变筋温度对烤烟新品种NC55生理指标及烟叶质量的影响

孙帅帅，孙福山，王爱华，徐秀红，王松峰，王传义，王全明，张国超，廖和明

（1.中国农业科学院烟草研究所，农业部烟草生物学与加工重点实验室，青岛 266101；2.中国农业科学院研究生院，北京 100081）

近年来，烤烟新品种NC55在山东烟区的种植面积逐步加大。尹东升等[1]调查研究指出，在山东新引品种中，NC55的综合表现好，抗病性较好，单位面积产量、产值较高，具有一定的推广应用价值。实际烘烤过程中，在42 ℃烟叶达到9～10成黄以后，进入变筋期，由于温度设置的不恰当，导致烤后烟叶品质和外观质量下降。变筋温度点是烘烤过程中使得烟筋叶绿素充分 降解和解决青筋问题的关键温度点，是烟叶烘烤过程中提质、增香和固定既得品质的关键时期[2]，此阶段的稳温温度设置的恰当与否对烟叶质量有着重要影响，通常情况在42～50 ℃均能使烟筋变黄[3-4]。目前不同变筋温度对烤烟新品种 NC55质量的影响研究还未见报道，本研究针对新品种NC55设置不同的变筋温度处理，分析某些生理指标的变化以及对烟叶质量的影响，以期找到最佳变筋温度，通过工艺的调整彰显新品种NC55的特色，提高NC55品种的烤后烟叶质量。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于 2010年在山东省诸城市贾悦镇琅埠规范化栽培示范烟田进行。供试烤烟品种为 NC55，试验田土壤肥力中等，行距1.2 m，株距0.5 m。单株留叶18～20片，选取生长成熟一致、落黄均匀的中部烟叶（9～11叶位）为试验材料。试验采用兴东辉电热烤箱，每个烤箱可装120片烟叶。

1.2 试验设计与取样方法

先按三段式烘烤工艺规范进行变黄期烘烤，在干/湿球温度为38 ℃/36 ℃变黄稳温，烟叶达到7～8成黄、片软；在42 ℃/38 ℃时稳温，烟叶达到9～10成黄、主脉软、勾尖；进入变筋期，设置3种不同的稳温处理：（1）45 ℃稳温烘烤（处理 1），（2）47 ℃稳温烘烤（处理2），（3）49 ℃稳温烘烤（处理3），在此阶段湿球温度在38～39 ℃，烟叶达到黄片黄筋、小卷筒的状态；此后仍按三段式烘烤工艺规范烘烤，在54 ℃/39～40 ℃时稳温，烟叶干片；在65～68 ℃/42 ℃时稳温，直到烟叶干筋。

分别在烘烤过程中关键温度点（鲜烟、38 ℃、42 ℃、45～49 ℃、54 ℃、68 ℃）取样，一部分用于生理指标测定，一部分杀青后用作常规化学成分及香气物质含量的测定，每处理重复3次。

1.3 测定内容与方法

鲜烟叶叶绿素、类胡萝卜素采用分光光度法测定[5]；叶片含水量用杀青烘干称重法测定；叶片含水量、失水量、失水速率的计算采用YC/T311—2009方法；多酚氧化酶活性采用邻苯二酚氧化法测定[6]；淀粉含量测定用连续流动法YC/T216—2007；总糖、还原糖采用YC/T159—2002标准方法测定；中性挥发性香气物质测定采用同时蒸馏萃取以硝基苯为内标通过GC/MS测定。

2 结 果

2.1 不同变筋温度对某些生理指标的影响

2.1.1 水分含量 由表1可知，不同变筋温度处理，NC55叶片总水分含量随烘烤过程的进行都呈降低趋势。变黄期各处理水分含量差异较小，变黄末期3个不同处理的水分含量均在51%左右，变黄阶段3个处理的失水量和失水速率较接近。变筋末期，烟叶含水量随着温度的升高而降低，其中 49 ℃处理含水量为21.44%，较45 ℃、47 ℃处理低10个百分点以上，在此阶段，49 ℃处理的失水量和失水速率也明显大于45 ℃、47 ℃处理。由于烟叶烘烤过程水分是各种代谢活动的限制因素，因此各处理之间失水速率、含水率的不同将对烤后烟叶的形态、组织结构和内在质量的形成产生影响。

表1 不同变筋温度条件下叶片水分变化Table1 Changes of water content under different muscle-yellowing temperature treatments

2.1.2 色素含量 由图1可知，不同变筋温度各处理叶绿素总含量均呈现降低趋势，38 ℃末之前降解量最大，此阶段降解量占叶绿素总量的80%左右。至42 ℃末，叶片达到9～10成黄时，各处理叶绿素降解88%左右。变筋末期，各处理之间叶绿素含量差异较小，47 ℃处理叶绿素含量介于45 ℃、49 ℃处理之间。由于叶绿素的降解主要发生在变黄期，因此不同变筋温度处理对叶绿素影响较小。

由图2看出，烘烤过程中类胡萝卜素的降解比叶绿素的降解缓慢，且中间有起伏。变筋期，类胡萝卜素降解速率表现为49 ℃处理＞45 ℃处理＞47℃处理，至干筋末期，47 ℃和49 ℃处理类胡萝卜素含量接近，稍低于45 ℃处理类胡萝卜素含量。

图1 不同变筋温度对烟叶叶绿素含量的影响Fig.1 Changes of chlorophyll in tobacco leaves under different muscle-yellowing temperature treatment

图2 不同变筋温度对烟叶类胡萝卜素含量的影响Fig.2 Changes of carotenoid in tobacco leaves under different muscle-yellowing temperature treatment

2.1.3 淀粉酶和多酚氧化酶活性 由图3可知，烘烤过程中，淀粉酶活性呈现先升高再降低的过程。烘烤开始阶段随着温度的升高、烟叶水分的散失，组织细胞内的淀粉酶活性被激活，在 38 ℃末达到最大值，以后随着水分散失的加剧和温度的升高，酶活性逐步降低。不同变筋温度处理，淀粉酶活性有随温度升高而降低的趋势。整个定色期，47 ℃处理的淀粉酶活性降低较为平缓，49 ℃处理淀粉酶活性降低最快，45℃、47 ℃处理淀粉酶活性差异不大。

烟叶多酚氧化酶（PPO）的活性反映出烟叶发生棕色化反应的可能性，烘烤过程中烟叶多酚氧化酶活性高，表现为定色困难，烤后烟中杂色烟比例较大[7-9]。由图4可知，不同变筋温度处理之间，多酚氧化酶活性有随温度升高而降低的趋势。在烘烤过程中，47 ℃处理多酚氧化酶活性逐步降低且相对稳定；45℃处理的多酚氧化酶活性在定色期要明显高于47 ℃和49 ℃两个处理。45 ℃处理，叶片水分含量又较47 ℃处理、49 ℃处理高，导致底物多酚随水分流动与活性较高的多酚氧化酶接触机会增大，烟叶变褐的可能性大大增加，这与烤后烟45 ℃处理杂色烟比例达18.61%相吻合。

图3 不同变筋温度对烟叶淀粉酶活性的影响Fig.3 Amylase activity under different muscle-yellowing temperature treatment

图4 不同变筋温度对烟叶PPO活性的影响Fig.4 PPO activity under different muscle- yellowing temperature treatment

2.2 不同变筋温度对烤后烟叶化学成分的影响

由表2可知，47 ℃处理的淀粉含量低于45 ℃、49 ℃处理，相应的47 ℃处理的烤后烟叶总糖与还原糖也稍高于其余两个处理，总氮、总植物碱含量以49 ℃处理最低，其他两个处理几乎无差异。

表2 不同变筋温度烤后烟叶化学成分Table2 Chemical compositions in cured tobacco leaves under different muscle-yellowing temperature treatment

2.3 烤后烟叶外观质量和主要经济性状

从烤后烟叶外观质量来看（表 3），47 ℃处理橘黄烟比例最高，青烟和杂色烟比例最低，45 ℃处理杂色烟比例最高，达到18.61%。从烤后烟叶经济性状来看（表 4），47 ℃处理的上等烟、中等烟、上中等烟比例及均价最高，49 ℃处理的各项经济指标略低于47 ℃处理，45 ℃处理的上等烟、中等烟、上中等烟比例及均价最低。综合外观质量与经济性状来看，47 ℃处理最好，有利于橘黄烟的形成，49℃处理次之，45 ℃处理外观质量相对较差。

表3 不同变筋温度烤后原烟外观质量Table3 Appearance quality (different groups) of cured tobacco leaves under different muscle-yellowing temperature treatment

表4 不同变筋温度烤后烟叶等级结构Table4 Grade composition of cured tobacco leaves under different muscle-yellowing temperature treatment

2.4 不同变筋温度对中性香气物质含量的影响

从表5可知，共检测出29种中性致香物质，其中18种以47 ℃处理含量含量最高，10种以45 ℃处理含量最高，1种以49 ℃处理含量最高。从中性致香物质总量来看，47 ℃处理与45 ℃较接近，为950 μg/g左右，都明显大于49 ℃处理。除新植二烯外的致香物质总量是47 ℃处理＞45 ℃处理＞49 ℃处理。美拉德反应产物可以产生烟草特有的浓郁香气[10-11]，不同处理之间，45 ℃处理与49 ℃处理接近，低于47 ℃处理。因此，相比于49 ℃和45 ℃，47 ℃更利于发生美拉德反应。苯丙氨酸类降解产物为47 ℃处理＞45 ℃处理＞49 ℃处理。类胡萝卜素降解产物香气质好、刺激性小，不同处理之间，47℃处理＞45 ℃处理＞49 ℃处理。西柏烷类降解产物方面，47 ℃处理＞45 ℃处理＞49 ℃处理。新植二烯是叶绿素降解的产物，占中性香气物质的绝大部分，本身具有一定的香气，还可以转化成小分子香味成分[12-14]，随着变筋温度的提高，新植二烯含量逐步降低，且下降幅度很大，47 ℃处理比45 ℃减少 18.72 μg/g，49 ℃处理比 45 ℃减少 165.62 μg/g，这可能由于变筋温度的提高导致叶绿素降解为新植二烯含量减少以及新植二烯加速降解为其他挥发性物质所致。

表5 不同变筋温度对烟叶中性致香物质含量的影响 μg/gTable5 Content of neutral aroma components in tobacco leaves under different muscle-yellowing temperature treatment

3 讨 论

从生理生化变化来看，不同变筋温度处理对烘烤过程中叶片水分变化、多酚氧化酶活性影响较大，对叶绿素、类胡萝卜素的降解、淀粉酶活性、淀粉降解的影响较小。不同变筋温度对水分散失影响最明显，49 ℃处理水分散失明显快于45 ℃、47 ℃处理，影响了烘烤过程中烟叶内部大分子物质的降解、香气物质的生成。叶绿素和类胡萝卜素的降解在变黄期已大部分降解，不同变筋温度处理对色素的变化影响较小。变筋阶段淀粉酶活性随着变筋温度的升高而降低，此阶段 49 ℃处理淀粉酶活性明显低于45 ℃、47 ℃处理。不同变筋温度对多酚氧化酶活性影响较大，45 ℃处理多酚氧化酶活性较47 ℃、49 ℃处理活性高，使得烤后烟叶杂烟比例明显增高。

从烤后烟叶外观质量和内在化学品质来看，不同变筋温度处理以 47 ℃处理的淀粉含量最低，总糖、还原糖含量较高。烟叶外观质量与经济性状以47 ℃处理橘黄烟比例最高，青烟和杂色烟比例最低，45 ℃处理杂色烟比例最高，同时47 ℃处理的上等烟、中等烟、上中等烟比例及均价最高。中性致香物质方面，47 ℃处理香气物质含量要高于 45℃、49 ℃处理，其中49 ℃处理中性致香物质要明显低于其他两个处理。这可能是由于定色期是烟叶致香物质形成的关键时期，烟叶干燥过快、过早，使得香气物质的产生减少，高温条件下烟叶香气物质挥发增多的原因所致[15]。美拉德反应产物、苯丙氨酸类降解产物、西柏烷类降解产物、类胡萝卜素降解产物均以 47 ℃处理最多；随着变筋温度的提高，新植二烯含量逐步降低，这与王能如等[16]的研究结果类似。

对于烤烟新品种NC55，选择47 ℃的变筋温度，各种生理生化反应协调，烟叶失水协调性好，色素降解充分，多酚氧化酶活性低，淀粉酶活性稳定，淀粉充分降解；中性致香物质成分含量高，烤后烟的杂色烟比例小，均价高。因此，以 47 ℃变筋温度最有利于变黄和后熟，有利于NC55品种烤后烟叶香气物质产生和品质的提升。

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