特殊烟叶烘烤过程中生理生化变化及烤后质量特点

朱 佩，王传义，田福海，程 森，徐秀红，蒲秀平，赵 鹏，杨永花，任 夏，矫海楠，张忠锋*



特殊烟叶烘烤过程中生理生化变化及烤后质量特点

朱 佩1,2，王传义1，田福海3，程 森4，徐秀红1，蒲秀平5，赵 鹏5，杨永花3，任 夏1,2，矫海楠1,2，张忠锋1*

（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；3.山东临沂烟草有限公司沂水分公司，山东 沂水 276400；4.上海烟草集团有限责任公司，上海 200082；5.陕西省烟草公司安康市公司，陕西 安康 725000）

以正常烟叶为对照，对黑暴烟、黑胫病烟叶、叶斑病烟叶、病毒病烟叶等特殊烟叶烘烤过程中的生理生化指标及烤后烟叶质量进行了分析研究。结果表明，特殊烟叶烘烤前中期水分含量偏高或偏低；黑暴烟烘烤过程中叶绿素和类胡萝卜素含量都明显高于正常烟叶和其他特殊烟叶，类胡萝卜素/叶绿素（类叶比）变化较小，黑胫病、病毒病、叶斑病烟叶烘烤过程中类叶比的高峰值出现时间早于正常烟叶；烘烤前期特殊烟叶多酚氧化酶活性比正常烟叶高；特殊烟叶烤后碳水化合物含量低，含氮化合物含量高，评吸时香吃味变差、杂气和刺激性加重。

特殊烟叶；烘烤；生理生化；烟叶质量

烟叶的正常生长发育要求适宜的环境条件，如土壤状况、肥料的种类和施用、田间管理措施、气候条件等，若条件不合适，就会造成烟叶不能正常生长和成熟，而且田间烟叶也容易受到病虫害的影响，从而形成黑暴、黑胫病、病毒病、叶斑病等特殊烟叶。实际情况是生产中每年都会遇到大面积的特殊烟叶，研究这些特殊烟叶的烘烤机理及制订配套的密集烘烤技术，尽量减少其带来的质量和效益损失，对烟叶生产具有重要的意义。关于正常烟叶在烘烤过程中的生理生化变化已有较多报道，多集中在不同成熟度、不同品种及不同烘烤工艺等方面的研究[1-8]，而关于特殊烟叶在烘烤过程中的生理生化变化研究还未见，本研究以正常烟叶为对照，测定分析了黑暴烟、黑胫病烟叶、病毒病烟叶、叶斑病烟叶等特殊烟叶烘烤过程中的生理生化指标，同时对烤后烟叶主要化学成分含量及感官质量分别进行了检测分析和评价，旨在为特殊烟叶的烘烤提供一定的理论和技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2012年进行。试验烟叶采自山东临沂烟草有限公司沂水分公司的烟草试验站，供试烤烟品种为NC102。在正常烟叶中部叶成熟时，分别采收9～12叶位特点明显但还有烘烤价值的黑暴烟、黑胫病、病毒病、叶斑病烟叶及正常烟叶作为试验烟叶（表1）。

1.2 试验方法

试验共设5个处理：黑暴烟叶、黑胫病烟叶、病毒病烟叶、叶斑病烟叶、正常烟叶（对照），1次重复。在中国农业科学院烟草研究所内用智能烟叶烘烤实验柜统一进行烘烤[9]。分别在烘烤0 h（鲜烟叶）、24 h、48 h、72 h、96 h、120 h对5个处理取样，进行生理生化指标的测定。水分含量的测定采用杀青烘干法、色素含量测定采用分光光度法[10]，多酚氧化酶活性的测定采用邻苯二酚氧化法[11]。烤后烟叶由农业部烟草产业产品质量监督检验测试中心进行主要化学成分检测和感官质量评价。

2 结 果

2.1 特殊烟叶烘烤过程中生理生化变化

2.1.1 水分变化 由图1可以看出，与正常烟叶相比，烘烤过程中，黑暴烟前72 h水分含量明显偏高，而叶斑病烟叶烘烤48～96 h烟叶含水量明显偏低，在烘烤的96～120 h，正常烟叶水分含量稍高于特殊烟叶，其余烘烤时间段各处理烟叶的含水量基本一样。

图1 烟叶烘烤过程中的水分含量变化

2.1.2 色素含量变化 黑暴烟整个烘烤过程中的叶绿素含量都明显高于正常烟和其他的特殊烟（图2a）。从烘烤过程中的类胡萝卜素含量来看，黑胫病烟叶烘烤72 h以后阶段除外，特殊烟叶整体上都高于正常烟叶，特别是黑暴烟最明显（图2b）。黑暴烟烘烤过程中的类胡萝卜素/叶绿素比值（类叶比）几乎没变化，且类叶比值整体上小于正常烟叶和其他的特殊烟，其他的特殊烟叶和正常烟叶类叶比都有一个明显的高峰值，特殊烟叶的类叶比高峰值在72 h，正常烟叶类叶比高峰值推迟至96 h，烟叶类叶比值顺序为：黑胫病>病毒病>正常烟>叶斑病（图2c）。

2.1.3 PPO活性的变化 烟叶中含有丰富的多酚氧化酶（PPO）[12]，PPO是影响烟叶烘烤质量的关键酶之一，其催化氧化多酚物质的褐变反应是烟叶调制过程中常出现的现象[13]。由图3可以看出，烘烤72 h前，特别是烘烤48 h时，特殊烟叶的PPO活性都明显高于正常烟叶，这一时期是酶促棕色化反应的敏感时期，烟叶PPO活性值的顺序为：叶斑病>黑胫病、黑暴烟>病毒病>正常烟。烘烤72 h后，特殊烟叶和正常烟叶的PPO活性都急剧下降且差异减小。

图3 烟叶烘烤过程中PPO活性变化

2.2 特殊烟叶主要化学成分含量

由表2可知，特殊及正常鲜烟烤后烟叶主要化学成分含量及比例有明显差异，特殊烟叶的碳水化合物含量低于正常烟叶，特别是糖含量，正常烟叶的还原糖和总糖含量都在适宜范围内，而特殊烟叶的两糖含量都明显低于正常烟叶，特殊烟叶中又以黑暴烟最低，黑胫病烟的两糖含量相对接近一般烟叶糖含量的低限。淀粉含量也是特殊烟叶低于正常烟叶且以黑暴烟明显最低。而特殊烟叶的含氮化合物含量都高于正常烟叶，黑胫病烟叶的烟碱含量最高，病毒病烟叶的蛋白质和总氮含量都最高。正常烟叶的糖碱比为9.23，处于适宜范围（8～10），而特殊烟叶的糖碱比为2.47～4.55，远低于适宜值。氮碱比也是以正常烟叶最好，其氮碱比1.12最接近适宜值（1:1），其次是黑胫病烟。

2.3 特殊烟叶感官质量

从烤后烟叶感官质量（表3）来看，除黑胫病烟叶感官质量得分稍低于正常烟叶外，其他特殊烟叶感官质量得分和质量档次都比正常烟叶明显偏低，以黑暴烟表现最差。特殊烟叶与正常烟叶烤后感官质量的差异主要表现在烟气香气质、香气量、余味、杂气和刺激性等方面。

表2 烤后烟叶主要化学成分含量

表3 烤后烟叶感官质量

3 讨 论

3.1 特殊烟叶烘烤过程中的变化

烟叶烘烤过程从外观上表现为颜色的变化和失水干燥，合理的烟叶烘烤是一个烟叶失水与变黄相协调的过程。与正常烟叶相比，特殊烟叶烘烤过程中失水不协调，黑暴烟前中期水分含量高，说明烟叶失水困难，而叶斑病烟叶在烘烤48～96 h过程中失水过快。失水过快或过慢都不利于烟叶烘烤过程中酶活性的发挥和内部物质的而降解与转化。烘烤过程中烟叶颜色变化的实质是叶绿素的降解和类胡萝卜素等黄色素比例的增加。特殊烟叶中的黑暴烟叶绿素含量高，烘烤过程中不易降解，且类叶比烘烤过程中变化不大，可能是黑暴烟烘烤中不容易变黄且易变坏[14]的主要原因。黑胫病、病毒病和叶斑病烟烘烤时类叶比高峰值比正常烟叶出现早，外观上可能要比正常烟容易变黄。

酶促棕色化反应是烟叶中的多酚类物质，如咖啡酸、绿原酸、芸香苷等在多酚氧化酶的作用下，经氧化产生淡红色至黑褐色的醌类物质，使烟叶颜色由黄转变为不同程度的褐色[15]，是导致烘烤过程中烟叶变褐的主要原因。韩锦峰[16]认为，中等肥力条件下正常落黄成熟的鲜烟叶中PPO活性较低，而在高水肥条件下所形成的叶片肥大、水分含量高的烟叶以及非正常落黄的烟叶中，PPO活性往往较高，黑暴烟甚至更高。感染TMV的烟叶内PPO活性显著增强[17]。本研究烘烤前期特殊烟叶的PPO活性高于正常烟叶，尤其黑暴烟叶最高，可能是烘烤过程中特殊烟叶容易变褐的主要原因之一，这与前人[16-17]研究基本一致。

3.2 特殊烟叶烤后质量

特殊烟叶田间营养基础差和烘烤时失水、色素降解的不合理及关键酶活性不正常导致了烤后烟叶主要化学成分含量和比例的不协调。而且黑暴、病毒病和叶斑病等特殊烟叶烤后碳水化合物含量降低，含氮化合物含量增加，刺激性和杂气加重，香吃味变差。

特殊烟叶烘烤过程中的生理生化变化以及烤后烟叶质量特点是由采收时烟株和烟叶的营养状态决定的。黑暴烟一般是高肥水、高氮素营养，而黑胫病、病毒病和叶斑病烟叶内部营养代谢紊乱，特殊烟叶鲜烟内部营养不均衡。

4 结 论

与正常烟叶相比，特殊烟叶烘烤过程中失水困难或失水过快。黑暴烟烘烤过程中叶绿素和类胡萝卜素含量都明显高于正常烟叶和其他特殊烟叶，而且类叶比变化较小；黑胫病、病毒病、叶斑病烟叶烘烤过程中类叶比的高峰值出现时间早于正常烟叶。烘烤前期特殊烟叶PPO活性整体上高于正常烟叶。特殊烟叶烤后糖、淀粉等碳水化合物含量低于正常烟叶，而总氮及烟碱、蛋白质等含氮化合物含量高于正常烟叶。特殊烟叶的感官评吸质量低于正常烟叶，主要表现为香气和余味变差，而杂气和刺激性加重。今后，应根据特殊烟叶的质量和生理生化变化特点，有针对性地制订配套烘烤工艺。

[1] 王传义，孙福山，王廷晓，等. 不同成熟度烟叶烘烤过程中生理生化变化研究[J]. 中国烟草科学，2009，30（3）：49-53.

[2] 兰俊荣，靖军领，黄一兰，等. 不同成熟度烟叶烘烤过程中多酚氧化酶活性变化[J]. 现代农业科技，2010（23）：54-57.

[3] 谢已书，赵会纳，李章海. 不同成熟度烟叶在烘烤过程中质体色素的变化[J]. 贵州农业科学，2011，39（12）：87-90.

[4] 王传义. 不同烤烟品种烘烤特性研究[D]. 北京：中国农业科学院，2008.

[5] 尹永强，孔菲，王能如，等. 不同烤烟品种烘烤过程中叶绿素降解规律及易烤性评价[J]. 广东农业科学，2012（14）：14-16.

[6] 邓小华，周清明，曾中，等. 密集烘烤关键温度点稳温时间对烤烟理化性状的影响[J]. 作物研究，2012，26（5）：491-495.

[7] 王松峰，王爱华，毕庆文，等. 烘烤过程中湿度条件对烤烟生理指标及烤后质量的影响[J]. 中国烟草科学，2008，29（5）：52-56.

[8] 孙帅帅，孙福山，王爱华，等. 变筋温度对烤烟新品种NC55生理指标及烟叶质量的影响[J]. 中国烟草科学，2012，33（3）：72-76.

[9] 徐秀红，王传义，刘昌宝，等.“8点式精准密集烘烤工艺”的创新集成与应用[J]. 中国烟草科学，2012，33（5）：68-73.

[10] 李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[11] 朱广廉，钟文海，张爱琴. 植物生理学试验[M]. 北京：北京大学出版社，1991.

[12] 谭兴杰，李月标. 荔枝果皮多酚氧化酶的部分纯化及性质[J]. 植物生理学报，1984，10（4）：339-341.

[13] 韩富根，焦桂碜，刘学芝. 烟草叶片多酚氧化酶的提取及其特性研究[J]. 河南农业大学学报，1995，29（1）：98-101.

[14] 翟瑞斌，李波. 谈黑暴烟的烘烤[J]. 中国烟草科学，1999，20（4）：47-48.

[15] 吕作新，刘好宝，刘彩萍，等. 烟叶烘烤过程中的酶促棕色化反应及其调控途径[J]. 中国烟草科学，1997，18（2）：19-21.

[16] 韩锦峰，李荣兴，韩富根，等. 烤烟烘烤过程中多酚氧化酶活性变化规律的初步探讨[J]. 中国烟草，1984（3）：4-8.

[17] 汪耀富，林学悟，朱长远，等. TMV对田间烟草生理生化的影响[J]. 河南农业大学学报，1992，26（增刊）：126-130.

Physiological and Biochemical Changes of Non-normal Tobacco during the Flue-curing Process and Their Cured Quality

ZHU Pei1,2, WANG Chuanyi1, TIAN Fuhai3, CHENG Seng4, XU Xiuhong1, PU Xiuping5, ZHAO Peng5, YANG Yonghua3, REN Xia1,2, JIAO Hainan1,2, ZHANG Zhongfeng1*

(1. Tobacco Research Institute of CAAS, Key Laboratory of Tobacco Biology and Processing, Ministry of Agriculture, Qingdao 266101, China; 2. Graduate School of CAAS, Beijing 100081, China; 3. Yishui County Tobacco Company of Shandong Province, Yishui, Shandong 276400, China; 4. Shanghai Tobacco Group LLC., Shanghai 200082, China; 5. Ankang Tobacco Company of Shaanxi Province, Ankang, Shaanxi 725000, China)

The physiological and biochemical indices of the non-normal leaves of deep green tobacco, tobacco suffered from black shank, leaf spot and virus disease during the flue-curing process were studied by comparing to normal tobacco. The main chemical components and sensory quality of the cured leaves of both non-normal and normal tobacco were also tested. When the leaves were flue-cured, the water loss speed of non-normal tobacco was slower or quicker than those of the normal in the key period. The contents of chlorophyll and carotenoids of deep green tobacco leaves were obviously higher than those of the normal tobacco and the other non-normal tobacco, but its ratio of carotenoids and chlorophyll changed little. The peak value of the ratio of carotenoids and chlorophyll of the other non-normal tobacco delayed compared to the normal tobacco. The activity of polyphenol oxidase of non-normal tobacco was higher than the normal tobacco during the early flue-curing period. As for the cured leaves, the content of carbohydrates of non-normal tobacco was lower than the normal tobacco, while the content of nitrogen compounds was higher than the normal tobacco. The sensory quality, including taste, offensive odor and irritancy was poorer for the non-normal tobacco.

non-normal tobacco; flue-curing; physiological and biochemical change; cured quality

S572.01

1007-5119（2014）01-0032-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.01.006

上海烟草集团有限责任公司基地科技项目（2012-025）；中国烟草总公司山东省公司科技项目（201101、201105）

朱 佩，男，硕士研究生，研究方向为作物高产优质高效栽培工程。E-mail：zhp19880612@126.com

通信作者，E-mail：zhangzhongfeng@caas.cn

2013-10-08

2013-11-25