烤煙細胞壁物質(zhì)與煙葉質(zhì)量的關(guān)系研究(劉春奎)

1、烤煙細胞壁物質(zhì)與煙葉質(zhì)量的關(guān)系研究劉春奎1,蔡佳2,楊靖1,王國良3,王曉賓4,毋麗麗3(1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院煙草科學(xué)與工程學(xué)院,河南鄭州450002;2.河南財政稅務(wù)高等?？茖W(xué)校,河南鄭州451464;3.漢中市煙草公司西鄉(xiāng)分公司,陜西西鄉(xiāng)723500;4.中國煙草總公司廣東省公司,廣東廣州510610摘要:煙草細胞壁物質(zhì)由非活性物質(zhì)組成,為煙草提供結(jié)構(gòu)框架的物質(zhì)。研究了烤煙葉片細胞壁物質(zhì)的組成和含量,分析了烤煙葉片細胞壁物質(zhì)與煙葉等級、部位、顏色、身份、油分、物理特性、化學(xué)成分、評吸質(zhì)量的關(guān)系及其調(diào)控措施。關(guān)鍵詞:烤煙;細胞壁物質(zhì);煙葉質(zhì)量中圖分類號:TS41+1文獻標識碼:A文章編號:10

2、04-874X(201212-0033-03Research on relationship between cell wall materialof flue-cured tobacco leaf and tobacco qualityLIU Chun-kui1,CAI Jia2,YANG Jing1,WANG Guo-liang3,WANG Xiao-bin4,WU Li-li3(1.College of Tobacco Science and Engineering,Zhengzhou University of Light Industry,Zhengzhou450002,China;

3、2.Henan College of Finance and Taxation,Zhengzhou451464,China;3.Xixiang Branch of Hanzhong Tobacco Company,Xixiang723500,China;4.Guangdong Tobacco Company,China National Tobacco Corporation,Guangzhou510610,ChinaAbstract:Cell wall material of tobacco was composed of non-active substances,which could

4、provide the framework of the physical structure of tobacco.Consist and content of cell wall material of flue-cured tobacco was researched,and the relationship between cell wall material of flue-cured tobacco and grade,position,colour,body,oil,physical property,chemical composition,smoking quality an

5、d the controlling measures were analyzed.Key words:flue-cured tobacco;cell wall material;tobacco quality煙草細胞壁物質(zhì)由非活性物質(zhì)組成、并在煙草生長發(fā)育過程中給煙株提供結(jié)構(gòu)框架的物質(zhì),它決定植物組織和器官的機械性質(zhì)。這些物質(zhì)對煙葉的物理特性有不同程度的影響,間接決定著煙葉的加工特性1。細胞壁物質(zhì)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的不溶性物質(zhì),其含量與煙葉質(zhì)量有著密切的關(guān)系,細胞壁物質(zhì)含量高,其煙氣具有強烈的刺激性、嗆咳、澀口且枯焦氣和木質(zhì)氣重,影響煙葉吃味;適當降低煙葉細胞壁物質(zhì)含量,則能提高煙葉質(zhì)量2。因此,通過

6、研究烤煙細胞壁物質(zhì)的組成及其與煙葉品質(zhì)因素的關(guān)系,找出烤煙葉片細胞壁物質(zhì)與煙葉等級、部位、顏色、身份、油分、物理特性、化學(xué)成分、評吸質(zhì)量的關(guān)系,揭示烤煙葉片細胞壁物質(zhì)對煙葉質(zhì)量的影響,為煙葉生產(chǎn)與加工、煙葉質(zhì)量評價提供參考。1烤煙細胞壁物質(zhì)的組成及其含量烤煙細胞壁物質(zhì)主要包括纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)和木質(zhì)素等3-10。纖維素是一種以-1,4苷鍵連接的葡萄糖聚合物,一般煙草葉片纖維素的聚合度為11001650。纖維素鏈沿長軸組合在一起形成微纖維束,夾在微纖維束之間的物質(zhì)是半纖維素和果膠質(zhì)。半纖維素主要是戊糖尤其是木糖的聚合物,果膠質(zhì)是一組無定形的多糖,它們存在于細胞的中間層,其作用是將細胞粘合在

7、一起。木質(zhì)素是由苯丙烷衍生物單體(如香豆醇、松柏醇和芥子醇等構(gòu)成的一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的立體網(wǎng)狀物質(zhì),該物質(zhì)是一種無定型并具有生物多態(tài)性的生物大分子11,填充在纖維素和半纖維素的空隙,緊密結(jié)合共同形成了細胞壁的致密結(jié)構(gòu)12。于建軍等13研究了一種烤煙葉片中總細胞壁物質(zhì)含量的測定方法,即將烤煙煙葉的粉碎樣品制成煙包,放入裝有苯醇混合液的改裝過的索式提取器中,用改裝的微波爐進行萃取加熱處理,然后再加入蒸餾水進行加熱處理,將含有總細胞壁物質(zhì)的溶劑進行抽濾、干燥,干燥后即得烤煙煙葉中總細胞壁物質(zhì),計算其含量。廖臻等14研究了一種煙草中總細胞壁物質(zhì)含量的測定方法,將粉碎的葉片用尼龍濾布包裹扎緊裝入索氏提取裝置中

8、,加入石油醚-丙酮混合溶液提取48h至萃取液無色為止,將提取液放入燒杯中加熱至沸騰、過濾,然后于干燥箱中冷卻至室溫、稱重,稱重重量減去包裹用的尼龍濾布重量,即為煙草總細胞壁物質(zhì)重量。烤煙葉片細胞壁物質(zhì)含量范圍為26%35%,且等級越低含量越高。就烤煙葉片而言,細胞壁物質(zhì)含量約占干物質(zhì)的1/315,在煙梗中占43%左右16。李興波等17研究表明,烤煙葉片總細胞壁物質(zhì)中全纖維素含量集中收稿日期:2012-03-20基金項目:鄭州輕工業(yè)學(xué)院科研基金(2010XJJ004作者簡介:劉春奎(1982-,男,碩士,講師,E-mail:liuck2008廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)2012年第12期33在15%25%之間,

9、果膠質(zhì)含量集中在6%11%之間,木質(zhì)素含量集中在1%4%之間,全纖維素、果膠質(zhì)、木質(zhì)素分別占總細胞壁物質(zhì)的60%70%、20%35%、5%10%。2烤煙葉片細胞壁物質(zhì)與烤煙質(zhì)量的關(guān)系及其調(diào)控措施2.1烤煙葉片細胞壁物質(zhì)與烤煙等級的關(guān)系閆克玉等18研究表明,在烤煙品種和煙葉產(chǎn)地相同的條件下,烤煙葉片總細胞壁物質(zhì)、全纖維素、果膠質(zhì)含量均隨其等級的升高而減少,說明這些細胞壁物質(zhì)含量越低,煙葉的等級越高,品質(zhì)越好。而木質(zhì)素含量卻隨煙葉等級的升高而略有升高,但變化甚微。2.2烤煙葉片細胞壁物質(zhì)與烤煙部位的關(guān)系同一產(chǎn)區(qū)同一品種煙葉,表現(xiàn)為下部葉的總細胞壁物質(zhì)含量最高,上部葉居中,中部葉最低,且下部葉大幅度

10、高于上部葉和中部葉,上部葉和中部葉較接近;全纖維素和木質(zhì)素的含量都是下部葉最高,中部居中,上部最低;果膠質(zhì)含量隨煙葉部位的升高逐漸增高,而全纖維素和木質(zhì)素含量則逐漸降低19。產(chǎn)生上述結(jié)果的原因可能是下部煙葉所處的生長環(huán)境差,光合積累的營養(yǎng)物質(zhì)較少,而且在煙葉成熟過程中一部分營養(yǎng)物質(zhì)被輸送至中部葉和上部葉,致使總細胞壁物質(zhì)、全纖維素和木質(zhì)素等結(jié)構(gòu)性物質(zhì)含量高,占干物質(zhì)的比例大。這也可能是下部葉吸濕性差、易破碎、煙味平淡、香氣不足、木質(zhì)氣重,而填充性和燃燒性較好的主要原因。2.3烤煙葉片細胞壁物質(zhì)與烤煙顏色的關(guān)系同一產(chǎn)區(qū)同一部位煙葉的總細胞壁物質(zhì)、全纖維素和木質(zhì)素含量均表現(xiàn)為檸檬黃的較橘黃的高,果

11、膠質(zhì)含量的變化則相反。這是因為相同部位檸檬黃煙葉的成熟度低于橘黃煙葉,積累的營養(yǎng)物質(zhì)也低于橘黃煙葉,故其總細胞壁物質(zhì)、全纖維素和木質(zhì)素等結(jié)構(gòu)性物質(zhì)相對高于橘黃煙葉;隨著成熟度的提高,果膠質(zhì)由不溶性的原果膠向水溶性果膠轉(zhuǎn)化,因此成熟度高的橘黃煙葉的果膠質(zhì)含量高于檸檬黃煙葉。2.4烤煙葉片細胞壁物質(zhì)與烤煙身份的關(guān)系烤煙煙葉總細胞壁物質(zhì)含量、纖維素含量與身份顯著負相關(guān)20。對于同一地區(qū)的煙葉,隨著煙葉身份從稍薄到中等厚度逐漸增加,烤煙葉片的總細胞壁物質(zhì)含量降低、且降幅較大、中等厚度的最低,而后隨著煙葉厚度的增加小幅度增大。其中,全纖維素含量的變化趨勢基本上與總細胞壁物質(zhì)含量的變化一致,稍厚煙葉的最低

12、;果膠質(zhì)含量隨著厚度的增加而增加,即厚>稍厚>中等>稍薄>薄;木質(zhì)素含量的高低順序與果膠質(zhì)相反,隨著煙葉厚度的增加而減小,規(guī)律明顯。王艷麗等21研究了烤煙葉片總細胞壁物質(zhì)含量與煙葉厚度的相關(guān)性。對于中部葉來說,總細胞壁物質(zhì)含量與煙葉厚度兩者間呈負相關(guān),特別是葉尖和葉中厚度,達到顯著水平;而對于上部葉,相關(guān)性減弱,尤以葉基厚度明顯。2.5烤煙葉片細胞壁物質(zhì)與烤煙油分的關(guān)系烤煙葉片總細胞壁物質(zhì)含量與油分負相關(guān),即總細胞壁物質(zhì)含量越高,油分越少;烤煙葉片全纖維素和半纖維素含量與油分正相關(guān)22;烤煙葉片果膠質(zhì)和木質(zhì)素含量隨煙葉油分變化的規(guī)律不明顯。2.6烤煙葉片細胞壁物質(zhì)與煙葉

13、物理特性的關(guān)系烤煙葉片總細胞壁物質(zhì)含量與平衡含水率顯著正相關(guān);與抗張力顯著負相關(guān),與抗張強度、葉質(zhì)重、厚度負相關(guān)。煙葉全纖維素含量與厚度顯著正相關(guān),與葉質(zhì)重、抗張力、抗拉強度正相關(guān),與平衡含水率、填充力負相關(guān);煙葉木質(zhì)素含量與填充力正相關(guān),與平衡含水率、抗張力、抗拉強度負相關(guān);煙葉果膠含量與平衡含水率、填充力正相關(guān),與厚度、葉質(zhì)重負相關(guān);煙葉半纖維素含量與葉質(zhì)重、抗張力、填充力正相關(guān),與平衡含水率負相關(guān)。煙葉a纖維素含量與平衡含水率正相關(guān);與葉質(zhì)重、厚度、填充力負相關(guān)22?？緹熆偧毎谖镔|(zhì)、纖維素、木質(zhì)素與煙葉燃燒速度和燃燒完全性呈負相關(guān),達顯著或極顯著水平。2.7烤煙葉片細胞壁物質(zhì)與煙葉化學(xué)

14、成分的關(guān)系烤煙中總細胞壁物質(zhì)、纖維素、木質(zhì)素與煙葉總氮、不溶性氮、水溶性氮、煙堿、總揮發(fā)堿均呈極顯著負相關(guān),果膠質(zhì)與總氮、不溶性氮、水溶性氮、煙堿、總揮發(fā)堿呈極顯著正相關(guān)?？緹熤锌偧毎谖镔|(zhì)、纖維素、木質(zhì)素與水溶性總糖、還原糖呈負相關(guān),果膠質(zhì)與水溶性總糖、還原糖呈正相關(guān),相關(guān)性未達顯著水平23。烤煙總細胞壁物質(zhì)、纖維素、木質(zhì)素含量與焦油釋放量均呈負相關(guān),且前兩者與焦油釋放量的相關(guān)性達極顯著水平。2.8烤煙葉片細胞壁物質(zhì)與煙葉評吸質(zhì)量的關(guān)系細胞壁物質(zhì)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的不溶性物質(zhì),該類物質(zhì)對煙葉品質(zhì)有不利影響,使煙葉組織粗糙,油分減少,彈性變小,容易破碎?？緹熑~片細胞壁物質(zhì)含量越高,煙葉的品質(zhì)越差,特別

15、是低次煙葉,纖維素、半纖維素、木質(zhì)素及果膠含量較高,其煙氣具有強烈的刺激性、嗆咳、澀口且枯焦氣和木質(zhì)氣重24-26。烤煙葉片細胞壁物質(zhì)含量多時,煙葉燃吸時產(chǎn)生灼燒粗糙的煙氣,枯焦氣味,并引起嗆咳。煙葉總細胞壁物質(zhì)、全纖維素含量與香氣質(zhì)呈顯著負相關(guān),與香氣量、濃度呈極顯著負相關(guān);煙葉總細胞壁物質(zhì)、全纖維素、木質(zhì)素含量與雜氣負相關(guān),煙葉總細胞壁物質(zhì)含量與余味、刺激性、燃燒性正相關(guān);總細胞壁物質(zhì)、全纖維素含量與煙葉的總體評吸質(zhì)量呈極顯著負相關(guān)27。3烤煙葉片細胞壁物質(zhì)含量的調(diào)控措施利用酶制劑可以降解煙葉中過量的細胞壁物質(zhì)和果膠質(zhì),增加香氣和改善質(zhì)量品質(zhì)28。采用從優(yōu)質(zhì)煙葉上分離的降果膠質(zhì)菌株DPE-

16、005產(chǎn)生的果膠酶對上部烤煙煙葉進行處理,可以降低煙葉的細胞壁物質(zhì)和果膠質(zhì)含量,煙葉的吸味品質(zhì)得到改善,其雜氣得到部分去除,刺激性有所減輕,煙葉的使用價值得到提高29。34將烤煙煙梗置于1.0%NaOH和1.0%H2O2溶液中,將溶液加熱至70下浸泡1.5h,可使煙梗的細胞壁物質(zhì)含量降低,細胞壁物質(zhì)和木質(zhì)素分別降低了12.71%、2.14%,煙梗的吸味品質(zhì)明顯改善,煙梗的可用性有所提高30。采用10%氨水和10%雙氧水處理煙梗,可使煙梗中細胞壁物質(zhì)含量降低42.3%,主要香氣成分總量提高25.7%,經(jīng)過堿氧處理后,煙絲的雜氣、余味、刺激性方面有所改善31。4結(jié)語烤煙細胞壁物質(zhì)由纖維素、半纖維素

17、、果膠質(zhì)和木質(zhì)素等非活性物質(zhì)組成,給煙草提供結(jié)構(gòu)框架,烤煙葉片細胞壁物質(zhì)含量一般范圍為26%35%。烤煙葉片細胞壁物質(zhì)總量隨煙葉等級的升高而減少;同一產(chǎn)區(qū)同一品種煙葉,下部葉的細胞壁物質(zhì)總量最高,上部葉居中,中部葉最低,很好地解釋了下部葉吸濕性差、易破碎、耐加工性差的原因;同一產(chǎn)區(qū)同一部位煙葉,檸檬黃煙葉的細胞壁物質(zhì)總量比橘黃的高;同一地區(qū)煙葉,隨著煙葉身份從稍薄到中等厚度逐漸增加,煙葉細胞壁物質(zhì)總量降低;烤煙葉片細胞壁物質(zhì)總量與油分負相關(guān),即細胞壁物質(zhì)總量越高,油分越少?？緹熑~片總細胞壁物質(zhì)含量與抗張力顯著負相關(guān),與抗張強度、葉質(zhì)重、厚度負相關(guān);烤煙中總細胞壁物質(zhì)與煙葉總氮、不溶性氮、水溶性

18、氮、煙堿、總揮發(fā)堿均呈極顯著負相關(guān),與水溶性總糖、還原糖呈負相關(guān);烤煙葉片細胞壁物質(zhì)總量越高,煙葉的評吸質(zhì)量越差;利用酶制劑、堿氧處理等調(diào)控措施可以降低煙葉中過量的細胞壁物質(zhì)含量,以達到改善煙葉抽吸品質(zhì)的目的。參考文獻院1于建軍.卷煙工藝學(xué)M.第2版.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2009:13-23.2武圣江,宋朝鵬,許自成,等.烘烤過程中烤煙細胞壁生理變化研究J.中國煙草科學(xué),2010,31(3:73-77.3程曦,郝懷慶,彭勵.植物細胞壁中纖維素合成的研究進展J.熱帶亞熱帶植物學(xué)報,2011,19(3:283-290.4Jerzy Kqczkowski.Structure,function an

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