不同變黃程度下烤煙淀粉酶活性的變化及對其相關(guān)化學(xué)成分的影響

1、不同變黃程度下烤煙淀粉酶活性的變化及對其相關(guān)化學(xué)成分的影響經(jīng)丹1，李虎林2*，孫麗娟3，金皓1，劉偉4(1. 龍井市東盛涌鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，吉林 龍井 133400；2.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院；3.延邊朝鮮族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 龍井 133400；4.圖們市科技局，吉林 圖們 133100)摘要：烤煙在三段式烘烤工藝配套技術(shù)條件下烘烤，研究了不同變黃程度下烤煙煙葉內(nèi)淀粉酶的活性及與其相關(guān)的化學(xué)成分的變化規(guī)律。結(jié)果表明，在不同變黃處理下，淀粉酶呈現(xiàn)“升高降低升高”的規(guī)律，其中下部葉八成黃、中部葉十成黃、上部葉十成黃的淀粉酶活性整體上最高。隨著烘烤時間的延長，煙葉內(nèi)淀粉，還原糖含量升高，其中下部葉的八

2、成黃、中部葉的九成黃、上部葉的十成黃表現(xiàn)最為明顯。淀粉和還原糖含量均呈顯著負(fù)相關(guān)。煙葉烘烤后，下部葉在七至八成黃轉(zhuǎn)火定色條件下，化學(xué)成分含量適宜，各成分間比例協(xié)調(diào)；中部葉在八至九成黃轉(zhuǎn)火定色條件下，化學(xué)成分含量適宜，各成分間比例協(xié)調(diào)；上部葉在十成黃轉(zhuǎn)火定色條件下，化學(xué)成分含量適宜，各成分間比例協(xié)調(diào)。關(guān)鍵詞：烤煙；變黃程度；淀粉酶；化學(xué)成分煙葉烘烤大致可分為變黃、定色和干筋三個連續(xù)階段。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為變黃階段是增進(jìn)和改善煙葉品質(zhì)的重要時期，在烤煙品質(zhì)的形成中占有重要作用，因為變黃階段不僅是大分子物質(zhì)降解，小分子致香前提物形成的一個重要時期之一，也是煙葉外觀質(zhì)量形成的關(guān)鍵時期之一14。適宜的溫度和相

3、對濕度，對加強變黃時煙葉化學(xué)變化起著良好的作用5。變黃期是酶促反應(yīng)的主要時期，是促使煙葉內(nèi)部進(jìn)行復(fù)雜的生理生化變化，以改變煙葉內(nèi)在化學(xué)成分和物理特性，使內(nèi)含物中不利于品質(zhì)的物質(zhì)進(jìn)行分解、轉(zhuǎn)化或排除，對有利于品質(zhì)的性狀如色澤、香氣、吃味、彈性、燃燒性等得到鞏固和改善的重要時期。變黃的溫濕度影響了主要酶類的活性和作用時間，從而影響大分子物質(zhì)的降解68。淀粉酶是植物組織中降解淀粉關(guān)鍵酶。烘烤過程是煙葉中大分子化合物降解的重要過程尤其是變黃階段，在這個過程中，使煙葉在大田期間積累的大分子化合物轉(zhuǎn)化為有利于香吃味水平提高的小分子化合物910。隨著中式卷煙對原料要求的提高，有必要對烘烤過程中降解各種生物大

4、分子化合物的酶活性進(jìn)行研究，以便創(chuàng)造有利條件促使各種大分子化合物的降解。本試驗研究了烘烤過程中不同變黃程度對淀粉酶及其相關(guān)化合物的變化規(guī)律，從而為進(jìn)一步提高煙葉烘烤品質(zhì)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考。1 材料與方法1.1 材料供試品種為吉煙9號，2009年5月18日移栽于延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院教學(xué)試驗田，試驗地為冬閑地，地勢平坦，土層厚，肥力均勻適中，前作為玉米，行距為1.2m，株距為0.5m。施氮量為75kg/hm2，氮磷鉀比例為1：1.5：2。田間管理措施按優(yōu)質(zhì)烤煙栽培要求進(jìn)行，烘烤實驗于延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院生理生化實驗室進(jìn)行。1.2 烘烤設(shè)備及試驗設(shè)計1.2.1 烘烤設(shè)備 采用韓國生產(chǎn)的小型烘烤機(jī)CEP120

5、，并根據(jù)三段式烘烤工藝配套技術(shù)進(jìn)行烘烤。1.2.2 試驗設(shè)計 取營養(yǎng)均衡、發(fā)育良好、田間長勢一致的煙株供試，分上、中、下三部分適熟時進(jìn)行采收。煙葉變黃程度共設(shè)4個處理，處理1：煙葉變黃七成，然后轉(zhuǎn)火定色；處理2：煙葉變黃八成，然后轉(zhuǎn)火定色；處理3：煙葉變黃九成，然后轉(zhuǎn)火定色；處理4：煙葉變黃十成，然后轉(zhuǎn)火定色。變黃程度按實際變黃面積占煙葉面積的百分比進(jìn)行估算11。每個處理選取10竿作標(biāo)記，其他烘烤操作同于常規(guī)。1.3 田間農(nóng)藝性狀調(diào)查煙葉成熟采收時，隨機(jī)選取10株，調(diào)查煙株的株高，中部葉的最大葉長、最大葉寬，莖圍等項目。1.4 測定項目及方法淀粉酶活性測定采用3，5二硝基水楊酸比色法；淀粉含量

6、采用高氯酸提取碘顯色法測定；還原糖采用鄰甲苯胺法； 2 結(jié)果與分析2.1 農(nóng)藝性狀調(diào)查吉煙9號調(diào)查日期是2009年8月4日，此時打頂已結(jié)束（表1）。田間長勢及群體整齊度較好。表1 農(nóng)藝性狀調(diào)查Tab.1The investigation of agronomic character品種variety序號number株高(cm)plant height莖圍(cm)Stem girth葉片數(shù)(片)total leaf葉長(cm)leaf length葉寬(cm)leaf width吉煙9號195.514.61860.932.52114.215.31863.131.03111.311.41966.5

7、31.64108.810.71969.231.05116.913.22066.631.56114.511.22164.531.37118.313.82063.538.58117.612.22159.533.69117.112.62069.536.510107.413.41961.335.6平均average112.1612.8419.564.4633.312.2 烘烤過程中不同部位不同變黃程度淀粉酶活性及其相關(guān)化學(xué)成分分析2.2.1 淀粉酶活性的變化圖1、圖2、圖3分別為烘烤過程中下部葉、中部葉、上部葉的淀粉酶的變化情況?？梢钥闯鲈诓煌凕S程度下的不同部位的煙葉淀粉酶活性的變化規(guī)律較為相似。均

8、表現(xiàn)為在烘烤剛開始時煙葉的淀粉酶活性較低，隨著烘烤進(jìn)程的推移，活性逐漸升高，并在36h左右達(dá)到峰值，隨后活性漸漸下降，在48h左右達(dá)到低谷，接著又開始升高，在72h左右達(dá)到第二次高峰，隨后活性又開始緩慢下降。這與宮長榮1214等人的研究結(jié)果一致。第一個活性高峰出現(xiàn)在變黃中期，此時煙葉水分散失較少，這可能是由于烘烤環(huán)境溫度升高造成酶活性加?。坏诙€活性高峰出現(xiàn)在變黃末期轉(zhuǎn)入定色前期，此時烘烤環(huán)境相對濕度較低，煙葉所含水分大量散失，造成煙葉所處“逆境”加劇，從而導(dǎo)致酶活性升高，因此，酶活性這2次高峰可能是由于煙葉大量散失水分而造成的。但不同部位的四個處理的酶活性大小有差異。不同變黃程度的下部葉在烘

9、烤過程中的整體的淀粉酶活性表現(xiàn)為八成黃九成黃十成黃七成黃，其中八成黃的淀粉酶活性較高且活性持續(xù)較長；不同變黃處理的中部葉在烘烤過程中的整體的淀粉酶活性表現(xiàn)為十成黃九成黃八成黃七成黃，其中十成黃的淀粉酶活性較高且活性持續(xù)較長；不同變黃處理的上部葉在烘烤過程中的整體的淀粉酶活性表現(xiàn)為十成黃九成黃八成黃七成黃，其中十成黃的淀粉酶活性較高且活性持續(xù)較長。 圖1 下部葉淀粉酶活性的變化 圖2 中部葉淀粉酶活性的變化Fig.1 The changes of amylase activity Fig.2 The changes of amylase activity in flue-cured lower

10、leaf in flue-cured middle leaf 圖3 烘烤過程中上部葉不同變黃程度淀粉酶活性變化動態(tài)Fig.3 The changes of amylase activity in upper leaf under different yellowing extent2.2.2 淀粉和還原糖的消長圖4、圖5、圖6分別為烘烤過程中不同變黃程度下下部葉、中部葉、上部葉的淀粉含量及還原糖含量的變化情況?？梢钥闯鲈诓煌凕S程度下不同部位的淀粉含量及還原糖含量的變化呈現(xiàn)較為相似的規(guī)律?？傮w上煙葉淀粉含量在烘烤變黃階段急劇下降，烘烤的前36h降解量最大，36h后降解緩慢。在烘烤中后期(定色和

11、干筋階段)，淀粉含量基本上沒什么變化。這種變化規(guī)律可能是淀粉酶作用的結(jié)果，但后期淀粉的降解與淀粉酶活性的升高不同步，原因是到了烘烤后期，煙葉水分含量和烘烤環(huán)境濕度都已很低，這足以鈍化淀粉酶的活性，但酶的結(jié)構(gòu)沒有被破壞，所以淀粉酶并沒有失活，而是高溫下的休眠。下部葉不同變黃程度烘烤過程中淀粉含量變化幅度情況表現(xiàn)為八成九成十成七成；中部葉不同變黃程度烘烤過程中淀粉含量變化幅度情況表現(xiàn)為十成九成八成七成；上部葉不同變黃程度烘烤過程中淀粉含量變化程度情況表現(xiàn)為十成九成八成七成。圖4 下部葉淀粉和還原糖的變化 圖5 中部葉淀粉和還原糖的變化Fig.4 The changes of starch and

12、reducing sugar in Fig.5 The changes of starch and reducing sugar in flue-cured lower leaf flue-cured middle leaf 圖6 上部葉淀粉和還原糖變化動態(tài)Fig.6 The changes of starch and reducing sugar content in flue-cured upper leaf 還原糖隨著烘烤時間的延伸，含量大量積累，在84h96h達(dá)到高峰，其原因可能是由于淀粉的水解而不斷地積累，其積累量大于呼吸作用所消耗的量。隨后降低，但降低幅度不大。不同變黃程度烘烤過程

13、中還原糖含量變化幅度呈現(xiàn)八成黃九成黃十成黃七成黃；中部葉不同變黃程度烘烤過程中還原糖含量變化幅度呈現(xiàn)九成黃十成黃八成黃七成黃；上部葉不同變黃程度烘烤過程中還原糖含量變化程度情況表現(xiàn)為十成九成八成七成。對烘烤過程中不同部位的淀粉含量和還原糖含量的研究表明（表4，圖4、圖5、圖6）：烘烤過程中不同部位煙葉的淀粉和還原糖含量的變化均呈明顯消長關(guān)系。不同變黃處理的煙葉淀粉和還原糖含量的變化呈明顯的負(fù)相關(guān)，其中下部葉的相關(guān)系數(shù)均為-0.991以上，中部葉的相關(guān)系數(shù)均為-0.988左右，上部葉的相關(guān)系數(shù)均為-0.972左右。這與宮長榮等人15的研究結(jié)果一致。表4 下部葉烘烤過程中淀粉和還原糖含量相關(guān)性分析

14、Tab.4 Correlative analysis of the starch and reducing sugar content in flue-cured lower leaf under different yellowing extent煙葉部位變黃程度變 量ABNPearsonNPearson相關(guān)性相關(guān)性下部葉七成A19119-0.991*B19-0.991*191八成A19119-0.981*B19-0.981* 191九成A19119-0.985*B19-0.985*191十成A19119-0.990*B19-0.990*191中部葉七成A19119-0.988*B19-0.

15、988*191八成A19119-0.990*B19-0.990* 191九成A19119-0.987 *B19-0.987 *191十成A19119-0.990 *B19-0.990 *191上部葉七成A19119-0.973*B19-0.973*191八成A19119-0.970*B19-0.970* 191九成A19119-0.970*B19-0.970*191十成A19119-0.972*B19-0.972*191注：A，烘烤過程中淀粉含量（%），B，烘烤過程中還原糖含量（%）；在0.1水平上顯著相關(guān)。2.3 不同部位不同變黃程度煙葉烤后化學(xué)成分分析不同部位不同變黃程度的煙葉烤后化學(xué)成分

16、分析情況如表5所示。下部葉烘烤后七至八成黃總糖、還原糖含量高，煙堿、總氮、蛋白質(zhì)含量適中，施木克值、還原糖/煙堿、總氮/煙堿、鉀/氯的值較為合理；中部葉烘烤后八至九成黃的總糖、還原糖含量高，煙堿、總氮、蛋白質(zhì)含量適中，施木克值、還原糖/煙堿、總氮/煙堿、鉀/氯的值較為合理；上部葉烘烤后十成黃的總糖、還原糖含量較高,煙堿、總氮、蛋白質(zhì)含量適中，施木克值、還原糖/煙堿、總氮/煙堿、鉀/氯的值較為合理。表5. 化學(xué)成分分析表Tab.5 Analysis result of chemical composition部位變黃程度總糖（%）還原糖（%）煙堿（%）總氮（%）蛋白質(zhì)（%）氯（%）鉀（%）施木克

17、值還原糖/煙堿總氮/煙堿鉀/氯下部葉七成24.57 15.84 0.91 1.57 8.83 0.16 1.62 2.78 17.41 1.73 10.13 八成28.91 22.33 2.76 1.99 9.46 0.14 1.35 3.06 8.09 0.72 9.64 九成30.03 19.60 2.01 1.92 9.83 0.11 1.64 3.06 9.75 0.96 14.91 十成27.60 20.28 2.18 1.69 8.21 0.19 1.27 3.36 9.30 0.78 6.68 中部葉七成29.20 25.79 2.14 1.71 8.38 0.14 1.39 3

18、.49 12.05 0.80 9.93 八成29.59 26.46 2.53 1.78 8.39 0.20 1.22 3.53 10.46 0.70 6.10 九成36.71 24.95 2.40 1.82 8.78 0.13 1.23 4.18 10.40 0.76 9.46 十成33.78 24.90 1.85 1.75 8.94 0.11 1.75 3.78 13.46 0.95 15.91 上部葉七成27.53 17.16 1.43 1.82 9.83 0.10 1.76 2.80 12.00 1.27 17.60 八成30.51 21.32 2.06 1.77 8.84 0.11 1

19、.92 3.45 10.35 0.86 17.45 九成30.76 22.14 2.29 1.56 7.28 0.12 1.75 4.23 9.67 0.68 14.58 十成35.16 25.60 2.73 2.06 9.93 0.12 1.04 3.54 9.38 0.75 8.67 3 結(jié)論下部葉、中部葉、上部葉在烘烤過程中酶活性變化均表現(xiàn)為開始時淀粉酶活性較低，但隨著烘烤進(jìn)程的推移，活性逐漸升高，并在36h左右達(dá)到第一次高峰，隨后活性有所下降，在48h左右達(dá)到低谷，但接著又開始升高，在72h左右達(dá)到第二次高峰，隨后活性又開始緩慢下降。不同變黃程度的下部葉在烘烤過程中的整體的淀粉酶活性表

20、現(xiàn)八成黃九成黃十成黃七成黃；不同變黃處理的中部葉在烘烤過程中的整體的淀粉酶活性表現(xiàn)十成黃九成黃八成黃七成黃；不同變黃處理的上部葉在烘烤過程中的整體的淀粉酶活性表現(xiàn)十成黃九成黃八成黃七成黃?？傮w上煙葉淀粉含量在烘烤變黃階段(024h)急劇下降，烘烤的前36h降解量最大，36h后降解緩慢。在烘烤中后期(定色和干筋階段)，淀粉含量基本上沒什么變化。隨著烘烤時間的推移，各變黃處理還原糖含量呈逐漸增加的趨勢，并大量積累，在96h左右達(dá)到高峰，隨后降低，但降低幅度不大。并且各處理中淀粉和還原糖的含量成極顯著相關(guān)。烘烤過程中下部葉的八成黃、中部葉的九成黃、上部葉的十成黃的還原糖含量增加的幅度最大，淀粉含量下

21、降的幅度最大。下部葉七至八成黃的化學(xué)成分較協(xié)調(diào)，中部葉八至九成黃的化學(xué)成分較協(xié)調(diào)，上部葉九至十成黃的化學(xué)成分較協(xié)調(diào)。參考文獻(xiàn)：1劉國順.煙草栽培學(xué)M.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社.20032李虎林. 韓國燃煤烤煙機(jī)烘烤成本及烘烤效果分析.中華科技學(xué)報. 2004(3)3宮長榮,王能如,汪耀富等.煙葉烘烤原理M.北京:科學(xué)出版社,19944賈琪光,宮長榮烤煙調(diào)制學(xué)M.鄭州.河南科學(xué)技術(shù)出版社出版5蔡憲杰,尹啟生,王信民等.烘烤過程中溫濕度對烤煙淀粉酶活性的影響J.煙草科技,2006,(12):43-456王愛華,徐秀紅,王松峰等.變黃溫度對烤煙烘烤過程中生理指標(biāo)及烤后質(zhì)量的影響J.中國煙草學(xué)報,2008

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24、nfluence of chemical components under different yellowing condition to flue-curingJingdan1,Li Hulin2,Sun Lijuan3,Jinhao1,Liuwei4(1. Agricultural technology extension station of  Dongshengyong town Longjing city, Longjing Jilin 133400;2.Agricultural College of Yanbian Univers

25、ity;3. Institute of Agricultural Sciences in Yanbian, Longjing Jilin 133400;4.Technology bureau of Tumen city,Tumen Jilin 133100  )Abstract: The activities of amylase and the variable laws of chemical composition to different yellowing extent were studied for which the flue-cured tobacco w

26、as roasted by 3 stages process conditions. The results showed that the laws in activities of amylase were varied in “higherlowerhigher” under different yellowing extent, among which the activities of amylase of lower leaves with 80% yellowing and upper leaves with full yellowing were the highest of all, the amylase activity of middle leaves with full yellowing were the highest of all. With the time of roasting, the contents of starch were decreased and the contents of reducing sugar increased, among which the lower leaves with 80% yellowin