烤烟HN2146和K326下部烟叶烘烤特性比较

江智敏，曹 想，裴晓东，胡日生，向清慧，向世鹏，席奇亮，王卫民，刘化冰，邓小华，*

（1湖南农业大学农学院，长沙 410128；2湖南省烟草公司长沙市公司，长沙 410011；3中国烟草中南农业试验站，湖南长沙 410004；4浙江中烟工业有限责任公司，杭州 310008）

鲜烟叶的烘烤特性包括易烤性和耐烤性［1，2］，是制定烤烟烘烤方案的主要依据。不同烟草品种的遗传基础不同，对生态环境和栽培措施的响应不同，其鲜烟叶成熟外表特征虽看起来差异不大，但其内在物质、烟叶水分含量存在差异，导致烟叶的烘烤特性不同，其烘烤工艺也存在差异。邓小华等［3］认为稻作烟区不同素质的上部鲜烟叶烘烤特性存在差异；霍正威等［4］认为高温逼熟影响不同品种的上部烟叶在烘烤过程中外观和烟叶内部含水率变化；武圣江等［5］研究认为，常规打顶和折顶处理烟叶的易烤性较好，耐烤性较差，而套袋免打顶处理烟叶的易烤性略差，耐烤性较好。烘烤特性研究主要有暗箱［6］、普通烤房［7］、电热式密集烤箱［8］、暗箱和电烤箱结合［9］等方法。此前烤烟烘烤特性研究多数采用暗箱和电烤箱结合的试验方法，并且这些研究没有涉及湖南新选育的烤烟特色品系HN2146的下部烟叶烘烤特性［10］。生物质能密集烤房更加贴合实际调制过程，有利于烘烤工艺的制定。据此，采用暗箱和生物质能密集烤房相结合的方法，研究烤烟品系HN2146和K326品种的下部烟叶烘烤特性，为湖南稻作烟区的烤烟烘烤工艺制定提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计与方法

于2019年在浏阳市（生物质能密集烤房）和湖南农业大学（暗箱试验）进行。试验品种（系）为K326（CK）和HN2146。烤烟种植统一按照浏阳市烤烟生产技术标准进行，种植面积为4000 m2。烟田种植制度为烟稻轮作，烤烟打顶后，留有效叶片18片。选择烟叶素质基本一致的烟株，并在田间作标记，以第5～7叶位代表下部烟叶。烟叶成熟采收标准参照GB/T 23219-2008［11］，每个品种（系）在同一天采摘成熟度均匀一致的20片烟叶带回实验室。根据行业标准YC/T 311-2009［12］和参考文献［3，10］建造黑暗、密封的暗箱。在不通风、室温环境条件下，每个品种（系）分别选取成熟度一致、具有各品种（系）特性的鲜烟叶10片，平铺在暗箱中，要求烟叶相互不重叠。烤房为2.7 m×8.0 m的气流上升式生物质能密集烤房。将采收的不同品种（系）烟叶进行分类，鲜烟素质基本一致的烟叶分别编成4夹，装在装烟室大门往里第2夹起中层的位置，左右各装2夹，以便取样。参照浏阳市生物质能密集烤房烘烤工艺进行烘烤。

1.2 主要测定指标及方法

（1）暗箱试验。每个品种（系）隔12 h取3片具有代表性的烟叶，于采光好的同一地方拍照和测定SPAD值。在电脑中，采用网格法读取照片中变黄和变褐格数，统计烟叶变黄或变褐格数占烟叶总格数的百分率。用变黄百分率（Y）表示变黄速率，用变褐百分率（B）表示变褐速率。用Y数值与定时测定次数（n=6）的比值表示变黄指数（YI=Y/n）；用B数值与定时测定次数（n=12）的比值表示变褐指数（BI=B/n）；指数值愈大，测定时间内变黄、变褐速率愈快［13］。易烤性评判标准为：下部烟叶暗箱变黄时间为48～60 h、60～96 h、96 h以上，分别表示烤烟品种易烤性较好、易烤性中等、易烤性较差［12］。耐烤性评判标准为：下部烟叶暗箱变褐时间为84 h以上、72～84 h、72 h以下分别表示烤烟品种耐烤性较好、耐烤性中等、耐烤性较差［12］。采用SPAD-502 plus便携式叶绿素测定仪（日本柯尼卡美能达公司）测定烟叶SPAD值，每片烟叶在离主脉3 cm两侧对称处各选择3个点进行测量［14］。烟叶基部测点（烟叶1/3处靠叶基部）、中部测点（烟叶1/3处靠叶中部）、尖部测点（烟叶1/3处靠叶尖部）的SPAD值下降率是0 h测定值减去每测点实测值后与0 h测定值的百分比。整叶SPAD值下降率是6个测点的平均值。SPAD值变异系数是每个测点标准差与平均值的百分比。

（2）烘烤试验。点火前和烟叶烘烤过程中，每隔12 h取样1次，每次取4片叶，将叶基和叶尖部分切掉，取烟叶中间部分用液氮快速冷冻干燥。采用95%乙醇提取和分光光度法［15］测定叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量，计算其降解率（鲜烟叶检测值和某时间点的检测值的差值占鲜烟叶检测值的百分比）。采用邻苯二酚氧化分光光度法［15］测定多酚氧化酶活性，计算烘烤后24、48、72、96 h的平均值，评定其耐烤性（下部烟叶多酚氧化酶活性0.3 U以下耐烤性好，0.3～0.4 U耐烤性中等，0.4 U以上耐烤性差［12］）。水分测定隔6 h取样1次，每次取样3片，用杀青烘干法分别测定叶片、叶脉和整片烟叶的含水量，计算失水率（烟叶失水率是鲜烟叶含水量和某时间点的烟叶含水量的差值占鲜烟叶含水量的百分比）。

1.3 数据分析方法

采用Excel 2007软件整理和分析试验数据。

2 结果与分析

2.1 暗箱试验

2.1.1 烟叶颜色变化

烟叶在暗箱条件下的颜色变化如图1。HN2146和K326分别在72、84 h完全变黄。从烟叶变褐情况看，2个品种（系）均是从叶尖和叶缘开始褐变；HN2146开始褐变时间（84 h）早于K326（108 h）；HN2146的褐变程度高，K326褐变程度小。可见，在暗箱条件下，HN2146完全变黄和开始褐变时间早于K326。

图1 暗箱条件下的不同品种下部烟叶的颜色变化Fig.1 Color change of lower tobacco leaves of different varieties in dark chamber

2.1.2 烟叶SPAD值变化

SPAD值大小可反映烟叶的叶绿素含量状况。由图2可知，在0～60 h，2个品种（系）的SPAD值差异明显，在0～12 h，HN2146＞K326；24～60 h，SPAD值则为K326＞HN2146。

SPAD值变异系数可反映整个叶片的叶绿素含量均匀度。由图3可知，在36～72 h，HN2146叶片叶绿素均匀度低于K326。可见，HN2146的叶片叶绿素均匀度相对较差，与图1结果一致。

为研究烟叶的叶绿素变化快慢，统计了叶片不同测点的SPAD值下降率（图4）。烟叶基部、中部和尖部测点，2个品种（系）的SPAD值下降率均为HN2146＞K326，中部测点的SPAD值下降率差异较小，也说明HN2146烟叶的叶绿素下降快，变黄快。

图2 暗箱条件下不同品种下部烟叶SPAD值变化Fig.2 SPAD change of lower tobacco leaves of different varieties in dark chamber

图3 暗箱条件下不同品种下部烟叶SPAD值变异系数变化Fig.3 Change in SPAD variation coefficient of lower tobacco leaves of different varieties in dark chamber

图4 暗箱条件下不同品种下部烟叶SPAD值下降百分率的变化Fig.4 Change in SPAD percentage decline of lower tobacco leaves of different varieties in dark chamber

2.1.3 烟叶变黄和变褐速率

由图5可以看出，在0～24 h，K326的变黄程度高于HN2146，24 h以后，2个品种（系）的变黄程度没有差异；K326和HN2146的变黄指数分别为1.66、1.56，差异不显著。K326和HN2146下部烟叶30%褐变时间分别为132和108 h，变褐指数分别为3.55和5.29，K326显著大于HN2146。可见，K326和HN2146的下部烟叶易烤性和耐烤性均较好，且K326耐烤性高于HN2146。

图5 暗箱条件下不同品种下部烟叶的变黄和变褐速率Fig.5 Yellowing and browning rate of lower tobacco leaves of different varieties in dark chamber

2.2 生物质能密集烤房试验

2.2.1 烟叶失水特性

由图6a可知，HN2146叶片失水表现为先快后慢的规律，0～96 h失水较快，失水量为73.14%。K326的叶片失水表现为“慢—快—慢”的规律，0～72 h失水较慢，失水量为20.21%；72～114 h失水较快，失水量达71.49%。由图6b可知，叶脉的失水表现为先慢后快的规律，HN2146的叶脉在0～108 h失水较慢，失水量为18.67%；K326的叶脉在0～114 h失水较慢，失水量为20.25%。由图6c可知，整个烟叶的失水表现为先慢后快的规律，HN2146的整叶在0～84 h失水较慢，失水量为23.84%；K326的整叶在0～96 h失水较慢，失水量为21.84%。可见，叶片和叶脉的失水规律不一样，叶片失水是前期快、后期慢，叶脉的失水是前期慢、后期快；HN2146失水快于K326。

2.2.2 烟叶的叶绿素降解特性

根据图7，叶绿素的降解呈先快后慢的规律。K326的叶绿素a在0～24 h降解了77.32%，HN2146在0～60 h降解了75.03%；HN2146的叶绿素b在0～24 h降解了49.31%，K326在0～48 h降解了61.99%；K326叶绿素总量在0～24 h降解了77.32%，HN2146在0～60 h降解了75.03%；至烘烤后72 h，K326和HN2146叶绿素降解量分别为88.32%、75.71%，HN2146的叶绿素降解速率小于K326。根据图7d，HN2146类胡萝卜素降解量变化没有叶绿素降解的变化大，72～84 h K326的类胡萝卜素降解率快速升高。但72 h以内，K326的类胡萝卜素降解量小于HN2146，在84 h后，反而大于HN2146。

图6 烘烤过程中不同品种下部烟叶的失水特性Fig.6 The water loss characteristics of lower tobacco leaves of different varieties during curing process

图7 烘烤过程中不同品种下部烟叶的叶绿素和类胡萝卜素降解特性Fig.7 The chlorophyll and carotenoids degradation characteristics of lower tobacco leaves of different varieties during curing process

2.2.3 烟叶多酚氧化酶活性变化

由图8可知，烘烤过程中，2品种（系）PPO活性均呈“双峰”变化，但其峰值出现的时间有差异。K326的多酚氧化酶（PPO）活性在60 h达到峰值后下降，然后再升高，在84 h达到峰值后下降；HN2146则在48 h达到峰值后下降，再升高，在84 h后达到峰值后又下降。K326多酚氧化酶活性平均值（0.254 U）高于HN2146（0.236 U），但2个品种（系）的多酚氧化酶活性均小于0.3 U，耐烤性均较好。

图8 烘烤过程中不同品种下部烟叶的PPO活性变化Fig.8 Changes of PPO activity in lower tobacco leaves of different varieties during curing process

3 讨论与结论

前人采用了很多方法对烟叶的烘烤特性进行研究。如朱峰等［6］采用暗箱方法研究烟叶的变黄变褐特性；宫长荣等［16］采用电烤箱研究烟叶色素的降解特性；李卫芳等［17］采用农家烤房研究烟叶的失水速率；田兰等［7］采用气流下降式烤房研究烟叶失水和叶绿素降解特性；肖志君等［9］采用暗箱和电烤箱相结合的方法，系统研究烟叶变黄变褐特性、失水特性、叶绿素降解特性和多酚氧化酶活性。本试验采用暗箱结合生物质能密集烤房，比较了烤烟品系HN2146和K326下部烟叶烘烤特性的差异，2种方法相互印证可更好地明确烤烟品种的烘烤特性。且暗箱试验和烘烤试验结果均表明HN2146下部烟叶易烤性较好，耐烤性也较好。

烘烤特性的实质就是烟叶在烘烤过程中变黄、变褐特性、失水均衡性、质体色素降解特性、相关酶活性等理化性质的综合反映［2，18］。品种、气候、土壤、施肥、采收成熟度等均能影响烟叶的烘烤特性［19］，但主要影响因素是品种［1］。南方烟稻轮作种植模式下，烤烟下部烟叶含水量相对较高［20］，且本研究下部烟叶成熟采烤阶段降水较多，加之为生物质能密集式烘烤，其失水均衡性、叶绿素降解量等化学指标与前人［21］的研究有所差异。

朱峰等［6］对K326、云烟87和贵烟4号中部叶的暗箱变黄变褐特性研究表明，各品种鲜烟叶在完全变黄后即从叶尖和叶缘开始褐变。本研究中的2个品种（系）HN2146和K326下部烟叶也是由叶尖和叶缘开始褐变。K326下部烟叶在变黄阶段结束至褐变出现时间间隔较大，这些结果与朱峰等［6］的研究一致。同时，本研究还发现，HN2146下部烟叶暗箱变黄时间相对较短；但HN2146褐变程度高且开始褐变时间比K326早36 h。

烟叶失水特性方面，李卫芳等［17］对NC89的研究发现，烤烟调制过程中变黄前主要为叶肉细胞脱水，烤烟整叶脱水速率极小；定色后期表现为维管束脱水，出现第二次强度较大的脱水过程。这与本研究中2个品种叶片、叶脉和整叶的失水规律结果一致。本试验中2个品种均表现为叶片失水前期快、后期慢，叶脉的失水前期慢、后期快；整叶失水先慢后快；前期主要为叶片失水，后期主要为叶脉失水，HN2146失水速率大于K326。

董淑君等［22］对中烟100中部叶烘烤过程中的质体色素变化研究表明，叶绿素、叶绿素a、叶绿素b降解规律变现为变黄期大量降解，变黄期后降解平缓。这与本研究中HN2146和K326下部叶叶绿素、叶绿素a、叶绿素b降解曲线是一致的，但不同色素降解速率存在差异。本研究中HN2146类胡萝卜素降解量变化没有叶绿素降解的变化大，这与前者［22］的研究结果一致。同时，本研究还发现HN2146烘烤过程中叶绿素降解速率小于K326。

王传义等［18］对不同品种烤烟烘烤过程中PPO活性变化研究表明，供试品种（含K326）0～96 h PPO活性变化规律为先升（48 h前）后降（48 h后）。兰俊荣等［23］研究发现，CB-1不同成熟度下部烟叶烘烤过程中多酚氧化酶活性均表现为先降低再升高再降低的变化曲线。兰俊荣等［23］的研究中作为对照的K326品种下部叶PPO活性变化曲线则呈“双峰”变化规律。本研究中HN2146和K326下部烟叶烘烤过程中PPO活性也表现出“双峰”变化规律。由此可见，烤烟品种、采收成熟度、烘烤工艺均能对烟叶的PPO活性产生影响。研究烘烤过程中PPO活性及其变化规律，能为制定烤烟烘烤工艺提供理论依据，进而不断提高烤后烟叶的内在品质。

本研究表明，HN2146下部烟叶易烤性较好，耐烤性较好，烘烤特性较好。在HN2146品种下部叶调制过程中，应根据HN2146品种的烘烤特性，制定适宜烘烤工艺，才能最大限度地显露和发挥HN2146品种的生产潜力。