至今生产上表现为产量高、不易感病，而且烟叶香气质较好、香气量较足，具有较高的质量水平和较好的工业可用性［1］。

烟叶烘烤是其生理生化变化的重要过程，是保证烟叶质量的关键环节［2］。随着密集烤房的迅速发展，烤房的温湿度控制水平不断提高，但是烟农无法按照特色烤烟品种制定适宜的烘烤方案，导致烤后烟叶出现青烟、挂灰、杂色、黑糟等现象［3］。不同烘烤条件下烟叶的生理生化变化有很大差异，且对烤后烟叶的品质有不同程度的影响［4，5］。所以通过不同烘烤方法对特色烤烟品种进行烘烤，进而筛选出最适宜的烘烤方案，对新品种的推广应用有重要意义。

目前，关于不同烤烟品种烘烤工艺的研究已有不少报道。研究认为，明确烤烟品种烘烤特性，对制定烤烟烘烤工艺及改善烟叶品质有重要意义［6，7］。王松峰等［8］研究表明不同密集烘烤工艺对烟叶多酚类物质及PPO活性有显著影响。王爱华等［9］通过研究烤烟新品种中烟203烘烤中的生理生化变化，已掌握其烘烤技术要点。杨晓亮等［10］用5种烘烤工艺对5个烤烟品种进行烘烤，发现NC71适当缩短其变黄期和定色期，能够提高其感官质量。苏家恩等［11］通过研究NC71烘烤过程中的变黄与失水协调程度，认为NC71宜采用适当降低湿度烘烤，提高失水程度。孟智勇等［12］用不同烘烤工艺对浓香型烤烟品种进行烘烤，进一步挖掘出了品种特点。罗定棋等［13］研究认为高温烘烤和循环排湿烘烤对下部叶烘烤效果较为理想。朱伟等［14］对K326的研究表明，相对高温高湿变黄＋先排湿后定色＋相对低温低湿定色烘烤工艺可使烟叶质量得到改善。

目前国内对引进烤烟品种NC71的研究多集中在田间品种对比试验以及氮代谢试验等方面［15，16］，对其适宜烘烤工艺的研究较少。因此本试验设置3种密集烘烤工艺处理，研究其对特色烤烟品种NC71烘烤中生理生化指标及烤后烟叶品质的影响，以期筛选出最适宜的烘烤方案，推进该品种的大面积推广种植。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020年在河南省许昌市襄城县进行。土壤类型为褐土，耕作层土壤理化性质：有机质含量9.42 g／kg、全氮0.85 g／kg、速效氮58.34 mg／kg、速效磷24.15 mg／kg、速效钾87.24 mg／kg，pH值7.6。

供试品种为NC71。田间管理措施均按当地优质烟叶栽培技术规程进行。

1.2 试验设计

选取成熟度一致、落黄均匀的优质中部叶（从底部向上数12～14片），采用电热式温湿度自控密集烤箱进行烘烤，共设置3个处理。

T1：常规烘烤。开火后6 h将干湿球温度升至36／34.5℃，稳温烘烤10 h左右；然后以1℃／h的速度使干湿球温度升至38／36℃，稳温烘烤15～20 h，烟叶变黄8成；再以1℃／h的速度使干湿球温度升至42／37℃左右，至烟叶黄片黄筋、主脉干燥发软；随后以1℃／h的速度将干湿球温度升至45～48／38℃，至黄片黄筋、叶片干燥软卷筒；接着以2℃／h的速度将干湿球温度提升至53～55／39℃，至烟叶大卷筒；随后烘烤进入干筋阶段。

T2：高温变黄烘烤。开火后6 h将干湿球温度升至38／37～37.5℃，稳温稳湿烘烤至烟叶变黄8成；而后再以2℃／h的速度将干湿球温度升至41～43／38.5℃，使烟叶变黄9成；随后以2℃／h的速度将干湿球温度升至45～48／38℃，至烟叶黄片黄筋、叶片充分凋萎；接着以1℃／h的速度将干湿球温度升至53～55／40～41℃，至烟叶达到大卷筒；随后烘烤进入干筋阶段。

T3：定色期排湿烘烤。开火后6 h将干湿球温度升高到36／34.5℃，稳温排湿10 h左右；然后以2℃／h的速度将干湿球温度升至39～40／36.5℃，至烟叶达9成黄；再以1℃／h的速度将干湿球温度升至42～43／38℃左右，至烟叶充分凋萎；再以1℃／h的速度将干湿球温度升至45～48／39～40℃左右，至烟叶黄片黄筋；接着以1℃／h的速度将干湿球温度升至53～55／41℃，连续烘烤20 h，至烟叶达到大卷筒；随后烘烤进入干筋阶段。

1.3 取样方法

分别在烘烤过程中的关键温度点（鲜烟、38、42、48℃和54℃）末期取样，每次取烟叶10片，分成3份，一份用于烟叶含水率测定；一份切去叶尖和基部各1／3区域，将中间1／3区域装在液氮罐中，用于酶活性测定；一份在105℃杀青15 min、60℃下烘干，用粉碎机粉碎后过60目筛保存，用作多酚类物质指标和化学成分的测定。每处理均重复3次。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 含水率采用杀青烘干法［17］测定含水率。

1.4.2 丙二醛采用硫代巴比妥酸法［18］测定丙二醛含量。

1.4.3 酶活性采用邻苯二酚氧化法［19］测定多酚氧化酶（PPO）活性；采用氮蓝四唑（NBT）法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用愈创木酚氧化法［20］测定过氧化物酶（POD）活性。

1.4.4 多酚类物质采用YC／T 202—2006（国家烟草专卖局）标准测定绿原酸、芸香苷和莨菪亭含量。总酚含量为三者含量之和。

1.4.5 化学成分采用Bran＋Luebbe AA3型连续流动分析仪［21］测定烟碱、总糖、还原糖、总氮、钾、氯含量。

1.4.6 外观质量由中国烟草总公司职工进修学院专家按国家标准（GB 2635—92：烟草及烟草制品—外观质量评价方法）进行烤后烟叶外观质量评定，并且计算黄烟组、微带青烟组、杂色烟组和黑糟烟组比例。

1.4.7 感官质量由河南中烟工业有限责任公司技术中心专家采用暗评方式进行评吸。评吸要求按照烟草行业国家标准（YC／T 138—1998：烟草及烟草制品—感官质量评价方法）执行。

1.5 数据处理

数据统计作图用Microsoft Excel 2010，采用SPSS 18.0软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同密集烘烤工艺对烟叶生理指标的影响

2.1.1 水分含量由图1可知，随着烘烤进程的推进，各个烘烤工艺下的烟叶水分均呈下降趋势。变黄前期下降较为平缓，且各处理水分含量差异不显著；38℃后，烟叶开始大量失水，T1处理失水速率较快，T2次之，T3最慢；变黄末期至定色期，各处理失水量表现为T1＞T2＞T3，分别为58.07%、49.71%和42.10%，且各处理水分含量表现为T3＞T2＞T1。

图1 密集烘烤过程中烟叶含水率的变化

2.1.2 MDA含量由图2可知，随着烘烤的推进，各个烘烤工艺下烟叶MDA含量逐渐升高。42～54℃间，各处理MDA含量差异显著（P＜0.05），同一时间以T1处理最高，T3次之，T2最低。定色末期，T1、T2、T3处理MDA含量比烘烤开始时分别增大4.76、3.65、3.99倍，以T2处理含量最低。

图2 密集烘烤过程中烟叶MDA含量的变化

2.1.3 PPO活性由图3可知，不同烘烤工艺下烟叶PPO活性变化规律有所不同，变黄期各个处理的PPO活性呈下降趋势，42℃之后PPO活性始终表现为T1＞T3＞T2，且处理间差异显著（P＜0.05），48℃时PPO活性有一个明显高峰，T1、T2、T3处理分别为54.18、26.38、42.14 U／（g·min）。

图3 密集烘烤过程中烟叶PPO活性的变化

2.1.4 SOD活性由图4可知，不同烘烤工艺下烟叶SOD活性变化规律基本一致，呈现先降低后升高再降低的趋势。变黄前期，SOD活性下降，可能是因为烟叶含水率下降导致膜脂过氧化水平升高；42℃时，各处理SOD活性波动较大，表现为T2＞T1＞T3，且处理间差异显著（P＜0.05）；48℃时，各处理SOD活性有一个明显高峰，T1、T2、T3处理比42℃时升高45.67%、54.43%和48.89%。

图4 密集烘烤过程中烟叶SOD活性的变化

2.1.5 POD活性由图5可知，不同烘烤工艺下烟叶POD活性变化规律基本一致，表现为先升高后降低。烘烤初期，其活性较高，说明过氧化作用不易发生；38～48℃，各处理POD活性表现为T2＞T1＞T3，且处理间差异显著（P＜0.05）；48℃时，各处理POD活性有明显下降，但降幅不同，T3处理降幅最大，T1次之，T2最低，分别为27.47%、25.35%和11.05%，处理间差异达显著水平。

图5 密集烘烤过程中烟叶POD活性的变化

2.1.6 多酚类物质含量由图6看出，总酚和绿原酸含量的变化规律一致，即随着烘烤的推进，两者含量总体呈升高趋势，但在48℃时有不同程度下降，烤后含量明显高于烤前；38℃时，T2和T3处理的总酚和绿原酸含量差异不显著；定色末期至干筋期，各处理总酚和绿原酸含量表现为T2＞T3＞T1，且处理间差异显著（P＜0.05）。芸香苷含量的变化呈现先升高后降低再升高的趋势，42～54℃间，T1、T2、T3处理的芸香苷含量差异显著（P＜0.05），且在48℃时均有一定的下降，其中T2的芸香苷含量始终最高。莨菪亭含量在变黄期逐渐升高，且在42℃时达到最大值，之后有不同程度下降；38℃时，各处理莨菪亭含量差异不显著；42～54℃间，处理间差异显著（P＜0.05），表现为T2＞T3＞T1。由上看出，不同烘烤工艺处理对多酚类物质积累有重要影响，T2处理有利于多酚类物质的积累。

图6 密集烘烤过程中多酚类物质含量的变化

2.2 不同密集烘烤工艺对烤后烟叶化学成分的影响

由表1可知，不同密集烘烤工艺下烤后烟叶的化学成分有差异，T2处理烟碱、总糖、还原糖、总氮含量分别为2.32%、20.60%、17.54%、2.13%，比T1分别高0.55、1.42、1.89、0.20个百分点，比T3分别高0.49、0.75、0.98、0.09个百分点。根据优质烟叶标准［23］即还原糖含量16%～22%、总糖含量18%～22%、烟碱含量2.0%～3.5%、两糖比≥0.9、钾氯比≥4，可见T2处理烟叶化学成分含量适宜，各成分间比例协调。

表1 不同密集烘烤工艺对烤后烟叶化学成分的影响

2.3 不同密集烘烤工艺对烤后烟叶外观质量的影响

由表2可知，T2处理黄烟比例最高，微带青、杂色、黑糟烟较少，说明T2处理不易烤青、挂灰，烤后烟质量较高。T1处理黄烟比例最低，微带青比例比T2高出12.89个百分点。T3处理杂色烟和黑糟烟比例最高，比T2分别多出1.2、7.9个百分点。综合来看，T2处理烤后烟品质较好。

表2 不同密集烘烤工艺对烤后烟叶外观质量的影响（%）

2.4 不同密集烘烤工艺对烤后烟叶感官质量的影响

由表3可知，不同密集烘烤工艺下烤后烟叶卷制成的单料烟评吸感官质量有较大差异，从香气、烟气、口感各特性看，T1处理评分最低，仅为60.5分，表现为劲头中等偏大、烟香不够纯净、余味稍涩口，可用性偏低；T3处理评分相对较低，为62.0分，表现为劲头中等、透发性不足、柔和中等和余味略涩口；T2处理评分最高，为67.0分，表现为劲头适宜、满足感和透发性尚好、尚柔和及余味尚可接受。

表3 不同密集烘烤工艺对烤后烟叶感官质量的影响（分）

3 讨论

烟叶烘烤过程中的环境温湿度决定了烟叶内部各种生理生化变化和各种生物大分子的转化。适宜的烘烤工艺关键参数能够提高烟叶的外观质量和内在品质，提高烟叶等级和经济价值［21］。从生理生化变化来看，不同密集烘烤工艺处理对烘烤过程中的烟叶水分变化、MDA含量及PPO、SOD、POD活性影响较大。PPO是呼吸链末端氧化酶之一，参与多酚类物质的氧化，是酶促棕色化反应的关键酶，在烟株防御保护体系中起着重要作用［22］。SOD和POD是烟叶内活性氧酶促防御系统的重要保护酶，其中POD是植物组织内分解H2O2的重要标志性酶，能够防御细胞膜损伤和酚类物质过度氧化发生棕色化反应［23］；SOD能够清除生物氧化中超氧阴离子自由基，能够在酶促棕色化反应敏感时期起到重要保护作用［24］。MDA是细胞膜脂过氧化的最终产物，植物MDA含量体现了细胞膜脂程度［25］。烟叶调制过程中多酚类物质的变化主要是在PPO作用下进行酶促棕色化反应的结果［26］。本试验结果表明，不同的烘烤工艺对水分散失影响明显，T1处理前期水分散失明显高于T2、T3处理，影响着烘烤过程中内部生物化学变化和大分子物质降解。随着烘烤进程，各处理烟叶的PPO活性变化表现为“降－升－降”的趋势；POD活性表现为先升高后降低的趋势；SOD活性表现为先降低后升高再升高的趋势；MDA含量表现为逐渐升高的趋势；多酚类物质含量呈现前24 h增加，而后略有下降，72 h之后又升高，至烘烤结束其总量明显增加。

烘烤过程是烟叶水分蒸发和干燥的过程，此过程中生理指标的变化通常可以反映出这些代谢活动对烟叶烘烤质量形成的影响情况。石先玉等［27］研究表明采用高温烘烤有利于云烟85优质烟叶的形成。张喜峰等［28］采用控湿烘烤工艺，发现中烟202易失水，造成烟叶烤青。邓小华等［29］通过研究发现，通过拉大干湿球温度差，降低湿球温度，快速升温排湿干燥，容易导致烟叶外观质量与内含物转化不同步。本研究表明，不同密集烘烤工艺对水分散失影响明显，T1处理水分散失明显高于T2、T3处理。T2处理SOD和POD活性最高，PPO活性最低，这说明一方面抗氧化酶在烘烤过程中能够维持细胞活性，使烟叶长时间处于生命活动状态，有利于内含物质的充分转化，同时酶促棕色化反应不易发生；另一方面SOD、POD和PPO作用于多酚类物质的氧化还原反应能够维持一定的平衡状态，即多酚类物质在被氧化的同时也在不断还原［30］。成军平等［31］研究表明高温烘烤变黄程度较高，变黄失水相对协调，与本研究结论一致。相对来讲，烘烤温度在42～54℃之间T1和T3处理的PPO、POD、SOD活性的表达与MDA的形成均不利于烤烟烘烤质量的形成，不利于多酚类物质的积累，容易导致棕色化反应和膜脂过氧化。

从烤后烟外观质量、感官质量和内在化学品质来看，不同密集烘烤工艺处理对烟叶化学成分有较大影响，其中烟碱是影响烟草品质最重要的化学物质，它决定了烟气劲头［32］。T2处理烟叶烟碱含量最高。总糖和还原糖含量是决定烟气醇和度的主要因素，含糖量高的烟叶有利于提升其吸食品质［33］。本研究结果显示，T2处理烟叶含糖量最高，说明其吸食品质较好。总氮含量是烟叶内在化学成分协调的重要标志，烟叶含氮化合物过高，会使烟气刺激性过强，烟气辛辣；烟叶含氮化合物过低，烟气则不够纯净，平淡无味［34］。T2处理烟叶总氮含量符合优质烟叶标准。同时，T2处理黄烟组比例最高，青烟、杂色烟和黑糟烟比例最低；T3处理黑糟烟比例最高，T1处理青烟比例最高。而且，T2处理香气质、香气量和透发性都较好，对杂气和余味有明显的改善作用。