不同成熟度分类采收装炕对上部烟叶品质及酶活性的影响

高相彬, 苏新宏, 常建波, 马浩波, 王勇军, 王建安，王 俊,刘 芳, 马京民, 陈彦春， 韦凤杰， 王志军

(1.河南省农业科学院 烟草研究所， 河南 许昌 461000； 2.河南省烟草公司 三门峡市公司， 河南 三门峡 472100； 3.河南省烟草公司， 河南 郑州 450000； 4.河南农业大学 烟草学院， 河南 郑州 450000)

0 引言

【研究意义】近年来，烤烟上部4～6片叶充分成熟一次采收技术在很多产区进行示范应用，在提高上部叶品质和工业可用性等方面的提升效果较好。但是，在上部4～6片烟叶不同成熟度分类采收装炕烘烤过程中，棚次间的温湿度环境和烟叶成熟度存在差异，弄清其对上部4～6片烟叶烤后品质的影响，对三门峡市烤烟产业的可持续健康发展具有重要意义。【前人研究进展】保留上部4～6片烟叶可促使顶部3片叶能够正常发育成熟，对提高上部烟叶的可用性具有重要作用[1-4]。但由于叶位、生育期的不同，上部4～6片烟叶的田间成熟度仍然存在明显差异，现行的统一编杆装炕，明显影响烤后烟叶品质的一致性[5-8]。烟叶烤后品质不仅受到田间成熟度的影响[9-11]，而且受烘烤温湿度环境的影响[12-15]。炕房特定的构造、热风循环方式以及棚次装烟产生的影响，形成了不同棚次烟叶所处的温湿度存在差异[16-17]。烘烤温湿度对烟叶物质代谢的酶活性产生影响，进而影响烟叶内含物的分解和转化，最终影响烤后烟叶的化学成分含量[18-19]。气流下降式密集烤房，同一棚次烟叶基本处于相同的变色和干燥环境，纵面干球温度54℃前呈上高下低趋势、湿球温度呈中间高上下低趋势[20]。【研究切入点】目前，鲜见三门峡市上部4～6片不同成熟度烟叶分棚次装炕对烤后烟叶品质影响的研究报道。【拟解决的关键问题】探明上部4～6片不同成熟度烟叶分棚次装炕对烤后烟叶品质影响，以期为生产应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

烤烟品种为当地主栽品种云烟87，选择肥力中等、行株距(120 cm×50 cm)一致且上部叶正常发育的代表性烟田的上部烟叶；烤房为当地3棚下排湿燃煤密集烤房。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验于2019年9月在三门峡市灵宝市进行，以三段式密集烘烤工艺为基础，以中棚烟叶变化作为工艺参数调整依据，以上棚干湿球温度表征烤房内烘烤环境。在上部6片烟叶充分成熟且达到采收标准时，烟叶采收与装炕设3个处理：对照(CK)，上部6片叶混合采收统一编杆后单独装炕于烤房中间棚次；T1，上3片叶单独采收统一编杆后单独装于烤房下棚；T2，下3片叶单独采收统一编杆后单独装于烤房上棚。

1.2.2 样品采集 分别在鲜烟叶以及干球温度38℃稳温开始、38℃稳温终止、42℃稳温开始、42℃稳温终止、47℃稳温开始和47℃稳温终止等时间节点，于烤房内距离加热室2 m、4 m和6 m位置采集代表性烟叶样品。选择叶片中间部分、去掉边缘和主脉，主要化学成分测定样品于105℃杀青15 min、70℃烘干后密封保存；酶活性测定样品先蒸馏水清洗、擦干后液氮速冻后放冰箱低温保存。

1.2.3 指标测定 主要化学成分含量及关键酶活性委托国家烟草栽培生理生化研究基地测定。

1.3 数据处理与分析

采用Excel 2016对数据进行处理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同烘烤进程各处理烟叶淀粉、总糖及还原糖的含量

从图1看出，随烘烤进程的推进，不同处理烟叶淀粉、总糖和还原糖含量存在差异。

图1 不同烘烤进程各处理烟叶淀粉、总糖和还原糖的含量

2.1.1 淀粉 不同处理淀粉含量随着烘烤进程的推进呈先快速降低后缓慢降低再趋于平稳的变化趋势，不同取样时间点各处理间淀粉含量略有差异。其中，鲜烟叶淀粉含量依次为T1>CK>T2，至干球温度38℃稳温终止时，T1、T2和CK的淀粉降解率分别为71.3%、70.9%和71.4%；干球42℃稳温终止至47℃稳温终止，淀粉含量趋于稳定、降解速率较低；干球47℃稳温终止时，淀粉降解率分别达83.5%、82.1%和81.3%，以CK的淀粉含量最高，为5.69%；T2最低，为5.12%；各处理间的差异较小。

2.1.2 总糖 不同处理总糖含量随着烘烤进程的推进呈上升趋势，T1和CK在干球38℃稳温终止时达第1个高峰，随后开始降低，在干球42℃稳温开始时降到最低点后再回升，但CK在干球47℃稳温开始时其含量达最高，为34.28%，T1一直呈上升趋势，T2呈前期快速升高，随后缓慢升高，在干球47℃稳温开始时其含量达最高，为33.02%，随后有所降低。

2.1.3 还原糖 不同处理还原糖含量变化趋势与总糖含量基本一致，在烘烤前期其含量呈快速上升趋势，在干球38℃稳温开始时3个处理的含量均达第1个峰值；随后T1和CK的还原糖含量明显降低，在干球42℃稳温开始时降至最低后再升高，T2的还原糖含量变化比较平稳，略有降低后在干球47℃稳温开始时其含量达最高，为18.65%；CK在干球47℃稳温开始时其含量也达最高，为20.52%，随后开始降低；T1自干球42℃稳温开始后一直呈上升趋势。

2.2 不同烘烤进程各处理烟叶蛋白质及烟碱的含量

从图2看出，随烘烤进程的推进，不同处理烟叶蛋白质和烟碱含量存在差异。

图2 不同烘烤进程各处理烟叶蛋白质和烟碱的含量

2.2.1 蛋白质 不同处理蛋白质含量随烘烤进程推进呈先快后慢下降趋势，试验期内，以T1的蛋白质含量最高，各处理依次为T1>CK>T2；干球42℃稳温终止前，T2蛋白质的降解速率高于CK和T1，干球42℃稳温终止至47℃稳温终止时，T1蛋白质的降解速率高于CK和T2，T2和CK蛋白质的降解速率大幅降低，且含量趋于稳定。表明，T2的蛋白质快速降解过程启动早、终止也早，T1的快速降解过程启动略晚，终止也晚，降解持续时间长于T2和CK。

2.2.2 烟碱 不同处理烟叶烟碱含量随烘烤进程推进呈先上升后下降再上升再下降的双峰曲线变化，3个处理的第一个峰值均出现在干球38℃稳温开始时，随后快速降低，CK和T2在干球38℃稳温终止时降至最低，随后快速上升，在干球42℃稳温终止时达第2个峰值；T1在干球38℃稳温终止至42℃稳温开始期间，烟碱含量变化不大，随后快速上升，在干球47℃稳温开始时达第2个峰值，随后快速下降。

2.3 不同烘烤进程各处理烟叶淀粉酶及蛋白酶的活性

从图3可知，随烘烤进程的推进，不同处理烟叶α-淀粉酶和中性蛋白酶活性存在差异。

图3 不同烘烤进程各处理烟叶α- 淀粉酶和中性蛋白酶的活性

2.3.1α-淀粉酶活性 T1、T2和CK 3个处理α-淀粉酶活性的变化规律基本一致，初期呈缓慢上升趋势，在干球42℃稳温开始时α-淀粉酶活性达最高，分别为2.21 mg/g·min、2.23 mg/g·min和2.29 mg/g·min，之后快速下降。在达最大值前，以T2的α-淀粉酶活性最高；在42℃稳温开始时以CK的酶活性最高、T2和T1其次，随后T2的酶活性快速下降；至47℃稳温终止时以T1的酶活性最高。

2.3.2 中性蛋白酶活性 T1、T2和CK 3个处理中性蛋白酶活性呈先缓慢上升后快速上升再快速下降的趋势，在干球温度42℃稳温终止时达最高，分别为5 208.33 μmol/g·min、5 590.79 μmol/g·min和4 784.33 μmol/g·min。在烘烤开始至38℃稳温终止以及47℃稳温开始至47℃稳温终止期间，均以T1的中性蛋白酶活性最高；在烘烤开始至42℃稳温开始期间，均以T2最低，随后至42℃稳温终止时T2达最大，后期快速降低。

3 讨论

烟叶采收后进入烤房，通过调控烤房内温湿度环境实现烟叶烘烤的目的。由于烤房自身因素，棚次间存在温湿度的规律性差异，且难以克服。不同成熟度烟叶处在基本一致的温湿度环境中，其变黄速率、失水速率和内在生理生化变化也存在很大差异，在烘烤过程中难以兼顾。上部4～6片一次成熟采收，有利于顶叶的开片和协调化学成分[1]，但上部4～6片烟叶在成熟度、内在化学成分含量等方面依然存在较大差异，致使其烘烤后烟叶的品质差异较大。研究将上部6片叶依据其部位和成熟度，分为上部3片和下部3片分别编杆，实现同杆同质；按照成熟度梯度，将下部3片高成熟度烟叶装在炕房的高温棚次，上部3片低成熟度烟叶装在炕房的低温棚次，实现同层同质。研究结果表明，按烟叶成熟度分类烘烤影响烟叶大分子物质的代谢进程，上3片叶单独采收统一编杆后单独装于烤房下棚鲜烟叶的淀粉、蛋白质和烟碱含量均高于上部6片叶混合采收统一编杆后单独装炕于烤房中间棚次和下3片叶单独采收统一编杆后单独装于烤房上棚，但由于α-淀粉酶和中性蛋白酶等大分子物质代谢关键酶活性的维持时间优于上部6片叶混合采收统一编杆后单独装炕于烤房中间棚次和下3片叶单独采收统一编杆后单独装于烤房上棚，在烘烤末期，3个处理烟叶的淀粉、蛋白质、烟碱以及总糖和还原糖含量均达优质烟叶的含量标准。与王万能等[21-22]烟叶烘烤过程中蛋白质的降解及相关酶活性变化的研究结果相一致。

4 结论

上部6片叶一次采收、分成熟度编杆后装炕，有利于协调烘烤过程中不同成熟度烟叶的温湿度环境和调控烟叶淀粉、总糖、还原糖、蛋白质和烟碱含量以及关键酶活性的代谢进程，其主要化学成分含量达到优质烟叶标准，适于在三门峡及类似烟区推广应用。