不同采收方式对雪茄烟上部叶晾制效果的影响

刘慧，赵松超，武志勇，赵铭钦

河南农业大学，烟草学院，郑州 450002

雪茄是由纯烟叶卷制而成的一种特殊烟草制品[1]，为了卷制的雪茄烟成品的美观，烟叶的颜色要求以浅褐色为好[2]，而采收后的雪茄烟叶在晾制过程中发生的酶促棕色化反应是颜色形成的关键步骤[3]，同时晾制过程也是雪茄烟香气品质形成的关键时期。雪茄烟晾制的外观质量和品质受很多因素的影响，如晾制温湿度[4-5]、晾制密度[6-7]、采收成熟度[8-9]及不同部位[10]等。许多研究表明，雪茄烟叶中的多酚类物质在晾制过程中通过参与酶促棕色化反应产生褐变进而影响烟叶色泽和香气[11]。多酚氧化酶是存在于叶绿体中，调节酶促棕色化反应的关键物质，其活性高低直接影响晾制后叶片的外观质量及内在品质[12-13]；淀粉酶是碳代谢中的关键酶，在晾制期间把淀粉催化水解为小分子物质，对烟叶的品质起着重要的作用。肖波等[14]研究发现，一次性采叶烘烤的淀粉酶活性及多酚氧化酶高于常规逐叶采收，减弱了烟叶调制后期的酶促棕色化反应和膜脂过氧化。段史江等[15]研究发现适当减少采烤次数可以改善烤烟品质，有效地降低烟叶挂灰程度[16]。一次性采收较分次采收更能提高烟叶品质及可用性[17-18]。目前前人就不同采收方式对烤烟烘烤过程中生理特性及品质的影响进行了大量研究[4-10]，而关于雪茄烟叶的带茎采收尚未有人涉及，故本文从不同采收方式角度探讨何种雪茄烟采收方式晾制效果较好，旨在为更清晰的了解雪茄烟的最佳采收方式及提高雪茄烟晾制效果及品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及材料

试验于2018—2019年在海南省五指山市番阳镇（北纬18°52′32″，东经109°23′32″）进行，试验品种为雪茄H382，试验地块地势平坦，灌溉便捷，土壤为红色沙壤土质，土层肥力均匀，土层基本理化性质：碱解氮63.16 mg/kg，速效磷26.27 mg/kg，速效钾124.61 mg/kg，土壤pH为5.9。

1.2 试验设计

该试验采用漂浮育苗，于同年2月22日移栽，施用烟草专用复合肥，N:P2O5:K2O=1:1:2，施用量为820 kg/hm2，基追肥比6:4，采用条施的方法进行施肥。行株距为110 cm×45 cm，其他措施均按照大田规范化管理进行。试验选取大田长势均匀一致的烟株, 以上部4～6片叶为试验材料，设置3种采收方式为3个处理（见表1），每处理标记20杆烟叶作为测试样品，采用当地晾制工艺自然晾制法进行晾制。

表1 不同采收方式晾制试验设计Tab. 1 Experimental design of drying system for the leaves harvested with different methods

1.3 测定项目及方法

从晾制开始定期（每隔5 d）随机选取各处理烟叶3片，将其烘干磨碎，过60目筛，采用Waters2695型高效液相色谱仪测定烟叶中的绿原酸、芸香苷和莨菪亭含量[19]；加热烘干法测定烟叶中的含水率[20]，去除烟叶叶尖及叶基部1/3部分，留中间部分采用比色法测定多酚氧化酶（PPO）活性[21]及3，5-二硝基水杨酸比色法测定淀粉酶（AMS）活性[22]；每个处理3次重复，晾制为期1个月，共取7次样。晾制结束之后，取各处理晾后样各1 kg，将其烘干磨碎，过60目筛，采用连续流动分析法测定其常规化学成分[23]，每个处理重复3次。

1.4 数据处理

利用Mircosoft excel 2010进行图表处理，SPSS 21.0进行数据显著性差异分析及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 采收方式对雪茄烟叶晾制过程中含水率变化的影响

晾制过程中的烟叶含水率变化如图1，由于晾房内面积一定，挂上烟叶后，内部空气流通变差，且烟叶呼吸作用放热，晾房内温度逐渐升高，故随着温度的逐渐升高烟叶内部含水率逐渐下降。晾制前期，烟叶含水率先缓慢下降，第10～15 d急剧下降，后又趋于缓慢。由图1可看出，不同处理烟叶含水率下降趋势一致，C1处理含水率始终较其他两处理高，C3处理降幅最大，晾制第5 d至第20 d达到显著差异水平（P＜0.05），第25 d后差异不显著。

图1 晾制过程中不同采收方式烟叶的含水率变化Fig.1 Changes in moisture content of tobacco leaves harvested by different methods during air-curing process

2.2 采收方式对雪茄烟叶晾制过程中多酚氧化酶（PPO）的影响

晾制过程中多酚氧化酶活性如图2，各处理PPO活性趋势一致，均呈单峰变化趋势，但同一时间点始终以C1处理活性最高，C2次之，C3最低。0～15 d各处理酶活性均呈上升趋势，在第15 d达到峰值，此时各处理烟叶酶活性分别增加了131.7%、87.9%、65.9%。晾制5～20 d，各处理间差异达到显著水平（P＜0.05）。第15 d后开始下降，至晾制结束，C1、C2、C3各处理烟叶多酚氧化酶活性分别下降了93.6%、94.1%、91.2%。晾制结束时，各处理PPO活性无显著差异（P＞0.05）。

图2 晾制过程中不同采收方式烟叶的PPO活性变化Fig.2 Changes of PPO activity of tobacco leaves harvested with different methods during

2.3 采收方式对雪茄烟叶晾制过程中多酚类物质的影响

如图3A所示，晾制过程中三个处理（C1、C2、C3）烟叶绿原酸的含量变化一致，呈现先微升后降的变化趋势，第5 d左右时达到峰值，此时C2＞C1＞C3，其后在第5～10 d几乎呈直线型下降，之后绿原酸含量下降趋于缓慢，晾制结束时绿原酸含量C2最高，C3次之，C1最低。芸香苷（图3B）在晾制初期各处理含量差异不大，随着晾制的进行芸香苷的含量均呈现一个小幅度的上升后下降，在第5 d左右时达到峰值，后5～20 d急剧下降，且晾制期间3个处理间始终表现为C2处理含量最高。莨菪亭是除绿原酸、芸香苷外重要的多酚类物质[24]，如图3C，雪茄烟叶中莨菪亭含量较少，在晾制过程中缓慢减少，不同处理间下降速率差别不大，晾制结束时，烟叶中莨菪亭含量变化与绿原酸、芸香苷含量一致，C2处理最高，C1次之，C3最低。

2.4 酶促棕色化反应相关指标相关性分析

雪茄烟叶晾制过程中烟叶颜色变化主要是由于酶促棕色化反应所引起[13]，根据多酚氧化酶活性及多酚含量的变化，将晾制0～15 d及0～20 d的三个处理酶促棕色化反应指标进行相关分析，结果如表2所示。各处理多酚含量均与PPO活性呈负相关性，晾制开始0～15 d绿原酸含量的变化与PPO活性呈显著负相关性，C3处理达到极显著水平。晾制0～20 d绿原酸含量变化与PPO活性相关性不显著。芸香苷、莨菪亭均一直没有表现出与PPO活性的显著相关性。

表2 不同采收方式晾制过程中酶促棕色化反应相关指标的相关性分析Tab. 2 Correlation analysis of indexes related to enzymatic browning reaction during different harvesting methods

图3A 晾制过程中不同采收方式烟叶的绿原酸含量变化Fig.3A Variation of chlorogenic acid content in tobacco leaves harvested with different methods during the air-curing process

图3B 晾制过程中不同采收方式烟叶的芸香苷含量变化Fig.3B Changes of rutin content in tobacco leaves with different harvested with different methods during the air-curing process

图3C 晾制过程中不同采收方式烟叶的莨菪亭含量变化Fig.3C Changes of scopolamine content in tobacco leaves harvested with different methods during air-curing process

2.5 采收方式对雪茄烟叶晾制过程中淀粉酶（AMS）活性的影响

如图4所示，淀粉酶活性在晾制期间呈现单峰变化趋势，于第10 d达到峰值，C1、C2、C3处理淀粉酶活性分别比晾制初期升高了180.1%、250.7%、198.8%，之后酶活性逐渐下降。不同处理淀粉酶活性从第5 d开始差异达到了显著水平（P＜0.05），且随着晾制进行，差异逐渐增大，以C2处理酶最高。淀粉含量（图5）随着晾制的进行逐渐下降，前期淀粉降解速率较快，后期趋于缓慢，各处理变化趋势一致，但以C2处理淀粉降解速率为最快，显著高于C1、C3处理。至晾制结束时，C1、C2、C3处理淀粉分别降解了72.8%、80.3%、68.2%。

图4 晾制过程中不同采收方式烟叶淀粉酶活性变化Fig.4 Changes of amylase activity in tobacco leaves with different harvested with different methods during air-curing

2.6 采收方式对雪茄烟叶晾制后内在化学成分及协调性的影响

图5 晾制过程中不同采收方式烟叶淀粉含量变化Fig.5 Changes of starch content in tobacco leaves with different harvested with different methods during air-curing

不同采收方式的雪茄烟叶晾制后，其化学成分如表3，总糖、淀粉、还原糖含量均以C2处理最高，分别为1.85%、2.49%、1.53%，显著高于C1与C3处理，与之有显著性差异。C2、C3处理钾含量显著高于C1处理，但以C2处理含量最高。其他化学成分差异不大。一般来讲，优质烤后烟叶总糖含量达到18%～22%，还原糖含量16%～20%，烟碱含量1.5%～3.5%，淀粉含量4%～5%，两糖比≥0.9（比值越大标志成熟度越好），钾氯比≥4[25]，由于雪茄烟叶晾制过程中叶表面微生物作用及叶片细胞消耗糖类物质致使晾制后雪茄烟叶糖含量与烤烟相比普遍偏低[26]。但与其他两处理相比，综合来看，C2处理化学成分较为协调。

表3 不同采收方式的烟叶化学成分及协调性Tab. 3 Chemical composition and compositional coordination of tobacco leaves harvested with different methods

2.7 采收方式对雪茄烟叶晾制表观颜色的影响

不同采收方式雪茄烟叶晾制效果如图6，带茎采收烟叶颜色发黑，与茎所连叶基部与叶其他部位变色不均匀，叶片皱缩，整体含水量分布不均匀，这是因为带茎采收含水量一直处于偏高水平，PPO活性较强，氧化较多的多酚类物质产生褐变，故颜色偏黑；一次性采收烟叶含水量、PPO活性变化较为适中，颜色为均匀红棕色，外观质量较好；逐片采收烟叶多酚物质含量下降转化的褐色物质较多，致使叶边缘颜色较为暗沉，且晾制过程中水分散失过快，导致烟叶些许皱缩，支脉凸起，韧性不佳。

图6 不同采收方式烟叶晾制后颜色变化对比Fig.6 Comparison of color changes after air-curing of tobacco leaves harvested with different methods

3 讨论

与烤烟不同，雪茄烟叶的调制是在晾房内自然凋亡的过程，其中伴随着温度升高，烟叶失水，淀粉、多酚等大分子物质的降解。晾制品质与此时期雪茄烟叶颜色和水分协调变化密切相关，两者的协同进行对晾制后的雪茄烟叶质量至关重要[27]。烟叶含水量的多少会影响细胞内多种酶活性，进而对雪茄烟叶的晾制效果产生影响[28-29]。如有资料显示晾制过程中多酚氧化酶活性大小与烟叶含水率密切相关，烟叶含水率越高，PPO活性就越强[30]。本试验中，C1处理晾制过程中水分由茎迁移至叶片延缓了水分的散失，C2处理上部叶部分叶片成熟档次相比于逐片采收较低，因此，各处理间烟叶含水率始终为C1＞C2＞C3，故PPO活性以C1最高，C2次之，C3最低。且随着晾制的进行，烟叶水分散失，膜系统遭到破坏[31]，膜系统透性增大使活性氧自由进出烟叶组织，促使PPO活性升高[32-33]，也可能是由于随着晾制的进行，温度升高，致使酶活性增强[34]。之后从第15 d开始，随着水分的大量散失，PPO酶活性也随之下降，此变化规律与赵松超[6,9]等的研究结果一致。

本研究中晾制前期烟叶中的热解物如木质素等热解使多酚含量微微上升[35]，第5 d时含量最高，后随着多酚氧化酶活性的增加，加上失水导致细胞结构被破坏，氧气进入烟叶内，在多酚氧化酶与氧气共同作用下多酚类物质被氧化，含量急剧下降[36-37]。晾制过程中PPO活性以C1最高，因此晾制结束时以C1处理的绿原酸含量最低；由于C3处理失水较C1和C2快，其膜脂过氧化水平较高，产生较多的活性氧，故而C3处理绿原酸被氧化而致含量较C2低[6]。虽然芸香苷、莨菪亭和绿原酸一样也是先升高后降低，但由于多酚氧化酶主要以绿原酸为底物[38]，因此芸香苷、莨菪亭的变化与绿原酸有所不同，各处理芸香苷、莨菪亭并没有迅速下降。另芸香苷、莨菪亭含量与膜脂过氧化水平相关，芸香苷和莨菪亭会清除膜脂过氧化作用所产生的活性氧而含量下降[6]，其中C1处理的烟叶和烟茎同步失水导致该处理烟叶所处环境湿度增大，C3处理失水较快，较高的湿度和较快的失水速度导致膜脂过氧化作用增强，芸香苷和莨菪亭含量降低，因此芸香苷与莨菪亭含量以C2最高。雪茄烟叶具有较长的晾制时间，在此期间烟叶内的多酚类物质被氧化，这是海南雪茄烟叶呈现出褐色的主要原因，但过多的酚类物质被氧化易造成烟叶晾出深黑色，因此多酚被氧化过多既不利于烟叶颜色的定型，也不利于烟叶内在品质的提升，C2处理的烟叶在晾制过程中更有利于形成优质烟叶。

烟叶晾制过程中，淀粉经淀粉酶降解转化为糖类[39]，烟叶糖含量很大程度上会影响烟叶香吃味，淀粉含量过高不仅产生糊焦味，影响抽吸品质，且易挂灰。本试验中，随着晾制进行，温度升高，淀粉酶活性逐渐增大，晾制过程中适度失水能有效增加烟叶的呼吸速率，产生较多的热量，因此以适度失水的C2处理烟叶淀粉酶活性增大速率较快[40-41]，之后烟叶水分散失较多，环境湿度和烟叶含水率较低，淀粉酶活性遭到钝化，但并没有失活[42]，所以后期淀粉酶活性降低但较初始阶段要高。由于一次性采收烟叶的成熟度组织结构和化学成分达到了晾制的较佳水平，因此C2处理前期烟叶淀粉降解较快，淀粉降解较多[43]，后期烟叶含水率过低，淀粉酶几乎停止降解[44]，综合来看晾制结束后C2处理烟叶中淀粉降解最多，品质较好。

烟叶的质量很大程度上取决于烟叶内种类多而复杂的内在化学成分，其各个成分的含量及比值对烟叶质量有很大的影响[45]。不同方式采收的烟叶，其内在化学成分含量也有一定差别[46]。本研究中带茎采收处理的烟叶在较长时间的晾制过程中含水率一直处于较高状态，导致烟叶内长时间饥饿代谢，而糖类物质作为呼吸基质被消耗过多[47]，干物质含量降低，C1处理烟叶晾制后钾含量较其他处理含量低是由于带茎采收烟叶在晾制过程中，一些钾离子向烟杆内转移[48]，故晾制结束时C1处理钾含量显著低于其他两个处理。

4 结论

不同采收方式对雪茄烟叶晾制过程中烟叶含水率、多酚氧化酶活性、多酚类物质含量、淀粉酶活性及内在化学成分均具有显著的影响，一次性采收方式的雪茄烟叶各方面明显优于其他两种采收方式，更适合于晾制出优质的雪茄烟叶。