烤煙NC55不同部位葉片在烘烤過(guò)程中多酚氧化酶活性變化動(dòng)態(tài)研究

劉凱 劉朋 苑亞汝 徐賽 李建東 劉成林 趙環(huán)宇 王玉軍

摘要：煙草中多酚氧化酶（PPO）介導(dǎo)的酶促棕色化反應(yīng)會(huì)影響煙葉的外觀色澤，降低內(nèi)在品質(zhì)，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益降低。為摸清不同部位煙葉在烘烤過(guò)程中關(guān)鍵溫度點(diǎn)PPO活性的變化規(guī)律，對(duì)烤煙品種NC55下、中、上三個(gè)不同部位煙葉烘烤過(guò)程中PPO活性進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明：（1）整個(gè)烘烤過(guò)程中中部煙葉PPO活性呈現(xiàn)先升高再降低的變化規(guī)律，下、上部煙葉PPO活性則呈現(xiàn)先降低后升高再降低的變化規(guī)律；（2）整個(gè)烘烤過(guò)程中，中、下部位煙葉PPO活性在46℃左右時(shí)達(dá)到高峰，上部煙葉則達(dá)到第二個(gè)峰值，54℃以后各處理煙葉中PPO活性基本消失；（3）38℃之前，上部煙葉PPO活性最高，而42℃之后，中部煙葉PPO活性最高。研究結(jié)果對(duì)于優(yōu)化NC55的烘烤工藝有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：烤煙；部位；多酚氧化酶；活性

中圖分類號(hào)：S572.09文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2018）04-0025-04

Abstract Tobacco enzymatic browning reaction induced by polyphenol oxidase（PPO） can influence the exterior color of tobacco leaves， lower interior quality and reduce economic benefits. In order to find out the change regularities of PPO activities in tobacco leaves at different positions at the key temperature point during the flue-curing process， the PPO activities of NC55 leaves at upper， middle and lower parts were determined in the study. The results were as follows.（1） In the whole flue-curing process， the PPO activity of middle leaves increased firstly and then decreased， while that of the lower and upper leaves decreased firstly， then increased and decreased again. （2） The PPO activity of leaves at lower and middle position reached the peak at about 46℃，while that of the upper leaves reached the second peak.The PPO activity almost disappeared after 54℃. （3） The PPO activity of the upper leaves was the highest before 38℃， while that of the middle leaves was the highest after 42℃.The study results could provide a certain guidance for optimizing the flue-curing technology of NC55.

Keywords Tobacco； Part； Polyphenol oxidase； Activity

多酚氧化酶（polyphenol oxidase，以下簡(jiǎn)稱PPO）是自然界中分布極廣的一種金屬蛋白酶，普遍存在于植物、真菌、昆蟲(chóng)的質(zhì)體中。在煙草中，PPO是一種重要的酶，不僅在煙草的整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中擔(dān)負(fù)著抗病、抗蟲(chóng)等重要的生理功能，還是煙葉酶促棕色化反應(yīng)的重要參與者[1]。煙草酶促棕色化反應(yīng)是指煙葉在調(diào)制、醇化和加工過(guò)程中由于酶的促進(jìn)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化，煙葉由黃色逐漸變棕、變褐的過(guò)程[2]。PPO在煙葉調(diào)制、醇化和加工過(guò)程中將多酚類物質(zhì)氧化成醌類物質(zhì)，這些醌類物質(zhì)與氨基酸以及蛋白質(zhì)等聚合生成分子量不等、顏色各異的深色物質(zhì)，嚴(yán)重影響煙葉質(zhì)量，降低經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。而煙草中的酚類物質(zhì)及其衍生物對(duì)煙草植株的代謝活動(dòng)有著重要的生理意義，涉及到煙株的生長(zhǎng)發(fā)育、抗病蟲(chóng)害、抗寒及其它生理逆境[3]。同時(shí)，煙草中的酚類化合物對(duì)煙葉的色澤、香吃味、生理強(qiáng)度和安全性等質(zhì)量指標(biāo)有重要影響[4]。因此，對(duì)PPO活性進(jìn)行調(diào)控對(duì)于提高烤后煙葉質(zhì)量，增加其工業(yè)可用性有著重要意義。宮長(zhǎng)榮[2]認(rèn)為烘烤的溫度和相對(duì)濕度是誘導(dǎo)棕色化反應(yīng)發(fā)生的主要外部因素，在變黃末期和定色期合理控制溫濕度，可有效抑制PPO活性，防止煙葉發(fā)生褐變。韓富根等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在烘烤的不同時(shí)期，通過(guò)配備一定酸堿度的K、Ca、Mg鹽溶液放入烤房中，即可調(diào)節(jié)烤房中的pH值，從而抑制PPO的活性，有利于把煙葉優(yōu)良的品質(zhì)因素固定下來(lái)。

目前對(duì)烘烤過(guò)程中PPO活性變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)大多是基于前人研究的基礎(chǔ)上，且大多側(cè)重于不同品種之間的差異[5-8]?？緹熎贩NNC55作為當(dāng)前山東煙葉產(chǎn)區(qū)的主栽品種之一，其烘烤特性的研究也已展開(kāi)，但多集中于不同烘烤工藝與烤后煙葉外觀質(zhì)量鑒定與經(jīng)濟(jì)性狀統(tǒng)計(jì)方面[9-11]，其不同部位的煙葉在烘烤過(guò)程中PPO活性變化規(guī)律及各部位之間的差異研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)以NC55為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)上、中、下三個(gè)部位煙葉在烘烤過(guò)程中的PPO活性進(jìn)行測(cè)定，研究其變化規(guī)律，為NC55的成熟采收及配套烘烤工藝的調(diào)整提供理論依據(jù)，從而改善NC55烤后煙葉的質(zhì)量，提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和工業(yè)可用性。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗(yàn)于山東農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究室展開(kāi)，煙葉取自山東農(nóng)業(yè)大學(xué)南校區(qū)煙草試驗(yàn)田。試驗(yàn)田為砂質(zhì)棕壤土，土壤肥力中等。供試烤煙品種為NC55，按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行栽培管理。煙株長(zhǎng)勢(shì)均衡，煙葉發(fā)育良好，正常落黃，單株留葉數(shù)20片左右。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)按照下、中、上3個(gè)不同部位設(shè)置3個(gè)處理，各處理外觀特征如表1所示。

1.3 試驗(yàn)方法

按試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求選取各部位成熟度基本一致的煙葉進(jìn)行采收，下部葉取3～5葉位，中部葉取9～11葉位，上部葉取15～17葉位。煙葉采收后按照三段式烘烤工藝（表2），放入電熱式溫濕度自控密集烤箱（福建強(qiáng)源）中烘烤。在烘烤過(guò)程中的關(guān)鍵溫度節(jié)點(diǎn)（鮮煙葉、38℃、42℃、46℃、54℃、68℃）隨機(jī)取樣。取樣后，迅速去掉葉尖部和葉基部各1/3區(qū)域，留葉中部1/3區(qū)域，除去主脈和較大的支脈，放入-80℃冰箱保存，用于多酚氧化酶活性測(cè)定。

1.4 測(cè)定方法

多酚氧化酶活性采用鄰苯二酚氧化法[12]測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)所獲取的數(shù)據(jù)均采用Microsoft Excel 2013和SPSS 19.0處理，校驗(yàn)水準(zhǔn)均為5%。

2 結(jié)果與分析

2.1 下部煙葉烘烤過(guò)程中PPO活性變化

由圖1可知，在整個(gè)烘烤過(guò)程中各個(gè)溫度節(jié)點(diǎn)的PPO活性存在一定差異。從鮮煙葉到42℃，PPO活性略有降低；從42℃到46℃，PPO活性迅速增高，達(dá)到整個(gè)烘烤過(guò)程中的最大值；46℃之后，PPO活性明顯降低；54℃之后，各處理PPO基本失去活性。總體上PPO活性變化呈現(xiàn)出先降低后升高再降低的規(guī)律。

2.2 中部煙葉烘烤過(guò)程中PPO活性變化

由圖2可知，整個(gè)烘烤過(guò)程中各個(gè)溫度節(jié)點(diǎn)煙葉PPO活性變化呈現(xiàn)先上升再降低的變化規(guī)律。在46℃左右時(shí)，PPO活性達(dá)到峰值；46℃之后， PPO活性迅速降低；54℃之后， PPO基本失活。

2.3 上部煙葉烘烤過(guò)程中PPO活性變化

由圖3可知，在整個(gè)烘烤過(guò)程中，NC55上部煙葉PPO活性呈現(xiàn)先降低后上升再降低的趨勢(shì)。PPO活性分別在鮮煙葉和46℃左右時(shí)達(dá)到峰值；54℃之后，PPO活性基本消失。

2.4 烘烤過(guò)程中不同部位煙葉PPO活性比較

由圖4可知，在整個(gè)烘烤過(guò)程中，不同部位之間煙葉PPO活性存在一定差異。38℃之前，上部煙葉PPO活性最高，尤其是鮮煙葉，顯著高于中、下部煙葉；42℃之后，中部煙葉PPO活性要高于下、上部煙葉，而上部煙葉PPO活性最低，顯著低于下、中部煙葉；54℃時(shí)，各部位間PPO活性均有顯著差異；68℃時(shí)，不同部位煙葉PPO活性無(wú)顯著差異。

3 討論

王傳義等[13]對(duì)中煙100、云煙85、NC89等8個(gè)烤煙品種不同部位煙葉烘烤過(guò)程中PPO活性變化進(jìn)行了研究，結(jié)果表明PPO活性變化趨勢(shì)一致，呈拋物線型；蘭俊榮[14]、宋洋洋[15]等分別在各自的研究中得出，在烘烤過(guò)程中的46～48℃左右，即變黃末期到定色前期這一段時(shí)間內(nèi)，煙葉PPO活性達(dá)到最高。本試驗(yàn)結(jié)果與其基本一致。

從整個(gè)烘烤過(guò)程來(lái)看，NC55不同部位煙葉PPO活性均在46℃左右達(dá)到峰值，說(shuō)明此時(shí)是酶促棕色化反應(yīng)發(fā)生的敏感時(shí)期，煙葉容易發(fā)生褐變，在烘烤時(shí)要注意穩(wěn)溫，使煙葉充分失水50%以上，通過(guò)減少煙葉中的水分含量來(lái)抑制PPO活性，限制棕色化反應(yīng)的發(fā)生，使煙葉安全順利定色[2]。從煙葉部位來(lái)看，不同部位的煙葉PPO活性存在一定差異，38℃之前，上部葉PPO活性要高于中、下部煙葉，與王傳義等[16]的研究結(jié)果一致，這也可能是上部煙葉容易發(fā)生棕色化反應(yīng)，產(chǎn)生掛灰煙、黑糟煙的原因。

4 結(jié)論

烤煙品種NC55不同部位煙葉之間的PPO活性存在一定差異，鮮煙葉表現(xiàn)為上部葉>中部葉>下部葉，42℃以后，則是中部葉>下部葉>上部葉；整個(gè)烘烤過(guò)程中，下、上部煙葉呈現(xiàn)先降低后升高再降低的變化趨勢(shì)，中部葉呈先升高再降低的趨勢(shì)；在46℃左右時(shí)，中、下部煙葉PPO活性達(dá)到最大值，上部煙葉也達(dá)到第二個(gè)峰值，此時(shí)是酶促棕色化反應(yīng)發(fā)生的敏感時(shí)期，煙葉容易褐變。54℃之后煙葉中PPO基本失去活性，各部位之間差異不大。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 李玉娥，尹啟生，宋紀(jì)真，等.煙草酶促棕色化反應(yīng)及調(diào)控技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2008，29（6）：71-77.

[2] 宮長(zhǎng)榮.煙草調(diào)制學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003：188-195，129-132.

[3] 徐曉燕，孫五三，王能如.煙草多酚類化合物的合成與煙葉品質(zhì)的關(guān)系[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2003（1）：3-5.

[4] 王瑞新.煙草化學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003：112-114.

[5] 韓富根，趙銘欽，朱耀東，等.煙草中多酚氧化酶的酶學(xué)特性研究[J].煙草科技，1993（6）：33-36.

[6] 雷東鋒，蔣大宗，王一理.煙草中多酚氧化酶的生理生化特征及其活性控制的研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，37（12）：1316-1320.

[7] 雷東鋒，馮怡，梅建生，等.煙草中多酚氧化酶的特征分析及應(yīng)用展望[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2003（2）：1-4.

[8] 戴亞，施春華，唐宏，等.煙草多酚氧化酶的分離提純及性質(zhì)研究[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2001，7（4）：7-12.

[9] 王英俊，翟明泉，戴華偉，等.淄博煙區(qū) NC55 品種適宜采收成熟度研究[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，47（6）：45-48.

[10]王松峰，王愛(ài)華，程森，等.引進(jìn)烤煙新品種NC55的烘烤特性研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2012，27（增刊）：158-163.

[11]孫帥帥.山東主栽烤煙品種煙葉烘烤特性與NC55烘烤工藝研究[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2012.

[12]朱廣廉，鐘文海，張愛(ài)琴.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：北京大學(xué)出版社，1991：37-40.

[13]王傳義，呂國(guó)新，朱啟法，等. 烤煙烘烤特性與煙草多酚氧化酶活性相關(guān)性研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，55（6）：1495-1499，1503.

[14]蘭俊榮，靖軍領(lǐng)，黃一蘭，等.不同成熟度煙葉烘烤過(guò)程中多酚氧化酶活性變化[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（23）：54-57.

[15]宋洋洋，張小全，楊鐵釗，等.煙葉采收成熟度對(duì)烘烤過(guò)程中酶促棕色化反應(yīng)相關(guān)指標(biāo)的影響[J].西北植物學(xué)報(bào)，2014，34（12）：2459-2466.

[16]王傳義，孫福山，王廷曉，等.不同成熟度煙葉烘烤過(guò)程中生理生化變化研究[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2009，30（3）：49-53.