湘烟7号烘烤过程中烟叶失水和色素降解特性

朱 林 曹 想 邓小华, 胡日生 裴晓东向世鹏 肖志君 王卫民 章 程 江智敏

（1湖南农业大学农学院，410128，湖南长沙；2中国烟草中南农业试验站，410004，湖南长沙；3湖南省烟草公司长沙市公司，410011，湖南长沙；4浙江中烟工业有限责任公司，310008，浙江杭州）

烟叶烘烤是决定烟叶质量与产量的重要环节[1]。在烟叶的烘烤过程中，与烟叶水分有关的形变和与烟叶色素降解有关的色变[2-4]共同决定烟叶的烘烤特性。了解烟叶烘烤过程中的失水和色素降解特性对确定烟叶烘烤工艺具有重要意义。不同烟草品种具有不同的遗传基础，其对生态环境和栽培措施的响应特性决定了其烘烤特性，即在烘烤过程中水分变化和色素变化特性不同[5-7]。肖志君等[8]研究认为，K326、G80和云烟87上部烟叶易变黄，但K326和G80易变褐，云烟87不易变褐。田兰等[9]研究表明，中烟103失水速率高于K326和云烟203，但叶绿素降解量略低于K326，高于云烟203。王行等[10]采用电热式密集烤箱研究发现，粤烟97上部烟叶烘烤特性较K326、粤烟98和KRK26好。不同区域的烟叶生长环境不同，烘烤过程中水分和色素变化特性不同。朱峰等[11]研究表明，K326失水较慢，云烟87和贵烟4号失水较快。邓小华等[12]在南方稻作烟区研究不同素质烟叶发现，正常烟叶、落黄快烟叶和早衰发白烟叶变黄快、易失水，落黄慢烟叶变黄慢、不易失水。武圣江等[13]在贵州烟区研究贵烟2号烘烤过程发现，其叶片纵横向和叶面积的收缩率都高于毕纳1号。不同烤烟品种在烘烤过程中的内含物变化不同，其烘烤特性也不同。湘烟7号是近年来在湖南稻作烟区推广的新品种，有关其烘烤特性的研究虽有报道[5,14]，但关于其烘烤过程中烟叶的叶片和叶脉失水特性和不同色素的降解特性鲜见报道。以云烟87为对照，采用电烤箱烘烤方法，研究湖南稻作烟区湘烟7号烟叶在烘烤过程中的失水和色素降解特性，为进一步优化湘烟7号烘烤工艺提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020年在湖南省浏阳市官渡镇进行，以湘烟7号和云烟87（对照）为试验材料。每个品种的种植面积为500m2，种植制度为烟稻复种，采取同样的栽培技术，生产技术参考当地优质烤烟生产技术标准进行。烤烟打顶后留16片叶，依据GB/T 23219-2008成熟度标准[15]采收，同一天采摘烟叶。成熟期采收4～6、9～11和13～15叶位烟叶，分别进行下部叶、中部叶和上部叶试验。2个品种的上、中、下部叶各选取400片成熟度均匀一致的烟叶进行电烤箱试验。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 电烤箱试验方法 按照行业标准YC/T 311-2009[16]，采用烟叶智能控制烘烤试验箱（福建南平市科创机电成套设备有限公司），使用W型带不锈钢翅片加热（功率3kW），配高精度数字温湿度传感器DS18B20；通风采用变频风机电机（380V，0.37kW），频率 10～50Hz。装烟室宽×长×高为1.00m×1.05m×1.25m，将烟叶挂于电烤箱内，装烟6杆，800片烟叶左右，烟叶烘烤工艺参照行业标准YC/T 311-2009[16]。以装入烤箱为0h，每24h取样1次，最后一次为144h。重复3次，测定烟叶水分含量和色素含量。

1.2.2 烟叶失水特性 采用杀青烘干法测定烟叶水分。依据YC/T 311-2009[16]测定关键时间（0、24、48、72、96、120和144h）水分含量，并计算烘烤后0～48、48～96和96～144h的失水速率。失水均衡性为48和48～72h时的失水速率之比。

1.2.3 色素降解特性 依据YC/T 311-2009[16]，采用95%乙醇法，于烘烤后每24h测定1次叶绿素、类胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b的含量，计算烘烤后24、48和72h时各色素的降解速率。

1.3 数据处理

采用Office 2007软件整理数据，采用IBM Statistics SPSS 17.0进行方差分析，采用新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 烟叶失水特性

2.1.1 叶片失水速率 由表1可知，湘烟7号与云烟87上部叶叶片失水速率表现为慢-快-慢的变化趋势，中、下部叶片为先快后慢。在上部叶片中，湘烟7号含水量要显著高于云烟87，而中、下部叶差距不大，水分含量处于800～850g/kg。湘烟7号上部叶片失水速率在0～48h显著高于云烟87，而在96～144h显著低于云烟87；中部叶片失水速率在0～48h显著高于云烟87，48h后则显著低于云烟87；湘烟7号下部叶片在48～96h时失水速率显著高于云烟87。而在96～144h时湘烟7号显著低于云烟87。可见湘烟7号烟叶前期失水快，后期失水慢，而云烟87前期失水慢，后期失水快；湘烟7号失水速率高峰来临早于云烟87。

表1 烘烤过程中叶片的失水特性Table 1 The water loss characteristics of leaves during curing process

2.1.2 主脉失水速率 由表2可知，湘烟7号的中部叶主脉和云烟87的上部、中部叶主脉失水速率表现为先慢后快的变化趋势，2个品种下部叶主脉表现为慢-快-慢的趋势。湘烟7号上部叶主脉在48～96h失水速率显著低于云烟87，在96～144h失水速率显著高于云烟87；中部叶主脉在0～48h失水速率显著高于云烟87；下部叶脉在0～48和96～144h失水速率显著高于云烟87，在48～96h失水速率则显著低于云烟87。湘烟7号与云烟87上部、中部叶主脉的失水速率变化大致相同，并且2个品种中、上部叶的主脉失水速率在96～144h到达峰值，下部叶在48～96h达到峰值。

表2 烘烤过程中主脉的失水特性Table 2 The water loss characteristics of vein during curing process

2.1.3 整叶失水速率 由表3可知，湘烟7号整叶的失水均衡性显著大于云烟87，且失水速率较均衡，而云烟87整叶的失水速率则是由慢到快。湘烟7号与云烟87中部和下部整叶的失水速率整体呈慢-快-慢的趋势。湘烟7号上部整叶失水速率整体呈快-慢-快的趋势，云烟87呈慢-慢-快的趋势。湘烟7号上部和中部整叶在0～48h的失水速率显著高于云烟87，而在96～144h相反；湘烟7号下部整叶在0～48和96～144h的失水速率显著高于云烟87，而在48～96h相反。2个品种烤烟各部位的失水均衡性在0.25～1.80不等。云烟87的上部叶更接近标准YC/T 311-2009[17]中的适宜值，湘烟7号中、下部叶的失水均衡性更接近适宜值。云烟87上部叶易烤特性优于湘烟7号，湘烟7号的中、下部叶易烤特性优于云烟87。

表3 烘烤过程中整叶的失水特性Table 3 The water loss characteristics of tobacco leaves during curing process

2.2 烟叶色素降解特性

2.2.1 叶绿素a降解速率 由表4可知，烘烤中湘烟7号和云烟87的叶绿素a降解速率呈先快后慢的变化趋势。云烟87的叶绿素a降解速率在24h时间段显著高于湘烟7号，其叶绿素a降解比例也显著大于湘烟7号。由此可见，2个品种的叶绿素a降解差异主要在变黄前期（24h），云烟87叶绿素a降解速率更快。

表4 烘烤过程中烟叶的叶绿素a降解特性Table 4 The chlorophyll a degradation characteristics of tobacco leaves during curing process

2.2.2 叶绿素b降解速率 由表5可知，在烤烟烘烤过程中，湘烟7号和云烟87的叶绿素b降解速率呈先快后慢的变化趋势。湘烟7号叶绿素b降解速率在24h时间段显著大于云烟87，其叶绿素b降解比例也显著大于云烟87。48和72h的叶绿素b降解速率和降解比例差异不显著。2个品种的叶绿素b降解差异主要在变黄前期（24h），湘烟7号的叶绿素b降解速率快于云烟87。

表5 烘烤过程中烟叶的叶绿素b降解特性Table 5 The chlorophyll b degradation characteristics of tobacco leaves during curing process

2.2.3 叶绿素总量降解速率 由表6可知，烘烤时上、下部叶的叶绿素总量降解速率呈先快后慢的变化趋势，而中部叶叶绿素总量降解速率呈慢-快-慢的变化趋势。从降解速率看，2个品种的差异主要表现为变黄前期（24h），上部和下部烟叶均表现为湘烟7号显著大于云烟87，中部烟叶相反。从叶绿素总量降解比例看，24h时湘烟7号上、下部叶显著大于云烟87，中部烟叶相反；在48和72h，2个品种大部分差异不显著。湘烟7号与云烟87中部叶叶绿素降解比例最高，在72h时分别达到了95.35%和96.63%，依据YC/T 311-2009[17]中对易烤性的定义，本试验的品种烟叶易变黄，易烤性较好。

表6 烘烤过程中烟叶的叶绿素总量降解特性Table 6 The total chlorophyll degradation characteristics of tobacco leaves during curing process

2.2.4 类胡萝卜素降解速率 由表7可知，湘烟7号和云烟87在烘烤过程中的上部、中部和下部叶的类胡萝卜素降解速率为前期快后期慢。在24、48和72h时间段的类胡萝卜素降解速率均表现为云烟87显著大于湘烟7号。在降解比例上，云烟87的类胡萝卜素降解比例均显著高于湘烟7号。可见，云烟87的类胡萝卜素降解特性好于湘烟7号。

表7 烘烤过程中烟叶的类胡萝卜素降解特性Table 7 The carotenoid degradation characteristics of tobacco leaves during curing process

3 讨论

烤烟烘烤特性包括变黄特性、脱水特性和定色特性[18]。从鲜烟叶脱水特性来看，其主要表现为失水速率的不同，其影响因素包括品种、部位、采收成熟度、土壤和肥料等[1]。姚恒等[17]研究表明，云烟87脱水在变黄中后期和定色中后期的失水速率达到最高。张希等[18]在河南省驻马店烟区的试验表明，烘烤过程中云烟87在48h前失水慢，48h后较快。本研究结果表明，湘烟7号中、下部叶在48～120h（定色期和干筋期前期）失水速率达到最高，上部叶则不同，说明不同品种间的失水速率变化趋势存在相同点，但也存在差异。江智敏等[14]研究表明，在生物质能密集烤房和暗箱试验条件下，HN2146（湘烟7号）下部烟叶的叶片失水表现为前期快、后期慢，主脉失水表现为前期慢、后期快。而本研究中烤烟烘烤方式为电烤箱烘烤，得出湘烟7号下部烟叶的叶片失水速率变化趋势为先快后慢，下部叶主脉则是慢-快-慢的变化趋势。可见同一品种在不同烘烤条件下，会导致烟叶（主脉）失水特性存在差异。杨树勋等[19]研究发现在烟叶烘烤过程中叶脉和叶片失水不同步，这与本试验得出结果一致。因此，在制定烘烤工艺时必须考虑品种差异，湘烟7号的叶片含水率高，其变黄后期要适当加大排湿，有利于定色，防止烟叶挂灰和变褐。

从烘烤开始到结束烟叶由黄绿变为黄色，本质上是色素降解的表现[20]。根据行业标准YC/T 311-2009[16]，本试验中湘烟7号和云烟87属易考性较好品种，这与范志勇等[21]和曹想等[5]研究结果一致。董淑君等[22]对中烟100的研究表明，叶绿素在0～48h大量降解，后降解趋于平缓。本试验表明，湘烟7号各部位烟叶的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量为0～48h（变黄期）降解最快，然后逐渐降低。以上研究说明湘烟7号烤烟在烘烤过程中的叶绿素降解主要在变黄期，在制定烘烤工艺时，需要最大限度地保证烟叶色素有适当的降解时间。

烤后烟叶中的大量致香物质都是由类胡萝卜素降解产生，并对烟叶品质形成发挥着重要作用[1]。Weeks[23]和Roberts等[24]试验发现，烟叶质量的提高与类胡萝卜素的降解有明显关系。而卷烟中依旧存在较高的β-胡萝卜素和叶黄素等，危害卷烟的吸食品质[25]。在本研究中，湘烟7号类胡萝卜素降解比例较低，云烟87较高。因此，在制定湘烟7号烘烤工艺时，要尽量提高类胡萝卜素降解比例，可以尝试在烟叶变黄后期适当延长稳温时间，促进烟叶充分变黄，进一步促进类胡萝卜素的降解[22]，以提高烟叶吸食品质。

4 结论

湘烟7号和云烟87的失水特性与叶绿素降解特性存在一定差异。湘烟7号易烤性总体较好，但与云烟87相比较而言，湘烟7号中、下部叶更优，上部叶则稍差。由于湘烟7号类胡萝卜素的降解量较云烟87略低，所以湘烟7号的烟叶吸食品质仍需进一步提升。因此，要根据湘烟7号烘烤过程中失水和色素降解特性差异，制定适宜的烘烤工艺，发挥湘烟7号的烟叶质量优势。