烤煙密集烘烤過程中煙葉生理和物理特性及細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)變化.pdf

1、近年來,隨著現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)“一基四化”的提出,各地密集烤房和烤房群呈快速發(fā)展態(tài)勢。但由于調(diào)制技術(shù)相對落后等原因,導(dǎo)致部分烤后煙葉容易出現(xiàn)顏色淺淡、僵硬、光滑等現(xiàn)象,致使油分、香味等有所降低,感觀質(zhì)量一般,化學(xué)成分不太協(xié)調(diào),煙葉可用性低,難以滿足“卷煙上水平、原料上保障”的實(shí)際需求。為優(yōu)化和完善烘烤工藝,以烤煙“NC89”、“中煙100”和“秦?zé)?6”品種上部葉為試驗(yàn)材料,采用電熱式溫濕度自控密集烤煙箱研究了烘烤中不同關(guān)鍵溫度點(diǎn)(鮮樣、38

2、℃、42℃、48℃、54℃、烤后干樣)不同處理(納米涂料處理、煙葉主脈和葉片、不同品種)烤煙煙葉生理、物理特性和細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)等指標(biāo)變化,主要試驗(yàn)結(jié)果如下:
　　 1.烘烤中NC89煙葉可溶性果膠含量不斷增加,原果膠、總果膠和纖維素含量不斷降低,其中果膠(總果膠、原果膠及可溶性果膠)與PG的關(guān)系比果膠與PME的關(guān)系更密切,即PG更有利于水解細(xì)胞壁和抑制光滑葉的形成。根據(jù)細(xì)胞壁酶活性及組分在密集烘烤中的變化規(guī)律,在38～48℃,尤其

3、是在42℃適當(dāng)延長時(shí)間,創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件,保持較高的細(xì)胞壁酶活性,促使酶降解細(xì)胞壁物質(zhì)及內(nèi)部大分子物質(zhì)充分轉(zhuǎn)化,有利于細(xì)胞內(nèi)各種生理生化反應(yīng)的充分發(fā)生,防止光滑葉的形成,確保煙葉生產(chǎn)的質(zhì)量和效益。
　　 2.納米處理果膠甲酯酶(PME)、多聚半乳糖醛酸酶(PG)及纖維素酶活性峰值分別出現(xiàn)在42℃、48℃、38℃,其中PG和纖維素酶活性峰值比對照提前出現(xiàn),但烘烤后期細(xì)胞壁酶活性均比對照偏低。處理纖維素含量明顯高于對照,其中烤后樣

4、比對照高12 mg/g。處理可溶性果膠、原果膠、總果膠含量42℃以后也明顯高于對照,其中處理總果膠含量在42℃最高,為6.34％。處理上等煙和總產(chǎn)值比對照分別增加7.33％、16.56％,差異均達(dá)到極顯著水平,同時(shí)單葉重比對照增加0.71 g,差異顯著。納米涂料在烘烤過程中對上部葉細(xì)胞壁酶活性、組分和經(jīng)濟(jì)性狀影響顯著,能增加經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)納米涂料的功能及處理NC89煙葉煙葉細(xì)胞生理生化變化規(guī)律,為其在烘烤工藝上的進(jìn)一步應(yīng)用提供了參考。<

5、br>　　 3.中煙100烘烤中葉煙葉淀粉、葉綠素和類胡蘿卜素含量的變化主要在變黃前期；煙葉水分含量、厚度、密度的變化主要在變黃期和定色期；果膠和纖維素含量的變化主要在定色期,烘烤中葉質(zhì)重的變化相對較小。細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)觀察表明,細(xì)胞壁、葉綠體和細(xì)胞核在烘烤中的變化十分明顯,但線粒體不易觀察到；38℃染色質(zhì)減少,核膜部分消失；42℃細(xì)胞出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象,葉綠體等細(xì)胞器游離到細(xì)胞中央,葉綠體外膜、核膜破裂,嗜鋨顆粒多數(shù)呈現(xiàn)半空狀態(tài),基粒片層

6、和大部分淀粉粒消失；48℃細(xì)胞壁扭曲變形,細(xì)胞核固縮；54℃后葉綠體個(gè)體形狀已不易區(qū)分,所存物質(zhì)基本是電子密度較弱的嗜鋨物質(zhì)。在變黃期38℃前后適當(dāng)延長時(shí)間,使淀粉、色素等葉綠體內(nèi)含物充分降解轉(zhuǎn)化,煙葉充分變黃；定色期合理調(diào)控烘烤進(jìn)程,降低細(xì)胞壁物質(zhì)含量,有利于提高煙葉內(nèi)低聚糖、單糖和香氣物質(zhì)含量,改善煙葉的結(jié)構(gòu)和外觀質(zhì)量。烘烤中煙葉細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)變化和煙葉身份、生理生化反應(yīng)、內(nèi)含物降解轉(zhuǎn)化的程度密切相關(guān),可為優(yōu)化烘烤工藝和改善煙葉品質(zhì)提

7、供理論依據(jù)。
　　 4.烘烤中中煙100煙葉葉片質(zhì)地和色度各參數(shù)在變黃期38℃前后發(fā)生了明顯的變化；主脈各參數(shù)主要在42℃之后,尤其是48～54℃。烘烤中煙葉TPA(texture profile analysis)測試評價(jià)參數(shù)硬度、回復(fù)性、咀嚼性曲線圖的動(dòng)態(tài)變化更為直觀。烘烤中煙葉色度各參數(shù)差異性均極顯著(P<0.01),且a*值差異顯著性好于b*值；葉片色度的差異顯著性比主脈的更直觀。相關(guān)分析表明,烘烤中煙葉葉片TPA測試參

8、數(shù)硬度、粘聚性、咀嚼性的相關(guān)性較好(0.952～0.992),是評價(jià)煙葉質(zhì)地變化的可靠性指標(biāo)；粘聚性和回復(fù)性可以靈敏地反映煙葉主脈的質(zhì)地變化。相對于主脈,葉片色度的各參數(shù)的相關(guān)性更好(0.852～0.962),呈顯著或極顯著正相關(guān)。色度各參數(shù)的相關(guān)分析表明,L*與a*相關(guān)性明顯好于與b*的。
　　 5.中煙100煙葉質(zhì)地測定參數(shù)在38～48℃發(fā)生顯著的變化,在此期間細(xì)胞壁酶活性較高,細(xì)胞壁物質(zhì)降解量和水分的變化較為顯著。烘烤過程

9、中煙葉質(zhì)地的綿軟在某種程度上是細(xì)胞間結(jié)合力減小的結(jié)果,即細(xì)胞壁物質(zhì)不斷降解的結(jié)果。烘烤中煙葉剪切力的動(dòng)態(tài)變化較為直觀,而煙葉細(xì)胞生理變化是導(dǎo)致質(zhì)地差異顯著的主要因素。在38℃煙葉塌架、變黃8成左右時(shí)合理調(diào)控烘烤進(jìn)程,42℃適當(dāng)延長烘烤時(shí)間,并結(jié)合煙葉的外觀形態(tài)變化,合理調(diào)控烘烤期間的環(huán)境及烘烤進(jìn)程,使煙葉的回復(fù)性和拉力等質(zhì)地參數(shù)值降低,可降低細(xì)胞壁物質(zhì)含量,抑制致密組織結(jié)構(gòu)的形成。
　　 6.相對于中煙100,秦?zé)?6煙葉烘烤中

10、38～54℃含水率較高,變黃期呈現(xiàn)相對較高的過氧化物酶(POD)活性和相對較低的脂氧合酶(LOX)活性,煙葉質(zhì)地各參數(shù)值較大,定色期則相反；但定色期.48℃后顏色各參數(shù)較好；烘烤中煙葉外觀顏色及質(zhì)地參數(shù)變化均較顯著(P<0.05),色素降解更充分。相關(guān)分析表明,烘烤中顏色各參數(shù)相關(guān)性較好(｜R｜=0.677～4).997),顏色參數(shù)與色素的相關(guān)性也較好(｜R｜=0.661～0.973)；硬度和咀嚼性呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；回復(fù)性

11、與a*、H均呈極顯著相關(guān)(P<0.01)；黏聚性和L*、b*、C*均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。因此,質(zhì)地4個(gè)參數(shù)和顏色5個(gè)參數(shù)均為研究烘烤中煙葉變化的有效參數(shù)；烘烤后期秦?zé)?6煙葉質(zhì)地較為疏松,顏色較好。該研究為烘烤中煙葉質(zhì)地和顏色變化的定量化實(shí)時(shí)監(jiān)測和烘烤工藝的優(yōu)化提供了理論依據(jù)。
　　 7.相對于中煙100,秦?zé)?6煙葉內(nèi)細(xì)胞物質(zhì)降解的較早,烘烤中秦?zé)?6煙葉色素和淀粉的降解較為徹底,烘烤后期色素和淀粉含量相對較

12、低。中煙100煙葉細(xì)胞壁在烘烤中較早地扭曲變形,細(xì)胞內(nèi)生理生化反應(yīng)被過早地抑制,內(nèi)部物質(zhì)降解的程度在一定意義上受到限制。這表明烘烤中煙葉生理生化反應(yīng)及其程度與超微結(jié)構(gòu)變化有著緊密的聯(lián)系,這也是同一成熟度不同品種煙葉差別的最重要的一個(gè)因素。
　　 8.變黃期(38～42℃)保持相對較高的POD活性及相對較低的呼吸作用、LOX和細(xì)胞壁酶活性,使煙葉適度失水,延長煙葉的呼吸壽命；定色期(42～54℃)則相反,使色素、細(xì)胞壁物質(zhì)有充分的

13、時(shí)間降解和轉(zhuǎn)化,提高烤后煙葉的香氣生成轉(zhuǎn)化量,改善煙葉的組織結(jié)構(gòu)。對于中煙100,應(yīng)適當(dāng)延長變黃期和提高煙葉含水率,提高變黃期煙葉組織細(xì)胞的保護(hù)功能,以達(dá)到充分降解色素的目的。
　　 9.通過調(diào)節(jié)煙葉烘烤中烤箱的溫濕度及烘烤進(jìn)程,在48℃前后使色素、細(xì)胞壁等物質(zhì)充分降解,適度破壞煙葉的組織結(jié)構(gòu),使煙葉硬度、咀嚼性、回復(fù)性、剪切力、拉力值降低,改善煙葉的質(zhì)地特征。對于中煙100,42℃前應(yīng)增強(qiáng)保護(hù)酶(POD)活性,降低細(xì)胞膜的損傷

14、,使細(xì)胞內(nèi)大分子物質(zhì)得以充分的降解和轉(zhuǎn)化,降低葉片的致密程度。
　　 10.外觀顏色一方面與煙葉烘烤的溫濕度環(huán)境有關(guān),另一方面,與葉綠素、類胡蘿卜素的降解和轉(zhuǎn)化程度及比例有關(guān)。60℃后相對較高的濕度有利于加深煙葉的橘色濃度(增大a值)。對于中煙100,應(yīng)適當(dāng)提高該時(shí)期的濕球溫度(42～43℃)。另外,合理調(diào)控中煙100煙葉的烘烤進(jìn)程,使其經(jīng)歷較長的饑餓代謝時(shí)間,有利于色素物質(zhì)的充分降解和轉(zhuǎn)化,改善煙葉的外觀顏色。秦?zé)?6和中煙1