蔣博文，馬留軍，陳小翔，崔慶偉，鄭登峰，曹廷茂，張瑞亞，劉 瓊，賀 帆*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南鄭州450002;2.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，浙江杭州310004;3.貴州省煙草公司畢節(jié)市公司，貴州 畢節(jié)551700)

上部煙葉占煙株總產(chǎn)量的30%～45%，是烤煙產(chǎn)量的重要組成部分。優(yōu)質(zhì)烤后上部葉勁頭足、糖含量低，在現(xiàn)代混合型卷煙和低焦油烤煙型卷煙葉組配方中起主導(dǎo)作用［1-2］。因此，提高上部葉的質(zhì)量和工業(yè)可用性對(duì)提高煙葉整體經(jīng)濟(jì)效益、保障煙草行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。上部5～6片煙葉充分成熟后一次性采烤［3-4］及上部葉烘烤工藝［5］的試驗(yàn)研究對(duì)改善上部煙葉質(zhì)量起到了一定作用。頂部2片葉尚熟，其余葉片完全成熟后帶莖烘烤，烤后煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)，品質(zhì)優(yōu)良，經(jīng)濟(jì)性狀最好［6］。徐秀紅等［7］研究發(fā)現(xiàn)，帶莖采烤有利于色素和淀粉降解，且?guī)o烘烤煙葉中引起煙葉褐變的多酚氧化酶(PPO)活性較低，協(xié)同煙葉清除自由基的超氧化物歧化酶(SOD)活性較高，有利于煙葉質(zhì)量的形成。滕永忠等［8］研究上部葉帶莖烘烤水分運(yùn)輸和散失規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn)，莖稈中的水分通過(guò)葉脈向葉片運(yùn)輸，煙葉位于莖稈頂部和中部的處理方式更有利于煙葉品質(zhì)的提高。近年來(lái)，上部葉帶莖采烤技術(shù)已在大部分煙區(qū)推廣應(yīng)用，但已有的研究［9-11］主要集中在外觀質(zhì)量、化學(xué)成分和經(jīng)濟(jì)性狀上，對(duì)上部葉帶莖采收烘烤過(guò)程中呼吸強(qiáng)度等生理生化機(jī)制的研究較少。鑒于此，以云煙87上部葉為材料，通過(guò)對(duì)比分析2片葉帶莖、4片葉帶莖和不帶莖烘烤過(guò)程中煙葉呼吸強(qiáng)度及水分、色素含量的變化及烤后煙葉的化學(xué)成分、經(jīng)濟(jì)性狀，確定上部葉的最佳采烤方式，為提高上部葉烘烤質(zhì)量提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況與試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016年5—9月在貴州省畢節(jié)市威寧彝族回族苗族自治縣云貴鄉(xiāng)進(jìn)行，試驗(yàn)田地處104°6'41.3″E、27°18'30.3″N，屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫13.2℃，年積溫3 975.6 ℃，無(wú)霜期177 d，常年降水量953 mm，冬冷夏涼，四季分明，日溫差大，雨熱同季，日照時(shí)數(shù)1 526 h。試驗(yàn)田土壤為黃棕壤，肥力中等，pH 值 7.23，有機(jī)質(zhì)含量 32.54 g/kg，堿解氮含量 107.88 mg/kg，速效磷含量 7.18 mg/kg，速效鉀含量143.09 mg/kg，規(guī)?；芾?。供試烤煙品種為云煙87，產(chǎn)量中等，品質(zhì)優(yōu)越，抗逆性強(qiáng)，耐肥性好，適應(yīng)性廣。因當(dāng)?shù)赝寥婪柿l件較好，成熟期陰雨降水較多，中上部煙葉易出現(xiàn)明顯的貪青晚熟現(xiàn)象。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置上部4～6片煙葉一次性采烤(CK)、2片葉帶莖烘烤(T1)、4片葉帶莖烘烤(T2)共3個(gè)處理?？緹熡?月10日移栽，小苗膜下移栽，移栽株行距為 0.6 m×1.2 m，7 月 8 日盛花打頂，每株優(yōu)化煙葉結(jié)構(gòu)后留18～20片有效葉。7月18日開始采烤，中下部煙葉按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)采烤方式進(jìn)行，在采收上部煙葉時(shí)，暫停采收，此時(shí)煙株上尚存4～6片葉(視煙株長(zhǎng)勢(shì)而定)。8月29日待頂部2片葉尚熟、其余葉片完全成熟時(shí)進(jìn)行上部葉采烤。其中，CK為上部4～6片煙葉一次性采收，掛竿烘烤;T1處理為一次性帶莖割收，2片葉帶莖，掛竿烘烤;T2處理為一次性帶莖割收，4片葉帶莖，掛竿烘烤;T1、T2處理莖切口距離最近葉柄1～2 cm。不同處理的煙葉同時(shí)采收、編竿及裝柜，采用智能煙葉烘烤實(shí)驗(yàn)柜(福州興東輝自動(dòng)化科技有限公司生產(chǎn))烘烤，按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉烘烤工藝進(jìn)行，并視煙葉變黃情況，適當(dāng)延長(zhǎng)凋萎期8～10 h。分別于烘烤過(guò)程中0、12、24、36、48、60、72、84、96、108 h 時(shí)取樣測(cè)定煙葉的呼吸強(qiáng)度、色素含量，以及煙葉主脈、莖稈、葉片的含水率等指標(biāo)，重復(fù)3次，其中烘烤108 h時(shí)葉片已干，故未測(cè)定煙葉的呼吸強(qiáng)度、葉片含水率和色素含量(此時(shí)煙葉已經(jīng)定色，色素含量低且基本穩(wěn)定不變，故未測(cè)定)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

烘烤過(guò)程中，各處理每12 h取12片煙葉(頂部煙葉6個(gè)葉位的混合樣)，先測(cè)定煙葉呼吸強(qiáng)度，再取每片煙葉第6、7支脈間(從葉基部數(shù)起)的葉肉混合，測(cè)定色素(總?cè)~綠素、葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素)含量，剩余煙葉剪去葉尖和葉基部各1/3區(qū)域，并將中間煙葉的主脈和葉片分離，分別測(cè)定其莖稈、主脈和葉片含水率。呼吸強(qiáng)度測(cè)定采用氣相色譜法［12］，色素含量測(cè)定采用分光光度法［13］，含水率測(cè)定采用烘干稱質(zhì)量法［14］。各處理烤后煙葉按國(guó)標(biāo)等級(jí)分級(jí)，統(tǒng)計(jì)均價(jià)、上中等煙比例等，各個(gè)處理取B2F初烤煙葉3 kg，于50℃下烘干粉碎、過(guò)濾，采用AAⅢ型連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀(德國(guó)BRAN+LUEBBE公司生產(chǎn))測(cè)定化學(xué)成分［15］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2010進(jìn)行處理和作圖，用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 上部葉帶莖烘烤過(guò)程中煙葉呼吸強(qiáng)度的變化

呼吸作用是煙葉烘烤質(zhì)量形成的基礎(chǔ)［16］。由圖1可知，上部葉帶莖烘烤與不帶莖烘烤的煙葉呼吸強(qiáng)度變化規(guī)律基本一致，均在變黃后期和定色前期出現(xiàn)呼吸峰。烘烤12 h，呼吸強(qiáng)度較0 h(鮮煙葉)略有下降，隨后煙葉呼吸強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，烘烤48 h各處理煙葉的呼吸強(qiáng)度均達(dá)到最高，變黃末期(烘烤60 h時(shí))又迅速下降。其中，T2處理煙葉在烘烤24～48 h(屬變黃期)呼吸強(qiáng)度較高;T1處理在烘烤24～36 h時(shí)呼吸強(qiáng)度中等，烘烤48 h時(shí)呼吸強(qiáng)度明顯低于T2處理和CK。在定色前期，3個(gè)處理煙葉的呼吸強(qiáng)度再次升高，烘烤72 h時(shí)CK及T1、T2處理煙葉的呼吸強(qiáng)度分別較烘烤60 h增加41.84%、51.40%、55.36%;烘烤 72 h 以后，煙葉呼吸強(qiáng)度逐漸下降，且3個(gè)處理煙葉的呼吸強(qiáng)度表現(xiàn)為T2＞T1＞CK。因此，上部葉帶莖烘烤過(guò)程中煙葉的呼吸強(qiáng)度較高，且4片葉帶莖呼吸強(qiáng)度能夠長(zhǎng)時(shí)間維持在較高水平。

圖1 上部葉帶莖烘烤過(guò)程中煙葉呼吸強(qiáng)度的變化

2.2 上部葉帶莖烘烤過(guò)程中煙葉含水率的變化

水是細(xì)胞內(nèi)各種生理生化反應(yīng)和物質(zhì)運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)，烘烤過(guò)程中煙葉水分變化與煙葉品質(zhì)息息相關(guān)［17］。由圖2可知，烘烤過(guò)程中，煙葉含水率呈逐漸下降趨勢(shì)，不同處理煙葉的含水率變化趨勢(shì)一致，但存在一定的差異。由鮮煙(烘烤0 h)各器官水分含量可知，含水率表現(xiàn)為主脈＞莖＞葉片。鮮煙主脈含水率高達(dá)88.86%，T1、T2處理主脈含水率在變黃期變化不大，烘烤60 h主脈含水率僅較烘烤0 h分別下降7.32%、5.36%，定色期失水速率略有增加，烘烤96 h主脈含水率較烘烤60 h分別下降8.88%、8.58%，干筋期主脈快速失水;CK烘烤過(guò)程中主脈含水率不斷下降，且失水速率不斷增加，烘烤60 h主脈含水率較烘烤0 h下降12.43%，烘烤96 h主脈含水率較烘烤60 h下降35.13%。

烘烤過(guò)程中莖稈含水率不斷下降，不同數(shù)量葉片帶莖烘烤處理的莖稈含水率下降趨勢(shì)不同:T1處理莖稈含水率變化趨勢(shì)較平緩，進(jìn)入干筋期開始快速下降;T2處理烘烤過(guò)程中莖稈含水率下降快于T1處理。

鮮煙葉片含水率較低，T1、T2處理變黃期葉片含水率下降較緩慢，烘烤60 h葉片含水率分別較烘烤0 h下降8.42%、9.04%，定色期含水率大幅度下降，烘烤96 h葉片含水率分別較烘烤60 h下降54.77%、55.53%;CK 葉片含水率下降較快，變黃期結(jié)束時(shí)(烘烤60 h)葉片失水23.17%。

圖2 上部葉帶莖烘烤過(guò)程中煙葉含水率的變化

2.3 上部葉帶莖烘烤過(guò)程中煙葉色素含量的變化

上部葉不同采烤處理烘烤過(guò)程中煙葉色素含量的變化如圖3所示，上部葉帶莖烘烤和不帶莖烘烤色素含量的變化規(guī)律基本一致。鮮煙葉中葉綠素含量較類胡蘿卜素含量高，葉綠素降解主要集中在變黃期，降解速率大小為T2＞T1＞CK，變黃結(jié)束時(shí)(烘烤60 h)CK及 T1、T2處理葉綠素分別降解86.58%、89.40%、92.52%，定色期葉綠素的降解量甚微。與葉綠素降解趨勢(shì)相比，煙葉類胡蘿卜素的降解緩慢，且降解量少，并且在變黃期和定色期均有降解，定色期結(jié)束(烘烤96 h)時(shí)CK及T1、T2處理類胡蘿卜素含量分別下降 64.90%、66.00%、68.18%。烘烤過(guò)程中，煙葉逐漸變黃，類葉比整體呈上升趨勢(shì);烘烤0～12 h內(nèi)，各處理煙葉的類葉比無(wú)明顯變化，烘烤24 h后，類葉比逐漸上升，煙葉變黃啟動(dòng);在主變黃階段，T2處理的煙葉類葉比顯著高于CK和T1處理，T2處理在烘烤0～24 h煙葉類葉比上升趨勢(shì)緩慢，烘烤24～60 h類葉比迅速上升，進(jìn)入定色期后煙葉類葉比逐漸下降;T1處理在烘烤過(guò)程中煙葉的類葉比整體處在中等水平，在烘烤0～36 h煙葉類葉比緩慢上升，烘烤36～60 h類葉比迅速增大，進(jìn)入定色期后，類葉比緩慢下降;CK變黃中后期類葉比明顯低于其余2個(gè)處理，烘烤36 h類葉比開始迅速增加，烘烤72 h時(shí)類葉比達(dá)到峰值。

2.4 上部葉不同采烤方式烤后煙葉的化學(xué)成分

由表1可知，上部葉帶莖烘烤對(duì)烤后煙葉化學(xué)成分有較大影響。與CK相比，T1、T2處理烤后煙葉總氮和煙堿含量顯著降低，總糖和還原糖含量升高，其中T2處理烤后煙葉總氮和煙堿含量極顯著低于CK，還原糖含量極顯著高于CK;不同處理間烤后煙葉鉀含量和氯含量差異不顯著;氮堿比和糖堿比均以CK最低，T2處理最高，各處理間氮堿比差異不顯著，糖堿比存在顯著差異，且T2處理糖堿比極顯著高于CK和T1處理;T1、T2處理煙葉鉀氯比低于CK，且T2處理顯著低于CK，但各處理煙葉鉀氯比≥4，均符合卷煙生產(chǎn)要求。

圖3 上部葉帶莖烘烤過(guò)程中煙葉色素含量的變化

表1 上部葉不同采烤方式烤后煙葉的化學(xué)成分

2.5 上部葉不同采烤方式烤后煙葉的經(jīng)濟(jì)性狀

由表2可知，與常規(guī)采烤(CK)相比，上部葉帶莖烘烤處理的煙葉均價(jià)、上中等煙比例、黃煙率均較高，雜煙率較低。其中，與CK相比，T1、T2處理烤后煙葉均價(jià)分別極顯著提高22.12%、39.25%;烤后煙葉上中等煙比例分別提高1.13、4.80個(gè)百分點(diǎn)，且T2處理顯著高于CK和T1處理;烤后煙葉黃煙率極顯著提高 4.43、12.84 個(gè)百分點(diǎn)，雜色煙比例分別極顯著降低9.82、16.01個(gè)百分點(diǎn)，上部葉經(jīng)濟(jì)性狀顯著提高。可見，4片葉帶莖烘烤的煙葉經(jīng)濟(jì)性狀最好。

表2 上部葉不同采烤方式烤后煙葉的經(jīng)濟(jì)性狀

3 結(jié)論與討論

煙葉烘烤過(guò)程中，細(xì)胞結(jié)構(gòu)、色澤變化及內(nèi)在的各種生理變化與煙葉呼吸作用密切相關(guān)，呼吸作用的強(qiáng)弱直接影響煙葉的理化特性，最終影響煙葉品質(zhì)［18］。本研究中，3種烘烤方式下煙葉呼吸強(qiáng)度的變化趨勢(shì)基本一致，均在變黃后期和定色前期出現(xiàn)2個(gè)呼吸峰，這與李衛(wèi)芳等［19］的研究結(jié)果一致。烘烤過(guò)程中煙葉呼吸代謝越旺盛，其內(nèi)含物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化越充分［20］，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4片葉帶莖烘烤在主變黃期呼吸強(qiáng)度較高，細(xì)胞內(nèi)生理代謝旺盛;在變黃末期至定色前期(烘烤60～72 h)，帶莖烘烤煙葉呼吸強(qiáng)度較低，有利于定色期對(duì)葉片定色的控制;定色后期呼吸強(qiáng)度表現(xiàn)為4片葉帶莖烘烤＞2片葉帶莖烘烤＞不帶莖烘烤，此時(shí)葉片基本已干，失去生理代謝能力。

水分的存在是煙葉中各種酶保持活性狀態(tài)的前提，而水分本身又是酶的活化劑，烘烤過(guò)程中煙葉的水分含量和環(huán)境濕度決定酶活性，對(duì)煙葉內(nèi)物質(zhì)降解起限制作用，煙葉失水干燥既是烘烤目的又是烘烤手段［21］。本研究結(jié)果表明，與不帶莖烘烤相比，帶莖烘烤葉片變黃期失水慢，定色期失水快，這可能是因?yàn)楹婵厩捌谇o稈中的部分水分通過(guò)葉脈向葉片逐漸轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致葉片和主脈中水分散失緩慢，這與滕永忠等［8］、王曉賓等［9］的研究結(jié)果一致。本研究還發(fā)現(xiàn)，4片葉帶莖烘烤的莖稈失水速率較2片葉帶莖快，這可能是因?yàn)?片葉帶莖烘烤處理的葉片表面積大，失水速率快，莖稈為維持葉片水分含量，參與葉片水分代謝，不斷向4片煙葉運(yùn)輸水分所致。

烘烤過(guò)程中，煙葉的色素逐漸降解，但上部葉帶莖烘烤處理煙葉色素的降解更加充分。葉綠素在變黃期大量降解，且上部葉帶莖烘烤處理的煙葉葉綠素含量較CK(不帶莖烘烤)下降更為迅速，尤其是4片葉帶莖烘烤處理的煙葉葉綠素下降最快;類胡蘿卜素的充分降解有利于形成較多的香氣前體物質(zhì)［22］，烘烤過(guò)程中類胡蘿卜素的降解趨勢(shì)較葉綠素降解平緩，且在變黃期和定色期均有一定量降解。在烘烤過(guò)程中，葉綠素的降解和類胡蘿卜素等黃色素比例的增加使煙葉逐漸顯現(xiàn)黃色，類胡蘿卜素和葉綠素含量的比值可以代表烘烤過(guò)程中煙葉的變黃情況［23］。本研究發(fā)現(xiàn)，上部葉帶莖烘烤處理的煙葉主變黃期類葉比增長(zhǎng)較快，即帶莖烘烤煙葉變黃快。

根據(jù)黃崇峻等［24］烤后煙葉化學(xué)成分評(píng)價(jià)體系可知，與不帶莖烘烤相比，上部葉帶莖烘烤處理烤后煙葉總糖和還原糖含量較高，煙堿、總氮含量較低，糖堿比適宜，化學(xué)成分協(xié)調(diào);同時(shí)，帶莖烘烤煙葉變黃快，葉片失水速度和變黃特性相協(xié)調(diào)，烤后煙葉黃煙率高，雜色煙比例小。上部葉帶莖烘烤，特別是4片葉帶莖烘烤，烤后煙葉的上中等煙比例和均價(jià)均有明顯提高，經(jīng)濟(jì)性狀較好。

綜上，與不帶莖烘烤相比，上部葉帶莖烘烤變黃期葉片含水率高，細(xì)胞生理代謝旺盛，內(nèi)在化學(xué)成分降解轉(zhuǎn)化充分;色素降解迅速，煙葉變黃快;葉片失水速度在變黃期慢，定色期快，煙葉失水和變黃、定色協(xié)調(diào)性好;烤后煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)，有利于提高上部葉的產(chǎn)質(zhì)量，且以4片葉帶莖烘烤的效果最佳。

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