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烤烟密集烘烤变黄期类胡萝卜素及其降解香气成分的变化


中国农业科学 2010,43(20): Scientia Agricultura Sinica

烤烟密集烘烤变黄期类胡萝卜素及其降解香气成分的变化
宋朝鹏
1

样式定义: [13]图标题1: 字体: 式定义 (中文) 宋体, 六号, 居中, 缩进: 左侧: 0 厘米, 悬挂缩进: 2.86 字符 武圣江1]: 批注

[武圣江 高远的单位是不是 武圣江 不改为好

1,2

,武圣江 ,高 远 ,许自成 ,张卫建 ,宫长荣
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( 南京农业大学农学院,南京 210095; 河南农业大学烟草学院,郑州 450002)

摘要: 【目的】研究密集烘烤变黄阶段烤烟类胡萝卜素组分、酶活性及其降解香气成分含量的变化,为密集 烤房烘烤工艺优化和完善提供理论依据。 【方法】采用河南农业大学设计的电热式温湿自控密集烤烟箱,研究不同 温湿度条件对变黄期烤烟类胡萝卜素各组分降解、相关酶活性变化及其降解香气成分含量的影响。 【结果】变黄期 类胡萝卜素 (β-胡萝卜素、 叶黄质、 新黄质、 紫黄质) 含量均随烘烤过程推进而逐渐降低。 其中低温低湿变黄 (T1) 和低温中湿变黄(T2)β-胡萝卜素在变黄结束时含量较低,其值分别为 17.14 ?g·g-1 FW、19.00 ?g·g-1 FW。叶黄 质、新黄质、紫黄质含量在各处理中随温湿度的降低而降低。低温变黄处理β-胡萝卜素与叶黄素(叶黄质、新黄 质、紫黄质)的比例和烤前相比均有所升高,高温变黄处理则与之相反。不同处理叶黄质与叶黄素的比例和烤前比 均升高, 而新黄质和紫黄质则与之相反。 烤后烟叶 T1、 处理类胡萝卜素含量较低, T2 尤其是 T2 处理, 其值为 76.31 ?g·g-1。 烤后烟叶类胡萝卜素降解香气成分含量以 T2 处理最高, 87.5634 ?g·g-1, 为 其次为 T1 处理, 81.1192 ?g·g-1, 为 显著高于其余处理。变黄期 T1、T2 处理有利于脂氧合酶(LOX) 、过氧化物酶(POD)活性的充分表达,使类胡萝 卜素降解更充分。相关分析表明,烘烤中变黄期 POD 活性与类胡萝卜素各组分呈显著正相关。 【结论】变黄期低温 和相对较低的湿度条件下,保持相对较高的酶活性,使 LOX 与 POD 之间的协同拮抗作用达到一种动态平衡,并在 36—48 h 适当延长相对较长的时间,对充分降解类胡萝卜素物质和改善烟叶香气品质是有利的。 关键词:密集烘烤;变黄期;类胡萝卜素;降解机理;香气成分

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The Degradation Mechanism of Carotenoids in Flue-Cured Tobacco and the Changes of the Related Aroma Components in the Yellowing Stage During the Bulk Curing Process
SONG Zhao-peng1,2, WU Sheng-jiang2, GAO Yuan2, XU Zi-cheng2, ZHANG Wei-jian1, GONG Chang-rong2
(1College of Agronomy, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095; 2College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002)

Abstract: 【Objective】 The changes of the contents of carotenoids components, the related enzymes activities, and the aroma components degraded by which in flue-cured tobacco in the yellowing stage during the bulk-curing process were studied in order to provide a theoretical basis for optimization and perfection of curing technology. 【Method】 The effects of different temperature and humidity conditions on the degradation of carotenoids, the related enzymes activities in the yellowing stage and the contents of aroma components in flue-cured tobacco during the bulk curing process were studied by using the electric-heated flue-curing barn designed and made by Henan Agricultural University. 【Result】 The results showed that the contents of carotenoids (β-carotene, lutein, neoxanthin, violaxthin) decreased gradually in the yellowing stage during the bulk curing process. At the end of yellowing stage the β-carotene contents of low temperature with low humidity (T1) and low temperature with middle humidity (T2) treatments were lower than others and the value of them were 17.14 ?g·g-1 FW, 19.00 ?g·g-1 FW, respectively. The contents of the lutein, neoxanthin, violaxthin decreased gradually in the yellowing stage following the decrease of temperature and humidity. The proportions of the β-carotene to the xanthophylls (lutein, neoxanthin, violaxthin) of the low temperature treatments at the end of yellowing stage were higher than fresh sample, on the contrary, high temperature treatments were lower. The proportions of the lutein to the xanthophylls of different treatments were higher than fresh sample, on the contrary, neoxanthin and violaxthin were lower. The carotenoids contents of T1, T2 treatments were relatively lower than others’, especially the T2 treatment, and its value was 76.31 ?g·g-1 in flue-cured tobacco. The contents of aroma components of T2 treatment was the highest and its value was 87.5634 ?g·g-1 in
收稿日期:2009-07-31;接受日期:2010-07-31 基金项目:国家烟草专卖局资助项目(3300806156) 作者简介: 宋朝鹏, 讲师, 博士研究生。 Tel: 13523451660; E-mail: ycszp@163.com。 通信作者宫长荣, 教授。 Tel: 0371-63558380; E-mail: gongchr009 @126.com



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flue-cured tobacco while the content value of T1 treatment was 81.1192 ?g·g-1, secondly. Both of them were higher than others obviously. The activities of lipoxygenase (LOX) and peroxidase (POD) could express fully under the T1, T2 treatments in the yellowing stage meanwhile the carotenoids degraded fully. Correlation analysis showed that the activities of peroxidase and the carotenoids components were highly significant in the yellowing stage during the bulk curing process. 【Conclusion】 If the high activities of lipoxygenase and peroxidase were prolonged longer appropriately at 36-48 h under low temperature and relatively low humidity in the yellowing stage and the effect between the cooperative and antagonism reach dynamic balance, it would be benefit to degrade carotenoids sufficiently and improve the aroma quality of tobacco leaves. Key words: bulk curing; yellowing stage; carotenoids; degradation mechanism; aroma components

0 引言
【研究意义】密集烤房现已成为中国烤烟烘烤的 发展方向。但是,过去人们过多关注于它的优势和综 合效益,而对密集烘烤烟叶香气质量有所降低等突出 问题,没有给予足够的重视。完善密集烘烤工艺,更 好地发挥密集烘烤的优势, 提高烤后烟叶的香气质量, 已经成为目前烟叶生产中亟待解决的问题[1]。类胡萝 卜素是影响烟叶品质和可用性的主要成分之一,它不 仅使中性香味物质总量增加,而且其降解产物继续发 生转化,生成对香味物质更有用的化合物。烤后烟叶 类胡萝卜素及其降解产物的含量和协调性,直接影响 烤烟的香气风格、香气质和香气量[2-4]。因此,在国内 外烟草行业中对类胡萝卜素及其降解香气成分的研究 一直是个热点[5-6]。【前人研究进展】有关类胡萝卜色 素的研究现状及结果,前人已有论述
[2,5,7-8]

慢变黄能使脂氧合酶(LOX)活性增强,并且 LOX 脂氧合酶与类胡萝卜素的降解呈高度正相关[13-14]。据 宋朝鹏等[16]报道,过氧化物酶(POD)也参与了类胡 萝卜素的氧化和降解。【本研究切入点】变黄期是烟 叶类胡萝卜素物质降解和转化的重要时期,不同烘烤 调控措施影响烟叶内类胡萝卜素酶的活性和表达时 间,从而影响香气前体物的降解转化和最终的烟叶香 气质量。目前有关类胡萝卜素降解产物的研究,主要 集中在对香气组分及烟叶品质和评吸质量的影响上。 而有关烟叶类胡萝卜素降解规律和降解机理的研究多 集中在发育、成熟和醇化等时期,针对密集烘烤变黄 期类胡萝卜素降解机理及其降解香气成分含量变化的 研究,国内外尚不多见。【拟解决的关键问题】本试 验研究密集烘烤变黄期不同烘烤工艺对烤烟类胡萝卜 素各组分(β-胡萝卜素、叶黄质、新黄质和紫黄质) 降解规律、相关酶活性及烤后烟叶香气成分含量变化 的影响,旨在为密集烘烤工艺优化和完善提供理论依 据。

。杨虹琦草

药等[4]研究指出, 烟草中的类胡萝卜素与烟叶的香气、 色泽及质量密切相关,是影响烤烟品质的重要潜香型 物质之一。烘烤中变黄期不同温湿度处理对类胡萝卜 素降解机理和相关香气成分有重要影响。类胡萝卜素 在烘烤开始后 24—48 h 降解速度较快, 其中以 40℃变 黄处理降解最快, 但烤后烟叶质量以 38℃变黄处理综 合表现最优。 低湿变黄类胡萝卜素发生快速降解较早, 峰值较高,高湿变黄发生快速降解较迟,峰值也较 低[9-11]。但高玉珍等[12]研究认为,低温中湿变黄烟叶 类胡萝卜素降解多,香气物质含量高,烤后烟叶质量 最优。延小东
[13]

1 材料与方法
1.1 试验材料 试验于 2007—2008 年进行。 试验材料取自河南省 宜阳县。试验田土壤质地为红黏土,土壤肥力中等。 供试品种为中烟 100, 月 5 日移栽, 5 种植行距 120 cm, 株距 50 cm。土壤碱解氮 49.52 mg·kg-1,速效磷 6.8 mg·kg-1,速效钾 145.31 mg·kg-1,pH 8.49。施纯氮 45.0 kg·hm-2 ,N﹕P2O5 ﹕K2O=1﹕2﹕3。田间管理按优质 烤烟栽培生产技术规范进行。以中部叶(第 11—12 位叶)为试验材料,依据成熟标准,烟叶成熟时按照 叶位单叶采收。 1.2 试验设计 采用河南农业大学设计的电热式温湿自控密集烤 烟箱烘烤,烘烤时装烟密度为 70 kg·m-3。试验共设置 6 个处理:
武圣江2]: 批注 [武圣江 删除 武圣江 带格式的: 缩进: 首行缩进: 2 字 格式的 符

和刘海轮

[14]

研究也认为,低温条件下

慢变黄使类胡萝卜素降解较充分,烟叶内能形成更多 致香物质。艾复清等[15]研究指出,控制变黄温度在 37 —39℃、相对湿度 83.7%—90%时,有利于提高烟叶 的香吃味。另外,韦凤杰等[5] 研究指出,烤烟成熟过 程中类胡萝卜素变化及其降解香气物质种类、构成比 例等可能是烟叶特色品质形成的重要物质基础。脂氧 合酶(LOX)是烟叶类胡萝卜素降解的关键酶。低温



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T1 低温低湿变黄(干球温度 36—38℃,相对湿 度 70%—75%); T2 低温中湿变黄(干球温度 36—38℃,相对湿 度 80%—85%); T3 低温高湿变黄(干球温度 36—38℃,相对湿 度 90%—95%); T4 高温低湿变黄(干球温度 40—42℃,相对湿 度 70%—75%); T5 高温中湿变黄(干球温度 40—42℃,相对湿 度 80%—85%); T6 高温高湿变黄(干球温度 40—42℃,相对湿 度 90%—95%)。 分别于烘烤开始 h) (0 及烘烤后每 12 h 取样两份, 一份切去叶尖和叶基部,留叶中部分用于生理指标的 测定。另一份在烘箱中 105℃杀青 5 min,60℃烘干、 粉碎,过 60 目筛,用于类胡萝卜素组分的测定。各重 复 3 次。处理结束后,按照三段式烘烤技术转入正常 烘烤。烤后取 C3F 中桔三(C3F 中桔三)烟叶用于类 胡萝卜素香气成分及组分的测定。 1.3 1.3.1 测定内容与方法 类胡萝卜素类物质含量测定 β-胡萝卜素、 叶

圆底烧瓶中,再加 60 mL 二氯甲烷于另一 250 mL 圆 底烧瓶中,60℃水浴加热 250 mL 圆底烧瓶,用同时 蒸馏萃取仪蒸馏萃取。)→无水硫酸钠干燥有机相→ 60℃水浴浓缩至 1 mL 左右即得烟叶的精油。经前处 理制备得到的分析样品,由 GC/MS 鉴定结果和 NIST 库检索定性。GC/MS 分析条件如下:色谱柱:HP-5 (60 m×0.25 mm id×0.25 ?m df);载气及流速:He 近样口温度: 250℃; 传输线温度: 280℃; 0.8 mL·min-1; 离子源温度:177℃;升温程序:50℃,2 min 后,以 每分钟上升 2℃的速度升至 120℃,5 min 后再以每分 钟上升 2℃的速度升至 240℃,30 min;分流比和进样 量 1﹕15,2 ?L;电离能 70 eV;质量数范围 50—500 amu;MS 谱库 NIST02;采用内标法定量。 1.3.4 数据处理 采用 Microsoft Excel 软件进行数 据处理和绘图, SPSS16.0 软件进行数据统计分析和 用 方差分析。

2 结果
2.1 2.1.1 烘烤中变黄期烟叶类胡萝卜素变化 β-胡萝卜素含量变化 β-胡萝卜素降解可生

成异佛尔酮及其衍生物、 二氢猕猴桃内酯的衍生物、 β紫罗兰酮、β-二氢大马酮、α-紫罗兰酮等[7,19]。本试验 结果(图 1)表明,β-胡萝卜素在不同处理下其动态 变化基本一致,在烘烤开始后 0—12 h 内缓慢减少, 12—48 h 之间急剧减少,之后趋于稳定。至 72 h 时, 以 T1 和 T2 处理的 β-胡萝卜素含量较低, 其含量分别 为 17.14 ?g·g-1 FW、19.00 ?g·g-1 FW,并且与其它 4 个 处理间差异显著(P<0.05)。烘烤中变黄期高温条件 下各处理间 β-胡萝卜素含量相对较高,且差异不显著 (P>0.05) 。变黄期 β-胡萝卜素降幅最大和最小的分 别为 T1 和 T4 处理,其值分别为 79.49%和 66.41%。 2.1.2 叶黄质含量变化 叶黄质是叶黄素主要的成 分[7]。本试验结果(图 2)表明,叶黄质含量变化规律 在不同处理间略有差异。T1 和 T2 处理叶黄质含量在 变黄期 0—36 h 内急剧下降,36 h 其值分别为 6.46 ?g·g-1 FW、8.52 ?g·g-1 FW,而后趋于稳定。其它各处 理在 0—12 h 内降解缓慢, 随后其含量急剧下降, h 48 后趋于平稳,至 72 h 时,除 T1 与 T3、T5、T6 处理 外,其它各处理间叶黄质含量差异均不显著(P> 0.05)。在相同温度条件下,烘烤中各处理烟叶叶黄 质含量均随湿度增加而增加;在相同湿度条件下,烘 烤中各处理叶黄质含量又以低温处理较低。在烘烤过

黄质、新黄质、紫黄质测定方法为反相高效液相色谱 法。工作条件为:Auto system XLGC 配 FID 检测器和 自动进样器(美国 PE 公司),Turbo Mass 色质联用 仪(美国 PE 公司),甲醇为 Sigma 公司生产的色谱 纯试剂, 异丙醇为 J. T. Baker 公司生产的色谱纯试剂; β-胡萝卜素植物色素标准物购于 Sigma 公司, 叶黄质、 新黄质、紫黄质植物色素标准物均购于日本 WAKO 公司。 称取不同烘烤时期烤烟叶片杀青样品 1 g, 放入 100 mL 三角瓶, 60 mL 90 %丙酮 用 (内含 0.1 % BHT) 于摇床振荡萃取 30 min,过滤,滤渣用 10 mL 90 %丙 酮(内含 0.1% BHT)洗涤 2—3 次,定容到 100 mL, 取其中 6 mL 到离心管, 加入 0.1 g 醋酸铅, 000 r/min 10 4℃低温离心 5 min,用 0.45 ?m 针头过滤器过滤。计 量单位为 ?g·g-1。整个测定过程在黑暗中进行。 1.3.2 酶活性的测定
[17]

脂氧合酶(LOX)活性采用

许长城等 1.3.3

的方法,过氧化物酶活性采用愈创木酚显 采用内标法测

色法[18]。 香气成分定性定量分析条件 定烟叶类胡萝卜素香气成分。类胡萝卜素香气物质提 取及定性定量分析采用 HP5890-5972 气质联用仪。粉 末状烟叶样品→水蒸气蒸馏→二氯甲烷萃取(20 g 烟 样+1 g 柠檬酸+350 mL 蒸馏水+0.5 mL 内标于 500 mL

20 期

宋朝鹏等:烤烟密集烘烤变黄期类胡萝卜素及其降解香气成分的变化

程中各处理叶黄质降幅差别较大,最高的 T1 处理降 解了 84.93%,最低的 T6 处理降幅仅为 58.45%。 2.1.3 新黄质含量变化 本试验结果(图 3)表明, 各处理新黄质含量变化规律基本相同,即在变黄期 0 —24 h 内新黄质降解缓慢,24—48 h 内急剧下降,然 后趋于平缓。但 T1 和 T2 处理烟叶新黄质含量在 0— 36 h 内变化相对平缓,36 h 后急剧下降。至 72 h 时, 以 T1 处理新黄质含量最低,其值为 0.44 ?g·g-1 FW, 其次为 T2 和 T4 处理,各处理间新黄质含量差异均不 显著(P>0.05)。各处理烟叶新黄质降幅表现为与叶 黄质一致的规律性, 且降幅均在 80%以上,最高的 T1 处理降幅达到了 93.14%。 2.1.4 紫黄质含量变化 本试验结果(图 4)表明,
图2 烘烤过程中烟叶叶黄质含量的变化 带格式的: 字体: Times New Roman 格式的 带格式的: [13]图标题1, 左 格式的

烘烤中变黄期各处理紫黄质含量变化趋势一致,呈现 出“慢-快-慢”的动态变化。其中 T6 处理紫黄质含量 在 0—48 h 内下降最明显,之后趋于稳定,其余各处 理紫黄质含量在 0—24 h 内降解缓慢, 随后急剧降低, 48 h 后趋于稳定。至 72 h 时,紫黄质含量以 T1 处理 最低,其值为 0.07 ?g·g-1 FW,但各处理间差异均不显 著(P>0.05)。烘烤中各处理紫黄质降幅变化与叶黄 质的规律基本一致,其中 T1 处理的紫黄质降幅最高, 为 92.41%,T6 处理的紫黄质降幅最低,为 79.52%。
带格式的: 缩进: 左侧: 0 厘米, 格式的 悬挂缩进: 4.29 字符 带格式的: 字体: (默认) Times 格式的 New Roman, (中文) 黑体, 小五 带格式的: 缩进: 左侧: 0 厘米, 格式的 首行缩进: 0 厘米 带格式的: 字体: (默认) Times 格式的 New Roman, (中文) 黑体, 小五 带格式的: 字体: (默认) Times 格式的 New Roman, (中文) 黑体, 小五 带格式的: 字体: (默认) Times 格式的 New Roman, (中文) 黑体, 小五 带格式的: 字体: (中文) 黑体, 10 格式的 磅, (国际) Times New Roman 带格式的: 字体: (中文) 黑体, 小 格式的 五 图3 Fig. 3
注:FW 表示鲜重。note: FW is fresh weight for short

Fig. 2 Changes of lutein content in tobacco leaves during the flue-curing process

烘烤过程中烟叶新黄质含量的变化

带格式的: [13]图标题1 格式的 带格式的: 字体: (中文) 黑体, 小 格式的 五 带格式的: 字体: (中文) 黑体, 小 格式的 五 带格式的: 字体: (中文) 黑体, 小 格式的 五 带格式的: 字体: (中文) 黑体, 小 格式的 五 带格式的: 字体: (中文) 黑体, 小 格式的 五 带格式的: 字体颜色: 红色 格式的 武圣江3]: 批注 [武圣江 没有找到原文 武圣江

Changes of neoxanthin content in tobacco leaves during the flue-curing process

图1 Fig. 1

烘烤过程中烟叶β-胡萝卜素含量的变化

Changes of β-carotene content in tobacco leaves during the flue-curing process

2.2 2.2.1

烘烤中变黄期烟叶脂氧合酶和过氧化物酶活性 变化 脂氧合酶(LOX)活性变化 LOX 是酶促膜脂

过氧化作用的关键酶之一,专一催化含有顺, 顺-1, 4戊二烯结构的多元不饱和脂肪酸加氧化反应,生成具 有共轭双键的过氧化氢物[11,20-21] 。本试验结果表明



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且均随湿度升高酶活性增大, 但在 60 h 高湿处理和高 温处理酶活性偏低,其中 T1、T2 与其余处理差异显 著(P<0.05)。烘烤至 72 h 时,高温处理 LOX 活性 均小于低温处理, 并且与低温处理差异显著 (P<0.05) , 其中 T2 与其余处理差异都达到显著水平(P<0.05)。 2.2.2 过氧化物酶(POD)活性变化 在遇到逆境或 衰老初期, POD 在遇到逆境或衰老初期通过清除 LOX 催化产生的 H2O2 等过氧化物起到保护效应[22]。本试 验结果表明 (表 2) 在整个烘烤过程中 6 个处理 POD , 酶活性均表现出下降趋势。其中 T1 和 T4 处理酶活性 相对较低,但 T2 和 T5 处理酶活性始终维持在较高的 水 平 上 , 72 h 时 其 值 分 别 为 135.29 、 115.78 OD470·g-1·min-1 FW。 处理酶活性在烘烤的 36 h 之前 T6 高于 T1 和 T4 处理,之后迅速降低,48 h 后其酶活性
图 4 烘烤过程中烟叶紫黄质含量的变化 Fig. 4 Changes of violaxanthin content in tobacco leaves during the flue-curing process 带格式的: 缩进: 左侧: 0 厘米, 格式的 悬挂缩进: 4.29 字符, 行距: 单 倍行距 带格式的: 字体: (默认) Times 格式的 New Roman, (中文) 黑体, 小五 带格式的: 字体: (默认) Times 格式的 New Roman, (中文) 黑体, 小五 带格式的: 字体: (默认) Times 格式的 New Roman, (中文) 黑体, 小五 带格式的: 字体: (中文) 黑体, 小 格式的 五 带格式的: 字体: (中文) 黑体, 小 格式的 五

低于其它各处理。烘烤至 72 h 时,除了 T1 与 T4 、 T6 差别不显著外,各处理间差异均达到显著水平(P <0.05)。 2.3 不同变黄温湿度条件对烤后烟叶类胡萝卜素各 组分及降解香气成分含量的影响

(表 1),LOX 活性随烘烤过程的进行而升高,其中 T1、T2 和 T3 处理的 LOX 活性 48 h 达到峰值,其值 分别为 7.08、7.26、7.60 OD234·g- ·min-1 FW; T4、T5 和 T6 处理的 LOX 活性 36 h 达到峰值,其值分别为 7.02、7.24、7.51 OD234·g-1·min-1 FW,之后持续下降,
表 1 烘烤过程中烟叶 LOX 活性变化(OD234·g-1·min-1 FW)
1

Table 1 Changes of LOX activity in tobacco leaves during the flue-curing process
处理 Treatment T1 T2 T3 T4 T5 T6 0 5.25a 4.99b 5.12b 5.03b 5.03b 5.07b 12 5.76ab 5.35c 5.10d 5.54bc 5.81a 5.71ab 24 5.91bc 6.05abc 5.58c 6.21ab 6.36ab 6.52a 烘烤时间 Flue-curing time(h) 36 6.20b 6.67ab 6.45ab 7.02ab 7.24ab 7.51a 48 7.08ab 7.26ab 7.60a 6.43abc 5.88bc 5.31c 60 5.26ab 5.58a 5.05bc 4.87bcd 4.36d 4.64cd 72 3.83b 4.28a 4.04b 3.49c 3.25d 3.29cd

同列不同字母表示在 0.05 水平上差异显著。下同 The different letter in the same column means significant differences at 5% level. The same as below

表 2 烘烤过程中烟叶 POD 活性变化(OD470·g ·min FW) Table 2 Changes of POD activity in tobacco leaves during the flue-curing process
处理 Treatment T1 T2 T3 0 333.11a 318.15a 328.13a 12 262.11c 300.74b 323.24a 24 176.12d 292.89a 242.75b 烘烤时间 Flue-curing time(h) 36 128.00e 267.04a 208.79c 48 90.89c 208.66a 142.66b 60 69.62d 184.99a 117.49c 72 47.98de 135.29a 80.13c

-1

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T4 T5 T6 321.19a 332.13a 322.12a 245.15d 299.89b 313.13ab

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67.84d 200.97a 65.20d 50.69e 168.06b 42.66e 37.91d 115.78b 30.97e

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122.75e 257.68b 206.10c

102.82f 230.42b 184.97d

武圣江4]: 批注 [武圣江 武圣江

类胡萝卜素是最重要的萜烯类化合物之一,在烟 叶香味成分中很多化合物是类胡萝卜素的降解产物, 其中不少化合物是烟草中关键的致香成分。由表 3 可 知,不同变黄温湿度处理烤后烟叶 β-胡萝卜素含量差 异较大, 处理 β-胡萝卜素含量最低, 56.06 ?g·g-1, T2 为 仅为 T5 处理的 1/2,其次为 T1 处理。在低温变黄条 件下,随着相对湿度的提高,烤后烟叶叶黄质含量增 加。其中,T1 处理含量最低,为 11.90 ?g·g-1。在高温 变黄条件下,不同湿度处理烤后烟叶叶黄质含量差异 不大。和高温变黄处理相比,低温变黄处理烤后烟叶 新黄质含量较低,其含量平均为 1.92 ?g·g-1,高温变 黄条件下其含量平均为 3.43 ?g·g-1。其中,T1 处理烤 后烟叶中新黄质含量最低,仅为 0.69 ?g·g 。不同变 黄温湿度处理下,烤后烟叶中紫黄质含量和新黄质含 量变化规律相似,低温变黄处理紫黄质含量平均为 1.09 ?g·g-1,高温变黄处理其含量平均为 1.85 ?g·g-1。 其中,T1 处理烤后烟叶新黄质含量最低,仅为 0.46 ?g·g 。 由表 3 可知,在类胡萝卜素降解香气成分中,6甲基-5-庚烯-2-酮、β-大马酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆
-1 -1

三烯酮 2、巨豆三烯酮 4、法呢基丙酮以 T2 处理含量 最高,其次为 T1 处理。但香叶基丙酮略有不同,以 T1 处理含量最高,其次为 T2 处理。巨豆三烯酮 1 以 T5 处理最高,但各处理间差别不大。芳樟醇以 T4 处 理和 T3 处理香气成分含量较高,氧化异佛尔酮以 T5 处理和 T3 处理香气成分含量相对较高, 处理最低。 T6 在类胡萝卜素降解香气成分中,β-大马酮含量最高,其 中 T1、 处理所占的百分含量分别为 43.45%、 T2 43.34%。 其次为法呢基丙酮,T1、T2 处理所占的百分含量分别 为 21.90%、21.83%。烤后烟叶类胡萝卜素及降解产物 含量在低温中湿变黄和低温低湿变黄处理下较为理想, 其中 T2、 类胡萝卜素含量分别为 76.31 ?g·g-1、 T1 106.96 ?g·g-1,降解香气物质含量分别为 87.56 ?g·g-1 和 81.12 ?g·g-1。因而,T1、T2 处理烟叶类胡萝卜素降解相对 较为充分,香气成分物质含量较高。相关分析表明, 烤后烟叶各处理类胡萝卜素含量与其降解的香气成分 物质呈显著负相关,相关系数为-0.890*;烤后烟叶各 处理只有 β-胡萝卜素含量与类胡萝卜素降解的香气成 分呈显著负相关,相关系数为-0.817*,这表明 β-胡萝 卜素降解程度与香气成分含量的关系最为密切。
-1

表 3 不同处理烤后烟叶类胡萝卜素各组分及降解香气成分含量(?g·g ) Table 3 The contents of carotenoids components and aroma components degraded by carotenoids of flue-cured tobacco leaves in different treatments
T1 93.9029 11.9046 0.6880 0.4611 106.9566 0.4817 1.1680 0.1027 35.2436 2.7454 5.6234 0.5249 9.5530 T2 56.0604 16.3380 2.5258 1.3842 76.30844 0.5982 1.2099 0.1456 37.9491 2.2613 6.0465 0.6254 10.7352 T3 99.4738 18.4869 2.5484 1.4188 121.9279 0.4393 1.5566 0.1562 25.6095 1.3612 4.4403 0.4776 8.2484 T4 100.9734 17.4096 3.7383 2.0265 124.1478 0.4333 1.6413 0.1510 31.6752 1.8504 5.0769 0.5160 7.3904 T5 111.0205 16.8874 3.9124 2.1261 133.9464 0.2966 1.3552 0.1568 27.1312 1.4116 3.3903 0.7772 8.5718 T6 95.4726 16.6950 2.6520 1.4012 116.2208 0.3182 1.1385 0.0000 27.8026 1.8220 4.8216 0.5342 8.1058

成分 Components β-胡萝卜素 β-carotene 叶黄质 Xanthophyl 新黄质 Neoxanthin 紫黄质 Violaxanthin 类胡萝卜素((总计)) The total content of composition of carotenoids 6-甲基-5-庚烯-2-酮 6-Methyl-5-hepten-2-one 芳樟醇 Linalool 氧化异佛尔酮((3,5,5-三甲基环己烯-1,4-二酮)) 3,5,5-Trimethylcyclohexene-1,4-dione β-大马酮 β-damascenone 香叶基丙酮 Geranyl acetone 二氢猕猴桃内酯 Dihydroactinidiolide 巨豆三烯酮 1 Megastigmatrienone Ⅰ 巨豆三烯酮 2 Megastigmatrienone Ⅱ


巨豆三烯酮 4 Megastigmatrienone Ⅳ 法呢基丙酮 Farnesylacetone 类胡萝卜素香气成分(总计)(总计) The total content of aroma components degraded by carotenoid

国 农 业
7.9084 17.7681 81.1192


8.8743


7.5992 8.1297 58.0180 6.4832 8.4884 63.7061 8.3250 7.8170 59.2327

43 卷
8.2250 7.4270 60.1949

19.1179 87.5634

3 讨论
类胡萝卜素是烟叶重要的香气前体物,降解时因 键断裂位置不同,形成不同的香气成分。烘烤中变 黄期类胡萝卜素降解和转化的程度对烟叶品质影响很 大[7]。本试验结果表明,T1、T2 处理 β-胡萝卜素在烘 烤中变黄期降解幅度相对较大,并且其含量随湿度升 高而增加,高温各处理降解幅度相对较小,湿度条件 对其影响不明显;变黄后期在相同温度条件下各处理 叶黄素含量随湿度升高而增加,在相同湿度条件下 低温处理叶黄素含量相对较低,即 T1、T2 处理有 助于类胡萝卜素的充分降解,这与前人的研究略有不 同[11-12]。高温高湿变黄烟叶内含物质转化快,但因其 温度上升速度过快,湿度过大,烟叶的生化转化过程 被过早抑制,不利于类胡萝卜素的充分降解。由表 3 可知,T1、T2 处理烤后烟叶类胡萝卜素含量较低, 尤其是 T2 处理明显低于其它处理。因此,T1、T2 处理有助于烟叶香气成分的形成和积累 。这在最终 烤后烟叶总类胡萝卜素降解香气成分含量变化中也 得到证实: 和 T1 处理类胡萝卜素降解香气成分含 T2 量分别为 87.56 ?g·g-1 和 81.12 ?g·g-1,明显高于其它 处理。 烟叶香型风格是由多种香气成分的组成、含量、 比例及其相互作用所决定的
[2,14] [7]

类胡萝卜素的充分降解和相关香气成分的增加, 主要是归功于 LOX、POD 的氧化及降解[11,16]。LOX 活性与自由基含量呈密切正相关[11]。 POD 是植物组织 参与类胡萝卜素的降解 内分解 H2O2 的重要标志性酶, 和酚类物质的氧化。LOX 和 POD 是以协同拮抗的相 互作用存在烟叶内部的,这可能是烘烤中烟叶类胡萝 卜素降解的生理基础。生物膜在植物生理生化过程中 扮演重要的角色。LOX 和 POD 通过维持活性氧代谢 平衡,避免过多的自由基产生,从而减少自由基对膜 的破坏和伤害,能够防御细胞膜损伤和酚类物质过度 氧化发生褐变反应[8]。 烘烤中各处理 LOX 活性在变黄 前期相同温度处理下随湿度升高而增大,但后期 T1、 T2 处理酶活性相对较高;变黄期各处理 POD 活性均 表现为下降趋势,并且以 T2 处理的酶活性相对较高。 变黄期 24—60 h 各处理 LOX 活性较高,这可能是烟 叶受到温湿度等逆境胁迫,使 LOX 被激活并自我活 化及表达的结果[23]。但变黄后期 T3、T6 处理 LOX 活 性均较低,这可能是因为 LOX 通过氧化多聚不饱和 脂肪酸来破坏细胞膜的完整性及改变膜的通透性,加 剧膜脂过氧化作用,脂质过氧化物积累过多,细胞膜 被破坏,烟叶水分丧失过多,酶底物减少,从而造成 LOX 活性在变黄后期的高温脱水阶段受到了不可逆 的抑制[11,24]。 因而,高温高湿不利于变黄后期酶活性的表达, 不利于类胡萝卜素降解产物的增加及烟叶品质的提 高[25-26];低温能够延长酶活性的表达时间,中、低湿 条件能够限制其反应的速度和峰值。在低温配合相对 较低的湿度条件下烘烤,LOX、POD 活性较高,类胡 萝卜素降解较为充分,香气成分含量较高(表 3), 这与王松峰等[27]的研究结果基本一致。在整个变黄期 LOX 催化产生的过氧化物与 POD 清除过氧化物的效 应间存在着一种有效的动态平衡, 这有利于维持烟叶 细胞生理生化反应的正常进行, 保证类胡萝卜素物质 的充分降解转化, 进而提高烟叶的香气成分含量和品 质。因此,在 T1、T2 处理条件下,尤其是在 T2 处 理条件下, 为烟叶提供了相对适宜的生理生化反应环 境,使 LOX、POD 保持较高的酶活性,并在变黄期 36—48 h 适当延长相对较长的时间, 避免产生过多的 。本试验结果表明,

低温处理 β-胡萝卜素与叶黄素的比例和烤前比均有所 升高,而高温处理(除 T4 处理外)则与之相反;不 同处理叶黄质在叶黄素中的比例与烤前比均升高,而 新黄质和紫黄质则与之相反。变黄期低温中低湿条件 下 T1、T2 处理类胡萝卜素各组分降解较为充分,含 量较低; 高温高湿条件下类胡萝卜素各组分含量较高。 烤后烟叶类胡萝卜素在低温中湿条件下(T2 处理) 降解最为充分,为 76.31 ?g·g-1,其次为 T1 处理,为 106.96 ?g·g-1。不同烘烤处理使类胡萝卜素各组分含 量及其比例发生了明显变化,这与烘烤中各处理酶活 性变化及温湿度环境条件的差异是分不开的。而且, 这也是引起不同处理烟叶香气成分变化不同的原因之 一[7]。



国 农 业





43 卷

脂质过氧化物, POD 的保护系统与 LOX 氧化破坏 使 系统达到一种此消彼长的动态平衡, 对充分降解类胡 萝卜素和改善烟叶香气成分是有利的。相关分析表 明,POD 活性动态变化与类胡萝卜素各组分含量变 化均具有高度一致性, 各处理间相关性均达到显著性 水平(P<0.05),但其具体作用机理还有待进一步 研究。 通过试验发现,类胡萝卜素物质的降解可能还与 烟叶其它酶的作用及各种成分的转化机制有关。 另外, 各处理对烟叶外观质量、单叶重、吸食品质等重要指 标的影响,有待进一步研究。
[3]

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4 结论
烘烤中变黄期类胡萝卜素含量总体趋势是降低 的。其中,变黄期 β-胡萝卜素含量在低温低湿(T1)、 低温中湿(T2)处理条件下降解较为充分,而叶黄质、 新黄质、紫黄质含量在低温条件下相对较低,并且随 湿度增加而增加。烤后烟叶 T1、T2 处理类胡萝卜素 降解较为充分,尤其是 T2 处理含量最低,为 76.31 ?g·g-1。而且,T1、T2 处理类胡萝卜素降解的香气成 分含量较高,分别为 81.12 ?g·g 和 87.56 ?g·g 。这与 不同处理酶活性的变化差异是分不开的。变黄前期 LOX 在相同温度下随湿度增加酶活性升高,后期中、 低湿处理酶活性较高,POD 在变黄期以 T2 处理酶活 性最高。不同处理类胡萝卜素各组分比例和含量发生 了明显变化,这是引起不同处理烟叶香气成分变化的 原因之一。因此,在 T1、T2 处理条件下,使 LOX、 POD 保持较高的酶活性, LOX 与 POD 的协同拮抗 使 作用达到一种动态平衡,避免产生过多的脂质过氧化 物,并在变黄期 36—48 h 适当延长相对较长时间,对 充分降解类胡萝卜素和改善烟叶香气成分是有利的。
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(责任编辑 曲来娥)


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