“兩燉一停”烘烤工藝烤煙蛋白酶活性及蛋白質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化

潘 洪，龍慶祥，林小淇，劉 婕，艾復(fù)清,3

（1貴州大學(xué)，貴陽(yáng)550025；2貴州省煙草公司黔南州公司，貴州黔南558000；3貴州省煙草品質(zhì)重點(diǎn)研究實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng)550025）

0 引言

煙葉烘烤過(guò)程是在酶參與下的生理生化變化過(guò)程[1-2]，而酶活性的高低直接影響煙葉內(nèi)含物的分解和轉(zhuǎn)化，從而影響烤后煙葉的化學(xué)成分含量[3-6]。酶活性除受鮮煙葉素質(zhì)影響，還受到烘烤過(guò)程中溫濕度的影響[7-10]。蛋白質(zhì)是煙葉中重要的化學(xué)成分之一，對(duì)煙葉質(zhì)量具有重要的影響[11-14]。目前常規(guī)烘烤中有關(guān)烘烤過(guò)程中酶活性或化學(xué)成分的研究已有一些報(bào)道[15-23]，但在烘烤過(guò)程中蛋白質(zhì)含量及蛋白酶活性研究的報(bào)道卻不多[19-23]，對(duì)常規(guī)烘烤和“兩燉一?！焙婵痉绞降南到y(tǒng)研究未見(jiàn)報(bào)道。筆者比較常規(guī)烘烤和“兩燉一?！焙婵驹诤婵具^(guò)程中蛋白質(zhì)含量及蛋白酶活性的變化，旨在為“兩燉一停”烘烤工藝提供試驗(yàn)依據(jù)，為烤煙烘烤技術(shù)的改進(jìn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

研究田間試驗(yàn)于2017年4—9月在黔南州龍里縣灣灘河鎮(zhèn)進(jìn)行，室內(nèi)試驗(yàn)在貴州大學(xué)作物科學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。黔南州龍里縣灣灘河鎮(zhèn)屬北亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，海拔1480 m，土壤類型為黃壤、肥力中等，土壤pH 6.35，前茬空閑。

1.2 試驗(yàn)材料

烤煙品種為‘云煙87’，部位為中部葉。采用漂浮育苗，4月20日移栽，密度為16500株/hm2，施氮量為105 kg/hm2，N:P2O5:K2O為1:1:2.5，留葉數(shù)20片。成熟采收，中部葉主脈全部白，支脈1/3～2/3變白，葉面5～6成黃。其他栽培措施按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙栽培技術(shù)要求進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)處理，以常規(guī)密集烘烤為對(duì)照、“兩燉一?！泵芗婵荆ㄗ凕S中后期不排濕）為處理，具體設(shè)置見(jiàn)表1。在烘烤過(guò)程中每隔6 h取樣一次，測(cè)定煙葉的蛋白質(zhì)含量（取樣至168 h）和蛋白酶活性（取樣至120 h）。

表1 烘烤技術(shù)簡(jiǎn)表

1.4 測(cè)定方法

選擇正常成熟煙葉掛桿烘烤，每次隨機(jī)從對(duì)照和處理烤房取樣15片（每層5片，即3次重復(fù)）。取樣后立即切去葉尖、葉基和主脈后按半葉法分為2份，一份放入自封袋置于-20℃環(huán)境中保存，用于測(cè)定蛋白酶活性；另一份置于烘箱中在105℃殺青15 min后，80℃烘干后保存，用于測(cè)定蛋白質(zhì)含量。取樣完成后統(tǒng)一送回貴州大學(xué)作物科學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定，總氮采用凱氏定氮法測(cè)定[25]，蛋白質(zhì)含量采用間接法計(jì)算；蛋白酶活性采用紫外比色法[26]測(cè)定，所用蛋白酶測(cè)定試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019、SPSS 22數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 烘烤過(guò)程中蛋白酶活性變化規(guī)律

由圖1可見(jiàn)，處理和對(duì)照烘烤過(guò)程中蛋白酶活性總體上的變化趨勢(shì)一致，均呈現(xiàn)出升高—降低—升高—降低的“雙峰曲線”，第一個(gè)峰值在變黃期(0～66 h)出現(xiàn)，第二個(gè)峰值在定色期(66～120 h)出現(xiàn)。對(duì)照第一個(gè)峰值酶活性從18 h開(kāi)始上升，在30 h達(dá)到最大值后開(kāi)始下降，42 h降到低點(diǎn)，這段時(shí)間酶活性的平均值為81.47 U/mg；處理的酶活性從18 h開(kāi)始上升，在36 h達(dá)到最大值后開(kāi)始下降，48 h降到低點(diǎn)，這段時(shí)間酶活性的平均值為99.17 U/mg。第二個(gè)峰值對(duì)照的酶活性從60 h開(kāi)始上升，在72 h達(dá)到最大值后開(kāi)始下降，78 h降到低點(diǎn)，這段時(shí)間酶活性的平均值為98.22 U/mg；處理的酶活性從66 h開(kāi)始上升，在78 h達(dá)到最大值后開(kāi)始下降，90 h降到低點(diǎn)，這段時(shí)間酶活性的平均值為114.27 U/mg。

從蛋白酶活性峰值比較，2個(gè)峰值均以處理的酶活性更高，分別為208.5、199.26 U/mg，分別較對(duì)照高19.46、30.63 U/mg，但出現(xiàn)較對(duì)照晚；從2個(gè)階段平均值看，也以處理的酶活性更高，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，整個(gè)過(guò)程處理的酶活性平均值為74.66 U/mg，高出對(duì)照20.26 U/mg。綜上，2種烘烤方式的酶活性以“兩燉一停”烘烤的酶活性更高。

2.2 烘烤過(guò)程中蛋白質(zhì)含量變化規(guī)律

由圖2可知，烘烤過(guò)程中2種烘烤方式的蛋白質(zhì)含量變化表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，但不同的烘烤方式下降的速度不同，在30 h前對(duì)照和處理的變化差異不大，30 h后處理明顯低于對(duì)照。其中，對(duì)照在0～30 h蛋白質(zhì)的降解速率為每小時(shí)0.095個(gè)百分點(diǎn)，30～120 h為每小時(shí)0.017個(gè)百分點(diǎn)；處理在0～42 h的降解速率為每小時(shí)0.092個(gè)百分點(diǎn)，42～120 h為每小時(shí)0.016個(gè)百分點(diǎn)；2種方式均在120 h后變化不明顯?？梢?jiàn)，2種方式的蛋白質(zhì)含量下降速率均表現(xiàn)為快速下降—緩慢下降—變化不大的趨勢(shì)，但處理在快速下降階段的持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，此階段的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)與“兩燉一?！焙婵镜拿富钚愿哂嘘P(guān)。

圖2 2種烘烤方式烘烤過(guò)程中蛋白質(zhì)含量的變化規(guī)律

從烘烤時(shí)期來(lái)看，變黃期(0～66 h)的降解速率對(duì)照和處理分別為每小時(shí)0.054個(gè)百分點(diǎn)和每小時(shí)0.069個(gè)百分點(diǎn)；定色期(66～120 h)分別為每小時(shí)0.013個(gè)百分點(diǎn)和每小時(shí)0.009個(gè)百分點(diǎn)；干筋期(120～168 h)均變化不大?？梢?jiàn)，從烘烤時(shí)期上也表現(xiàn)為快速下降—緩慢下降—基本不變的趨勢(shì)。2種方式以處理在變黃期的降解速率較大，高出對(duì)照每小時(shí)0.15個(gè)百分點(diǎn)，但在定色期降解速率稍低。

綜上，2種烘烤方式在烘烤過(guò)程中的蛋白質(zhì)含量變化均表現(xiàn)為快速下降—緩慢下降—基本不變的趨勢(shì)。2種方式中以“兩燉一?！焙婵驹诳焖傧陆惦A段的持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，故烘烤結(jié)束時(shí)蛋白質(zhì)含量“兩燉一?！焙婵緸?.68%，較常規(guī)烘烤低0.86個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 烘烤過(guò)程中蛋白質(zhì)降解幅度

由表2可見(jiàn)，無(wú)論哪種烘烤方式，蛋白質(zhì)降解幅度均表現(xiàn)出變黃期＞定色期＞干筋期。變黃期為蛋白質(zhì)降解的最主要時(shí)期，降解幅度達(dá)總降解幅度的80%以上，此期如何提高并保持蛋白酶活性，對(duì)于蛋白質(zhì)降解極其重要；處理在變黃期蛋白質(zhì)降解幅度為33.3%（占總降解幅度比值89.3%），較對(duì)照高7.8個(gè)百分點(diǎn)（占比較常規(guī)烘烤高8.6個(gè)百分點(diǎn)）；烘烤結(jié)束時(shí)處理的蛋白質(zhì)總降解幅度為37.3%，較對(duì)照高5.7個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明“兩燉一?！焙婵靖诘鞍踪|(zhì)的分解。

表2 2種烘烤方式烘烤過(guò)程中煙葉蛋白質(zhì)降解幅度 %

3 結(jié)論

2種烘烤方式烘烤‘云煙87’過(guò)程中蛋白酶活性均呈升—降—升—降的“雙峰曲線”變化規(guī)律，蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)出變黃期快速下降—定色期緩慢下降—干筋期變化不大的趨勢(shì)，變黃期降解幅度達(dá)總降解幅度的80%以上。2種烘烤方式以“兩燉一?！焙婵镜拿富钚愿?，蛋白質(zhì)的降解幅度更大，烤后煙葉蛋白質(zhì)含量更低。

4 討論

研究結(jié)果表明，‘云煙87’中部葉在烘烤過(guò)程中，2種烘烤方式蛋白酶活性呈升—降—升—降的“雙峰曲線”，與艾復(fù)清等[9-10]對(duì)‘K326’研究結(jié)果吻合；蛋白質(zhì)含量的變化均表現(xiàn)為變黃期快速下降，定色期緩慢下降，干筋期變化不大；變黃期的蛋白質(zhì)降解幅度均達(dá)總降解幅度的80%以上，是蛋白質(zhì)降解的最主要時(shí)期，這與前人[22-24]的研究結(jié)果相似，但本研究以“兩燉一停”烘烤在變黃期蛋白質(zhì)降解幅度更大，烤后煙葉蛋白質(zhì)含量更低。

2種烘烤方式比較，“兩燉一停”烘烤酶活性的平均值和峰值酶活性均高于對(duì)照，其主要原因可能是“兩燉一停”烘烤在變黃中后期采用不排濕的方式，其環(huán)境相對(duì)濕度高于對(duì)照的一直排濕方式，較高的變黃相對(duì)濕度使蛋白酶活性更高[1]。因此，“兩燉一停”烘烤在變黃期蛋白質(zhì)降解幅度更多，總降解幅度也高于對(duì)照。而在30 h后“兩燉一?！焙婵镜牡鞍踪|(zhì)含量明顯低于對(duì)照也正是該階段酶活性較高所致。

一般來(lái)說(shuō)，蛋白酶的活性越高分解蛋白質(zhì)能力越強(qiáng)[1,19-23]，但本研究定色期蛋白酶的活性測(cè)值高于變黃期，而蛋白質(zhì)降解卻遠(yuǎn)低于變黃期，其原因主要是實(shí)際烘烤過(guò)程中定色期的溫度較高、濕度較低，限制了酶活性的降解能力，而所測(cè)值高則是與測(cè)定過(guò)程中加水有關(guān)。

“兩燉一?！焙婵臼琴F州煙區(qū)在生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上總結(jié)出的一種全新烘烤方式，其烘烤的核心是中溫高濕慢變黃，變黃期初期到變黃中期基本不排濕，通過(guò)研究可見(jiàn)，在變黃期較高的濕度有利于酶活性的提高，也是煙葉物質(zhì)轉(zhuǎn)化的主要時(shí)期。目前該方法已在貴州部分煙區(qū)推廣應(yīng)用，但因生態(tài)條件、品種和栽培技術(shù)措施不同，其是否適宜大面積推廣有待進(jìn)一步研究。