變黃期失水脅迫對(duì)烤煙上部葉生理和物理特性的影響

魏碩，黃克久，汪代斌，陳少鵬，汪真增，郭保銀，江厚龍，楊超，宋朝鵬*

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變黃期失水脅迫對(duì)烤煙上部葉生理和物理特性的影響

魏碩1，黃克久2，汪代斌2，陳少鵬2，汪真增2，郭保銀2，江厚龍2，楊超2，宋朝鵬1*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.中國煙草總公司重慶煙草公司，重慶 400023)

以K326上部葉為材料，電加熱密集烤箱烘烤，分別于變黃前期(0~20 h)和變黃中期(20~44 h)對(duì)煙葉進(jìn)行失水15%~20%處理，研究烘烤過程煙葉水分、淀粉代謝、細(xì)胞壁物質(zhì)、形態(tài)收縮及烤后煙葉物理特性的變化。結(jié)果表明：變黃前期和中期失水處理，煙葉的失水速率較常規(guī)烘烤(對(duì)照)降低30%~45%，變黃前期失水處理，煙葉淀粉酶活性較高，烤后煙葉淀粉含量較對(duì)照降低31%、纖維素含量降低30%，而變黃中期失水處理煙葉較對(duì)照整體相差明顯；變黃前期失水處理，煙葉橫向收縮率、縱向收縮、橫向卷曲度和縱向卷曲度顯著大于對(duì)照。變黃前期失水處理烤后煙葉平衡含水率、拉力、填充值明顯優(yōu)于對(duì)照。

烤煙；上部煙葉；變黃期；失水處理；生理；物理特性

提高烤煙上部葉的工業(yè)可用性是煙草行業(yè)的重點(diǎn)研究課題，大量研究表明，烤煙上部葉淀粉、細(xì)胞壁物質(zhì)降解不充分是造成烤后煙葉形態(tài)收縮、僵硬的根本原因[1–3]。烘烤過程中的高溫、失水脅迫通常會(huì)加速煙葉的生理代謝[4–5]。宮長榮等[6]研究表明，離體煙葉失水脅迫可以使部分生理代謝加快；王樹勛等[7]研究顯示，烘烤前期煙葉失水會(huì)促進(jìn)煙葉變黃。變黃階段是煙葉物質(zhì)轉(zhuǎn)化降解的主要時(shí)期。筆者以K326上部煙葉為材料，對(duì)變黃階段前期、中期煙葉進(jìn)行失水處理，觀察分析烘烤過程煙葉淀粉及淀粉酶活性、細(xì)胞壁物質(zhì)、形態(tài)收縮和烤后煙葉物理特性的變化，旨在為提高上部煙葉可用性提供參考。

1　材料與方法

1.1　材料

供試品種為K326。

1.2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年在重慶市彭水縣煙草試驗(yàn)站進(jìn)行。選取正常落黃、成熟度相對(duì)一致的上部第14~15葉位煙葉，用KCKY–C氣流上升式電加熱密集烘烤試驗(yàn)箱(南平市科創(chuàng)機(jī)電成套設(shè)備有限公司生產(chǎn))進(jìn)行烘烤，裝煙量10桿，總質(zhì)量100 kg。設(shè)3個(gè)處理：T1，變黃前期(自烘烤開始，至20 h)使煙葉失水15%~20%；T2，變黃中期(常規(guī)烘烤20 h始，至44 h)使煙葉失水15%~20%；CK，常規(guī)烘烤。2種失水處理均通過升高干球溫度至40~42 ℃來加快煙葉脫水，為提高煙葉失水的均勻性，濕球溫度適當(dāng)提高，期間適時(shí)拉低濕度完成脫水，用時(shí)10~14 h。T1和T2處理完成后降至常規(guī)烘烤對(duì)應(yīng)溫度，濕球溫度相比對(duì)照處理提高0.5~1 ℃保濕變黃。定色階段和干筋階段均按照上部葉常規(guī)三段式烘烤工藝[8]進(jìn)行烘烤。

1.3　測定項(xiàng)目與方法

參照樊軍輝等[2]的烘烤取樣方法，分別對(duì)常溫(30 ℃)鮮煙葉和烘烤過程各關(guān)鍵溫度點(diǎn)(35、38、42、45、48、54、60和68 ℃)穩(wěn)溫結(jié)束時(shí)刻煙葉15片，測定含水率、收縮率和卷曲度、淀粉酶活性[9]、纖維素、木質(zhì)素及淀粉含量[10]，每個(gè)取樣點(diǎn)重復(fù)3次。烘烤結(jié)束后分別取B2F煙葉樣品1 kg，測定煙葉的物理特性[11]。

試驗(yàn)結(jié)果用Microsoft Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用SPSS 23.0進(jìn)行分析。

2　結(jié)果與分析

2.1　不同失水處理烘烤中煙葉水分含量的變化

烘烤過程失水處理煙葉含水率均呈減小趨勢(表1)，相比對(duì)照，變黃前期失水處理和變黃中期失水處理煙葉含水率分別在35、38 ℃時(shí)顯著減小。變黃前期失水處理煙葉含水率顯著小于對(duì)照處理煙葉，進(jìn)入定色期(45~68 ℃)各處理間煙葉含水率差異不顯著。相比對(duì)照，變黃前期失水處理和變黃中期失水處理煙葉失水速率分別在35、38 ℃時(shí)顯著增大，變黃后期失水速率顯著減小，降低30%~ 45%。

表1　烘烤過程中煙葉的含水率及失水速率

同行不同小寫字母表示數(shù)據(jù)在0.05水平上存在顯著差異。

2.2　不同失水處理烤中煙葉淀粉含量及酶活性變化

烘烤過程不同處理煙葉淀粉含量呈逐漸減小趨勢(表2)，在38~42 ℃大量降解。相比對(duì)照煙葉，變黃前期失水處理和變黃中期失水處理煙葉淀粉含量分別在35、38 ℃時(shí)顯著減少。42~68 ℃變黃前期失水處理和變黃中期失水處理煙葉淀粉含量顯著小于對(duì)照處理煙葉；相比對(duì)照，變黃前期失水處理和變黃中期失水處理煙葉淀粉含量分別降低31%和20%。烘烤過程中各處理煙葉淀粉酶活性基本呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，相比對(duì)照，變黃前期失水處理和變黃中期失水處理煙葉淀粉酶活性分別在35、38 ℃時(shí)顯著增大，并且變黃前期失水處理煙葉淀粉酶活性在整個(gè)變黃期均較高，變黃中期失水處理煙葉淀粉酶活性在38~42 ℃維持較高水平，而對(duì)照處理煙葉淀粉酶活性僅在42 ℃時(shí)達(dá)到最大。

表2　烘烤過程中煙葉淀粉含量及淀粉酶的活性

同行不同小寫字母表示數(shù)據(jù)在0.05水平上存在顯著差異。

2.3　不同失水處理烤中煙葉的細(xì)胞壁物質(zhì)變化

烘烤過程煙葉木質(zhì)素含量呈逐漸減少趨勢(表3)，35~48 ℃階段為煙葉木質(zhì)素降解的主要時(shí)期，不同處理煙葉木質(zhì)素含量之間差異不顯著。烘烤過程煙葉纖維素含量呈逐漸減少趨勢，35~45 ℃階段為煙葉纖維素降解的主要時(shí)期，烘烤變黃前期失水處理煙葉淀粉含量整體顯著低于對(duì)照處理煙葉，纖維素含量降低30%。

表3　烘烤過程中煙葉木質(zhì)素和纖維素的含量

同行不同小寫字母表示數(shù)據(jù)在0.05水平上存在顯著差異。

2.4　不同失水處理烤中煙葉的形態(tài)變化

烘烤過程各處理煙葉橫向收縮率均呈逐漸增大趨勢(表4)，35~48 ℃階段為煙葉橫向收縮率變化的關(guān)鍵時(shí)期，35 ℃時(shí)變黃前期失水處理煙葉橫向收縮率顯著大于變黃中期失水處理和對(duì)照處理煙葉，隨后各處理煙葉橫向收縮率之間表現(xiàn)為：變黃前期失水處理煙葉橫向收縮率最大；變黃中期失水處理煙葉橫向收縮率次之；對(duì)照處理煙葉橫向收縮率最小。烘烤過程各處理煙葉縱向收縮率呈先略有減小后增大趨勢，42~54 ℃階段為煙葉縱向收縮率變化的關(guān)鍵時(shí)期，變黃前期失水處理煙葉縱向收縮率顯著大于對(duì)照處理煙葉，48~68 ℃時(shí)變黃中期失水處理煙葉縱向收縮率顯著大于對(duì)照處理煙葉。

表4　烘烤過程中煙葉的收縮率

同行不同小寫字母表示數(shù)據(jù)在0.05水平上存在顯著差異。

烘烤過程各處理煙葉橫向卷曲度和縱向卷曲度均呈逐漸增大趨勢(表5)，42~54 ℃階段為煙葉橫向卷曲度變化的關(guān)鍵時(shí)期，烘烤過程變黃前期失水處理煙葉橫向卷曲度顯著大于對(duì)照處理煙葉，38~45 ℃變黃中期失水處理煙葉橫向卷曲度顯著大于對(duì)照處理煙葉，但之后不存在顯著差異。42~48 ℃階段為煙葉縱向卷曲度變化的關(guān)鍵時(shí)期，45~68 ℃變黃中期失水處理煙葉縱向卷曲度顯著大于對(duì)照處理煙葉。

表5　烘烤過程中煙葉的卷曲度

同行不同小寫字母表示數(shù)據(jù)在0.05水平上存在顯著差異。

2.5　失水處理烤后煙葉的物理特性

由表6可以看出，不同處理烤后煙葉物理特性存在不同程度差異，對(duì)照處理烤后煙葉單葉質(zhì)量顯著大于變黃前期失水處理煙葉；烤后煙葉葉面密度各處理間存在顯著差異，表現(xiàn)為隨著變黃期失水處理的提前而減?。蛔凕S前期失水處理烤后煙葉葉片厚度顯著小于變黃中期失水處理和對(duì)照處理煙葉，但其含梗率和填充值顯著大于變黃中期失水處理和對(duì)照處理煙葉；對(duì)照處理烤后煙葉平衡含水率顯著小于變黃前期失水處理和變黃中期失水處理煙葉；拉力各處理間存在顯著差異，表現(xiàn)為隨著變黃期失水處理的提前而增大。

表6　烤后煙葉的物理特性

同列不同小寫字母表示數(shù)據(jù)在0.05水平上存在顯著差異。

3　結(jié)論與討論

烘烤過程煙葉失水呈現(xiàn)“S”形變化規(guī)律[12–13]，變黃前期和變黃中期失水處理改變了煙葉在定色前期集中失水的態(tài)勢。烘烤過程中煙葉淀粉代謝受煙葉水分、溫度、濕度的影響。研究顯示，相比對(duì)照處理，變黃前期和變黃中期失水處理提高了煙葉淀粉酶活性，變黃中期失水處理煙葉變黃中后期淀粉酶活性較高，加快變黃期煙葉淀粉的降解，變黃前期失水處理烤后煙葉淀粉含量顯著減少，這主要與煙葉失水脅迫有關(guān)[5–6]。煙葉木質(zhì)素、纖維素作為細(xì)胞壁物質(zhì)的主要組成部分，含量較高將影響煙葉的香吃味[14–15]。變黃期及定色前期是細(xì)胞壁物質(zhì)降解的主要時(shí)期[16]。武圣江等[3]研究表明，42 ℃時(shí)纖維素酶活性達(dá)到最大值，纖維素降解較快。本研究顯示，35~48 ℃階段為煙葉木質(zhì)素和纖維素降解的主要時(shí)期，變黃前期失水處理煙葉纖維素降解較快、烤后煙葉纖維素含量明顯降低，可能是變黃前期失水處理采用40~42 ℃高溫脫水的誘導(dǎo)或刺激作用，加快了變黃前期煙葉纖維素降解。

本研究結(jié)果表明，烘烤過程中煙葉收縮率和卷曲度呈逐漸增大的趨勢，42~54 ℃階段為煙葉形態(tài)收縮和卷曲變化的關(guān)鍵時(shí)期，這與樊軍輝等[2]研究結(jié)果一致，其中縱向收縮率在35~38 ℃階段有所減小，可能是煙葉初步失水變軟后托條、長度增加引起的[17]；通常，烘烤過程中煙葉形態(tài)變化與煙葉的失水干燥程度相一致[12]，變黃前期和變黃中期失水處理一定程度上改善了煙葉的失水態(tài)勢，使之向普通烤房煙葉失水態(tài)勢靠攏[18]，這可能是其煙葉收縮率和卷曲度大于對(duì)照的原因之一?？竞鬅熑~物理特性反映了煙葉的外觀質(zhì)量[19–20]。本研究結(jié)果顯示，烤后煙葉平衡含水率、拉力、填充值表現(xiàn)為變黃前期失水處理較優(yōu)、變黃中期失水處理次之、對(duì)照處理較差，這與樊軍輝等[2]的研究不同烤房結(jié)果相照應(yīng)。

淀粉、細(xì)胞壁物質(zhì)降解不充分是造成烤后煙葉組織結(jié)構(gòu)緊密、僵硬的根本原因，形態(tài)收縮和物理特性是烤后煙葉組織結(jié)構(gòu)緊密、僵硬的外在表現(xiàn)。變黃前期失水處理促進(jìn)了上部葉淀粉、纖維素的降解，使形態(tài)收縮和物理特性得到改善，有利于減少上部烤后煙葉平板、僵硬的發(fā)生。烘烤過程煙葉水分影響其內(nèi)在生理變化及品質(zhì)形成密切相關(guān)，本研究僅探討了變黃期失水脅迫對(duì)淀粉代謝、纖維素、木質(zhì)素及形態(tài)物理特性的影響，而對(duì)于煙葉品質(zhì)的影響尚有待進(jìn)一步研究。

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責(zé)任編輯：羅慧敏

英文編輯：羅維

Effects of dehydration in yellowing stage on physiological and physical properties of tobacco upper leaves during curing

WEI Shuo1, HUANG Kejiu2, WANG Daibin2, CHEN Shaopeng2, WANG Zhenzeng2, GUO Baoyin2, JIANG Houlong2, YANG Chao2, SONG Zhaopeng1*

(1.College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2.Chongqing Tobacco Company of China National Tobacco Corp, Chongqing 400023, China)

The upper leaf of K326 was used as test material, and subjected to curing by an electric heating flue–cured tobacco oven. The tobacco leaves were treated by dehydration (15%–20%) during the early yellowing stage (0–20 h) and the middle yellowing stage (20–44 h) to study the changes of moisture content, starch metabolism, cell wall material and physical properties of tobacco leaves. The results showed that the drying rate of tobacco leaves with dehydration decreased 30%–45% compared to the control. The level of amylase activity in tobacco leaves with dehydration at yellowing early stage was higher, and starch content in these tobacco leaves decreased 31% and cellulose content decreased 30% compared with the control treatment. While, there was no significant difference between the treatment of tobacco leaves with dehydration in the middle yellowing stage and control treatment. Horizontal shrinkage, vertical shrinkage, horizontal rolling index and vertical rolling index of flue–cured tobacco leaves with dehydration in the yellowing early stage were significantly larger compared to the control treatment. In addition, the equilibrium moisture content, tension and filling value of flue–cured tobacco leaves with dehydration in the yellowing early stage were better than those of the control treatment.

flue–cured tobacco; tobacco upper leaves; yellowing stage; dehydration treatment; physiological; physical property

S572.09

A

1007-1032(2017)06-0630-05

2017–02–23

2017–08–16

中國煙草總公司重慶市公司項(xiàng)目(NY20150601070011)

魏碩(1991—)，男，河南南陽人，碩士研究生，主要從事煙草烘烤調(diào)制研究，weishuo006@163.com；

通信作者，宋朝鵬，博士，副教授，主要從事煙草調(diào)制與加工研究，ycszp@163.com

投稿網(wǎng)址：http://xb.hunau.edu.cn