不同密集烘烤工藝對引進烤煙品種NC71烘烤過程中生理指標及品質的影響

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修學院，河南 鄭州 450008；2.河南農業大學煙草學院，河南 鄭州 450002）

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

煙葉烘烤是其生理生化變化的重要過程，是保證煙葉質量的關鍵環節［2］。隨著密集烤房的迅速發展，烤房的溫濕度控制水平不斷提高，但是煙農無法按照特色烤煙品種制定適宜的烘烤方案，導致烤后煙葉出現青煙、掛灰、雜色、黑糟等現象［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行烘烤，進而篩選出最適宜的烘烤方案，對新品種的推廣應用有重要意義。

目前，關于不同烤煙品種烘烤工藝的研究已有不少報道。研究認為，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，已掌握其烘烤技術要點。楊曉亮等［10］用5種烘烤工藝對5個烤煙品種進行烘烤，發現NC71適當縮短其變黃期和定色期，能夠提高其感官質量。蘇家恩等［11］通過研究NC71烘烤過程中的變黃與失水協調程度，認為NC71宜采用適當降低濕度烘烤，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行烘烤，進一步挖掘出了品種特點。羅定棋等［13］研究認為高溫烘烤和循環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量得到改善。

目前國內對引進烤煙品種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及烤后煙葉品質的影響，以期篩選出最適宜的烘烤方案，推進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行。土壤類型為褐土，耕作層土壤理化性質：有機質含量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地優質煙葉栽培技術規程進行。

1.2 試驗設計

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

T1：常規烘烤。開火后6 h將干濕球溫度升至36／34.5℃，穩溫烘烤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℃，穩溫穩濕烘烤至煙葉變黃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℃，至煙葉達到大卷筒；隨后烘烤進入干筋階段。

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℃，連續烘烤20 h，至煙葉達到大卷筒；隨后烘烤進入干筋階段。

1.3 取樣方法

分別在烘烤過程中的關鍵溫度點（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區域，將中間1／3區域裝在液氮罐中，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，用作多酚類物質指標和化學成分的測定。每處理均重復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；采用氮藍四唑（NBT）法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用愈創木酚氧化法［20］測定過氧化物酶（POD）活性。

1.4.4 多酚類物質 采用YC／T 202—2006（國家煙草專賣局）標準測定綠原酸、蕓香苷和莨菪亭含量。總酚含量為三者含量之和。

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

1.4.6 外觀質量 由中國煙草總公司職工進修學院專家按國家標準（GB 2635—92：煙草及煙草制品—外觀質量評價方法）進行烤后煙葉外觀質量評定，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 感官質量 由河南中煙工業有限責任公司技術中心專家采用暗評方式進行評吸。評吸要求按照煙草行業國家標準（YC／T 138—1998：煙草及煙草制品—感官質量評價方法）執行。

1.5 數據處理

數據統計作圖用Microsoft Excel 2010，采用SPSS 18.0軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同密集烘烤工藝對煙葉生理指標的影響

2.1.1 水分含量 由圖1可知，隨著烘烤進程的推進，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，各處理失水量表現為T1＞T2＞T3，分別為58.07%、49.71%和42.10%，且各處理水分含量表現為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，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活性變化規律基本一致，呈現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致膜脂過氧化水平升高；42℃時，各處理SOD活性波動較大，表現為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活性變化規律基本一致，表現為先升高后降低。烘烤初期，其活性較高，說明過氧化作用不易發生；38～48℃，各處理POD活性表現為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 多酚類物質含量 由圖6看出，總酚和綠原酸含量的變化規律一致，即隨著烘烤的推進，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），表現為T2＞T3＞T1。由上看出，不同烘烤工藝處理對多酚類物質積累有重要影響，T2處理有利于多酚類物質的積累。

圖6 密集烘烤過程中多酚類物質含量的變化

2.2 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉化學成分的影響

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。根據優質煙葉標準［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處理煙葉化學成分含量適宜，各成分間比例協調。

表1 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉化學成分的影響

2.3 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉外觀質量的影響

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處理烤后煙品質較好。

表2 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉外觀質量的影響（%）

2.4 不同密集烘烤工藝對烤后煙葉感官質量的影響

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，表現為勁頭中等、透發性不足、柔和中等和余味略澀口；T2處理評分最高，為67.0分，表現為勁頭適宜、滿足感和透發性尚好、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量的影響（分）

3 討論

煙葉烘烤過程中的環境溫濕度決定了煙葉內部各種生理生化變化和各種生物大分子的轉化。適宜的烘烤工藝關鍵參數能夠提高煙葉的外觀質量和內在品質，提高煙葉等級和經濟價值［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的氧化，是酶促棕色化反應的關鍵酶，在煙株防御保護體系中起著重要作用［22］。SOD和POD是煙葉內活性氧酶促防御系統的重要保護酶，其中POD是植物組織內分解H2O2的重要標志性酶，能夠防御細胞膜損傷和酚類物質過度氧化發生棕色化反應［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敏感時期起到重要保護作用［24］。MDA是細胞膜脂過氧化的最終產物，植物MDA含量體現了細胞膜脂程度［25］。煙葉調制過程中多酚類物質的變化主要是在PPO作用下進行酶促棕色化反應的結果［26］。本試驗結果表明，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部生物化學變化和大分子物質降解。隨著烘烤進程，各處理煙葉的PPO活性變化表現為“降－升－降”的趨勢；POD活性表現為先升高后降低的趨勢；SOD活性表現為先降低后升高再升高的趨勢；MDA含量表現為逐漸升高的趨勢；多酚類物質含量呈現前24 h增加，而后略有下降，72 h之后又升高，至烘烤結束其總量明顯增加。

烘烤過程是煙葉水分蒸發和干燥的過程，此過程中生理指標的變化通常可以反映出這些代謝活動對煙葉烘烤質量形成的影響情況。石先玉等［27］研究表明采用高溫烘烤有利于云煙85優質煙葉的形成。張喜峰等［28］采用控濕烘烤工藝，發現中煙202易失水，造成煙葉烤青。鄧小華等［29］通過研究發現，通過拉大干濕球溫度差，降低濕球溫度，快速升溫排濕干燥，容易導致煙葉外觀質量與內含物轉化不同步。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胞活性，使煙葉長時間處于生命活動狀態，有利于內含物質的充分轉化，同時酶促棕色化反應不易發生；另一方面SOD、POD和PPO作用于多酚類物質的氧化還原反應能夠維持一定的平衡狀態，即多酚類物質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，變黃失水相對協調，與本研究結論一致。相對來講，烘烤溫度在42～54℃之間T1和T3處理的PPO、POD、SOD活性的表達與MDA的形成均不利于烤煙烘烤質量的形成，不利于多酚類物質的積累，容易導致棕色化反應和膜脂過氧化。

從烤后煙外觀質量、感官質量和內在化學品質來看，不同密集烘烤工藝處理對煙葉化學成分有較大影響，其中煙堿是影響煙草品質最重要的化學物質，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［33］。本研究結果顯示，T2處理煙葉含糖量最高，說明其吸食品質較好。總氮含量是煙葉內在化學成分協調的重要標志，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質煙葉標準。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、香氣量和透發性都較好，對雜氣和余味有明顯的改善作用。

4 結論

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協調，失水協調性好，PPO活性低，SOD和POD活性高，MDA含量低；烤后煙多酚類物質含量高，青煙、雜色煙和黑糟煙比例小，感官質量優，化學成分協調。因此，高溫變黃烘烤工藝有利于NC71品種烤后煙品質的提升。