烤烟成熟过程中部分酶活性及碳水化合物变化规律研究

通过对烤烟成熟过程中转化酶和淀粉酶活性,以及碳水化物的变化规律进行研究,为优质烤烟的生产中烟叶采收成熟度以及采收时间的把握提供依据。结果表明,在成熟过程中,中上部烟叶转化酶活性呈现先升高再降低的趋势,淀粉酶活性表现为双峰曲线,在上部叶中表现更为明显,碳水化合物含量整体表现为先升高再降低的趋势,但上部叶中糖含量在移栽100 d后又略有回升。在叶片达到生理成熟之前,碳水化合物含量的增加主要来自烟株体内光合产物的积累,淀粉的积累大于降解,达到生理成熟时碳水化合物的积累和降解达到动态平衡状态,淀粉含量最高,之后进入工艺成熟,淀粉含量开始降低,糖含量略有回升。中上部烟叶分别在移栽后85 d和110 d,达到生理成熟,之后分别在移栽后90 d和115 d达到工艺成熟。     

烘烤过程中不同成熟度烟叶淀粉的降解动态

以烤烟品种红花大金元和K326的中部叶为材料,研究了不同成熟度烟叶烘烤过程中淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性动态及对烤烟淀粉降解的影响。结果表明:淀粉的降解是淀粉酶和淀粉磷酸化酶综合作用的结果。烘烤过程中烟叶淀粉酶活性出现两次高峰,分别在烘烤的36h和72h;在鲜烟叶中淀粉磷酸化酶活性较高,随着烘烤过程的推进,至24h时达第1次高峰,之后降低,48h时出现低谷,随后又于72h达第2次高峰。不同成熟度的烟叶中淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性相比较,均以适熟叶中两种酶的活性较高,淀粉降解较快,烤后烟叶淀粉含量较低,水溶性糖和还原糖含量较高,总体化学成分较协调。     

烘烤环境对烟叶淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性的影响

以烤烟品种红花大金元和K326的中部叶为材料,研究了烘烤过程中烟叶淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性变化及烘烤环境对这两种酶活性的影响.结果表明,烘烤过程中烟叶淀粉酶活性出现两次高峰,分别在烘烤的36h和72h时;在鲜烟叶中淀粉磷酸化酶活性较高,随着烘烤进程,至24 h时达第1次高峰,之后降低,48 h时出现低谷,随后又于72 h时达第二次高峰.在整个烘烤过程中,采用低温低湿变黄,慢速升温定色的烘烤环境,使烟叶内淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性较高,有利于烟叶淀粉的降解.     

采收成熟度对烤烟淀粉含量影响的初步研究

在河南省宝丰县进行了欠熟、生理成熟、工艺成熟、过熟等不同采收成熟度对烤烟淀粉含量的影响试验.结果表明从欠熟至成熟,烟叶淀粉含量逐渐升高,工艺成熟烟叶淀粉含量达到最高,中部叶为34.67%,上部叶高达35.21%,过熟烟叶淀粉含量又降低,上部叶为28.12%,中部叶为25.66%;在三段式烘烤工艺条件下,工艺成熟采收的烟叶烤后淀粉含量较低,还原糖含量较适宜,化学成分较协调,烟叶香气质中等略高,香气量尚足,余味尚适,其吸食品质优于其它成熟度采收的烟叶.     

烟叶在烘烤过程中淀粉降解与淀粉酶活性的研究

采用河南农业大学设计制造的电热式温湿度自控烤烟箱,研究了烤烟烟叶在烘烤过程中淀粉降解的淀粉酶活性的变化规律。结果表明,淀粉含量随烘烤过程的进行逐渐减少,可溶性糖含量相应增加并于定色阶段达到高峰,而后有所减少,烟叶在变黄阶段两者均有一个快速的变化过程;烘烤过程中淀粉和可溶性糖含量变化呈高度负相关（rNC89=-0.8962,r云南85＝－0．9704）;淀粉酶活性从烘烤开始逐渐升高,36h前后达到一高峰,之后下降,但在烘烤后期升高,而且在环境湿度和烟叶水分很低的情况下仍保持较高的活性。淀粉同工酶初步研究表明,烘烤进行中烟叶内淀粉同工酶酶带主要有A、B、C三条,初步确定为是α-淀粉酶、β－淀粉酶和R－淀粉酶。     

烤烟烟叶内几种酶活性变化及对化学成分的影响

对从鲜烟到陈化结束烤烟中总淀粉酶、转化酶和中性蛋白酶活性及相关化学成分进行了测定。结果表明，在田间生长达到成熟的鲜烟叶中总淀粉酶活性较高，转化酶活性较低；初烤后总淀粉酶活性降低，转化酶活性升高；复烤后二者活性下降；陈化3个月因为温度等条件的变化活性升至最高值，之后则不断下降。蛋白酶在鲜烟期活性较高，初烤后保持微弱活性，复烤后检测不出活性。淀粉、非还原糖、可溶性蛋白和氨基酸含量在整个陈化期间一直表现下降。     

烘烤过程中温湿度对烤烟淀粉酶活性的影响

研究了烘烤过程中温湿度对烤烟淀粉酶活性的影响。结果表明:①烘烤过程中,鲜烟状态下烟叶淀粉酶的活性变化呈双峰曲线,36℃时出现一个峰值,此时鲜烟的淀粉酶活性最高,38℃出现另一个高峰。凋萎状态下38℃时淀粉酶活性最高。小卷筒状态下,在37~40℃范围内,烟叶淀粉酶的活性随温度升高而增加;②在干球温度38℃条件下,干湿差3℃(相对湿度79%)至1.5℃(相对湿度89%)范围内,鲜烟叶保持较高的淀粉酶活性,之后随着干湿差的减小,鲜烟叶淀粉酶活性迅速降低。在干球温度40℃条件下,干湿差3℃(相对湿度80%)至2℃(相对湿度86%)范围内,凋萎烟叶淀粉酶活性较高,干湿差小于1.5℃时,凋萎烟叶的淀粉酶活性有所降低。小卷筒状态下,烟叶淀粉酶活性随相对湿度的增大而逐渐升高。     

辣椒果实成熟过程中辣椒素的降减

试验表明,随着辣椒果实成熟,辣椒果肉及胎座中辣椒素含量的变化均是先升达到一定高峰后又略有下降;过氧化物酶活性的变化品种间有所差异,农大２１号的过氧化物酶活性至绿熟期升至高峰,之后下降,红熟期又略有回升;农大２２号在红熟期达到最高值。在果实成熟期,辣椒素含理与过氧化物酶活性的变化呈负相关变化,胎座中的辣椒素含量远高于果肉而过氧化物酶活性远低于果肉。说明辣椒果实发育过程中,过氧化物酶 辣椒素的,降解一     

氮素营养对烤烟叶片淀粉积累及SPS、淀粉酶活性的影响

在大田条件下研究了烤烟红花大金元(HD)和K 326叶片淀粉积累动态,分析比较了不同施氮量和氮素形态对叶片淀粉含量和蔗糖磷酸酯合成酶(SPS)、淀粉酶活性的影响.烟株生长进入成熟期后,叶片开始快速积累淀粉,接近成熟时达到最高;中部叶片淀粉含量HD为40%左右、K 326为25%左右.成熟期叶片淀粉含量、SPS活性与施氮量呈负相关,HD淀粉酶活性随施氮量增加呈下降趋势,K326淀粉酶活性与施氮量的关系在刚封项后为负相关,叶片接近成熟时为正相关.施氮不足或过量会增加原烟淀粉含量.氮素形态对HD淀粉代谢的影响不如K 326明显;在N-NH4+N-NO3-为11时,K 326淀粉含量、SPS和淀粉酶活性较低.     

不同生态区烟叶淀粉生物合成动态比较研究

为解析生态环境对烟叶淀粉生物合成的影响,分别对河南、云南地区烤烟叶片不同发育时期的淀粉粒结构、淀粉含量、淀粉合成相关基因表达和酶活性进行了比较研究。结果表明:1)叶片发育过程中河南生态区烟叶中的淀粉含量较高,叶片成熟期云南烟叶中淀粉含量较高,烤后烟叶中,云南烟叶淀粉含量降低幅度较大;2)云南烟叶中淀粉粒积累丰富,GBSS I基因表达、酶活性水平明显较高,表明云南烟叶中颗粒性淀粉生物合成更为活跃。     

烘烤条件对烤烟淀粉降解及相关酶活性的影响

以烤烟品种红花大金元和K326的中部叶为材料,研究了烘烤条件对烤烟淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性及淀粉降解的影响。结果表明:烘烤过程中,2种酶活性均出现2次高峰,分别处于烘烤的变黄中期和定色前期。淀粉的降解是淀粉酶和淀粉磷酸化酶综合作用的结果。淀粉的降解集中在烘烤的变黄期,进入定色前期淀粉降解缓慢,定色后期至烘烤结束时,淀粉降解甚微。不同烘烤条件相比较,采用低温低湿变黄,慢速升温定色的烘烤条件,烟叶中淀粉降解量、降解速率,淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性较高,烤后烟叶淀粉含量较低,水溶性总糖和还原糖含量较高,总体化学成分较为协调。      

烤烟不同成熟度上部叶中抗性淀粉与淀粉组分的变化及其与基因表达的关系

  目的  为研究烤烟上部叶在成熟后期及烘烤过程中淀粉组分和抗性淀粉含量的变化。  方法  以烤烟品种云烟87上部叶为试验材料,分析不同成熟度鲜烟叶及其在烘烤过程中淀粉组分和抗性淀粉含量的变化,阐明抗性淀粉和淀粉组分的相关性,通过实时定量PCR探究不同成熟度烟叶中淀粉合成相关基因的表达模式。  结果  （1）随烟叶不断成熟,淀粉粒数量迅速变多、体积增大,烟叶变黄时,叶绿体开始解体,淀粉粒逐渐降解。（2）不同成熟度鲜烟叶中直链淀粉含量与支链淀粉含量:欠熟 > 适熟 > 过熟,而抗性淀粉含量差异不大;在烟叶衰老过程中,支链淀粉迅速降解,而直链淀粉和抗性淀粉缓慢降解。（3）在烘烤过程中,淀粉降解主要集中在变黄期。烘烤结束后,烤烟中未降解的淀粉约50%为抗性淀粉。（4）淀粉合成基因葡萄糖-1-磷酸腺苷酰转移酶小亚基3（AGPS3）、葡萄糖-1-磷酸腺苷酰转移酶大亚基（AGPL）、颗粒结合型淀粉合酶（GBSS）、可溶性淀粉合酶2（SS2）、1, 4-a-葡聚糖分支酶（SBE1）、2, 3淀粉分支酶2（SBE2）和异淀粉酶2（ISA2）在欠熟烟叶中的基因表达水平较高,随烟叶衰老表达水平下调,而异淀粉酶3（ISA3）的基因表达水平在烟叶衰老过程中持续上调。  结论  烤烟不同成熟度上部叶中存在抗性淀粉,烘烤过程的变黄期是烟叶内淀粉降解的主要时期,但大田期形成的抗性淀粉很难在烘烤过程中充分降解。因此,可以通过适当推迟烟叶采收,降低烤烟淀粉含量,从而提高上部叶可用性。      

不同成熟度烟叶烘烤过程中生理生化变化研究

对不同成熟度的鲜烟叶在烘烤过程中主要生理生化变化规律及其烤后质量进行了系统的研究.结果表明,不同成熟度烟叶在烘烤过程中淀粉酶活性的变化规律均呈双峰曲线,变黄前、中期各处理烟叶淀粉酶活性的升高和淀粉相对降解量呈动态正相关,但后期相关性不高,说明淀粉的降解与多种因素有关,不仅仅受淀粉酶的影响.烟叶淀粉和色素的降解规律一致,均在变黄期(45℃以前,含水量30%以上)快速降解,特别是烘烤的前48 h降解量最大,之后变缓.淀粉和叶绿素含量随成熟度的提高而明显降低.在烘烤过程中,成熟度适宜的烟叶SOD和POD等保护酶活性较高,而PPO活性较低,棕色化发应不容易发生.适熟鲜烟叶淀粉含量较高,烘烤中降解较快,烤后烟叶外观质量较好,淀粉含量低而糖含量高,主要化学成分比较协调,感官评吸质量较理想.     

淀粉类酶降解鲜烟叶中淀粉的研究

为降低烤后烟叶中淀粉含量,研究了烘烤过程中外加淀粉类酶对淀粉降解的影响.结果表明,烘烤过程中,通过外加淀粉类酶来降解烤烟中的淀粉是有效的.烘烤变黄初期,不同外加淀粉类酶烟叶淀粉降解动态基本一致;变黄后期至定色前期,淀粉降解随外加酶量增加而加剧.烤后烟叶淀粉含量随外加酶量增加而减少,水溶性糖和还原糖含量随外加酶量增加而增加.方差分析表明,不同处理烤后烟叶之间淀粉含量存在极显著差异.多重比较结果表明,K326品种适宜的外加酶量为(6 60)U/g;HD品种适宜的外加酶量为(8 80)U/g.     

耐高温产淀粉酶芽孢杆菌在烟叶烘烤中降解淀粉的应用研究

为降低烤后烟叶的淀粉含量,本研究对分离自烟叶,具有高效降解烟叶淀粉功能的两株细菌菌株进行了种类鉴定、发酵条件优化及烟叶烘烤应用效果研究。结果表明,菌株YTK1为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）,菌株B5221为枯草芽孢杆菌（B.subtilis）。两株芽孢杆菌都可以耐受60℃高温生长且长势良好,均主要产α-淀粉酶,具有较强的淀粉水解能力。菌株YTK1和B5221经发酵条件优化后,产胞外淀粉酶能力比优化前分别提高了338.52%和316.28%。将菌株YTK1和B5221制备的菌悬液均匀喷施于待烤烟叶进行密集式烘烤,烤后烟叶化学成分发生较大的变化,与对照相比,菌株YTK1处理后的中、上部烟叶淀粉分别下降了34.35%和32.66%,总糖分别增加了23.20%和16.51%,还原糖分别增加了16.69%和15.38%;菌株B5221处理后的中、上部烟叶淀粉分别下降了31.68%和30.46%,总糖分别增加了19.31%和14.25%,还原糖分别增加了12.36%和11.71%;总氮和蛋白质含量与相应的对照（CK）比略有降低,氯和钾含量变化不明显。本研究筛选获得的功能菌株将为降低烟叶淀粉含量、改善烟草品质开辟新的途径。      

生物炭对烤烟质体色素代谢的影响

为揭示生物炭对烤烟质体色素代谢的影响机理,以烤烟品种K326为材料,从细胞组织结构、基因表达以及物质代谢三个层面进行了研究。细胞超微结构分析表明:中部叶成熟早期,添加300和600 kg/hm2生物炭烟叶类囊体片层数量较多,随着叶片成熟类囊体片层数量减少,不施用生物炭的对照烟叶类囊体片层数量减少更明显。基因表达分析显示:打顶后色素合成相关基因的表达逐渐减弱,色素降解相关基因的表达增强;添加300和600 kg/hm2生物炭,烟叶类胡萝卜素合成及降解相关基因表达相对较强。物质代谢分析表明:打顶后烟叶色素含量(质量分数)逐渐降低;添加生物炭后色素积累较多。中部叶成熟后期,添加300 kg/hm2生物炭的处理烟叶色素积累最多,随生物炭施用量的增加,烟叶色素积累减少并接近对照。添加300 kg/hm2生物炭的处理调制后烟叶色素降解产物及中性致香物质总量最高,而不施用生物炭的处理最低。因此,施用适量生物炭有利于成熟期烟叶色素的代谢及调制后烟叶中性致香物质的形成。      

烤烟成熟期烟叶木质素合成关键酶基因的转录分析

木质素对烟叶抗性形成具有重要意义,但含量过高会降低卷烟产品品质。为系统探究木质素在烟叶成熟期合成积累的关键点及调控基因的变化规律,本研究以K326为试验材料,测定烤烟中部叶成熟期叶片硬度、组织结构、木质素含量及相关合成酶基因的表达模式。结果表明,成熟期是烤烟木质素合成积累的重要时期,在整个成熟期后烟叶木质素含量和硬度呈现先增加后降低的变化规律,在打顶后30天,木质素含量和烟叶硬度达到最大值;烟叶成熟期木质素合成酶相关基因的qRT-PCR表达分析表明:PAL、C4H、4CL1、CCR1、CCoAOMT5、COMT1、CAD2、PAO1和F5H1基因表达规律与木质素变化规律较为一致,呈现先增加后降低的变化趋势,且在打顶后30天,表达量达到峰值。其中PAL、C4H、CCR1、CAD2和PAO1基因对烟叶木质素合成积累的贡献较大（p<0.01,r=0.93, 0.90, 0.91, 0.90, 0.89;P=0.24, 0.19, 0.16, 0.17, 0.19）,是烟叶木质素合成积累过程中的关键调控基因。