不同变黄程度下烤烟淀粉酶活性的变化及对其相关化学成分的影响

1、不同变黄程度下烤烟淀粉酶活性的变化及对其相关化学成分的影响经丹1，李虎林2*，孙丽娟3，金皓1，刘伟4(1. 龙井市东盛涌镇农业技术推广站，吉林 龙井 133400；2.延边大学农学院；3.延边朝鲜族自治州农业科学院，吉林 龙井 133400；4.图们市科技局，吉林 图们 133100)摘要：烤烟在三段式烘烤工艺配套技术条件下烘烤，研究了不同变黄程度下烤烟烟叶内淀粉酶的活性及与其相关的化学成分的变化规律。结果表明，在不同变黄处理下，淀粉酶呈现“升高降低升高”的规律，其中下部叶八成黄、中部叶十成黄、上部叶十成黄的淀粉酶活性整体上最高。随着烘烤时间的延长，烟叶内淀粉，还原糖含量升高，其中下部叶的八

2、成黄、中部叶的九成黄、上部叶的十成黄表现最为明显。淀粉和还原糖含量均呈显著负相关。烟叶烘烤后，下部叶在七至八成黄转火定色条件下，化学成分含量适宜，各成分间比例协调；中部叶在八至九成黄转火定色条件下，化学成分含量适宜，各成分间比例协调；上部叶在十成黄转火定色条件下，化学成分含量适宜，各成分间比例协调。关键词：烤烟；变黄程度；淀粉酶；化学成分烟叶烘烤大致可分为变黄、定色和干筋三个连续阶段。多数学者认为变黄阶段是增进和改善烟叶品质的重要时期，在烤烟品质的形成中占有重要作用，因为变黄阶段不仅是大分子物质降解，小分子致香前提物形成的一个重要时期之一，也是烟叶外观质量形成的关键时期之一14。适宜的温度和相

3、对湿度，对加强变黄时烟叶化学变化起着良好的作用5。变黄期是酶促反应的主要时期，是促使烟叶内部进行复杂的生理生化变化，以改变烟叶内在化学成分和物理特性，使内含物中不利于品质的物质进行分解、转化或排除，对有利于品质的性状如色泽、香气、吃味、弹性、燃烧性等得到巩固和改善的重要时期。变黄的温湿度影响了主要酶类的活性和作用时间，从而影响大分子物质的降解68。淀粉酶是植物组织中降解淀粉关键酶。烘烤过程是烟叶中大分子化合物降解的重要过程尤其是变黄阶段，在这个过程中，使烟叶在大田期间积累的大分子化合物转化为有利于香吃味水平提高的小分子化合物910。随着中式卷烟对原料要求的提高，有必要对烘烤过程中降解各种生物大

4、分子化合物的酶活性进行研究，以便创造有利条件促使各种大分子化合物的降解。本试验研究了烘烤过程中不同变黄程度对淀粉酶及其相关化合物的变化规律，从而为进一步提高烟叶烘烤品质提供理论基础和技术参考。1 材料与方法1.1 材料供试品种为吉烟9号，2009年5月18日移栽于延边大学农学院教学试验田，试验地为冬闲地，地势平坦，土层厚，肥力均匀适中，前作为玉米，行距为1.2m，株距为0.5m。施氮量为75kg/hm2，氮磷钾比例为1：1.5：2。田间管理措施按优质烤烟栽培要求进行，烘烤实验于延边大学农学院生理生化实验室进行。1.2 烘烤设备及试验设计1.2.1 烘烤设备 采用韩国生产的小型烘烤机CEP120

5、，并根据三段式烘烤工艺配套技术进行烘烤。1.2.2 试验设计 取营养均衡、发育良好、田间长势一致的烟株供试，分上、中、下三部分适熟时进行采收。烟叶变黄程度共设4个处理，处理1：烟叶变黄七成，然后转火定色；处理2：烟叶变黄八成，然后转火定色；处理3：烟叶变黄九成，然后转火定色；处理4：烟叶变黄十成，然后转火定色。变黄程度按实际变黄面积占烟叶面积的百分比进行估算11。每个处理选取10竿作标记，其他烘烤操作同于常规。1.3 田间农艺性状调查烟叶成熟采收时，随机选取10株，调查烟株的株高，中部叶的最大叶长、最大叶宽，茎围等项目。1.4 测定项目及方法淀粉酶活性测定采用3，5二硝基水杨酸比色法；淀粉含量

6、采用高氯酸提取碘显色法测定；还原糖采用邻甲苯胺法； 2 结果与分析2.1 农艺性状调查吉烟9号调查日期是2009年8月4日，此时打顶已结束（表1）。田间长势及群体整齐度较好。表1 农艺性状调查Tab.1The investigation of agronomic character品种variety序号number株高(cm)plant height茎围(cm)Stem girth叶片数(片)total leaf叶长(cm)leaf length叶宽(cm)leaf width吉烟9号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 烘烤过程中不同部位不同变黄程度淀粉酶活性及其相关化学成分分析2.2.1 淀粉酶活性的变化图1、图2、图3分别为烘烤过程中下部叶、中部叶、上部叶的淀粉酶的变化情况。可以看出在不同变黄程度下的不同部位的烟叶淀粉酶活性的变化规律较为相似。均

8、表现为在烘烤刚开始时烟叶的淀粉酶活性较低，随着烘烤进程的推移，活性逐渐升高，并在36h左右达到峰值，随后活性渐渐下降，在48h左右达到低谷，接着又开始升高，在72h左右达到第二次高峰，随后活性又开始缓慢下降。这与宫长荣1214等人的研究结果一致。第一个活性高峰出现在变黄中期，此时烟叶水分散失较少，这可能是由于烘烤环境温度升高造成酶活性加剧；第二个活性高峰出现在变黄末期转入定色前期，此时烘烤环境相对湿度较低，烟叶所含水分大量散失，造成烟叶所处“逆境”加剧，从而导致酶活性升高，因此，酶活性这2次高峰可能是由于烟叶大量散失水分而造成的。但不同部位的四个处理的酶活性大小有差异。不同变黄程度的下部叶在烘

9、烤过程中的整体的淀粉酶活性表现为八成黄九成黄十成黄七成黄，其中八成黄的淀粉酶活性较高且活性持续较长；不同变黄处理的中部叶在烘烤过程中的整体的淀粉酶活性表现为十成黄九成黄八成黄七成黄，其中十成黄的淀粉酶活性较高且活性持续较长；不同变黄处理的上部叶在烘烤过程中的整体的淀粉酶活性表现为十成黄九成黄八成黄七成黄，其中十成黄的淀粉酶活性较高且活性持续较长。 图1 下部叶淀粉酶活性的变化 图2 中部叶淀粉酶活性的变化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 图3 烘烤过程中上部叶不同变黄程度淀粉酶活性变化动态Fig.3 The changes of amylase activity in upper leaf under different yellowing extent2.2.2 淀粉和还原糖的消长图4、图5、图6分别为烘烤过程中不同变黄程度下下部叶、中部叶、上部叶的淀粉含量及还原糖含量的变化情况。可以看出在不同变黄程度下不同部位的淀粉含量及还原糖含量的变化呈现较为相似的规律。总体上烟叶淀粉含量在烘烤变黄阶段急剧下降，烘烤的前36h降解量最大，36h后降解缓慢。在烘烤中后期(定色和

11、干筋阶段)，淀粉含量基本上没什么变化。这种变化规律可能是淀粉酶作用的结果，但后期淀粉的降解与淀粉酶活性的升高不同步，原因是到了烘烤后期，烟叶水分含量和烘烤环境湿度都已很低，这足以钝化淀粉酶的活性，但酶的结构没有被破坏，所以淀粉酶并没有失活，而是高温下的休眠。下部叶不同变黄程度烘烤过程中淀粉含量变化幅度情况表现为八成九成十成七成；中部叶不同变黄程度烘烤过程中淀粉含量变化幅度情况表现为十成九成八成七成；上部叶不同变黄程度烘烤过程中淀粉含量变化程度情况表现为十成九成八成七成。图4 下部叶淀粉和还原糖的变化 图5 中部叶淀粉和还原糖的变化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 图6 上部叶淀粉和还原糖变化动态Fig.6 The changes of starch and reducing sugar content in flue-cured upper leaf 还原糖随着烘烤时间的延伸，含量大量积累，在84h96h达到高峰，其原因可能是由于淀粉的水解而不断地积累，其积累量大于呼吸作用所消耗的量。随后降低，但降低幅度不大。不同变黄程度烘烤过程

13、中还原糖含量变化幅度呈现八成黄九成黄十成黄七成黄；中部叶不同变黄程度烘烤过程中还原糖含量变化幅度呈现九成黄十成黄八成黄七成黄；上部叶不同变黄程度烘烤过程中还原糖含量变化程度情况表现为十成九成八成七成。对烘烤过程中不同部位的淀粉含量和还原糖含量的研究表明（表4，图4、图5、图6）：烘烤过程中不同部位烟叶的淀粉和还原糖含量的变化均呈明显消长关系。不同变黄处理的烟叶淀粉和还原糖含量的变化呈明显的负相关，其中下部叶的相关系数均为-0.991以上，中部叶的相关系数均为-0.988左右，上部叶的相关系数均为-0.972左右。这与宫长荣等人15的研究结果一致。表4 下部叶烘烤过程中淀粉和还原糖含量相关性分析

14、Tab.4 Correlative analysis of the starch and reducing sugar content in flue-cured lower leaf under different yellowing extent烟叶部位变黄程度变 量ABNPearsonNPearson相关性相关性下部叶七成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中部叶七成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上部叶七成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，烘烤过程中淀粉含量（%），B，烘烤过程中还原糖含量（%）；在0.1水平上显著相关。2.3 不同部位不同变黄程度烟叶烤后化学成分分析不同部位不同变黄程度的烟叶烤后化学成分

16、分析情况如表5所示。下部叶烘烤后七至八成黄总糖、还原糖含量高，烟碱、总氮、蛋白质含量适中，施木克值、还原糖/烟碱、总氮/烟碱、钾/氯的值较为合理；中部叶烘烤后八至九成黄的总糖、还原糖含量高，烟碱、总氮、蛋白质含量适中，施木克值、还原糖/烟碱、总氮/烟碱、钾/氯的值较为合理；上部叶烘烤后十成黄的总糖、还原糖含量较高,烟碱、总氮、蛋白质含量适中，施木克值、还原糖/烟碱、总氮/烟碱、钾/氯的值较为合理。表5. 化学成分分析表Tab.5 Analysis result of chemical composition部位变黄程度总糖（%）还原糖（%）烟碱（%）总氮（%）蛋白质（%）氯（%）钾（%）施木克

17、值还原糖/烟碱总氮/烟碱钾/氯下部叶七成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 中部叶七成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 上部叶七成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 结论下部叶、中部叶、上部叶在烘烤过程中酶活性变化均表现为开始时淀粉酶活性较低，但随着烘烤进程的推移，活性逐渐升高，并在36h左右达到第一次高峰，随后活性有所下降，在48h左右达到低谷，但接着又开始升高，在72h左右达到第二次高峰，随后活性又开始缓慢下降。不同变黄程度的下部叶在烘烤过程中的整体的淀粉酶活性表

20、现八成黄九成黄十成黄七成黄；不同变黄处理的中部叶在烘烤过程中的整体的淀粉酶活性表现十成黄九成黄八成黄七成黄；不同变黄处理的上部叶在烘烤过程中的整体的淀粉酶活性表现十成黄九成黄八成黄七成黄。总体上烟叶淀粉含量在烘烤变黄阶段(024h)急剧下降，烘烤的前36h降解量最大，36h后降解缓慢。在烘烤中后期(定色和干筋阶段)，淀粉含量基本上没什么变化。随着烘烤时间的推移，各变黄处理还原糖含量呈逐渐增加的趋势，并大量积累，在96h左右达到高峰，随后降低，但降低幅度不大。并且各处理中淀粉和还原糖的含量成极显著相关。烘烤过程中下部叶的八成黄、中部叶的九成黄、上部叶的十成黄的还原糖含量增加的幅度最大，淀粉含量下

21、降的幅度最大。下部叶七至八成黄的化学成分较协调，中部叶八至九成黄的化学成分较协调，上部叶九至十成黄的化学成分较协调。参考文献：1刘国顺.烟草栽培学M.北京:中国农业出版社.20032李虎林. 韩国燃煤烤烟机烘烤成本及烘烤效果分析.中华科技学报. 2004(3)3宫长荣,王能如,汪耀富等.烟叶烘烤原理M.北京:科学出版社,19944贾琪光,宫长荣烤烟调制学M.郑州.河南科学技术出版社出版5蔡宪杰,尹启生,王信民等.烘烤过程中温湿度对烤烟淀粉酶活性的影响J.烟草科技,2006,(12):43-456王爱华,徐秀红,王松峰等.变黄温度对烤烟烘烤过程中生理指标及烤后质量的影响J.中国烟草学报,2008

22、,14(1):27-317钱晓刚,江锡瑜,肖吉中,等.烤烟化学成分分析与烟叶质量的关系J.贵州农学院丛刊,1997,(4):31-38艾复清,李改珍,付磐石等.环境对烤烟变黄阶段上部叶主要化学成分的影响J.安徽农业科学,2005,33(7):1228-12319余茂勋等.烟叶烘烤M.北京.轻工业出版社.198310王瑞新.烟草化学M.北京:中国农业出版社,2003.11W.H.Hensn,W.H.Johnsn,F.J.HaSSlei.Theinfluence of leaf maturity and other factors on the drying rate of bright-leaf

23、 tobacco Tob.Sei.9:80-84,196512杨树申,宫长荣,袁志永.烟草烘烤实用技术M.郑州:199213宫长荣,李常军等.烟叶在烘烤过程中某些生理变化及水分动态的研究J.南农业大学学报,2000(2)14宫长荣,袁红涛等,烟叶在烘烤过程中淀粉降解与淀粉酶活性的研究J.中国烟草科学,2001(2)15Bilderback D.E.A simple method to differentiate between andamylase. Plant Physiol.1973,24:506-512The changes of amylase activities and the i

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