全 文 ：书西北植物学报!
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文章编号$
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收稿日期$
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基金项目$中国烟草总公司科技项目"
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#!河南中烟工业有限责任公司科技项目"
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作者简介$宋洋洋"
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#!男!在读硕士研究生!主要从事烟草遗传育种与品质改良研究
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通信作者$杨铁钊!教授!主要从事烟草遗传育种与品质改良研究
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烟叶采收成熟度对烘烤过程中酶
促棕色化反应相关指标的影响
宋洋洋#!张小全#!杨铁钊#"!彭玉富!!王
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冬#!武云杰#!姚
!
健#!焦绍赫#
"
#
河南农业大学 烟草学院!郑州
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河南中烟工业有限责任公司技术中心!郑州
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#
摘
!
要$以烤烟新品种(豫烟
##
号)为试验材料!研究未熟*成熟和过熟烟叶在常规三段式烘烤过程中水分含量*多
酚氧化酶"
DDE
#活性和多酚类物质含量的变化特征!以及指标间的关系!以明确烟叶采收成熟度对酶促棕色化反
应的影响及各指标之间的内在联系结果表明$"
#
#在烘烤过程中!
%
个成熟度烟叶的水分含量逐渐降低&其
DDE
活性先缓慢下降!再快速上升!最后急剧下降&而总酚与绿原酸含量先缓慢上升!再缓慢下降!最后快速上升未熟
和过熟烟叶的芸香苷含量变化与总酚类似!成熟烟叶芸香苷含量呈现缓慢(降
*
升
*
降
*
升)趋势&
%
个成熟度烟叶莨菪
亭含量变化总体呈波动上升趋势"
!
#在酶促棕色化反应敏感期"烘烤
$+
"
))C
#!水分含量和
DDE
活性以未熟烟
叶最高!成熟烟叶居中!过熟烟叶最低!总酚和绿原酸含量以成熟烟叶最高!过熟烟叶略低!而未熟烟叶最低&
%
个成
熟度烟叶芸香苷和莨菪亭含量差异没有明显规律性"
%
#在棕色化反应敏感期!不同成熟度烟叶
DDE
活性变化与
多酚类物质积累速度均呈负相关关系!未熟与成熟烟烟叶分别达到了极显著和显著水平!而与过熟烟叶没有达到
显著水平!未熟*成熟烟叶因过高的
DDE
活性明显降低了多酚类物质积累速度!而过熟烟叶因较低的
DDE
活性对
多酚类物质的积累速度影响较小研究认为!适当提高烟叶田间采收成熟度!能够有效地提高烘烤过程中烟叶的
失水速率!降低
DDE
活性!有利于防止烟叶发生褐变!提高烤后烟叶的外观和内在品质
关键词$不同成熟度&烤烟&酶促棕色化反应&褐变
中图分类号$
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文献标志码$
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酶促棕色化反应是烤烟烘烤过程中烟叶出现挂
灰和杂色的重要原因之一-#*!.多酚类物质主要合
成于质体并储存于液泡中!是多种香气成分的前体
物!其成分主要是绿原酸和芸香苷-%.!在卷烟抽吸
时!能够使吃味醇和多酚氧化酶"
DDE
#是烟叶组
织中一种重要酶类!主要存在于叶绿体中当细胞
的完整性被破坏时!多酚类物质在
DDE
的催化下被
氧化成醌类物质!这些醌类物质与其他醌*氨基酸以
及蛋白质聚合生成类黑素!降低了烟叶的外观和内
在品质-$*).不同成熟度烟叶对烘烤过程中烟叶水
分含量有重要影响-*+.烘烤阶段的变黄末期至定
色初期!为酶促棕色化反应敏感期!
DDE
活性对烟
叶水分含量变化较为敏感&水分含量高的烟叶!更容
易发生褐变!对多酚类物质含量变化影响也较
大-#*!!*#".因此!合理掌握烟叶采收成熟度!调控烘
烤过程中烟叶的水分含量!能够有效抑制
DDE
活
性!从而减少烘烤过程中挂灰烟*黑烟和杂色烟比
例!有利于提高烟叶的外观和内在品质目前此类
研究多集中正常成熟烟叶在烘烤过程中多酚类物质
含量及
DDE
活性变化方面-##*#%.!而对烘烤过程中不
同成熟度烟叶水分含量*多酚类物质含量及
DDE
活
性变化的研究较少因此!为了解烟叶水分含量对
烘烤过程中多酚类物质含量及
DDE
活性变化的影
响!本试验设置了不同采收成熟度烟叶处理!选取酶
促棕色化敏感期"试验对应时间段为烘烤过程中第
$+
"
))C
#为重点研究对象!旨在阐明烘烤过程中烟
叶水分含量*多酚物质含量和
DDE
活性变化的内在
联系!为生产中合理把握烟叶采收成熟度*调控棕色
化反应*减少烟叶褐变提供依据
#
!
材料和方法
B,B
!
试验材料及处理
试验在河南省三门峡市进行!供试品种为烤烟
品种(豫烟
##
号)试验以烟株中部叶"从底部向上
数第
#!
"
#$
片#作为样品!依据烟叶不同成熟度设
置
%
个处理"表
#
#!采收后按照常规三段式烘烤工
表
B
!
不同处理鲜烟叶的采收成熟度标准
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!
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处理
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叶面特征
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叶脉
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茸毛
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叶尖叶缘
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未熟
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叶色淡绿
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主脉
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较少脱落
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叶尖微下勾
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成熟
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以黄为 主!变 黄 面 积
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较多脱落
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叶尖叶缘下卷
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过熟
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叶面基本全黄!有成熟斑
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主支脉全白发亮
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大部分已脱落
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枯尖*焦边
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西
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北
!
植
!
物
!
学
!
报
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%$
卷
艺进行烘烤
B,C
!
试验取样方法
于烘烤过程中每
#!C
"关键温度点每
)C
#取样
#
次"计
#!
次#!每次取
#"
片烟叶!切去叶尖和基部
各
#
%
%
区域!留叶中间
#
%
%
区域!一部分用于
DDE
活性测定!一部分在
#"&`
杀青
#&9/1
!于
)"`
下
烘干!用粉碎机粉碎!过
+"
目筛后保存用作多酚类
指标的测定!所有处理
%
次重复
B,D
!
测定指标和方法
烟叶含水量测定采用杀青烘干法-#$.&绿原酸*
芸香苷和莨菪亭等多酚类物质含量测定采用
7R
%
2
!"!*!"")
标准-#&.&总酚含量为绿原酸*芸香苷和莨
菪亭含量之和&
DDE
活性采用邻苯二酚氧化法测
定-#)*#-.
B,E
!
数据处理
实验数据采用
3D33#,"
和
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!""%
软件进行统计分析
图
#
!
烘烤过程中不同成熟度烟叶水分含量变化
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RC:1
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!
!
结果与分析
C,B
!
烘烤过程中不同成熟度烟叶的水分含量变化
如图
#
所示!
%
个处理烟叶水分含量在烘烤过
程中整体均呈逐渐下降趋势!且在前
$+C
下降较为
平缓!
$+C
后烟叶开始大量失水!水分含量迅速大
幅降低&同时!过熟烟叶失水速率较快!成熟烟叶和
未熟烟叶失水速率较慢
其中!在烘烤
$+
"
))C
区间!过熟烟叶的水分
含量始终低于成熟和未熟烟叶!未熟烟叶水分含量
略高于成熟烟叶各处理烟叶水分含量在不同烘烤
时间点"
$+
*
&$
*
)"
*
))C
#上比较发现!过熟烟叶水分
含量在
$
个时间点上的差异均达显著水平!而未熟
烟叶*成熟烟叶仅在
&$
*
)"
*
))C%
个时间点上的差
异达到显著水平!说明过熟烟叶在烘烤第
$+C
时就
开始大量失水!而未熟*成熟烟叶在第
&$C
时才开
始大量失水进一步比较处理间烟叶水分含量发
图
!
!
烘烤过程中不同成熟度烟叶
DDE
活性变化
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,!
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RC:1
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表
C
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不同成熟度烟叶含水量和
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活性在烘烤
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!
IIJ
变化
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指标
Q1WA处理
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烘烤时间
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C
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烟叶含水量
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未熟
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#
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注$表中数据为均值
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标准差!不同小写字母表示
","&
水平差异显著!括号外字母表示同一指标同一时间点
%
个处理间的差异!括号内字母表示同一指标同
一处理不同时间点之间的差异表
%
同
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$
O:@:0C>Z:09A:10b3O>M@CTAATA
Y
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#!
期
!!!!!!!!
宋洋洋!等$烟叶采收成熟度对烘烤过程中酶促棕色化反应相关指标的影响
现!烘烤第
))C
时过熟烟叶与未熟*成熟烟叶水分
含量差异显著!未熟烟叶和成熟烟叶水分含量差异
不显著!这表明在烘烤第
))C
时过熟烟叶的水分含
量明显低于未熟*成熟烟叶!未熟和成熟烟叶水分含
量分别高于过熟烟叶
&,!_
*
-,"_
"表
!
#
CKC
!
烘烤过程中不同成熟度烟叶
FFG
活性变化
烘烤过程中
%
个处理烟叶
DDE
活性整体呈现
先缓慢下降!再迅速上升!最后迅速下降并维持在较
低水平的趋势"图
!
#整个烘烤过程中
DDE
活性
始终为未熟烟叶
#
成熟烟叶
#
过熟烟叶
其中!在烘烤
$+
"
))C
区间!过熟烟叶的
DDE
活性始终维持在较低水平!成熟烟叶和未熟烟叶明
显高于过熟烟叶成熟烟叶
DDE
活性在
$
个时间
点"
$+
*
&$
*
)"
*
))C
#上的差异均显著!未熟*过熟烟
叶仅在
&$
*
)"
*
))C%
个时间点上差异显著!这表明
成熟烟叶
DDE
活性在烘烤第
$+C
时就开始明显升
高!而未熟*过熟烟叶在第
&$C
时才开始明显升高
同时!
%
个处理间烟叶
DDE
活性在不同烘烤时间
"
$+
*
&$
*
)"
*
))C
#点上差异均显著!说明在
$
个时间
点上!未熟烟叶的
DDE
活性明显高于成熟烟叶!高于
过熟烟叶在
))C
时间点上!未熟和成熟烟叶
DDE
活性分别高于过熟烟叶
-,%_
*
$!,_
"表
!
#
C,D
!
烘烤过程中不同成熟度烟叶的多酚类物质含
量变化
C,D,B
!
总酚含量
!
烟叶烘烤过程中
%
个处理总酚
含量变化趋势相似!即随着烘烤时间的延续!总酚含
量在
"
"
$+C
缓慢上升!之后缓慢下降至
-!C
时达
最低值!
-!C
后急剧上升至烘烤结束&在整个烘烤
过程中!总酚含量始终表现为成熟烟叶
#
过熟烟叶
#
未熟烟叶!烘烤结束时过熟烟叶总酚含量与成熟
烟叶相当!略低于成熟烟叶"图
%
!
H
#
其中!在烘烤
$+
"
))C
区间!烟叶总酚含量下
降速度表现为未熟烟叶
#
成熟烟叶
#
过熟烟叶烟
叶总酚含量在不同烘烤时间"
$+
*
&$
*
)"
*
))C
#点上
比较发现"表
%
#!
%
个处理均在
)"
和
))C!
个时间
点上差异显著!在
$+
*
&$
和
)"C%
个时间点上差异
不显著!表明第
))C
时
%
个处理的烟叶总酚含量均
有明显升高&烟叶总酚积累速度在不同烘烤时间
"
$+
*
&$
*
)"
*
))C
#点上比较发现!
%
个处理在
$
个时
间点上差异均显著!说明随着烘烤过程的进展!
%
个
处理烟叶总酚积累速度均明显降低
处理间烟叶总酚含量比较发现!
%
个处理在不
图
%
!
烘烤过程中不同成熟度烟叶总酚*绿原酸*芸香苷和莨菪亭含量变化
a/
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!
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=LT/1
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北
!
植
!
物
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学
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报
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卷
同烘烤时间"
$+
*
&$
*
)"
*
))C
#点上差异均显著!说明
在
$
个烘烤时间点!成熟烟叶总酚含量明显高于过
熟烟叶!高于未熟烟叶&处理间总酚积累速度比较发
现!
$+
*
&$
*
)"C%
个时间点上未熟烟叶与过熟*成熟
烟叶差异显著!而过熟烟叶和成熟烟叶之间差异不
显著!
))C
时间点上
%
个处理之间差异显著!这表
明在
))C
时间点之前未熟烟叶多酚积累速度明显
低于成熟*过熟烟叶!在
))C
时间点上!过熟烟叶多
酚积累速度明显高于未熟和成熟烟叶!分别高出
-%,+_
*
##),$_
"表
%
#
C,D,C
!
绿原酸含量
!
烟叶在烘烤过程中绿原酸含
量变化与总酚含量变化相似整个烘烤过程中绿原
酸含量始终为成熟烟叶
#
过熟烟叶
#
未熟烟叶!只
是在
+$C
之后过熟烟叶迅速上升!烘烤结束后绿原
酸基本与成熟烟叶相当!略低于成熟烟叶"图
%
!
c
#
如表
!
所示!烟叶绿原酸含量在不同烘烤时间
"
$+
*
&$
*
)"
*
))C
#点上比较发现!未熟烟叶在
&$
*
)"
*
))C%
个时间点上差异显著!成熟烟叶在
$+
*
&$
*
))C%
个时间点上差异显著!在
&$
*
)"C!
个时
间点上差异不显著!过熟烟叶在
)"
*
))C!
个时间
点上差异显著!这说明在
)"
"
))C
区间!
%
个处理
烟叶绿原酸含量均有明显降低!而
)"C
之前仅有未
熟*成熟烟叶绿原酸含量有明显降低处理间烟叶
绿原酸含量比较发现!
%
个处理在
$
个烘烤时间点
上差异均显著!表明在
$
个烘烤时间点上成熟烟叶
绿原酸含量明显高于过熟烟叶!未熟烟叶绿原酸含
量最低!其中!在
))C
时间点上!成熟烟叶绿原酸含
量分别高出过熟烟叶和成熟烟叶
#,%_
*
&#,+_

C,D,D
!
芸香苷含量
!
烘烤过程未熟烟叶*过熟烟叶
芸香苷含量变化与绿原酸相似!呈缓慢上升趋势!至
$+C
达到高峰!成熟烟叶先降后升最低点出现在
!$
C
!最高点出现在
&$C
&随后
%
个处理芸香苷含量均
下降!未熟烟叶*成熟烟叶下降速度较快!过熟烟叶
下降较为缓慢!未熟烟叶*成熟烟叶芸香苷含量最低
点出现在
-!C
!过熟烟叶最低点出现在
+$C
&最后
%
个处理均快速上升直至烘烤结束"图
%
!
R
#烤前烟
叶芸香苷含量为$成熟烟叶
#
过熟烟叶
#
未熟烟叶!
烤后烟叶为过熟烟叶
#
成熟烟叶
#
未熟烟叶
C,D,E
!
莨菪亭含量
!
如图
%
!
O
所示!烘烤开始时
%
个处理烟叶莨菪亭含量均呈波动上升趋势!变化幅
度较大!其中未熟烟叶
&$C
达到峰值!成熟烟叶和
过熟烟叶
))C
达到峰值&随后
%
个处理均呈快速下
降趋势!未熟烟叶*成熟烟叶
-!C
达到最低点!过熟
烟叶
+$C
达到最低点&之后
%
个处理均快速上升最
后趋于稳定烤后烟叶莨菪亭含量相对烤前烟叶略
有提高!其中成熟烟叶提升幅度最大!过熟烟叶与未
熟烟叶相当!略高于未熟烟叶
C,E
!
烘烤过程中酶促棕色化反应相关指标的相关
性分析
对烘烤过程中
$+
"
))C
区间烟叶的
DDE
活
性*多酚类物质含量和总酚积累速度分别做了相关
性分析!结果如表
$
所示其中!在烘烤过程中
$+
"
))C
区间!未熟*过熟烟叶的总酚含量与
DDE
活
性变化呈极显著负相关!表明烟叶较高或者较低的
表
D
!
不同成熟度烟叶多酚类物质含量在烘烤
EH
!
IIJ
间的变化
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指标
Q1WA处理
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烘烤时间
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C
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总酚含量
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总酚积累速度
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绿原酸含量
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期
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宋洋洋!等$烟叶采收成熟度对烘烤过程中酶促棕色化反应相关指标的影响
表
E
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不同采收成熟度处理酶促棕色化反应指标的相关系数
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!
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相关系数
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处理
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总酚含量
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绿原酸含量
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芸香苷含量
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莨菪亭含量
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过熟
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绿原酸含量
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芸香苷含量
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,
DDE
活性对多酚物质含量影响较为明显&
%
个采收
成熟度处理的烟叶
DDE
活性与总酚积累速度变化
呈负相关!未熟烟叶达到了极显著水平!成熟烟叶达
到了显著水平!这表明烟叶较高的
DDE
活性对总酚
积累速度产生了显著影响&
DDE
活性与绿原酸含量
变化均呈极显著负相关!说明烟叶
DDE
活性与绿原
酸含量变化紧密相关!
DDE
主要通过影响绿原酸的
积累而影响总酚含量变化&总酚含量与绿原酸含量
变化均呈极显著正相关!可见烟叶总酚含量与绿原
酸含量的变化一致!绿原酸含量变化一定程度上主
导总酚含量的变化
%
!
讨
!
论
烟叶成熟度对烟叶烘烤过程中变黄期水分含量
有重要影响-*+.这与不同成熟度烟叶组织结构疏
松致密程度紧密相关-#+*!".!随着烟叶采收成熟度的
提高!烟叶组织结构逐渐疏松!保水能力变弱!失水
速度加快-.研究结果表明$烘烤过程中变黄末期
至定色前期!随着烟叶成熟度的提高!烟叶失水速率
加快!含水量逐渐降低&过熟烟叶大量失水时间相对
较早!而成熟*未熟烟叶大量失水时间相对滞后
烟叶水分是烟叶烘烤过程中
DDE
活性的重要
限制因素-#".!烘烤过程中
DDE
活性的变化呈现先
缓慢降低!后急速上升!最后急剧下降的趋势!这与
王传义-+.!兰俊荣等-!#.的研究结果基本一致水分
含量高的烟叶
DDE
活性在变黄末期定色初期有一
个明显的高峰-!#.研究结果表明$变黄末期至定色
前期各个时间点!随着烟叶水分含量的增加!烟叶
DDE
活性逐渐增高&而烟叶采收成熟度越高!烟叶水
分含量越低!可见提高烟叶采收成熟度!能够有效降
低烘烤过程中烟叶
DDE
活性在变黄末期和定色前
期阶段!成熟烟叶
DDE
活性相较于未熟*过熟烟叶的
提前升高!可能是由于成熟烟叶细胞裂解较快!细胞
完整性被破坏!
DDE
所处环境水分含量升高导致的!
而未熟烟叶细胞裂解相对滞后!过熟烟叶细胞在此阶
段之前已经充分裂解并大量失水-!#"!#.烤后烟叶
"未熟*成熟*过熟#的挂灰率分别为
!!,)_
!
#+,
"_
!
#",$_
"以每百竿烤后挂灰烟叶数量占烤后烟
叶数量比例计算挂灰率#!未熟烟叶的烤后烟叶挂灰
率明显高于成熟烟叶!高于过熟烟叶!表明烘烤过程
中过高
DDE
活性将导致烤后烟叶挂灰率的增加
在烟草中!酚类物质大部分呈多酚状态存在!而
且多酚是以葡萄糖苷和酯的形式存在-).烘烤过程
中多酚类物质的变化主要是由于酚糖苷的热解作用
和酶促分解!多酚氧化酶催化的酶促棕色化反应对
多酚类物质积累有重要影响-!!)!!.多酚物质在烘
烤过程中呈现先升高后降低!再升高的变化趋势&这
与宫长荣等-#!.的研究结果相似研究结果表明$在
$)$!
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
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"
))C
区间!烟叶
DDE
活性与多酚物质积累速度
呈负相关!未熟烟叶达到了极显著水平&成熟烟叶达
到了显著水平&过熟烟叶没有达到显著相关水平&不
同采收成熟度烟叶的
DDE
活性与绿原酸含量变化
均呈极显著负相关这说明在烘烤过程中!烟叶过
高的
DDE
活性降低了多酚物质积累!而较低的
DDE
活性对多酚物质的积累影响较小!
DDE
主要通
过影响绿原酸的积累影响总酚含量变化-!%.绿原
酸是总酚的主要成分!是改善烟叶等级最主要的多
酚类物质-!$.!烘烤过程中烟叶叶尖变褐最早可能与
绿原酸含量高有直接关系-!&.绿原酸的变化规律
与多酚相似!其与总酚含量变化的相关性!
%
个处理
均达到了极显著正相关水平说明绿原酸在多酚类
物质变化中起着主导作用!其与酶促棕色化反应的
关系也最为密切-#!.芸香苷!莨菪亭含量变化与总
酚含量变化没有显著相关性芸香苷和莨菪亭含量
变化的不规律性说明
DDE
对多酚物质含量的影响
也取决于对各组分影响的加成效应!有待于进一步
研究-&!##*#!.
由以上研究结果可知!在烘烤过程中!以过熟采
收烟叶的水分含量最低!
DDE
活性最低!成熟采收
烟叶次之!未熟采收烟叶最高&过熟烟叶多酚含量与
成熟烟叶相当!略低于成熟烟叶!未熟烟叶最低这
与过熟烟叶组织结构疏松*变黄中后期失水速度较
快!多酚氧化酶活性始终维持在相对较低水平!多酚
类物质的氧化还原反应未被破坏!酚类物质不会被
大量氧化成醌而减少!不易发生棕色化反应有关
在整个烘烤过程中!不同成熟度烟叶水分含量的高
低!导致多酚氧化酶活性表现有很大差异!多酚类物
质积累规律也不同因此!在常规三段式烘烤工艺
下!适当提高烟叶田间采收成熟度!能够有效地促进
烟叶失水!降低烘烤过程中"尤其是酶促棕色化反应
敏感期#的
DDE
活性!使烟叶含水量在
))C
时保持
在
$"_
以下!
DDE
活性在
&+,+U
/
?
(#
/
9/1
(#以
下通过降低烟叶水分含量和抑制
DDE
活性!有利
于防止烟叶发生褐变!有效地减少烤后烟叶挂灰率!
从而提高烤后烟叶的外观及内在品质
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封面植物介绍"""裸茎碎米荠
裸茎碎米荠"
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#隶属于十字花科"
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!花葶状!全株无毛根状茎纤细!匍匐生长茎单一直立!无叶基生叶单一&叶柄长
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"
#!=9
&叶
近于圆形或肾状圆形!长
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!宽
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!基部心形!边缘波状或全缘无茎生叶总状花序
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朵花果期花梗直立或上升!长
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!基部的最长萼片卵圆形或椭圆形!长
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宽
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!,!99
!边缘膜质!白色透明花瓣白色!倒卵形!长
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!宽
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!顶端圆或微凹!基部
渐狭呈短爪中间一对花丝长
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+,"99
!基部略扩大&外侧一对花丝长
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&花药狭长卵形!
长
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&花柱长
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每室具胚珠
+
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个长角果长
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!宽
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"
#,-99
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光滑无毛种子淡褐色!长圆形!长
!
"
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!宽
#,"
"
#,&99
!无翅花期
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"
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月!果期
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"
-
月
裸茎碎米荠是中国特有一种药用植物!生长在海拔
#$""
"
!""9
的灌木丛和潮湿地带分布于河
北*内蒙古*陕西*山西和四川
!图文由西北农林科技大学资环学院朱仁斌提供"
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西
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北
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植
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物
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报
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