烤烟烘烤特性与烟草多酚氧化酶活性相关性研究

王传义　吕国新　朱启法　徐秀红　蔡宪杰　解燕　王朝佐　任杰　赵华武

摘要：对8个烤烟品种烟叶分上、中、下3个部位，在烘烤过程中定时取样测定烟叶多酚氧化酶活性。结果表明，多酚氧化酶活性的变化趋势一致，呈抛物线型。变黄后期活性较大，进入定色期后活性逐渐降低。上部叶与中部叶、下部叶之间差异显著，不同品种之间差异明显。烟叶多酚氧化酶活性的大小与品种烘烤特性存在着极为密切的关系。不同品种下部和上部叶多酚氧化酶活性与烤后杂色烟叶比例呈显著正相关，烟叶多酚氧化酶活性的差异可能是品种定色特性不同的主要原因。烘烤过程中平均PPO活性（72 h）中部、下部烟叶在0.3[ΔOD520/（g·min）]以下，上部烟叶在0.4[ΔOD520/（g·min）]以下的品种烟叶定色特性比较理想，耐烤性较好；中部、下部叶在0.4[ΔOD520/（g·min）]以上、上部烟叶在0.5 [ΔOD520/（g·min）]以上的品种烟叶不易定色，耐烤性下降，烘烤过程中烟叶易发生棕色化反应。

关键词：烤烟；品种；烘烤特性；多酚氧化酶活性

中图分类号：TS44+1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）06-1495-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.06.033

烘烤特性是烟叶在农艺过程中获得的与烘烤技术和效果密切相关的自身所固有的素质特点，包括变黄和脱水干燥的难易程度、变黄速度和干燥速度配合难易程度、定色难易和耐受高温的性能等，可以用易烤性和耐烤性来描述[1，2]。烟叶中富含各种酚类物质和多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO），烘烤过程中，PPO催化各种酚类物质氧化成醌类物质，再经聚合成黑色素，这是烤房内烟叶褐变成黑糟烟的原因所在[2-8]。因此，烟叶中PPO活性必然与烟叶烘烤特性密切相关。不同烤烟品种具有不同的烘烤特性[9-11]，而不同烤烟品种烟叶PPO活性的差异及其与品种烘烤特性的相关性研究未见报道。为此，课题组选择了云烟85、K326、红花大金元、翠碧1号等8个烘烤特性有较大差异的代表性烤烟品种，对不同品种烟叶的PPO活性、品种烘烤特性及其两者的相关性等方面开展了较系统的对比试验，以探讨不同品种烘烤特性差异的原因，一是为各品种的烘烤方案制定提供依据，二是进一步探讨影响品种烘烤特性的基本内涵，并找出一些能反映烤烟烘烤特性的量化指标，从而为烟草育种和烘烤特性的判断提供理论依据，这对于烟草育种和烟叶调制研究都具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

供试品种有中烟100、云烟85、Coker 371、NC89、K326、翠碧1号、红花大金元和大白筋599共8个烤烟品种。试验所用材料种植于中国农业科学院烟草研究所即墨烟草实验基地内，生理生化性状测定在烟草研究所生理生化实验室进行。田间试验设计按照品种惟一差异原则，依各品种需肥特性进行种植，采用完全随机区组设计，3次重复。每小区40 m2，行株距l.0 m×0.5 m，各项农事操作与管理严格按方案执行，在产出生长良好、能正常落黄成熟的优质烟叶后进行烟叶烘烤特性试验。定株选取成熟烟叶，植株的下部烟叶取3～5叶位叶，中部取9～13叶位叶，上部取16～18叶位叶，于自控电烤房中按照三段式烘烤工艺进行烘烤。

1.2 方法

取每个参试烤烟品种植株的下部烟叶、中部烟叶和上部叶作为供试材料，分别于烤前和开烤后每隔24 h取样1次，共取样5次；取样时，切去烟叶叶尖与基部的各1/3区域，留叶中间1/3区域用于烟叶PPO活性的测定。烤后原烟全部留样，进行外观质量评价和分级。烟叶的PPO活性用邻苯二酚氧化分光光度法[12]测定。

1.3 数据处理

试验结果以测定的平均值表示，数据的统计分析采用Microsoft Office Excel 2003和SAS 9.1软件处理并作图，利用邓肯氏新复极差检验法（Duncan′s new multiple range test，DMRT）进行差异显著性检验，并做简单的相关性分析。

2 结果与分析

2.1 烤烟品种烟叶烘烤特性的差异

烤后烟叶的外观质量是烟叶烘烤特性的外在表现，参试8个烤烟品种下部烟叶烤后外观质量比较情况见表1，中部烟叶烤后外观质量比较情况见表2，上部烟叶烤后外观质量比较情况见表3。综合比较分析8个品种烤后烟叶外观质量情况可以看出，不同烤烟品种烘烤特性存在较大的差异。以云烟85的烘烤特性最好；中烟100的易烤性较好，但耐烤性一般；NC89的易烤性中等，而耐烤性较好；K326的易烤性中等，比NC89略好，而耐烤性比NC89略差；红花大金元的易烤性比NC89和K326略差，但耐烤性较好，与NC89相当；Coker 371、翠碧1号的易烤性比NC89和K326略好，但耐烤性较差；而大白筋599的烘烤特性最差。

2.2 烤烟品种不同部位成熟鲜烟叶PPO活性比较

鲜烟叶PPO活性在一定程度上可以代表烟叶田间的耐熟程度，参试8个品种鲜烟叶PPO活性变化的比较情况见表4，品种间、部位间鲜烟叶PPO活性的方差分析情况见表5，参试8个品种鲜烟叶PPO活性差异显著性分析结果见表6。从表4、表5、表6分析可见，不同品种的鲜烟叶PPO活性差异较大，下部叶以红花大金元和K326的PPO活性显著高于其他品种（P<0.05），NC89的PPO活性显著低于其他品种（P<0.05）；中部叶以K326和Coker 371的PPO活性显著高于其他品种（P<0.05），而大白筋599、NC89、云烟85的PPO活性显著低于其他品種（P<0.05）；上部叶以Coker 371的PPO活性显著高于其他品种（P<0.05），而NC89的PPO活性显著低于其他品种（P<0.05）。不同部位间鲜烟叶的PPO活性也差异明显，除NC89外，其他品种的PPO活性都是上部叶显著高于中部叶和下部叶（P<0.05）；NC89烟叶的PPO活性在部位间差异不显著（P>0.05）。综合来看，红花大金元的下部叶表现为不耐熟，田间易出现烂叶现象，所以应及时采收下部烟叶；Coker371整株不耐熟，烟叶在田间易出现焦尖烂边现象，应及时早采；NC89和云烟85比较耐熟，可推迟采收期，以提高成熟度。

2.3 烘烤过程中不同品种、不同部位烟叶PPO活性的动态变化

参试8个不同烤性的烤烟品种上部叶在采收时和烘烤过程中PPO活性的动态变化情况见图1，中部叶在采收时和烘烤过程中PPO活性的动态变化情况见图2，上部叶在采收时和烘烤过程中PPO活性的动态变化情况见图3，参试8个品种不同部位烟叶在烘烤过程中PPO活性的动态变化比较情况见图4。从图1、图2、图3、图4可见，不同品种各部位烟叶的PPO活性在烘烤过程中总体上表现为先升后降的变化趋势，基本呈抛物线型。在烘烤开始后PPO活性大部分都逐步升高，变黄后期（烘烤48 h）活性较大，而进入定色期（烘烤72 h）后活性降低。

参试8个不同烤性的烤烟品种间、部位间烟叶在烘烤过程中PPO活性的方差分析情况见表7，8个品种定色前期（72 h）不同部位烟叶PPO活性差异显著性分析结果见表8，定色后期（96 h）不同部位烟叶PPO活性差异显著性分析结果见表9。从表7、表8、表9的统计分析结果可见，在烘烤过程中，不同品种、不同部位烟叶的PPO活性变化有所不同，上部烟叶的PPO活性大部分品种显著高于中、下部烟叶（P<0.05），这可能是上部烟叶容易挂灰的重要原因；中部烟叶的PPO活性大部分品种高于下部烟叶。在烘烤的各个阶段，不同品种间、不同部位间烟叶的平均PPO活性都差异明显，其中下部叶PPO活性由高到低的排序为大白筋599、K326、翠碧1号、Coker 371、红花大金元、中烟100、云烟85、NC89，中部叶的排序为大白筋599、Coker 371、K326、翠碧1号、红花大金元、中烟100、云烟85、NC89，上部叶的排序为Coker 371、大白筋599、K326、翠碧1号、中烟100、红花大金元、云烟85、NC89。

2.4 烟叶PPO活性与品种烘烤特性的相关性分析

参试8个烤烟品种烟叶PPO活性与品种烘烤特性的相关性分析显示，不同品种烤后杂色烟叶比例与烟株的下、中、上部叶烘烤过程中平均PPO活性呈正相关，相关系数分别为0.757 4、0.601 7、0.775 6，其中下部和上部叶的PPO活性与烤后杂色烟叶比例呈显著正相关。这说明烟叶的定色特性，即耐烤性与PPO活性密切相关，烘烤过程中烟叶PPO活性的差异可能是品种定色特性不同造成的；在烘烤期间PPO活性越高的品种，烟叶发生棕色化反应的可能性就越大，定色也困难，烤后杂色烟比例也越大，品种的定色特性即耐烤性不理想；反之，该品种烟叶的耐烤性则较好。烤后结果也显示，烘烤过程中平均PPO活性（72 h）是中、下部烟叶在0.3[ΔOD520/（g·min）]以下、上部烟叶在0.4[ΔOD520/（g·min）]以下的品种烟叶定色特性比较理想，耐烤性较好；中、下部叶在0.4[ΔOD520/（g·min）]以上、上部烟叶在0.5 [ΔOD520/（g·min）]以上的品种烟叶不易定色，耐烤性下降，烘烤过程中烟叶易发生棕色化反应。

对参试8个烤烟品种的烟叶质量进行综合分析，则NC89、云烟85、红花大金元3个品种的烟叶PPO活性不高，烘烤过程中变化平稳，烤后杂色烟少，定色特性即耐烤性较好；中烟100的PPO活性相对较低，定色较容易，耐烤性中等；翠碧1号、K326、Coker 371的PPO活性相对略高，定色较难，烤后挂灰杂色烟略多，耐烤性一般；大白筋599烘烤过程中烟叶的PPO活性高，烟叶很难定色，烤后杂色烟、黑糟烟烟叶多，烟叶耐烤性差。

3 小结与讨论

酶促褐变反应是烟叶调制过程中常出现的现象，褐变的发生会导致烟叶的局部或全部由黄色转变为深浅不同的杂色，甚至使整片烟叶基本色丧失，造成烟叶挂灰、糊片、黑糟等现象。酶促褐变的产生必须具备3个条件，分别是酚类物质、PPO和氧气。其中，起催化作用的PPO活性及其在烘烤过程中的变化也就成为烟叶棕色化变褐与否的决定因素，在烤烟的调制过程中，烟叶的褐变与PPO活性升高同步发生。烟叶中含有PPO，其活性除受烘烤环境影响外，还受自身素质的重要影响，品种是其最重要的决定因素[13-15]。

试验结果表明，在烘烤过程中，不同品种、不同部位烟叶PPO活性变化趋势一致，呈抛物线型。变黄后期活性较大，进入定色期后活性开始降低。上部叶PPO活性显著高于中、下部叶，这可能是上部烟叶容易挂灰的重要原因。在烘烤的各个阶段，不同品种间烟叶PPO活性都差异明显。烟叶PPO活性的高低與品种烘烤特性中的耐烤性存在着极为密切的关系。不同品种下部和上部叶的PPO活性与烤后杂色烟叶比例呈显著的正相关关系。这说明烟叶PPO活性的差异可能是品种定色特性不同的主要原因，在烘烤期间PPO活性越高的品种，烟叶发生棕色化反应的可能性越大，定色困难，烤后杂色烟比例也越大，品种的定色特性，即耐烤性不理想，反之，该品种烟叶的耐烤性则较好。烘烤过程中平均PPO活性（72 h）是中、下部烟叶在0.3[△OD520/（g·min）]以下、上部烟叶在0.4[△OD520/（g·min）]以下的品种烟叶定色特性比较理想，耐烤性较好；中、下部叶在0.4[△OD520/（g·min）]以上、上部烟叶在0.5 [ΔOD520/（g·min）]以上的品种烟叶不易定色，耐烤性下降，烘烤过程中烟叶易发生棕色化反应。从烘烤过程中各品种不同部位烟叶PPO活性考虑，结合烘烤过程中烟叶颜色变化和烤后烟叶质量进行分析，NC89、云烟85、红花大金元3个品种的烟叶PPO活性不高，烘烤过程中变化平稳，烤后杂色烟少，定色特性即耐烤性较好；中烟100的PPO活性相对较低，定色较容易，耐烤性中等；翠碧1号、K326、Coker 371的PPO活性相对略高，定色较难，烤后挂灰杂色烟略多，耐烤性一般；大白筋599烘烤过程中烟叶的PPO活性高，烟叶很难定色，烤后杂色烟、黑糟烟烟叶多，烟叶耐烤性差。

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