稻茬烤烟主栽品种上部烟叶的烘烤特性研究

朱 林，张仲文，张文军，章 程，裴晓东，江智敏，肖志君，胡日生，曹 想，邓小华, *

稻茬烤烟主栽品种上部烟叶的烘烤特性研究

朱 林1，张仲文2，张文军3，章 程2，裴晓东3，江智敏2，肖志君2，胡日生4，曹 想1，邓小华1, 4*

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

为了明确稻茬烤烟主栽品种上部烟叶烘烤特性，给稻茬烤烟制定烘烤工艺提供参考，采用暗箱方法和密集烤房“中温中湿”烘烤工艺，探索了湖南稻作烟区主栽品种K326、云烟87和湘烟7号上部烟叶变黄变褐特性、失水特性、叶绿素降解特性、多酚氧化酶活性及淀粉和还原糖含量的变化。结果表明：（1）暗箱试验中湘烟7号、云烟87和K326上部烟叶变黄时间均为40 h；湘烟7号与云烟87褐变时间均为60 h，K326为72 h；3个品种变黄速率差异不显著，K326变褐指数较小。（2）叶绿素降解率为K326＞湘烟7号＞云烟87，降解均匀度为K326＞湘烟7号＞云烟87。（3）上部烟叶失水速率为云烟87＞K326＞湘烟7号。（4）在烘烤变黄期（0 ～ 48 h），叶绿素降解量为K326＞湘烟7号＞云烟87；烘烤末期，湘烟7号的类胡萝卜素降解量最大，K326与云烟87接近。（5）PPO活性的变化规律一致，湘烟7号上部烟叶第1个峰值与云烟87一致，较K326晚12 h；湘烟7号第2个峰值出现时间与K326一致，较云烟87晚12 h；K326、湘烟7号和云烟87的多酚氧化酶活性平均值分别为0.125、0.127和0.123 U。（6）淀粉降解率为湘烟7号＞K326＞云烟87；K326、湘烟7号和云烟87的还原糖含量变化类似。综上所述，湖南稻茬烤烟主栽品种上部烟叶烘烤特性存在差异，在制定烘烤工艺时要区别对待。

烤烟；变黄变褐；失水；叶绿素降解；多酚氧化酶；活性

上部烟叶约占整株烟叶产量的30％～ 40％，然而其可用性偏低，导致在卷烟配方中使用率低的问题一直困扰烟叶生产，提高上部烟叶可用性刻不容缓[1]。优质上部烟叶的生产，不仅需要良好的种植制度和栽培技术，还需要与之协调匹配的烘烤工艺，了解稻茬烤烟上部烟叶烘烤特性，对制定烘烤工艺具有重要意义[2-4]。不同鲜烟叶素质、不同品种、不同生态区域、不同部位烤烟的烘烤特性有着一定的区别。邓小华等[5]认为稻作烟区正常烟叶、落黄快烟叶和早衰发白等不同素质的上部鲜烟叶烘烤特性存在差异；高娅北等[6]发现返青烟叶易烤性较差而耐烤性良好，多雨寡日照烟叶易烤性较好而耐烤性较差，过量施肥烟叶难变黄、易变褐，易烤性耐烤性均较差；田兰等[7]研究指出中烟103的脱水速度和叶绿素降解速度较云烟203和K326要快，烟叶易干燥和变黄；王莲等[8]研究发现，贵州铜仁烟区的云烟87品种在烘烤过程中PPO活性峰值出现在36 ～ 48 h与72 ～ 84 h；林旋等[9]研究发现，云烟大理烟区的云烟87品种在烘烤过程中PPO活性峰值出现在24 h前后。但是，对于南方多雨烟区烟稻复种制中的稻茬烤烟[10]上部烟叶的烘烤特性，包括在暗箱变黄变褐、SPAD变化特征，以及密集烘烤中失水、叶绿素降解、多酚氧化酶、化学成分变化特征的研究报道较少。鉴于此，本研究采用暗箱烘烤、密集烤房烘烤相结合的方法，探究湖南稻茬烤烟主栽品种湘烟7号、K326和云烟87上部烟叶烘烤特性，以期为制定上部烟叶适宜的烘烤工艺提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计与方法

本试验于2021年在浏阳市进行烤烟大田种植，分别于当地烟草站和湖南农业大学进行密集烘烤与暗箱试验。试验设3个处理，分别为当地主栽烤烟品种湘烟7号、 K326和云烟87。选取12 000 m2肥力适宜、病虫害较轻烟田作为试验田，每个品种种植4 000 m2，采取统一的栽培方案，烤烟生产技术严格依照浏阳市烤烟生产技术标准，种植制度为烟稻复种。试验田烟株打顶后优化留叶数至18片，并选择标记出烟叶素质总体一致或相近的烟株，将14、15和16叶位代表烟株上部叶。烟叶采收依据《烤烟烘烤技术规程GB/T 23219—2008》[11]。

根据《烤烟品种烘烤特性评价（YC/T 311—2009）》[12]建造暗室，每个品种分别选取成熟度一致的鲜烟叶10片，互相不触碰且平铺于暗箱中进行暗箱试验。按照《烤烟烘烤技术规程（GB/T 23219—2008）》[11]建造密集烤房，长宽规格为8.0 m × 2.7 m，属气流上升式密集烤房。将同一个品种鲜烟叶素质一致的烟叶编成4夹进行密集烘烤试验，装烟位置位于中层由外至内第二夹，便于多次取烟样而不破坏其余烟叶。烘烤工艺参照浏阳市密集烤房烘烤工艺执行。

1.2 主要测定指标及方法

（1）暗箱试验测定烟叶SPAD值、变黄速率和变褐速率。每12 h取3个品种样烟各3片，要求样烟具有代表本品种特性，将样烟放置于适宜光照条件下拍照并测定SPAD值。用电脑网格法读取出照片中变黄变褐格数，统计总格数中烟叶变黄或变褐格数的比例，并求出均值。以为变黄百分率，以为变褐百分率，并将二者分别表示变黄速率与变褐速率。

取前6次变黄比例计算变黄指数（=，= 6）；从烟叶变褐开始，测定第12次变褐比例计算变黄指数（，=12）；指数值愈大，测定时间内变黄、变褐速率愈快[12]。烟叶SPAD值测定采用SPAD-502 plus 便携式叶绿素测定仪（日本柯尼卡美能达公司），每片烟叶在离主脉3 cm两侧对称处各选择3个点进行测量[13]。烟叶基部测点（烟叶1/3处靠叶基部）、中部测点（烟叶1/3处靠叶中部）和尖部测点（烟叶1/3处靠叶尖部）的SPAD值下降率是0 h测定值减去每测点实测值后与0 h测定值的百分比。整叶SPAD值下降率是6个测点的平均值。SPAD值变异系数是每个品种测点标准差与平均值的百分比。

（2）烘烤试验测定烟叶含水率、色素、多酚氧化酶、淀粉和还原糖。点火前和烟叶烘烤过程中，每隔12 h（水分测定隔6 h）取样1次。水分测定取样3片，用杀青烘干法分别测定叶片、叶脉和整片烟叶的含水量，计算失水率（烟叶失水率是鲜烟叶含水量和某时间点的烟叶含水量的差值占鲜烟叶含水量的百分比）、失水均衡性（烟叶烘烤变黄期48 h的叶片失水速率与烘烤定色前期48 ～ 72 h的失水速率之比[12]）。每次取样4片叶，将叶基和叶尖部分切掉，取烟叶中间部分用液氮快速冷冻干燥，测定叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、多酚氧化酶活性、淀粉和还原糖含量。烟叶的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量测定采用95%乙醇提取和分光光度法[14]，多酚氧化酶活性的测定采用邻苯二酚氧化分光光度法[14]，淀粉采用流动分析仪[15]，还原糖采用3, 5-二硝基水杨酸比色法[14]。烟叶的叶绿素、类胡萝卜素、淀粉降解率是鲜烟叶检测值和某时间点检测值的差值占鲜烟叶检测值的百分比。多酚氧化酶平均值为烘烤后24、48、72和96 h的多酚氧化酶活性平均值[12]。

1.3 数据处理

采用Office2019软件对试验结果进行整理分析和图形绘制。

2 结果与分析

2.1 暗箱烘烤中烟叶颜色与SPAD值变化

2.1.1 烟叶颜色变化 由图1可见暗箱条件下3个品种的颜色变化特征。K326、湘烟7号和云烟87完全变黄为48 h，但总体上看，云烟87变黄程度要高于K326和湘烟7号。3个品种变褐情况相近，均是从叶尖和叶缘开始褐变，云烟87的褐变程度高，其次是湘烟7号，K326褐变程度最小。

从上至下依次为烤烟品种K326、湘烟7号和云烟87。

Figure 1 Color change in dark chamber

图2 暗箱条件下的SPAD值变化

Figure 2 SPAD change in dark chamber

图3 暗箱条件下的SPAD值变异系数变化

Figure 3 Change of SPADvariation coefficient in dark chamber

2.1.2 烟叶SPAD值变化 图2的SPAD值大小可反映烟叶的叶绿素含量变化状况。在12 ～ 36 h，SPAD值是K326＞湘烟7号＞云烟87，但湘烟7号与云烟87的SPAD值差异不明显。图3的SPAD值变异系数可用来体现叶片的叶绿素含量均匀度，在12 ～ 36 h，叶片叶绿素均匀度（从SPAD值变异系数中体现）是K326＞湘烟7号＞云烟87。可见，云烟87叶绿素降解较快，K326与湘烟7号的叶绿素降解均匀度较优。

图4统计了叶片不同测点的SPAD值降低变化情况，可反应叶绿素的降解状况。在烟叶基部测点（图4（a）），云烟87的SPAD值降低幅度明显高于湘烟7号和K326；在烟叶中部测点（图4（b））和烟叶尖部测点（图4（c）），K326的SPAD值降低幅度明显低于湘烟7号和云烟87。从3个测点看，湘烟7号基部测点的SPAD值降低幅度与K326接近，湘烟7号中部和尖部测点的SPAD值降低幅度与云烟87接近。可见，烟叶不同部位的叶绿素降解快慢不一样。

图4 暗箱条件下的不同测点SPAD值变化

Figure 4 Changes of SPAD values in different points in dark chamber

图5 暗箱条件下的变黄和变褐速率

Figure 5 Yellowing and browning rate in dark chamber

表1 暗箱条件下的变黄和变褐指数

2.1.3 烟叶变黄和变褐速率 变黄速率结果（图5）显示，K326、湘烟7号和云烟87的上部烟叶完全变黄均需48 h。从表1的变黄指数看，湘烟7号＞K326＞云烟87，但不同品种（系）差异不显著。由图5的变褐速率来看，K326、湘烟7号及云烟87的上部烟叶30%褐变时间分别为72、60和60 h。从变褐指数看（表1），湘烟7号＞云烟87＞K326，K326显著小于湘烟7号和云烟87。可见，湘烟7号、云烟87和K326易变黄特性基本一致，但K326变褐相对较慢。

2.2 密集烘烤的失水和物质变化

2.2.1 烟叶失水变化 由图6（a）可知，K326、湘烟7号和云烟87的叶片失水表现为 “慢—快—慢”的变化规律。3个品种均在0 ～ 30 h失水较慢，失水量在15%以下，此区间失水速率表现为云烟87＞湘烟7号＞K326；3个品种均在30 ～ 72 h失水较快，失水量在80%左右，此区间失水速率表现为云烟87＞湘烟7号＞K326；3个品种均在72 ～ 126 h失水较慢，失水速率表现为K326＞湘烟7号＞云烟87。由图6（b）可知，叶脉的失水表现为先慢后快，在0 ～ 78 h失水较慢，失水量为20%左右，不同品种（系）没有显著差异。由图6（c）可知，整叶的失水表现为先慢后快的变化规律，在0 ～ 30 h失水较慢，失水量小于8%；30 h以后失水较好，失水快慢表现为K326＞云烟87＞湘烟7号。可见，叶片和叶脉的失水规律不一样，湘烟7号失水慢于云烟87和K326。从失水均衡性看，K326、湘烟7号及云烟87的叶片失水均衡性值分别为0.59、0.86和0.96，湘烟7号的叶片失水均衡性与云烟87差异不显著，但显著高于K326。

2.2.2 烟叶的色素降解 从图7（a）可以看出：叶绿素a的降解先快后慢，K326、湘烟7号和云烟87分别在0 ～ 48 h、0 ～ 60 h和0 ～ 72 h的叶绿素a降解较快，分别降解了72.95%、77.55%和72.99%；湘烟7号的叶绿素a在48 h前降解率与云烟87差异不大，但较K326慢；湘烟7号的叶绿素a在48 h后降解快于云烟87和K326。由图7（b）可知：叶绿素b的降解先快后慢，K326、湘烟7号和云烟87在0 ～ 48 h的叶绿素b降解较快，分别降解了66.67%、69.47%和63.92%；整个烘烤过程，湘烟7号的叶绿素b降解较云烟87和K326快。从图7（c）可以看出，叶绿素降解与叶绿素a的降解规律大致相似。由图7（d）可知：类胡萝卜素降解量变化没有叶绿素降解的变化大，其降解速率变化较平缓；在0 ～ 60 h，3个品种（系）的类胡萝卜素降解量差别不大；在60 ～ 84 h，湘烟7号的类胡萝卜素降解量与K326相似，但低于云烟87；在84 h后，湘烟7号的类胡萝卜素降解量明显多于K326和云烟87。总体上看，在烘烤0 ～ 48 h（变黄期），湘烟7号的叶绿素降解量要小于K326，这与云烟87相似；湘烟7号的叶绿素降解量要大于K326和云烟87。K326、湘烟7号和云烟87在72 h的叶绿素降解量分别为74.01%、80.75%和72.83%，降解量均低于85%；其降解速率分别为1.07% h-1、1.12% h-1和1.01% h-1，低于1.15% h-1，但湘烟7号的降解量和降解速率均高于K326和云烟87。

2.2.3 烟叶多酚氧化酶活性变化 烘烤过程中的上部烟叶PPO活性变化如图8。K326的多酚氧化酶（PPO）活性先（0 ～ 36 h）升高、后（36 ～ 72 h）下降、再（72 ～ 96 h）升高，然后再（96 h后）下降；湘烟7号的PPO活性先（0 ～ 48 h）升高、后（48 ～ 84 h）下降、再（84 ～ 96 h）升高、然后再（96 h后）下降；云烟87的PPO活性先（0 ～ 48 h）升高、后（48 ～ 72 h）下降、再（72 ～ 84 h）升高、然后再（84 h后）下降。可见，烟叶烘烤过程中，PPO活性的“双峰”变化规律一致，但其峰值出现的时间有差异。K326、湘烟7号和云烟87的多酚氧化酶活性平均值分别为0.125、0.127和0.123 U，均小于0.3 U[12]，属于耐烤性较好。

图6 烘烤过程中的失水特性

Figure 6 The water loss characteristics during curing process

2.2.4 烟叶淀粉降解 由图9可知，烘烤过程中，烟叶淀粉含量在0 ～ 60 h降解较快，后缓慢下降。烘烤第48h，K326、湘烟7号和云烟87的淀粉分别降解30.35%、29.00%和27.37%；烘烤第72 h，K326、湘烟7号和云烟87的淀粉分别降解48.15%、50.10%和45.41%。总体上看，整个烘烤过程中，湘烟7号的淀粉降解率要高于云烟87和K326。

2.2.5 烟叶还原糖含量变化 由图10可知，烘烤过程中，烟叶还原糖从0 ～ 72 h快速升高，后缓慢升高。在0 ～ 60 h，湘烟7号的还原糖含量低于K326和云烟87；在60 h后，湘烟7号的还原糖含量介于K326和云烟87之间。总体上看，3个品种的还原糖含量变化类似。

图7 烘烤过程中的叶绿素和类胡萝卜素降解特性

Figure 7 Chlorophyll and carotenoids degradation characteristics during curing process

图8 烘烤过程中的PPO活性变化

Figure 8 Changes of PPO activity during curing process

图9 烘烤过程中的淀粉降解特性

Figure 9 Starch degradation characteristics during curing process

图10 烘烤过程中的还原糖含量变化

Figure 10 Changes of reducing sugar content during curing process

3 讨论与结论

烟叶烘烤特性可分解为易烤性与耐烤性，易烤性主要反应为烟叶的变黄特性。烟叶变黄的实质就是叶绿素、类胡萝卜素降解速率差异导致的类胡萝卜素等黄色色素相对比例的增加，而烟叶变黄速率则受鲜烟叶含水量、组织结构等多因素影响[2]。生产上常出现上部叶的叶绿素未充分降解就进入定色阶段，导致烤后烟叶未完全变黄，烟叶的品质潜力得不到发挥。本研究表明，在暗箱条件下，南方多雨烟区K326、湘烟7号和云烟87上部叶完全变黄均为48 h；陕西安康烟区的云烟87和K326品种上部叶完全变黄分别需60 和72 h[16]；贵州福泉的K326品种上部叶完全变黄需约69 h[17]。本试验烘烤变黄速度相对较快，可能是南方多雨烟区采收期气候与含水率较高而有利于烟叶烘烤变黄。从变褐速率来看，福建三明烟区的云烟87品种在暗箱变褐30％约为126 h[18]；贵州福泉烟区的K326品种暗箱变褐30％需要约118 h[17]；本研究中，K326、湘烟7号和云烟87的上部烟叶30％褐变分别为72、60 和60 h，表明南方多雨烟区的上部烟叶变褐速度快，要依据不同地区烟叶变黄变褐时间来制定适宜的烘烤工艺，以此促进和改进烟叶品质。从SPAD值上看，K326与湘烟7号的SAPD值变异系数较小，说明K326与湘烟7号叶绿素降解更均匀，变黄特性更优。

水分是烟叶内重要组成物质，对烟叶中各物质代谢及化学成分转化有重要影响，在烟叶调制过程中发挥重要作用。不同地区的上部鲜烟叶含水率不同，如：刘辉等[25]研究表明，贵州贵阳烟区采收的上部鲜烟叶含水率约为78％；李生栋等[26]研究表明，云南大理烟区采收的上部鲜烟叶含水率约为72.1％；曾航等[21]研究表明，四川广元烟区采收的上部鲜烟叶含水率约为76.5％；张佳佳等[27]研究表明，河南烟区采收的上部鲜烟叶含水率约为75％。本研究所处的湖南桂阳属于南方多雨烟区，上部鲜烟叶K326、湘烟7号和云烟87的含水率分别为80.46%、82.73%和82.09%，采收期的烟叶含水量较上述烟区高。此类烟叶可采用“先拿水后拿色”策略，防止烤后叶片颜色过深和挂灰。

在烟叶烘烤过程中，由于多酚氧化酶（PPO）的作用，使得烟叶中的酚类物质转变为醌类物质，这些醌类物质又与氨基酸、蛋白质等结合形成色素物质[19]，最终导致烟叶发生褐变，形成各类杂色烟，烟叶可用性降低。河南驻马店烟区K326上部叶在烘烤过程中PPO活性峰值位于0 ～ 24 h和72 h[20]；四川广元烟区云烟87上部叶的PPO活性峰值位于12 h和72 h[21]；广东南雄烟区K326上部叶PPO活性峰值位于24 h和96 h[22]。本研究中，K326、湘烟7号和云烟87品种PPO酶活性峰值位于36 ～ 48 h和84 ～ 96 h。相较于河南驻马店、四川广元、广东南雄烟区的相同品种烤烟的PPO活性峰值，本研究（湖南浏阳）中的K326、湘烟7号和云烟87上部叶PPO活性至少晚12 h达到峰值。表明南方多雨烤烟上部叶PPO活性高峰来临较其他地区可能要晚，对42和54 ℃两个关键温度点适当延长有利，降低烤烟变褐风险，将烟叶烤熟、烤香，改善烟叶化学成分协调性和评吸质量[19]。

烤后烟叶中淀粉含量过高会降低其色、香、味，影响抽吸时的燃吸速度等[2]。还原糖可平衡碱性烟气，可提高烤烟的香气质量[23]。因此，烤后烟叶的淀粉与还原糖含量可用来衡量该烟叶的品质[24]。本研究中，烘烤终止后的湘烟7号上部叶淀粉降解率略高于云烟87与K326，还原糖含量接近，表明湘烟7号与当前烘烤工艺更匹配。云烟87与K326则可通过延长变黄时间，并在变黄期适当保湿，促进淀粉更充分降解，提高烤烟还原糖含量，提升烤烟品质。

本研究结果表明：相比于其他地区烤烟，稻茬烤烟主栽品种K326、湘烟7号和云烟87的上部叶变黄较快，变褐较快，含水率及色素降解在85%以下，单位时间的降解速率都在1.15 %·h-1以下（中温中湿烘烤工艺），PPO活性的峰值出现较晚；稻茬烤烟不同种之间，湘烟7号的色素和淀粉降解较K326和云烟87更多。因此，稻茬烤烟湘烟7号、K326和云烟87上部叶烘烤工艺要根据该地区上部烟叶烘烤特性制定。

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Study on the flue-cured characteristics of upper leaves of major paddy-tobacco varieties during the modulation process

ZHU Lin1, ZHANG Zhongwen2, ZHANG Wenjun3, ZHANG Cheng2, PEI Xiaodong3,JIANG Zhimin2, XIAO Zhijun2, HU Risheng4, CAO Xiang1, DENG Xiaohua1, 4

(1. College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128; 2. China Tobacco Zhejiang Industrial Co., Ltd., Hangzhou 310008; 3. Changsha Tobacco Company of Hunan Province, Changsha 410011; 4. China Tobacco Mid-south Agricultural Experimental Station, Changsha 410004)

To clarify the color and material changes of upper leaves of paddy-tobacco in dark box and flue-curing process, and to provide a reference for formulating flue-curing process of upper leaves of paddy-tobacco, the ‘medium temperature and medium humidity’ curing method was used in dark box and bulk curing room, and the yellowing and browning characteristics, water loss characteristics, chlorophyll degradation characteristics, PPO activity, starch and reducing sugar content of upper leaves of Xiangyan 7, Yunyan 87 and K326 were explored. The results showed that: (1) In the dark box test, the yellowing time for upper leaves of Xiangyan 7, Yunyan 87 and K326 was 40 h; the browning time for Xiangyan 7 and Yunyan 87 was 60 h, and which of K326 was 72 h; there was no significant difference in yellowing rate among the three varieties, and the browning index of K326 was relatively small. (2) Chlorophyll degradation rate was K326 > Xiangyan 7 > Yunyan 87, degradation uniformity was K326 > Xiangyan 7 > Yunyan 87. (3) The water loss rate of upper leaves was Yunyan 87 > K326 > Xiangyan 7. (4) In the yellowing stage (0 - 48 h), the chlorophyll degradation was K326 > Xiangyan 7 > Yunyan 87. At the end of curing, Xiangyan 7 had the highest carotenoid degradation, and K326 was close to Yunyan 87. (5) The change rule of PPO activity was consistent, the first peak of upper leaves of Xiangyan 7 was consistent with Yunyan 87, 12 h later than K326; the second peak time of Xiangyan 7 was consistent with that of K326, 12 h later than that of Yunyan 87. The average PPO activity of K326, Xiangyan 7 and Yunyan 87 was 0.125, 0.127 and 0.123 U, respectively. (6) The starch degradation rate was Xiangyan 7 > K326 > Yunyan 87; the changes of reducing sugar contents in K326, Xiangyan 7 and Yunyan 87 were similar. To sum up, the yellowing and browning, water loss, chlorophyll degradation, and polyphenol oxidase activity in the upper leaves of the three main varieties of paddy-tobacco in Hunan were different, which should be treated differently in formulating the curing technology.

flue-cured tobacco; yellowing and browning; water loss; chlorophyll degradation; polyphenol oxidase(PPO); activity

TS44

A

1672-352X (2023)02-0364-08

2022-05-28

湖南省烟草公司长沙市公司科技项目（CYKJ2018-01）和长沙高可用性上部烟叶关键生产技术研究与应用（21-23A04）共同资助。

朱 林，硕士研究生。E-mail：zldeyouxiang2021@163.com

通信作者:邓小华，博士，教授。E-mail：yzdxh@163.com

10.13610/j.cnki.1672-352x.20230509.002

2023-05-09 14:02:05

[URL] https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20230509.1017.004.html