不同密集烘烤工藝對引進(jìn)烤煙品種NC71烘烤過程中生理指標(biāo)及品質(zhì)的影響

李曉輝，甄煥菊，李雪利，牛慧偉，趙銘欽，典瑞麗

（1.中國煙草總公司職工進(jìn)修學(xué)院，河南 鄭州 450008；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002）

美國烤煙品種NC71，2010年引入我國，至今生產(chǎn)上表現(xiàn)為產(chǎn)量高、不易感病，而且煙葉香氣質(zhì)較好、香氣量較足，具有較高的質(zhì)量水平和較好的工業(yè)可用性［1］。

煙葉烘烤是其生理生化變化的重要過程，是保證煙葉質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［2］。隨著密集烤房的迅速發(fā)展，烤房的溫濕度控制水平不斷提高，但是煙農(nóng)無法按照特色烤煙品種制定適宜的烘烤方案，導(dǎo)致烤后煙葉出現(xiàn)青煙、掛灰、雜色、黑糟等現(xiàn)象［3］。不同烘烤條件下煙葉的生理生化變化有很大差異，且對烤后煙葉的品質(zhì)有不同程度的影響［4，5］。所以通過不同烘烤方法對特色烤煙品種進(jìn)行烘烤，進(jìn)而篩選出最適宜的烘烤方案，對新品種的推廣應(yīng)用有重要意義。

目前，關(guān)于不同烤煙品種烘烤工藝的研究已有不少報道。研究認(rèn)為，明確烤煙品種烘烤特性，對制定烤煙烘烤工藝及改善煙葉品質(zhì)有重要意義［6，7］。王松峰等［8］研究表明不同密集烘烤工藝對煙葉多酚類物質(zhì)及PPO活性有顯著影響。王愛華等［9］通過研究烤煙新品種中煙203烘烤中的生理生化變化，已掌握其烘烤技術(shù)要點。楊曉亮等［10］用5種烘烤工藝對5個烤煙品種進(jìn)行烘烤，發(fā)現(xiàn)NC71適當(dāng)縮短其變黃期和定色期，能夠提高其感官質(zhì)量。蘇家恩等［11］通過研究NC71烘烤過程中的變黃與失水協(xié)調(diào)程度，認(rèn)為NC71宜采用適當(dāng)降低濕度烘烤，提高失水程度。孟智勇等［12］用不同烘烤工藝對濃香型烤煙品種進(jìn)行烘烤，進(jìn)一步挖掘出了品種特點。羅定棋等［13］研究認(rèn)為高溫烘烤和循環(huán)排濕烘烤對下部葉烘烤效果較為理想。朱偉等［14］對K326的研究表明，相對高溫高濕變黃＋先排濕后定色＋相對低溫低濕定色烘烤工藝可使煙葉質(zhì)量得到改善。

目前國內(nèi)對引進(jìn)烤煙品種NC71的研究多集中在田間品種對比試驗以及氮代謝試驗等方面［15，16］，對其適宜烘烤工藝的研究較少。因此本試驗設(shè)置3種密集烘烤工藝處理，研究其對特色烤煙品種NC71烘烤中生理生化指標(biāo)及烤后煙葉品質(zhì)的影響，以期篩選出最適宜的烘烤方案，推進(jìn)該品種的大面積推廣種植。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020年在河南省許昌市襄城縣進(jìn)行。土壤類型為褐土，耕作層土壤理化性質(zhì)：有機質(zhì)含量9.42 g／kg、全氮0.85 g／kg、速效氮58.34 mg／kg、速效磷24.15 mg／kg、速效鉀87.24 mg／kg，pH值7.6。

供試品種為NC71。田間管理措施均按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉栽培技術(shù)規(guī)程進(jìn)行。

1.2 試驗設(shè)計

選取成熟度一致、落黃均勻的優(yōu)質(zhì)中部葉（從底部向上數(shù)12～14片），采用電熱式溫濕度自控密集烤箱進(jìn)行烘烤，共設(shè)置3個處理。

T1：常規(guī)烘烤。開火后6 h將干濕球溫度升至36／34.5℃，穩(wěn)溫烘烤10 h左右；然后以1℃／h的速度使干濕球溫度升至38／36℃，穩(wěn)溫烘烤15～20 h，煙葉變黃8成；再以1℃／h的速度使干濕球溫度升至42／37℃左右，至煙葉黃片黃筋、主脈干燥發(fā)軟；隨后以1℃／h的速度將干濕球溫度升至45～48／38℃，至黃片黃筋、葉片干燥軟卷筒；接著以2℃／h的速度將干濕球溫度提升至53～55／39℃，至煙葉大卷筒；隨后烘烤進(jìn)入干筋階段。

T2：高溫變黃烘烤。開火后6 h將干濕球溫度升至38／37～37.5℃，穩(wěn)溫穩(wěn)濕烘烤至煙葉變黃8成；而后再以2℃／h的速度將干濕球溫度升至41～43／38.5℃，使煙葉變黃9成；隨后以2℃／h的速度將干濕球溫度升至45～48／38℃，至煙葉黃片黃筋、葉片充分凋萎；接著以1℃／h的速度將干濕球溫度升至53～55／40～41℃，至煙葉達(dá)到大卷筒；隨后烘烤進(jìn)入干筋階段。

T3：定色期排濕烘烤。開火后6 h將干濕球溫度升高到36／34.5℃，穩(wěn)溫排濕10 h左右；然后以2℃／h的速度將干濕球溫度升至39～40／36.5℃，至煙葉達(dá)9成黃；再以1℃／h的速度將干濕球溫度升至42～43／38℃左右，至煙葉充分凋萎；再以1℃／h的速度將干濕球溫度升至45～48／39～40℃左右，至煙葉黃片黃筋；接著以1℃／h的速度將干濕球溫度升至53～55／41℃，連續(xù)烘烤20 h，至煙葉達(dá)到大卷筒；隨后烘烤進(jìn)入干筋階段。

1.3 取樣方法

分別在烘烤過程中的關(guān)鍵溫度點（鮮煙、38、42、48℃和54℃）末期取樣，每次取煙葉10片，分成3份，一份用于煙葉含水率測定；一份切去葉尖和基部各1／3區(qū)域，將中間1／3區(qū)域裝在液氮罐中，用于酶活性測定；一份在105℃殺青15 min、60℃下烘干，用粉碎機粉碎后過60目篩保存，用作多酚類物質(zhì)指標(biāo)和化學(xué)成分的測定。每處理均重復(fù)3次。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 含水率 采用殺青烘干法［17］測定含水率。

1.4.2 丙二醛 采用硫代巴比妥酸法［18］測定丙二醛含量。

1.4.3 酶活性 采用鄰苯二酚氧化法［19］測定多酚氧化酶（PPO）活性；采用氮藍(lán)四唑（NBT）法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用愈創(chuàng)木酚氧化法［20］測定過氧化物酶（POD）活性。

1.4.4 多酚類物質(zhì) 采用YC／T 202—2006（國家煙草專賣局）標(biāo)準(zhǔn)測定綠原酸、蕓香苷和莨菪亭含量?？偡雍繛槿吆恐汀?/p>

1.4.5 化學(xué)成分 采用Bran＋Luebbe AA3型連續(xù)流動分析儀［21］測定煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀、氯含量。

1.4.6 外觀質(zhì)量 由中國煙草總公司職工進(jìn)修學(xué)院專家按國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 2635—92：煙草及煙草制品—外觀質(zhì)量評價方法）進(jìn)行烤后煙葉外觀質(zhì)量評定，并且計算黃煙組、微帶青煙組、雜色煙組和黑糟煙組比例。

1.4.7 感官質(zhì)量 由河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心專家采用暗評方式進(jìn)行評吸。評吸要求按照煙草行業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)（YC／T 138—1998：煙草及煙草制品—感官質(zhì)量評價方法）執(zhí)行。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計作圖用Microsoft Excel 2010，采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同密集烘烤工藝對煙葉生理指標(biāo)的影響

2.1.1 水分含量 由圖1可知，隨著烘烤進(jìn)程的推進(jìn)，各個烘烤工藝下的煙葉水分均呈下降趨勢。變黃前期下降較為平緩，且各處理水分含量差異不顯著；38℃后，煙葉開始大量失水，T1處理失水速率較快，T2次之，T3最慢；變黃末期至定色期，各處理失水量表現(xiàn)為T1＞T2＞T3，分別為58.07%、49.71%和42.10%，且各處理水分含量表現(xiàn)為T3＞T2＞T1。

圖1 密集烘烤過程中煙葉含水率的變化

2.1.2 MDA含量 由圖2可知，隨著烘烤的推進(jìn)，各個烘烤工藝下煙葉MDA含量逐漸升高。42～54℃間，各處理MDA含量差異顯著（P＜0.05），同一時間以T1處理最高，T3次之，T2最低。定色末期，T1、T2、T3處理MDA含量比烘烤開始時分別增大4.76、3.65、3.99倍，以T2處理含量最低。

圖2 密集烘烤過程中煙葉MDA含量的變化

2.1.3 PPO活性 由圖3可知，不同烘烤工藝下煙葉PPO活性變化規(guī)律有所不同，變黃期各個處理的PPO活性呈下降趨勢，42℃之后PPO活性始終表現(xiàn)為T1＞T3＞T2，且處理間差異顯著（P＜0.05），48℃時PPO活性有一個明顯高峰，T1、T2、T3處理分別為54.18、26.38、42.14 U／（g·min）。

圖3 密集烘烤過程中煙葉PPO活性的變化

2.1.4 SOD活性 由圖4可知，不同烘烤工藝下煙葉SOD活性變化規(guī)律基本一致，呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢。變黃前期，SOD活性下降，可能是因為煙葉含水率下降導(dǎo)致膜脂過氧化水平升高；42℃時，各處理SOD活性波動較大，表現(xiàn)為T2＞T1＞T3，且處理間差異顯著（P＜0.05）；48℃時，各處理SOD活性有一個明顯高峰，T1、T2、T3處理比42℃時升高45.67%、54.43%和48.89%。

圖4 密集烘烤過程中煙葉SOD活性的變化

2.1.5 POD活性 由圖5可知，不同烘烤工藝下煙葉POD活性變化規(guī)律基本一致，表現(xiàn)為先升高后降低。烘烤初期，其活性較高，說明過氧化作用不易發(fā)生；38～48℃，各處理POD活性表現(xiàn)為T2＞T1＞T3，且處理間差異顯著（P＜0.05）；48℃時，各處理POD活性有明顯下降，但降幅不同，T3處理降幅最大，T1次之，T2最低，分別為27.47%、25.35%和11.05%，處理間差異達(dá)顯著水平。

圖5 密集烘烤過程中煙葉POD活性的變化

2.1.6 多酚類物質(zhì)含量 由圖6看出，總酚和綠原酸含量的變化規(guī)律一致，即隨著烘烤的推進(jìn)，兩者含量總體呈升高趨勢，但在48℃時有不同程度下降，烤后含量明顯高于烤前；38℃時，T2和T3處理的總酚和綠原酸含量差異不顯著；定色末期至干筋期，各處理總酚和綠原酸含量表現(xiàn)為T2＞T3＞T1，且處理間差異顯著（P＜0.05）。蕓香苷含量的變化呈現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢，42～54℃間，T1、T2、T3處理的蕓香苷含量差異顯著（P＜0.05），且在48℃時均有一定的下降，其中T2的蕓香苷含量始終最高。莨菪亭含量在變黃期逐漸升高，且在42℃時達(dá)到最大值，之后有不同程度下降；38℃時，各處理莨菪亭含量差異不顯著；42～54℃間，處理間差異顯著（P＜0.05），表現(xiàn)為T2＞T3＞T1。由上看出，不同烘烤工藝處理對多酚類物質(zhì)積累有重要影響，T2處理有利于多酚類物質(zhì)的積累。

圖6 密集烘烤過程中多酚類物質(zhì)含量的變化

2.2 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉化學(xué)成分的影響

由表1可知，不同密集烘烤工藝下烤后煙葉的化學(xué)成分有差異，T2處理煙堿、總糖、還原糖、總氮含量分別為2.32%、20.60%、17.54%、2.13%，比T1分別高0.55、1.42、1.89、0.20個百分點，比T3分別高0.49、0.75、0.98、0.09個百分點。根據(jù)優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)［23］即還原糖含量16%～22%、總糖含量18%～22%、煙堿含量2.0%～3.5%、兩糖比≥0.9、鉀氯比≥4，可見T2處理煙葉化學(xué)成分含量適宜，各成分間比例協(xié)調(diào)。

表1 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉化學(xué)成分的影響

2.3 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響

由表2可知，T2處理黃煙比例最高，微帶青、雜色、黑糟煙較少，說明T2處理不易烤青、掛灰，烤后煙質(zhì)量較高。T1處理黃煙比例最低，微帶青比例比T2高出12.89個百分點。T3處理雜色煙和黑糟煙比例最高，比T2分別多出1.2、7.9個百分點。綜合來看，T2處理烤后煙品質(zhì)較好。

表2 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響（%）

2.4 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉感官質(zhì)量的影響

由表3可知，不同密集烘烤工藝下烤后煙葉卷制成的單料煙評吸感官質(zhì)量有較大差異，從香氣、煙氣、口感各特性看，T1處理評分最低，僅為60.5分，表現(xiàn)為勁頭中等偏大、煙香不夠純凈、余味稍澀口，可用性偏低；T3處理評分相對較低，為62.0分，表現(xiàn)為勁頭中等、透發(fā)性不足、柔和中等和余味略澀口；T2處理評分最高，為67.0分，表現(xiàn)為勁頭適宜、滿足感和透發(fā)性尚好、尚柔和及余味尚可接受。

表3 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉感官質(zhì)量的影響（分）

3 討論

煙葉烘烤過程中的環(huán)境溫濕度決定了煙葉內(nèi)部各種生理生化變化和各種生物大分子的轉(zhuǎn)化。適宜的烘烤工藝關(guān)鍵參數(shù)能夠提高煙葉的外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)，提高煙葉等級和經(jīng)濟價值［21］。從生理生化變化來看，不同密集烘烤工藝處理對烘烤過程中的煙葉水分變化、MDA含量及PPO、SOD、POD活性影響較大。PPO是呼吸鏈末端氧化酶之一，參與多酚類物質(zhì)的氧化，是酶促棕色化反應(yīng)的關(guān)鍵酶，在煙株防御保護(hù)體系中起著重要作用［22］。SOD和POD是煙葉內(nèi)活性氧酶促防御系統(tǒng)的重要保護(hù)酶，其中POD是植物組織內(nèi)分解H2O2的重要標(biāo)志性酶，能夠防御細(xì)胞膜損傷和酚類物質(zhì)過度氧化發(fā)生棕色化反應(yīng)［23］；SOD能夠清除生物氧化中超氧陰離子自由基，能夠在酶促棕色化反應(yīng)敏感時期起到重要保護(hù)作用［24］。MDA是細(xì)胞膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，植物MDA含量體現(xiàn)了細(xì)胞膜脂程度［25］。煙葉調(diào)制過程中多酚類物質(zhì)的變化主要是在PPO作用下進(jìn)行酶促棕色化反應(yīng)的結(jié)果［26］。本試驗結(jié)果表明，不同的烘烤工藝對水分散失影響明顯，T1處理前期水分散失明顯高于T2、T3處理，影響著烘烤過程中內(nèi)部生物化學(xué)變化和大分子物質(zhì)降解。隨著烘烤進(jìn)程，各處理煙葉的PPO活性變化表現(xiàn)為“降－升－降”的趨勢；POD活性表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢；SOD活性表現(xiàn)為先降低后升高再升高的趨勢；MDA含量表現(xiàn)為逐漸升高的趨勢；多酚類物質(zhì)含量呈現(xiàn)前24 h增加，而后略有下降，72 h之后又升高，至烘烤結(jié)束其總量明顯增加。

烘烤過程是煙葉水分蒸發(fā)和干燥的過程，此過程中生理指標(biāo)的變化通?？梢苑从吵鲞@些代謝活動對煙葉烘烤質(zhì)量形成的影響情況。石先玉等［27］研究表明采用高溫烘烤有利于云煙85優(yōu)質(zhì)煙葉的形成。張喜峰等［28］采用控濕烘烤工藝，發(fā)現(xiàn)中煙202易失水，造成煙葉烤青。鄧小華等［29］通過研究發(fā)現(xiàn)，通過拉大干濕球溫度差，降低濕球溫度，快速升溫排濕干燥，容易導(dǎo)致煙葉外觀質(zhì)量與內(nèi)含物轉(zhuǎn)化不同步。本研究表明，不同密集烘烤工藝對水分散失影響明顯，T1處理水分散失明顯高于T2、T3處理。T2處理SOD和POD活性最高，PPO活性最低，這說明一方面抗氧化酶在烘烤過程中能夠維持細(xì)胞活性，使煙葉長時間處于生命活動狀態(tài)，有利于內(nèi)含物質(zhì)的充分轉(zhuǎn)化，同時酶促棕色化反應(yīng)不易發(fā)生；另一方面SOD、POD和PPO作用于多酚類物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)能夠維持一定的平衡狀態(tài)，即多酚類物質(zhì)在被氧化的同時也在不斷還原［30］。成軍平等［31］研究表明高溫烘烤變黃程度較高，變黃失水相對協(xié)調(diào)，與本研究結(jié)論一致。相對來講，烘烤溫度在42～54℃之間T1和T3處理的PPO、POD、SOD活性的表達(dá)與MDA的形成均不利于烤煙烘烤質(zhì)量的形成，不利于多酚類物質(zhì)的積累，容易導(dǎo)致棕色化反應(yīng)和膜脂過氧化。

從烤后煙外觀質(zhì)量、感官質(zhì)量和內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)來看，不同密集烘烤工藝處理對煙葉化學(xué)成分有較大影響，其中煙堿是影響煙草品質(zhì)最重要的化學(xué)物質(zhì)，它決定了煙氣勁頭［32］。T2處理煙葉煙堿含量最高。總糖和還原糖含量是決定煙氣醇和度的主要因素，含糖量高的煙葉有利于提升其吸食品質(zhì)［33］。本研究結(jié)果顯示，T2處理煙葉含糖量最高，說明其吸食品質(zhì)較好?？偟渴菬熑~內(nèi)在化學(xué)成分協(xié)調(diào)的重要標(biāo)志，煙葉含氮化合物過高，會使煙氣刺激性過強，煙氣辛辣；煙葉含氮化合物過低，煙氣則不夠純凈，平淡無味［34］。T2處理煙葉總氮含量符合優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)。同時，T2處理黃煙組比例最高，青煙、雜色煙和黑糟煙比例最低；T3處理黑糟煙比例最高，T1處理青煙比例最高。而且，T2處理香氣質(zhì)、香氣量和透發(fā)性都較好，對雜氣和余味有明顯的改善作用。

4 結(jié)論

對于烤煙新品種NC71，選擇高溫變黃烘烤工藝，其煙葉各種生理生化反應(yīng)協(xié)調(diào)，失水協(xié)調(diào)性好，PPO活性低，SOD和POD活性高，MDA含量低；烤后煙多酚類物質(zhì)含量高，青煙、雜色煙和黑糟煙比例小，感官質(zhì)量優(yōu)，化學(xué)成分協(xié)調(diào)。因此，高溫變黃烘烤工藝有利于NC71品種烤后煙品質(zhì)的提升。