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1、贵州大学硕士学位论文烟叶变黄阶段不同温湿组合效应的研究姓名：刘雷申请学位级别：硕士专业：耕作与栽培学指导教师：黄立栋;艾复清20000501致谢此论文于导师黄立栋先生悉心指导下方得以完成。三年来，导师对本人学习上严格要求，生活上多方关心，并就治学为人之道予以谆谆教导。师恩之深，足令某受益终身。在此，向恩师致以衷心的感谢!试验工作期间得到了艾复清、贺化祥、魏成熙、陆引罡、蒲通达等老师的热情指导和叶厚林、李晓霞二位同学的帮助。有关香气物质的测定得到了徐兴强、娄小华二位老师( 贵州省铜仁烟科所)和江锡瑜老师的大力帮助。论文修改期间得到了富长荣( 河南农业大学) 、刘大义( 贵州省烟草学会) 、肖吉中
2、、钱晓刚、高焕烨等老师及徐益群同学的指正和宝贵的意见。三年学习生活期间，还得- N i ) f 究生部、农学院、农学系等许多单位的领导和老师的关心。对于这许许多多关心，帮助和指导，本人表示晟诚挚的谢意刘雷公元2 0 0 0 年5 月1 8 闩弓l言烤烟弱制怒搀鳟* 中的矮鬟漤力挖掘出来，缓鲜烟l 垮转豫为具蠢一定经济牲炊积实爆价值黝恋熬数燃工过程，它决定4 了烟“ - t 熬最终矮霪和可用性。烟叶的调制过程分为变黄、定色和干筋三个连续除段。交黄阶段愚烟叶进行代谢馋用最为旺盛的埘期，烟” 内的主要寅规化学成分发生很大的变化，对品质的形成有重大的影响。变黄阶段，首先是以淀粉为代表的碳水化含物开始分
3、解转化，当叶- 孛水分散失到定程度时蛋白质便开始分解，叶绿素也随之降解，这三方面的变化概括了在变黄阶段烟时的内在化学成分和外观颜色的主要变化。变黄阶段的任务就是绘烟叶提供适当的温度和湿度促进酶的活性，让烟叶进行激烈的生理生化反应，使那魑对烟叶品质不利的物质如淀粉、蛋白质大壤地分解，转化为有利的物质。如果变黄阶段调制不当，叶内有机物难以顺利地向有利于烟叶品质的方向转化，定色阶段和干筋阶段的调制措施将难以扭转这种对烟叶品质不利的劣势。在变黄阶段，烟| 内含物最明显的变化是淀粉和蛋白质的分解，这两个分解过程在反映u 1 1 内物质及烟叶品质变化的方面极具代表性。了解淀粉和蛋囱质在谬“土程中分解和含爨
4、变化的规律，怒探索合理化调制工艺的理论基础分重要。调制因素包，叶采收时n q 成熟度、密度、烤房的形式、温度湿度、变黄时o j 、 暂方法等等。虽圈素对烟叶品质的形成都有影晌，值i的因素是温度和泓度。基于戳一惫，本文将“变，午L温湿度组合对淀粉、蛩白质含量的影响”1 ，为一个主要研究为制定合理调制工艺、提高烟叶烘烤质量据供有用的参毛。口入酱就就类课题敞过一勖：i 们无疑楚值得参考和借鉴的。通过阅读大量文献，笔者认识到一些尚待丰富完善的地方：在因素设嚣时很少将温度和湿度放在同等的地位上，对湿度较少涉及，其结果是对湿度因索研究较少，且易导致对湿度认I 不足；在因素水平的设置方面，缺少在数理统计学上
5、应有的支持。因而难以全面细致和深入地揭示客观规律。数字化信息时代要求现代的调制研究工作改变其过去经验的、定性的、不确切的旧形象：为此，本试验中采用了一种现代农业试验设计方案“二因素最优设计”。采用该回归设计最终可将试验结巢以一个回归方稔式的形式表达出束，掰数学语言来描述研究对象的交亿规律；它还便于与计算梳按术褶结合，在计算机的帮助下可得翻数字模掇试验结果( 回归式数学模型的预测值) ，从丽进一步地挖掘所得试验结果中潜在的大量信息；这样不仅可以通过较少的处理获取高回报率的大量信息，实瑗懿少胜多的裔静，还冒受为全瑟缩致蠢| l 揭示客晟规律，寄助于寻找最优酌西索水平静缀合I “。叶内的纯学成分在不
6、同静烘烤工艺下发生不同瀚变化，翅叶内纯学成分的差茹决定了耀叶品质鑫冬差异。因此，可以摄锯烟对内化学物矮含量的差异来谈识烟 母品质，班烟叶熬质为标、肚来比较调制方法的优劣。影响烟时品质的化学指标较多，存研究表踞：各萃4 I 指标对烟时晶矮的影嬲力势不强同p 】。必77 解多秘物溪对烟时晶藏豹综会影婀，藩人曾建立过一些多指标综合评分式，这些综合指标的共网目的是要将鼹质特性数字化，试图确定一个用予烟拜 品质鉴定的客鼹统一标准榭。它 f 】的建立有一定的积极意义。本文以“不同瀑漫组会对烟时内主要毒枧物含懿及黯媛鲍影响”为主要研究对象，因丽，为比较不网处理下烟棒有机物含量的差异对品质的影响，本文确立了一
7、个“多项有机物指标对烟叶品质影碍龟豹综合评分式”( 不涉及无执离子含量差异灼影响) 。烟叶香I ! 羲的评定是烟叶品质的重要指标，烟叶香气不足是降低烟l | 品质的主要凶素之一。各国烟草科研工作者都很重视有关烟叶中致香物质的研究，希望能了解致香物质的含量随品种、气候、土壤、栽培和调制措施等因素而变化的规律，为提高烟叶中的致香物质、改善香气品质提供理论依据。烟叶中致香物质多以挥发物质的形式存在。其中，大多数种类的致香物质的含量都在总挥发物质的l 以下；个别致香物质的含量却很高，尼古丁含量为l O 一2 5 ，而新植二烯含量可高达4 0 左右1 5 I 。面对几百种致香物质，人们试图找出致香物质中
8、的主要成分，目前所得的科研结果大都证实了新植二烯和尼古丁是烟草中高含量的重要致香物质。新植二烯是重要的萜烯类化合物，能增进烟叶的吃昧和香气，有使入愉快的气味，它还可以通过降解进一步转化，形成许多重要的低分子致香物质。尼古丁在烟叶中是一种至关重要物质，尼古丁本身没有香味，但其热解产物对氮杂环类香气成分的形成大有益处，因而被视作致香物质进行研究【6 I 。烟叶的香气品质决定于多种致香物质的综合效果，但新植二烯和尼古丁仍不失为两种值得重视的致香物。为此，本试验对所得烟叶样品进行了挥发性物质测定，并在此基础上，对新植二烯和尼古丁在不同温湿组合下的变化规律进行研究，希望能从这一角度探讨调制措施对烟叶香气
9、品质的影响。1 材料与方法1 1 材料的来源栽培地点：贵州大学试验农场，海拔1 1 0 0 m ，年均温1 5 左右。土质为黄壤，肥力中上等。供试品种：K 3 2 6 源于美国，是本省主栽品种。栽培措施：种植密度为每亩1 1 9 0 株，现蕾打顶，留叶数2 2 片。农l 千f 管理，按舰范化措施进行；在m 问选取跃势一致的烟株供试。烟叶采收的适熟标准：叶基到第六条支脉上有8 5 以上面积呈黄色或基本变黄，支细脉两侧稍有绿色。采收部位：中部叶1 2 试验设计采用二因素最优设计，将试验中的温度、湿度二因素的上下限代入二因 素最优回归设计的因素水平换算公式，计算得下表( 1 ) 。 表( 1 )温度
10、湿度配合试验水平没置按照二因素最优设计方案，将表( 1 ) 中的两因素4 个水平进行组合得到试验方案见表( 2 ) 。表( 2 )温湿二因素最优设计方案J 3 处理及制样方法I1 3 1烘烤设备：电热式控温控湿烘箱。1 3 2 烘烤：将同一部位、同一成熟度、长势相近的6 组烟叶，分别在6 个处理条件下进行烘烤，烟叶达到9 0 变黄后，以26 C h 的升温速度升温使各处理温度到4 2 ，此期问通过调节湿度，将各处理的湿球温度调整到3 8 。进入定色阶段。定色阶段，将湿球温度保持在3 8 ，干球温度则以O 3 3 1 1 的速度升到5 2 ，保持这一温度水平赶到完成定色。各处理重复三次。1 3
11、3制样：烟叶完成定色后制样，先将烟叶置于1 0 0 “ C 1 0 2 “ C下刹青处理5 1 0 分钟，而后在5 5 6 0 “ C 下烘烤5 6 h 。粉碎后过4 0 日筛。将各处理的三个重复烟样制成混合样品，存贮在干燥器中待测。1 4 测定项目与方法t1 4 1 淀粉和水溶性总糖用酸水解法| 8 】：1 4 2 还原糖用D N S 法f 9 l ：1 4 ，3 蛋白质用间接测定法I ”I ；1 4 4 总氮用凯氏定氮法l ；1 4 5 烟碱用紫外分光光度法mJ ：1 4 6 烟叶中香气成分的定性定量用气谱一质谱联周仪( G C M S )测定I样品制备：取烟样以同步蒸馏装置进行同步蒸馏萃
12、取( 萃取溶剂为C H ：C L ：) 提取浓缩到l m l 。仪器及工作条件：气谱一质谱联用仪为H e w l e t t p a c k a r d 公 司的H P 6 8 9 0 G C H P 5 9 7 3 M S D ，W i n d o w s 9 5 操作平台及质谱化学工作站，含2 7 5 ，0 0 0 个化合物的质谱谱库( W i l l e y 库) ： 毛细管柱为H O I N N O w a w 2 5 m 0 2 5 r a m 0 2 5 u m ，载气为高纯氮，流速O 8 m l m i n ，分流进样( 1 ：1 0 ) ；气化室温度为2 4 0 ，G C M
13、S 接口温度为1 5 0 ，离子温度为2 3 0 ，四极杆温度为1 5 0 。C ，电子轰击电压7 0 e V ，质量扫描范围3 3 4 0 0 a u m 柱室温度为5 0 2 4 0 “ C 的程序升温，进样量I u I 。囊绩莱与分析2 1 温度，湿度效应对烟叶中淀粉含量的影响前人的大量研究表明，淀粉的存在对初烤烟叶的品质有不利的影响。然而淀粉的水解产物( 水溶性糖) 对烟叶的品质却有积极的促进作用。水溶性糖特别是单糖能提高烟叶的抗碎性，降低烟叶的刺激性，使烟叶香气优美吃味醇和f J 4 1 。从某种意义上来讲，淀粉在调制过程中的分解是否充分决定着烟叶的内在品质。要制定合理的调制工艺使淀
14、粉分解充分、以提高烟叶品质，人们必须先了解温度、湿度对淀粉含量的影响规律。2 1 1 数学模型的建立各处理所得烟样中，淀粉含量测定结果见表( 3 ) 。表( 3 )烟样中淀粉含量表调用计算程序N O 1 ( 见附件) ，将淀粉分析结果进行回归分析计算，得到如下回归方程式：y = 5 8 8 2 6 + 1 1 8 2 7 X I - 1 0 0 7 X 2 0 3 1 3 2 X 1 2 + O 2 0 3 2X 2 2 - 0 4 4 7 2X IX 2回归方程式中系数绝对值的大小，分别反映了各因素的一次项、二次项和交互项对淀粉含量影响的大小，系数的正负符号则表示此因素的作用方向。淀粉回归方
15、程式中的系数表明：变黄阶段淀粉含量的变化，在很大程度上取决于温湿二因素的一次效应，因而，在温湿度发生变化时，淀粉含量的变化趋势不会发生大的转变。温湿二因素对淀粉含量变化的影响力，大小相当。因而从降低淀粉含量的角度出发，制定调制工艺时，应对温度湿度给予同等的重视，将温度湿度放在同一层次上对待。两因素的一次项系数符号相反，说明温湿二因素在调制中可以相互制衡。为此，当温度过高不利于淀粉分解时，可考虑将湿度加大，利用湿度的作用效应削弱过高温度造成的不良影响。2 1 2 淀粉含量变化的二维描述及分析为研究温度或湿度对淀粉含量变化相对独立的影响，必须将其中一个因素控制在一个恒定的水平上，排除该因素变化对另
16、一因素效应的干扰，准确地反映出淀粉随另一因素变化的规律。利用回归方程式和电子计算机，可以进行数据模拟试验，根据所得结果可以绘出单因素效应图，从而更直观地描述某单因素对淀粉含量变化的影I 响效应。模拟试验中各因素的水平设贾见表( 4 ) 。表( 4 )模拟试验中各因素的水平及其编码对照表将上表中各因素水平进行完全组合，构成8 1 个处理：调用计算程序N O 2 ( 见附件) 将各处理中因素编码值代入回归式中，计算得到模拟试验结果如下表表( 5 )模拟试验中淀粉含量( )根据表( 5 ) 绘制温度效应图， 图 = 0T “E N1 6 0s = ( - p + S Q R ( r ) ) ( 2 0 )1 7 0t = ( - p S O R ( r ) ) ( 2 0 )1 8 0E L S E1 9 0P R I N T N OR 0 0 T 2 0 0G
