烤烟调制过程中有机酸含量变化与相关代谢酶活性的研究

摘要

2010-2011年利用电烤箱进行了烤烟烟叶正常烘烤和半晾半烤条件下的烘烤试验，以K326、云烟87和豫烟6号三个品种烤烟的中、上部位烟叶为材料，研究了其苹果酸、柠檬酸、异柠檬酸等有机酸的含量及其代谢相关酶苹果酸脱氢酶(MDH)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、细胞色素氧化酶(CCO)的活性，目的是探讨烤烟烟叶有机酸代谢的机理，为烘烤过程中调控烟叶内在化学成分提供科学依据。主要研究结果如下：
　　 1.正常烘烤条件下，不同品种烤烟烤后中部烟叶酸总量普遍高于上部烟叶酸总量。其中，K326、云烟87的中部叶苹果酸含量高于上部叶，三个品种烤烟烟叶的乙二酸、丙二酸、丁二酸、异柠檬酸、柠檬酸等多元有机酸含量及十四酸、十六酸、亚油酸、油酸和亚麻酸、十八酸等高级脂肪酸含量均为中部叶高丁上部叶。另外，三个品种烤烟烤后烟叶苹果酸含量占酸总量比例较其他有机酸均为最高，中部叶分别为56.39％、62.84％、50.70％，上部叶分别为62.84％、61.08％、56.45％。
　　 正常烘烤条件下，烘烤过程中烤烟叶片的有机酸相关酶活性变化均表现出一定的规律性。K326、云烟87和豫烟6号的MDH和PEPC活性在烘烤前期均表现为上部叶高于中部叶，其中K326和豫烟6号的中部叶MDH活性达到最大值的时间较上部叶分别滞后20 h和45 h。上部叶SDH活性表现较中部叶幅度大，同时在上部叶中丙二酸对SDH活性的竞争性抑制作用较中部叶明显。三个品种的CCO活性在中、上部烟叶中的表现较一致，上部叶酶活性普遍高于中部叶，但品种间相同部位烟叶CCO活性反差较大，其中上部叶变化较大。因此，总体上上部叶酶活性较中部叶变化幅度大。
　　 2.半晾半烤烘烤方式对烤后烟叶酸总量的影响较正常烘烤具有显著性差异。半晾半烤法提高了K326和豫烟6号中部烤后烟叶和豫烟6号上部烤后烟叶的苹果酸含量，分别为9.33％、20.33％和15.71％，以及三个品种中、上部烟叶的柠檬酸含量，分别提高了24.96％、44.52％，30.63％、41.93％，59.36％、72.86％，降低了K326和豫烟6号中部烤后烟叶以及三个品种上部烤后烟叶的丙二酸含量，从而减少了其对SDH的抑制作用。同时半晾半烤法有效的提高了云烟87中、上部烤后烟叶的高级脂肪酸含量。因此，半晾半烤法有利于提高中部叶有机酸含量，尤其是柠檬酸和苹果酸含量，进而提高了酸的总含量；有利于提高上部叶柠檬酸含量，且半晾半烤方式相对于正常烘烤对高级脂肪酸含量的提高作用因品种不同而异。
　　 半晾半烤烘烤方式对有机酸代谢相关酶活性的影响与正常烘烤相比差异较大。半晾半烤烘烤方式较正常烘烤方式提高了云烟87中、上部烟叶和豫烟6号中部烟叶的MDH活性，最大值分别提高了76.47％、19.36％和13.79％，降低了三个品种烤烟烟叶变黄前期的SDH活性，但进入正常烘烤后酶活性又开始回升，同时降低了丙二酸含量，减少了对SDH活性的抑制作用。不同品种烤烟烟叶的PEPC活性在半晾半烤条件下的变化均较正常烘烤复杂且幅度较大，同时半晾半烤法提高了K326烤烟中、上部烟叶变黄前期的CCO活性，分别提高了59.98％和83.33％，降低了云烟87和豫烟6号烤烟中、上部烟叶变黄前期的CCO活性。
　　 3.相关分析结果表明，烤烟烟叶有机酸与相关代谢酶活性的相关性与不同烘烤方式、品种和部位有关。正常烘烤条件下K326品种烤烟上部叶的苹果酸含量主要受SDH活性影响，半晾半烤条件下转为主要受MDH活性影响，而中部叶苹果酸含量受酶活性影响不大。正常烘烤条件下，云烟87中部叶苹果酸含量主要受CCO活性影响，而豫烟6号上部叶苹果酸含量主要受CCO活性影响。
　　 4.通过调控酶活性以调节烤烟烟叶中有机酸含量。可根据不同烘烤方式对有机酸含量和相关代谢酶活性及两者相关性的作用效应不同，在烘烤上对不同品种和部位的烤烟烟叶烘烤时，对于K326品种烤烟应在正常烘烤过程中提高上部叶的SDH活性来提高烤后烟叶有机酸含量，而在半晾半烤中则是以提高上部叶MDH活性来提高烤后烟叶有机酸含量。对于云烟87品种烤烟的中部叶和豫烟6号品种烤烟的上部叶的苹果酸含量可以通过提高CCO活性来实现。