不同温湿度烘烤及烟叶水分与淀粉降解的关系

雷继才，杨 东，肖 雅，蔡昊城，崔国民，卢 红，罗以贵，董祥立



不同温湿度烘烤及烟叶水分与淀粉降解的关系

雷继才1，杨 东1，肖 雅2，蔡昊城1，崔国民3，卢 红1，罗以贵1，董祥立1

（1.云南农业大学烟草学院，云南 昆明650201；2.大理州烟草公司，云南 大理671000；3.云南省烟草农业科学研究院，云南 昆明650021）

摘 要：为了探索烘烤过程中温度、相对湿度、烟叶水分与淀粉降解的关系，以K326烟叶为材料，设置3个不同的烘烤处理（T1：低温中湿烘烤；T2：中温低湿烘烤；T3：中温中湿烘烤），分析不同温湿度烘烤过程中烟叶水分与淀粉降解的变化，以及淀粉残留量的差异。结果表明：84 h后处理T1和T2的烟叶淀粉降解量、淀粉残留量都存在显著差异；相对湿度相同的条件下，低温烘烤较中温烘烤失水慢，淀粉残留量小，烟叶的淀粉降解速率和降解量前期小后期大；温度相同的条件下，中相对湿度烘烤较低相对湿度烘烤失水慢，淀粉残留量小，烟叶的淀粉降解速率和降解量前期小后期大。烘烤过程中，温度、相对湿度和水分含量共同影响烟叶的淀粉降解，烘烤前期，温度和相对湿度是影响烟叶淀粉降解的限制性因子；烘烤后期，烟叶的水分含量是影响烟叶淀粉降解的限制性因子。

关键词：烘烤；温度；相对湿度；水分含量；淀粉

淀粉是烟叶中最重要的化学成分之一，其含量在烘烤过程中发生了显著的变化［1］。淀粉含量的高低决定着烟叶内在质量和外在质量的好坏，研究表明，烤后烟叶残留的淀粉是对烟叶色、香、味不利的化合物，其对烟叶的外观质量和内在质量都有重要影响［2］。因此，研究烘烤过程中的淀粉降解对提高烟叶品质具有十分重要的意义。影响烟叶淀粉含量的烘烤因素包括烘烤设备、温度、相对湿度和水分含量［3-4］，烟叶内淀粉的降解是温度、相对湿度和烟叶含水量等因素综合作用的结果［5］。宫长荣等［6］研究了烘烤过程中烟叶淀粉降解和淀粉酶活性的变化规律，结果发现温度及其变化梯度是制约烟叶淀粉降解的最关键参数之一；宫长荣等［7］对烟叶烘烤过程中环境湿度和烟叶水分与淀粉代谢动态进行了研究，结果发现烟叶烘烤环境中相对湿度和烟叶内水分对淀粉的降解起限制作用；宫长荣等［8］研究了烟叶烘烤中不同变黄温度对某些生理生化特性的影响；王行等［9］对烘烤过程中温湿度与烟叶淀粉含量及淀粉酶活性进行了研究，结果均表明低温下淀粉发生快速水解时间长，水解较彻底，高温下淀粉发生快速水解时间早，持续时间较短，致使淀粉降解不彻底。国内外学者在温湿度条件对烟叶淀粉酶及淀粉降解的影响方面做了大量研究，而有关温度、相对湿度和水分含量与烟叶淀粉降解的研究较少。分析不同温度和相对湿度对烘烤过程中的烟叶水分含量、失水速率、淀粉降解量和淀粉降解速率的影响，探索温度、相对湿度和烟叶水分含量与烟叶淀粉降解之间的关系，为烘烤过程中降低烟叶淀粉含量和制定合理的烘烤工艺提供理论参考。

1　材料与方法

1.1 试验材料

试验于2015年在云南红塔区研和镇云南省烟草农业科学研究院试验基地进行。供试材料选用2015年种植于云南省烟草农业科学研究院试验基地的K326烟叶，试验田块面积0.09 hm2，土壤肥力中等，按优质烤烟生产管理措施规范种植，严格按照成熟度要求采收。烤烟的烘烤设备为3台相同型号的云南省烟草农业科学研究院定制的电热式温湿度自控烤箱。

1.2 试验方法

鲜烟叶达到适熟标准时，分3次采收，在中下部选取第5、6、7片烟叶，中部选取第12、13、14片烟叶，上部选取第19、20、21片烟叶。试验按下、中、上3个部位的烟叶，设置3种不同的温湿度烘烤处理（表1）：T1为低温中湿，T2为中温低湿，T3为中温中湿，每个处理分别于同一个烤箱内进行，每个处理在同一个烤箱内设置3个重复。

表1 烘烤工艺

1.3 测定项目及方法

烘烤期间每隔12 h取样1次，即分别于烘烤0、12、24、36、48、60、72、84、96 h及烤干时取样，共10次，每个重复取样1份，共取样27份。取样后立即进行杀青烘干，计算水分含量［10］，保存干样进行淀粉含量的检测，按照《烟草及烟草制品 淀粉的测定 连续流动法》（YC/T 216-2013）进行。

试验数据采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0软件进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 温湿度和烟叶水分的关系

从图1、图2可以看出，随着烘烤的进行，烟叶失水速率呈“慢—快—慢”的变化趋势，水分含量逐渐减小。烘烤开始后，烟叶的失水速率缓慢上升，中后期达到最大，最后又下降，烟叶的水分含量先缓慢减少，中后期迅速减少，最后又缓慢减少。温度和相对湿度极大影响了烟叶的失水速率和水分含量，烘烤前期，不同处理的烟叶水分含量相差较小，中、后期则相差较大，烘烤前期不同处理的烟叶失水速率依次为处理T1＜处理T3＜处理T2，烘烤后期处理T1的烟叶失水速率大于处理T2 和T3；烘烤12～96 h，不同处理的烟叶水分含量大小一直都表现为处理T1＞处理T3＞处理T2。3个处理达到最大烟叶失水速率的时间也不同，处理T1晚于处理T3晚于处理T2。这表明，相对湿度相同的条件下，在烘烤过程中低温烘烤较中温烘烤失水慢，烟叶水分含量大；温度相同的条件下，中相对湿度烘烤较低相对湿度烘烤失水慢，烟叶水分含量大。

A：下部烟叶；B：中部烟叶；C：上部烟叶图1 不同温湿度烘烤0～96 h烟叶水分含量和淀粉含量的变化

A：下部烟叶；B：中部烟叶；C：上部烟叶图2 不同温湿度烘烤0～96h烟叶的失水速率

2.2 温湿度对淀粉降解的关系

从图1、图3、表2可以看出，随着烘烤的进行，烟叶的淀粉降解速率从快到慢迅速减小，淀粉急剧降解，淀粉含量大量减少。烟叶的淀粉降解速率在烘烤12～24 h达到最大，且在烘烤24 h内降解较快，烘烤24 h后淀粉的降解速率明显下降。不同处理之间，烘烤0～24 h，处理T1的烟叶淀粉降解速率小于处理T2和T3，淀粉降解量也小于处理T2和T3，且烘烤24、36 h处理T1的淀粉降解量均显著小于处理T2和T3；但是，烘烤24 h后处理T1的烟叶淀粉降解速率反而高于处理T2和T3，其中烘烤24 h后淀粉降解速率为处理T1＞处理T3＞处理T2且保持这种排序的淀粉降解速率直至烘烤结束；烘烤中后期，处理T1的烟叶淀粉降解量逐渐赶上并超过处理T2和T3，并且从烘烤84 h开始处理T1的淀粉降解量显著大于处理T2；烟叶烤干时，不同处理的烟叶淀粉降解量表现出较大差异，淀粉降解量依次为处理T1＞处理T3＞处理T2，处理T1的淀粉降解量较处理T2高9.14%～15.19%，处理T3较处理T2高5.70%～9.17%，处理T1比处理T3高3.23%～5.63%，且处理T1与T2、处理T2 与T3均有显著差异。处理T1中部烟叶的淀粉降解量与处理T3的差异显著，而处理T1下部烟叶和上部烟叶的淀粉降解量与处理T3的差异不显著。烟叶的淀粉降解量大，烤干时淀粉残留量就低，淀粉降解量小，烤干时淀粉残留量就高，从表3可以看出，烤干时处理T1和处理T3的烟叶淀粉降残留量均显著低于处理T2，其中处理T1中部烟叶的淀粉残留量显著低于处理T3，而处理T1下部烟叶和上部烟叶的淀粉残留量则与处理T3差异不显著。这表明，相对湿度相同的条件下，低温烘烤较中温烘烤前期烟叶的淀粉降解速率和降解量小，而后期却大，烤干时淀粉残留量小；温度相同的条件下，中相对湿度烘烤较低相对湿度烘烤前期烟叶的淀粉降解速率和降解量小，而后期却大，烤干时淀粉残留量小。

表2 不同温湿度烘烤过程中淀粉降解量（%）差异

A：下部烟叶；B：中部烟叶；C：上部烟叶图3 不同温湿度烘烤0～96h烟叶的淀粉降解速率

表3 不同温湿度烘烤淀粉残留量（%）差异

3　结论与讨论

本试验结果表明，烟叶烘烤过程中，温度、相对湿度和水分含量这3个因素共同影响烟叶的淀粉降解，烘烤前期，温度和相对湿度是影响烟叶淀粉降解的限制性因子；烘烤后期，烟叶水分含量是影响淀粉降解的限制性因子。低温中湿烘烤前期烟叶的淀粉降解速率和降解量较低，但保持了烘烤过程中适宜的烟叶水分含量，有利于烘烤中后期烟叶的淀粉降解和烤干时降低淀粉残留量。

烘烤过程中，温度和相对湿度都是影响烟叶失水速率和水分含量的主要因素，相对湿度相同的条件下，低温烘烤较中温烘烤在烘烤过程中烟叶失水慢，水分含量大，这与赵铭钦等［11］的研究结果基本相同；温度相同的条件下，中相对湿度烘烤较低相对湿度烘烤在烘烤过程中烟叶失水慢，水分含量大，这与宫长荣等［12］的研究结果基本相同。温度和相对湿度与淀粉降解的关系表现为，相对湿度相同的条件下，低温烘烤较中温烘烤前期烟叶的淀粉降解速率和降解量小，而后期却大，烤干时淀粉残留量小；温度相同的条件下，中相对湿度烘烤较低相对湿度烘烤前期烟叶的淀粉降解速率和降解量小，而后期却大，烤干时淀粉残留量小，烤干时的淀粉降解量为中湿＞低湿，这与邱妙文的研究结果基本相同［13］。

结合温度、相对湿度和烟叶水分及淀粉降解可以看出，烟叶的淀粉降解速率和降解量都与水分含量密切相关。烘烤前期，处理T1较处理T2和T3水分含量大，但淀粉降解速率和降解量反而小，这可能是由于烘烤前期不同处理的烟叶水分含量均较大，并不是限制淀粉酶活性和淀粉降解的主要因子，而温度和相对湿度才是主要因子。烘烤后期，处理T1较处理T2和T3水分含量大，淀粉降解速率和降解量也大，水分含量、淀粉降解速率和降解量均表现为处理T1＞处理T3＞处理T2，烤干时的淀粉残留量为处理T1＜处理T3＜处理T2。这可能有两个原因，一是烘烤后期，由于烟叶的水分减少到相对较小的含量，水分变成了限制淀粉降解的主要因子，水分含量的多少影响到烟叶淀粉降解速率的大小和降解量的多少；二是水分含量影响烘烤的时间长短，水分含量大的烘烤时间长，烟叶淀粉降解的时间也长，淀粉降解量就大，烘烤时间长烟叶呼吸作用的时间也长，呼吸消耗的淀粉量也多。

参考文献：

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［12］ 宫长荣. 烟草调制学［M］. 北京：中国农业出版社，2011：17-24.

［13］ 邱妙文，凌寿军，王行，等. 不同烘烤湿度条件下烟叶淀粉含量变化关系［J］. 中国烟草科学，2004 （3）：6-8.

（责任编辑 邹移光）

中图分类号：S572；TS44+1

文献标识码：A

文章编号：1004-874X（2016）03-0131-05

收稿日期：2015-11-12

基金项目：中国烟草总公司科技项目（110201101 003，Ts-03-20110025）

作者简介：雷继才（1990-），男，在读硕士生，E-mail：jcjcjc1990@163.com

通讯作者：卢红（1958-），男，副教授，E-mail：linihang@163.com

Relationship between temperature and humidity in flue-curing，moisture content of tobacco leaves and starch degradation

LEI Ji-cai1，YANG Dong1，XIAO Ya2，CAI Hao-cheng1，CUI Guo-min3，LU Hong1，LUO Yi-gui1，DONG Xiang-li1
（1.College of Tobacco Science，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China；2.Dali Tobacco Corporation，Dali 671000，China；3.Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences，Kunming 650021，China）

Abstract：In order to explore the relationship between temperature，humidity，moisture content of tobacco leaves and starch degradation in curing process，three kinds of curing treatments were set （T1：Flue-curing with low temperature and middle humidity，T2：Flue-curing with middle temperature and low humidity，T3：Flue-curing with middle temperature and humidity） . The tobacco leaves of K326 were used as materials to analyze the changes of moisture content and starch degradation of tobacco leaves in flue-curing with different temperatures and humiditied，and the residual quantity of starch. The results indicated that the amount of starch degradation after 84 h and the residual quantity of starch of tobacco leaves were significantly different between T1 and T2. Compared with the curing with middle temperature，the moisture of tobacco leaves cured with low temperature lost more slowly，the residual quantity of starch of tobacco leaves cured with low temperature was less at the same relative humidity，and the rate and amount of starch degradation was less in the earlier stage，while was more in the later stage of flue-curing process. Compared with the curing with low relative humidity，the moisture of tobacco leaves cured with middlerelative humidity lost more slowly，the residual quantity of starch of tobacco leaves cured with middlerelative humidity was less at the sametemperature，and the rate and amount of starch degradation was less in the earlier stage，while was more in the later stage of fluecuring process. Temperature，relative humidity and moisture content of tobacco leaves jointly affected the degradation of starch. Temperature and relative humidity were the restrictive factors on the degradation of starch in the earlier stage of flue-curing. Moisture content of tobacco leaves was the restrictive factor on the degradation of starch in the later stage of flue-curing.

Key words：flue-curing；temperature；relative humidity；moisture content；starch