温湿度对烟叶陈化过程中酶活性的影响

温湿度对烟叶陈化过程中酶活性的影响

陈烟经过转化是提高烟草素食质量的一个重要生化过程。目前,一些卷烟工业发达国家都比较重视仓储温湿度对烟叶陈化质量的影响。美国北部的卷烟厂为缩短陈化时间把烟叶运到气温较高的南方搞“异地陈化”。巴西的烟厂实行烟叶标准化库房贮存,仓库温度常年保持19℃,相对湿度恒定在60%。CarotenutoR探索了仓储温度和贮存时间对烟叶陈化的影响,为有效调控烟叶陈化的进程奠定了基础。酶类在陈化过程中的作用是烟叶陈化的机理之一,是提高烟叶发酵质量的动力。在烤烟陈化期间,烟叶中的多种物质在酶类的作用下氧化分解形成重要的香气成分。多酚氧化酶、过氧化物酶、脂氧合酶、苯丙氨酸裂解酶是烟叶中几种主要的酶类,对促进烟叶发酵进程,提高烟叶品质具有积极作用。前人曾对烟叶陈化期间的酶活性进行了研究,但对不同温湿度处理条件下陈化烟叶中酶活性变化规律尚未见到报道。针对这一问题,笔者研究了不同温湿度处理对烤烟陈化过程中多酚氧化酶、过氧化物酶、脂氧合酶、苯丙氨酸裂解酶活性变化的影响,旨在为进一步丰富烟叶陈化理论,完善烟叶陈化技术提供依据。1材料和方法1.1实验设备和材料1.1.1温度湿度控制烟叶陈化温湿度调控试验选用浙江宁波海曙赛福实验仪器厂生产的智能恒温恒湿培养箱,HWS系列,微电脑编程,全自动控制箱内温度、湿度、时间。具体技术参数是:(1)温度控制范围:0～50℃(行业标准10～40℃),波动度:≤±0.5℃,偏差:≤±1.5℃,不均匀度:≤±1.5℃。(2)湿度控制范围:50%～95%RH(可扩增到30%～95%RH),波动度:±2%RH,偏差:±2%RH。1.1.2试验材料选用河南郏县烟区2004年收购的烤烟为供试材料,品种为K326,等级为C3F。1.2处理c:自然陈化温湿度nh,有2.按不同的温湿度组合设置5个烟叶陈化条件处理,即处理A:T=20℃,RH=55%;处理B:T=20℃,RH=65%;处理C:T=20℃,RH=75%:处理D:T=10℃,RH=65%;处理E:T=30℃,RH=65%;以室内自然陈化温湿度条件作为对照(CK)。本试验于2005年1月～2006年10月进行,每3个月取1次样,放入冰箱内保存,并于2007年3月进行统一测定酶活性。1.3测量多酚氧化酶、过氧化物酶采用朱广廉的方法测定;脂氧合酶采用宫长荣等的方法测定;苯丙氨酸裂解酶采用张志良等的方法测定。2结果与讨论2.1不同温度对叶片酚氧化酶活性的影响对陈化过程中多酚氧化酶的测定结果(图1)表明,在不同陈化时期,烤烟烟叶中的PPO仍具有一定的酶活性,并随陈化时间的延长,多酚氧化酶活性前期呈现逐渐升高的趋势,在温湿度处理条件下烟叶陈化3个月时酶活性达到最大,自然条件下则在6个月时酶活性升至峰值,之后降低。E处理在陈化3个月时多酚氧化酶活性较陈化开始时增加38.52%;其次是B处理,增加约34.40%。陈化至21个月时,C处理PPO活性较峰值下降了82.93%,说明中温高湿促进酶活性的下降;其次是处理B(中温中湿)和E(高温中湿);中温低湿、低温中湿处理和常温状态PPO活性降幅较小。多酚氧化酶的变化趋势可能与烟叶烘烤后,自身的多酚氧化酶活性几乎全部被高温钝化失活,处于适宜条件下时,酶活性开始恢复,之后由于烟叶表面微生物活性减弱,多酚氧化酶活性随之降低。2.2不同温度对pod活性的影响随陈化时间的延长,烤烟过氧化物酶(POD)活性呈现“升-降”趋势。如图2所示,不同温湿度处理条件下过氧化物酶活性在烟叶陈化过程中的变化有所不同。常温下,在陈化6个月时POD活性达到最高值,较其它处理延迟3个月,这是由于在11～次年1月份,烤烟处于低温状态钝化,使得POD活性恢复较慢。3～21个月时,C处理POD一直处于较低的活性状态,至陈化21个月时,下降81.48%,说明中温高湿加速酶活性的降低;其次是A处理和E处理,酶活性分别较3个月时下降70%和68.75%。在整个陈化进程中,C处理POD活性与陈化开始时相比,下降约61.78%;处理E的POD活性降低幅度约为52.23%,表明中温高湿和高温中湿条件有利于酶活性的降低。D处理的POD活性较陈化初始降幅最低,约为24.52%。2.3不同中温下对lox活性的影响从图3可以看出,在烤烟陈化过程中脂氧合酶活性变化趋势与多酚氧化酶和过氧化物酶活性变化一致,呈先升高后下降趋势。B处理LOX活性在陈化的前3个月上升幅度最大,约为陈化初始酶活性的1.69倍。中温高湿(C)和高温中湿(E)处理酶活性增幅明显高于中温低湿(A)和低温中湿(D)处理,说明温湿度较高的条件下有助于酶活性从钝化状态恢复活性。在陈化3～12个月时,E处理LOX活性下降速率最大,之后趋于平缓;B处理在3～15个月期间酶活降低较快,随之缓慢。与各处理酶活性峰值相比较,陈化21个月时,以B处理酶活性降低幅度最大,约为88.41%,其次是E处理,下降幅度约为82.78%。在陈化0～21个月时,中温中湿条件下酶活性降幅较大(80.45%);自然环境下酶活降幅最小(55.32%)。2.4不同陈化期对pal活性的影响如图4所示,自然条件下陈化的烤烟烟叶苯丙氨酸裂解酶活性在9个月时达到最高点;A处理(中温低湿)酶活性在3个月时较其它处理低,这可能是由于低湿条件不利于烟叶内PAL活性的恢复,其酶活恢复速率较慢,导致其在6个月时最高;其余处理均在3个月时酶活达到最大值。烟叶陈化0～3个月,C处理PAL酶活性增加幅度最大,较陈化开始时酶活增加52.84%;其次为处理E。之后,随陈化进程的推进,至21个月时,E处理酶活低于其它处理,较峰值酶活性降低约72.96%;处理C达到71.36%;以CK下降幅度最小。在整个陈化过程中,苯丙氨酸裂解酶活性以E处理降幅最大;其次是C处理。3膜法水处理对烟用中温高湿和中温中湿的影响烟叶中的多酚类物质在多酚氧化酶和过氧化物酶的作用下,氧化成为醌类物质,醌类物质又与氨基酸、蛋白质以及其他化合物缩合成为大分子物质,而这些大分子物质是形成香气物质的前体物,赋予烟草制品优雅的香气、增加香气量、改善余味,对提高烟叶品质具有良好的作用。在烤烟陈化过程中,多酚氧化酶和过氧化物酶活性变化趋势一致,呈现“升-降”规律。在烟叶陈化21个月时,二者酶活性均以C处理(中温高湿)较陈化开始时烟叶酶活性降低幅度最大;其次是E处理和B处理;A处理、D处理和自然陈化烟叶酶活性下降幅度较小,说明中温高湿、高温中湿和中温中湿条件有利于恢复多酚氧化酶和过氧化物酶活性,同时提高烟叶陈化速率,使烟叶陈化在18个月左右基本完成,较自然陈化提前结束。脂氧合酶是脂类氧化降解代谢的重要酶,类胡萝卜素在脂氧合酶作用下氧化分解的中间产物香叶醇、紫罗兰酮、紫黄质、黄质醛等是烟叶重要的致香物质。苯丙氨酸裂解酶是烟叶苯丙氨酸代谢中的重要酶,烟叶中许多重要挥发性香气成分如苯甲醇、苯乙醇等的形成与其代谢有密切关系。脂氧合酶和苯丙氨酸裂解酶活在陈化前期处于上升趋势,尤其是B处理、C处理和E处理脂氧合酶活性上升速率较快,这就有助于香气前体物的氧化,使得香气物质的大量形成,对烟叶香吃味品质改善具有重要作用;之后的酶活性的迅速下降则缩短烟叶陈化时间,陈化过程在18～21个月时基本维持稳定,而自然陈化烟叶酶活持续降低。总体而言,多酚氧化酶、过氧化物酶、脂氧合酶和苯丙氨酸裂解酶在烤烟烟叶陈化过程中均表现为前期升高,中后期下降的单峰曲线,这与他人的研究结果一致。