烟叶成熟过程主要碳水化合物及淀粉酶活性变化规律研究

陈 涛，魏光钰，王艺焜，艾复清,3

(1.贵州大学，贵阳 550025；2.贵州省烟草公司贵阳市公司，贵阳550081；3.贵州省烟草品质重点研究实验室，贵阳 550025)

烟叶成熟度是烟叶质量的核心及第一品质要素[1-2]。随着烟叶成熟度的增加，烟叶体内化学成分发生着变化，从而影响烟叶质量，其中以淀粉、糖为主要代表的碳代谢是最基本的生理代谢，对烟叶化学成分组成、含量和比例有较大影响[3]；受淀粉酶活性的影响，烟叶在不同生长发育时期，淀粉的降解速率不同，淀粉含量也有较大的差异。有关烤烟生长发育过程中碳水化合物的研究及烤烟烘烤过程淀粉酶活性变化与淀粉关系研究已见报道[4-5]，但在贵阳烟区有关烟叶成熟过程中主要碳水化合物及淀粉酶活性的变化规律研究却未见报道。本试验研究云烟87成熟过程中主要碳水化合物含量及淀粉酶活性的变化规律及其相关性，旨在为烟叶成熟采收提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试地点与材料

田间试验于2019年在贵州省清镇市红枫湖镇芦荻哨村(106°32′E，26°56′N)进行，海拔1 259 m，属北亚热带季风湿润气候，年平均气温14.1 ℃，雨量充足，试验地土壤为黄壤，土壤肥力均匀，冬季空闲，无较重病史。

供试材料为云烟87，供试部位为中、上部叶。

1.2 试验设计

于中部叶成熟前，选定长势一致的代表烟株，并确定代表性叶位挂牌标记进行研究，从烟叶叶面综合变黄程度10%开始，连续15 d调查烟叶外观成熟特征变化，并取样测定酶活性及淀粉、总糖和还原糖含量。每次取样10株共20片叶。

1.3 主要栽培技术

4月20日漂浮苗移栽，种植密度为1 100株/667 m2，施纯氮6.5 kg/667 m2，N∶P2O5∶K2O=1∶2∶2，留叶数20片。其他管理措施按优质烟栽培技术要求进行。

1.4 调查及测定项目

1.4.1取样方法

选定中部叶9、10叶位及上部叶16、17叶位烟叶进行取样，每片夹选取烟叶中间位置2 cm×5 cm大小的片段迅速用冰盒冰冻后带回贵州大学实验室用于酶活性测定，其余部分置于恒温箱105 ℃杀青15 min后恒温80 ℃直到干燥，粉碎后密封于自封袋带回贵州大学实验室用于化学成分(淀粉、总糖、还原糖)测定。

1.4.2测定方法

淀粉、总糖、还原糖和淀粉酶活性均采用王瑞新等[6]的方法测定。

1.5 数据处理

对所得的数据运用Excel软件进行统计和作图，并运用SPSS 22软件进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 烟叶成熟过程中外观特征变化表

从表1、表2可以看出，无论中部叶还是上部叶，烟叶一旦进入成熟，叶色逐渐退绿变黄，叶脉伴随退绿变白，叶尖、叶缘也随之发生相应变化；但上部叶成熟速度要慢于中部叶，中部叶15 d变黄达100%，而上部叶只达到90%。

表1 中部叶成熟过程中外观成熟特征变化

表2 上部叶成熟过程中外观成熟特征变化

2.2 烟叶成熟过程中化学成分变化

2.2.1烟叶成熟过程中淀粉含量变化

由图1可知，随着烟叶综合变黄程度的增加，中、上部叶淀粉含量均呈先上升后下降的“单峰曲线”趋势，最先出现拐点的是中部叶。总体上看，中部叶淀粉含量大于上部叶淀粉含量。中部叶淀粉含量从进入成熟后第1天(即综合变黄程度10%)的21.62%逐渐迅速上升，至第7天达到最高值(29.52%)，而后又逐渐下降，到第15天时淀粉含量降至最低值(20.12%)。上部叶淀粉含量从进入成熟后第1天(即综合变黄程度10%)的17.07%逐渐上升，至第10天达到最高值(24.08%)，而后又逐渐下降，到第15天时淀粉含量降至最低值(16.25%)。

2.2.2烟叶成熟过程中总糖含量变化

由图2可知，随着烟叶综合变黄程度的增加，中、上部叶总糖含量均呈先上升后下降的“单峰曲线”趋势，最先出现拐点的是中部叶。总体上看，中部叶总糖含量大于上部叶总糖含量。中部叶总糖含量从进入成熟后第1天(即综合变黄程度10%)的5.64%，逐渐迅速上升，至第7天达到最高值(12.85%)，而后又逐渐下降，到第15天时总糖含量降至最低值(5.51%)。上部叶总糖含量从进入成熟后第1天(即综合变黄程度10%)的5.11%，逐渐迅速上升，至第10天达到最高值(9.90%)，而后又逐渐下降，到第15天时总糖含量为6.01%。

2.2.3烟叶成熟过程中还原糖含量变化

由图3可知，随着烟叶综合变黄程度的增加，中、上部叶还原糖含量均呈先上升后下降的“单峰曲线”趋势，最先出现拐点的是中部叶。总体上看，中部叶还原糖含量大于上部叶还原糖含量。中部叶还原糖含量从进入成熟后第1天(即综合变黄程度10%)的3.82%，逐渐迅速上升，至第7天达到最高值(7.25%)，而后又迅速下降，到第15天时还原糖含量降至最低值(3.76%)。上部叶还原糖含量从进入成熟后第1天(即综合变黄程度10%)的3.55%，逐渐上升，至第10天达到最高值(6.33%)，而后又逐渐下降，到第15天时还原糖含量降至最低值(3.28%)。

2.3 烟叶成熟过程中淀粉酶活性变化

由图4可看出，随着烟叶综合变黄程度的增加，中、上部叶淀粉酶活性均呈先上升后下降的“单峰曲线”趋势，最先出现拐点的是中部叶。总体上看，中部叶淀粉酶活性强于上部叶淀粉酶活性。中部叶淀粉酶活性从进入成熟后第1天(即综合变黄程度10%)的0.25 U/mg，逐渐迅速下降，至第7天达到最低值(0.12 U/mg)，而后又逐渐上升，到第15天时淀粉酶活性升至最高值(0.27 U/mg)。上部叶淀粉酶活性从进入成熟后第1天(即综合变黄程度10%)的0.21 U/mg，逐渐下降，至第10天达到最低值(0.09 U/mg)，而后又迅速上升，到第15天时淀粉酶活性升至最高值(0.25 U/mg)。

2.4 主要碳水化合物含量与淀粉酶活性的相关分析

由表3可知，中部叶总糖含量与淀粉酶活性变化呈极显著正相关，淀粉含量与总糖含量、淀粉酶活性变化均呈不显著正相关，总糖与淀粉酶活性变化与淀粉酶活性变化呈不显著正相关，淀粉含量与淀粉酶活性变化呈极显著负相关；上部叶总糖含量与淀粉酶活性变化呈显著正相关，总糖含量、淀粉酶活性与淀粉、淀粉酶活性均不显著，淀粉含量与淀粉酶活性呈显著负相关。

表3 烟叶成熟过程中主要碳水化合物与淀粉酶活性的相关分析

3 结论与讨论

随着烟叶逐渐成熟，中、上部叶颜色、叶脉及其他特征均呈现规律性变化，即颜色逐渐变黄、叶脉逐渐失绿变白。中部叶从第1天的叶面综合变黄10%、主侧脉绿色、叶尖略带黄开始逐渐变到第15天的综合叶面变黄100%、主脉全白、叶尖叶缘有枯焦；上部叶从第1天的叶面综合变黄10%、主侧脉绿色、叶尖略带黄开始逐渐变到第15天的综合叶面变黄90%、主脉全白、叶尖叶缘稍枯。

随着成熟度的增加，中、上部叶内淀粉、总糖及还原糖的含量均呈先上升后下降的“单峰曲线”的变化趋势。中部叶淀粉、总糖、还原糖含量峰值出现在第7天分别为29.52%、12.86%和7.25%，上部叶峰值则出现在第10天分别为24.52%、9.90%和6.33%，3种成分含量上部叶均低于中部叶；中、上部叶淀粉酶活性均呈先下降后上升的“U型曲线”变化趋势。中、上部叶淀粉酶活性从第1天开始减弱，分别在第7天、第10天时活性最弱，随后活性慢慢增强；无论中、上部叶，总糖含量与还原糖含量变化呈极显著的正相关，淀粉含量与淀粉酶活性变化呈极显著负相关。

以往的研究表明，淀粉含量可以作为判断烟叶成熟度的一个生化指标，淀粉含量最高时标志着烟叶达到工艺成熟[7]。本研究中、上部叶分别在第7天和第10天达最高值，即意味着中、上部叶在叶面综合变黄60%、70%前不宜采收。

本研究表明，在烟叶成熟过程中，淀粉、总糖、还原糖均呈先升后降的“单峰曲线”变化趋势，这与烟叶烘烤过程中淀粉下降、总糖和还原糖含量增加的规律不一致[8]，这与烟叶烘烤过程中主要是饥饿代谢有关。