密集烘烤工艺对烟叶多酚类物质含量及PPO活性的影响

王松峰，王爱华，王先伟，管恩森，徐秀红，王传义，任杰，孙福山

1 农业部烟草生物学与加工重点实验室，中国农业科学院烟草研究所，青岛266101；2 山东潍坊烟草有限公司，潍坊261061

近年来，随着现代烟草农业的推进，挂杆、烟夹、散叶、大箱等不同的装烟方式相继出现，新型烘烤方式的出现促进了现代烟草农业的建设进程。据不完全统计，截至2012年，全国已推广密集烤房80余万座[1]。随着密集烘烤的逐步发展，烤后烟叶的颜色、油分逐渐受到工业企业和产区的关注。宫长荣[2]、訾莹莹[3]、崔国民[1]等已对此开展了广泛研究，并取得显著成效。

多酚类物质在调制过程中的代谢特性对烤后烟叶颜色和色泽油重要影响[2,4-6]，在国家烟草专卖局大力推进烟叶生产方式现代化的背景下，研究密集烘烤方式对烟叶多酚类物质含量及多酚氧化酶活性影响的研究，对优化密集烘烤工艺、提升烟叶烘烤质量，加快新型烘烤方式的推广具有重要作用。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2010年进行，取样地点设在山东省诸城市贾悦镇琅埠。供试烤烟品种为中烟100，选取生长成熟一致、落黄均匀的上部叶（15-17叶位）为试验材料。试验田土壤肥力中等，行距1.2 m，株距0.5 m，规范化栽培示范烟田进行实验。各处理取样烘烤的叶数约150片，装烟密度为65 kg/m3，在中国农业科学院烟草研究所，采用电热式温湿度自控密集烤烟箱进行烘烤。

1.2 试验设计

设置3个密集烘烤工艺处理如表1所示：

表1 不同烘烤工艺处理主要稳温阶段和技术关键点指标参数

1.3 试验取样方法

在烘烤温度关键点杀青，研究烘烤过程中烟叶化学成分的转化规律。分别在烘烤过程中温度关键点（鲜烟、38 ℃、42 ℃、48 ℃、54 ℃、68 ℃）等末期取样，每次取10片烟叶，切去叶尖和基部各1/3 区域，留叶中间 1/3 区域，一部分用于生理指标测定，一部分105 ℃杀青 15 min，60℃ 烘干后用作多酚类指标的测定。全部试验重复3次。

1.4 测定内容和方法

绿原酸、新绿原酸、隐绿原酸、芸香苷和莨菪亭等多酚类物质含量测定采用YC/T 202-2006标准；总酚含量为绿原酸、新绿原酸、隐绿原酸、芸香苷和莨菪亭含量之和；多酚氧化酶活性采用邻苯二酚氧化法测定[7]。

1.5 数据处理

采用EXCEL2003 进行统计分析和作图。

2 结果

2.1 密集烘烤过程中烘烤工艺对烟叶多酚类物质含量的影响

2.1.1 密集烘烤过程中总酚含量的变化

不同烘烤工艺对烟叶总酚含量的影响如图1所示，各处理随着烘烤进程，其总酚含量总的呈升高趋势，烤后总酚含量明显高于烤前。烘烤前中期K3的总酚含量显著高于K1；48 ℃末至54 ℃末则相反；K3的烤后烟总酚含量略高于处理K1，但差异不显著。

图1 密集烘烤不同优化工艺总酚含量的变化

2.1.2 密集烘烤过程中绿原酸含量的变化

由图2可知，K1和K2的绿原酸含量在变黄期和定色期呈升高趋势，进入干筋期有所下降；在烘烤前期， K3绿原酸含量呈升高趋势，定色中后期其含量有所下降，干筋期又迅速升高。54℃末和68℃末，K2显著高于K1和K3。

图2 密集烘烤不同优化工艺绿原酸含量的变化

2.1.3 密集烘烤过程中新绿原酸含量的变化

由图3可知，新绿原酸含量在变黄前期表现为K3的显著高于K2和K1，且K2与K1差异不显著；变黄中期至烘烤结束，K2显著高于其他两个处理。

图3 密集烘烤不同优化工艺新绿原酸含量的变化

2.1.4 密集烘烤过程中隐绿原酸含量的变化

由图4可知，烘烤开始至42℃末，隐绿原酸含量表现为，K3＞K2＞K1，且三处理差异显著；变黄中期至烘烤结束，处理K2的隐绿原酸含量明显高于其他两个处理，但差异不显著。

图4 密集烘烤不同优化工艺隐绿原酸含量的变化

2.1.5 密集烘烤过程中芸香苷含量的变化

不同烘烤工艺处理对烟叶芸香苷含量的影响如图5所示，除48℃末外，从开始烘烤至54℃末，各处理芸香苷含量表现为，K2＞K3＞K1，且三处理差异显著。48℃末和烤后，K3显著高于K1和K2，K1和K2差异不显著。

图5 密集烘烤不同优化工艺芸香苷含量的变化

2.1.6 密集烘烤过程中莨菪亭含量的变化

不同烘烤工艺处理对烟叶莨菪亭含量的影响如图6所示，变黄前期，K2的莨菪亭含量显著高于其他处理。K3略高于处理K1，但差异不显著；42℃末至烘烤结束，K2的莨菪亭含量显著小于其他处理。

图6 密集烘烤不同优化工艺莨菪亭含量的变化

2.2 密集烘烤过程中烘烤工艺对烟叶多酚氧化酶活性的影响

对密集烘烤优化工艺条件下多酚氧化酶（PPO）活性的测定结果（图7）表明，总体上，K1、K3 PPO活性随着烘烤进程的推进均呈下降趋势；K2在变黄期下降，进入定色期稍有升高，在变筋末期又迅速下降。PPO活性在38 ℃末以K3最高，且显著高于K2和K1。42℃末至48℃末，K3＞K1＞K2，且三处理差异显著；54 ℃末，K2和K1显著高于K3。

图7 密集烘烤不同优化工艺PPO活性的变化

3 讨论

调制过程中多酚类的变化主要是在多酚氧化酶的作用下进行酶促棕色化反应的结果。酶促棕色化反应主要是指烟叶在变黄末期和定色阶段，由于叶内氧化酶（特别是多酚氧化酶）活性较强，物质的氧化还原平衡被破坏，细胞中的多酚类物质被氧化而不能被还原，叶内深色物质积累，烟叶颜色加深的过程[11]。

由以上研究结果可知，整个烘烤过程中，三个密集烘烤工艺不同，烘烤过程中关键点的温湿度和时间也不同，烟叶的多酚氧化酶活性表现也不同，对应的多酚类物质的变化也不同。棕色化反应的敏感时期（45℃-48℃），以K2的PPO活性最低，K1次之，K3活性最高。这与K2工艺变筋阶段的温湿度参数设置比较合理，不易导致多酚氧化酶活性活化有关，不易发生棕色化反应，物质的氧化还原反应未被破坏，酚类物质就不会被氧化成醌而减少，总酚含量会较其他处理高。绿原酸、新绿原酸和隐绿原酸等也有相似规律。

4 结论

密集烘烤采用K2工艺有利于烤后多酚类物质含量的增加，其关键操作要点为：变片阶段,干湿球温度为38 ℃/36 ℃,烟叶达到7-8 成黄且叶片变软；凋萎阶段在 42 ℃/37 ℃ 时稳温，烟叶达到 9-10 成黄、主脉变软；变筋阶段在 45-48 ℃/37-38 ℃ 时稳温，烟叶全部达到黄片黄筋，干片1/3；干片阶段在54℃/38℃ 时稳温，叶片全干；干筋阶段68 ℃/40 ℃，烟叶主脉全干。

[1]崔国民，叶继宗，罗会龙，等.烤烟密集型自动化烤房及烘烤工艺技术[M]. 北京：科学出版社2012.

[2]宫长荣，王爱华，王松峰.烟叶烘烤过程中多酚类物质的变化及与化学成分的相关分析. 中国农业科学，2005，38(11)：2316-2320.

[3]訾莹莹.烤烟密集烘烤关键参数研究[D].北京：中国农业科学院，2011.

[4]樊宁. 变黄环境对烤烟多酚氧化酶活性及多酚类物质影响的研究[D].贵阳：贵州农业大学，2009.

[5]李尼杭，卢红，杨焕文. 烘烤过程多酚氧化酶抑制剂对烤烟多酚的影响[J].云南农大学,2007,22(01):69-73.

[6]刘领，王能如，徐增汉，等.定色前期稳温点对烟叶石油醚提取物和多酚含量的影响[J].安徽农业科学2007，35( 19):5788- 5789.

[7]朱广廉，钟文海，张爱琴.植物生理学实验[M]. 北京：北京大学出版社，1991.

[8]宫长荣.烟草调制学[M]. 北京：中国农业出版社，2003.