第四章 烟叶调制的生理生化基础1.ppt

1、第四章 烟叶调制的生理生化基础 第一节 烟叶烘烤的基本原理 第二节 烘烤过程中的温湿度 第三节烘烤过程中主要生化变化 第四节棕色化反应的实质及调控 第五节 烘烤与烟叶香吃气的关系,第一节 烟叶烘烤的基本原理 烟叶烘烤是烤烟生产中的重要环节。烘烤的实质就是通过人为地控制温湿度来干预和控制烟叶内部物质的变化。当变化朝着有益于要求的方向进行时，提高酶的活性促进其变化；当变化已达到人们的要求时，终止酶的活性，把烟叶已获得的优良品质固定下来，防止其变坏，最后烤出理想的原烟。 烟叶烘烤的任务是提供适宜的温度、湿度条件和时间，促使烟叶发生必要的生理和,生物化学变化，以使烟叶田间质量得到充分转化和实现，并具有

2、良好的外观形态、生理特性及化学成分，更好地适合于卷叶工业的要求。烟叶烘烤过程不仅是一般的脱水干燥过程，还必须经历凋萎、变黄、干燥阶段，并进行复杂的生理生化变化。 一、烟叶在烘烤过程中的代谢活动 采收的成熟叶片，虽然脱离了母体，但是仍处于生命活动的状态。叶组织的生命活动仍在进行，叶内物质不断分解转化。已经断绝了叶片养分和水分的供给，其生命活动只能靠贮藏的有机物质来完成，通常把这种代谢活动称为饥饿代谢。,饥饿代谢以呼吸作用为主，通常划分为六个阶段： 第一阶段：刚采收的新鲜烟叶，呼吸几乎同它在烟株上一样，主要呼吸基质是碳水化合物(淀粉水解为单糖作为呼吸基质)，产生能量维持生命活动，同时释放出大量的C

3、O2。 第二阶段：继续以碳水化合物为呼吸基质进行呼吸作用，呼吸强度减弱，CO2释放能量逐渐减少 。 第三阶段：呼吸作用又增强，CO2释放显略有回升，此阶段的呼吸基质除碳水化合物外，还有糖甙类物质和蛋白质。 第四阶段：蛋白质逐渐成为主要呼吸基质。由于叶绿体蛋白质的分解，叶绿素随之降解，黄色素、胡萝卜等类胡萝卜素所占比例逐渐增大，,外观上叶色由黄绿变黄。到该阶段结束， 叶片基本上完全变黄。若此时烟叶含水量能维持酶类的活动，则进入第五阶段；若此时叶内水分不能维持酶的活动，呼吸代谢趋于终止。 第五阶段：CO2释放量逐渐减少，碳水化合物和含氮化合物的分解转化过程完成，干物质消耗基本结束，叶片完全变渴，叶

4、组织细胞接近死亡 。 第六阶段：叶细胞原生质凝聚，原生质膜的选择透性完全丧失，细胞结构逐渐解体，细胞死亡，代谢活动终止。,从烟叶在烘烤过程中所经历的六个阶段来看，我们可以直接以其颜色转变的外观为待征，来了解内部生理生化的变化进程，并通过采取有效的措施调控这一过程，使其向着提高烟叶品质的方向发展。 二、烟叶颜色变化与干燥的关系 烟叶在烘烤过程中在外观形态上发生了两个明显的变化，一是颜色的变化，由绿色 （黄绿色)黄色褐色深棕褐色，二是 状态的变化，由膨胀状态凋萎干枯干焦。两个变化反映烟叶化学成分的两个方面的变化,一方面是有机物质的转化和分解(也有某些缩合)的生化变化，这个过程属酶促反应过程；另一方

5、面是烟叶水分的蒸发和散失的物理过程。 酶促反应过程必须的条件是 ： 烟叶处于生命活动状态； 一定的含水量 ； 一定的叶组织温度。 水分的蒸发和散失所需具备的条件是： 一定的叶组织温度和环境温度,降低环境相对湿度（即通风） 烟叶在烘烤过程中的酶促和干燥两个过程紧密联系，相辅相成，并在一定阶段内相互偶联。烘烤前期，当酶促作用剧烈进行时，水分也在蒸发，为烟叶的酶促作用创造了适宜的条件。到后期，随环境温度的升高，相对湿度降低，使烟叶含水量大幅度下降，限制酶的活动，导致叶内生化变化减弱，乃至终止，使烟叶颜色固定下来。,在烘烤过程中存在两个过程，相应的也就存在着两个速度: 一是变色速度，它反映了烟叶组织内

6、有机物质的转化程度；二是干燥速度，它反映了烟叶的脱水程度，同时也决定着叶内的生化转化能否继续进行。烟叶烘烤的基本原理就在于合理的调控这两个速度，使其相互配合；同步进行，以适应烟叶烘烤过程的要求。 在变黄过程中，要保持叶细胞的生命活动状态，并促进酶的活动，需要较低的温度和较高的相对湿度，但在烘烤初期必须使烟叶本身丧失一定量的水分而凋萎，才能促使叶内,有机物质在酶的作用下转化和分解使烟叶变黄。 对烟叶品质不利的淀粉大量分解转化为对吸食有利的糖，芳香类化合物产生和增加，蛋白质和叶绿素降解，并使叶片变黄达一定程度之后，就应采取逐渐提高温度和降低相对湿度的方法，迅速排除叶内水分，加速叶片干燥，控制以致终

7、止酶的活动，将烟叶的黄色固定下来。即当叶片全部变黄时加快实施烤干，是使烟叶所特有的香吃味最大限度地得到积累和保留的基本措施。,烟叶烘烤全过程，在烘烤前期，烟叶一定的水分使其处于生命活动状态，但还要让其丧失一定的水分，以提高淀粉酶、蛋白酶等水解酶类的活性，促进烟叶变黄。到后期，则要促进烟叶失水，逐步终止氧化酶类的活性，控制颜色继续变化(由黄变褐)，使黄色固定下来。这就是烟叶烘烤过程中的“有促有控、控促结合”。只有二者恰当配合，才能增进和改善烟叶的品质，防止烟叶烤青或烤黑。,三、烘烤阶段的划分 烟叶烘烤前期是在叶组织尚处于有生命状态下，发生以化学成分转化为主的生理生化变化过程。从外观上看，叶片表观

8、出凋萎、变黄。后期以干燥为主(叶片及叶脉干燥)，固定已转化形成的潜在质量，这一时期则以排除水分的物理过程为主。整个烟叶烘烤过程具有明显的阶段性。 根据烟叶外观特性的变化，烘烤全过程划分为凋萎、变黄、定色，干片，干筋五个阶段。由于凋萎和变黄总是紧密联系在一起的，很难准确切地划分，而且二者内在的,有机联系是这一过程的核心，因此常将凋萎和变黄划分为一个阶段，称为变黄期。烟叶变黄后，排除水分使叶片干燥与黄色固定同时进行，此阶段称为定色期或干叶期。最后是排除主脉水分，使整个烟叶全部干燥的过程，称为干筋期。所以烟叶的烘烤过程又分为变黄、定色、干筋三个时期。实践中，为了便于掌握温湿度，有些地方又根据烟叶状态

9、变化将变黄期分为变黄初期、变黄中期、变黄末期，定色期分为定色前期和定色后期。,第二节 烘烤过程中的温湿度 1.变黄期 烟叶烘烤的变黄期是增进和改善烟叶品质的重要时期，烟叶外观和内部化学组成都发生了巨大变化。其实质，可归结为水分散失的物理变化和酶促作用的生物化学变化，而一定程度的水分散失，对于加强生物化学变化起着良好的作用。因此变黄期烟叶必须适度失水凋萎形成还原状态，这有利于蛋白质和叶绿素的降解，更有助于烟叶变黄后的色泽固定。,生化变化还必须有一定的温度和水分条件。大量的试验和生产实践证明，为促使烟叶由绿变黄，需要较低的温度和较高的相对湿度，以保持叶组织细胞中适量的水分，促进烟叶生命活动和变黄时

10、生化变化的顺利进行。 烟叶失水和变黄是相辅相成的，所以随着烟叶变黄程度的不断增加，温度逐渐升高，相对湿度要逐渐降低，以便使变黄速度与失水速度相互配合。变黄期是烟叶变化最激烈的阶段。,变黄期的三个重要问题： 烟叶变黄的适宜温湿度 烟叶变黄所要求的温湿度范围是很广的。温度在25以上，45以下（南方烟区为42），相对湿度75%以上，烟叶都能正常变黄。烟叶变黄的最高临界温度为45（南方为42），最低临界相对湿度为75%。 烟叶在不同的条件下，变黄的速度和失水的情况是不同的。 高温（4244）、低湿（7580%）：变黄较快，失水较多，变黄后期叶片变软。,低温（3537）、低湿次之。 先在低温高湿中变黄至

11、56成，然后移到高温低湿中变至全黄的，处于低温低湿和高温高湿之间。 高温高湿（95100%）再次之。 先在低温高湿，然后移至高温高湿中变黄的，则处于高温高湿与低温高湿之间。 低温高湿变黄最慢，失水最少。 当烟叶变至全黄时，上述样品均置于同一状况的温湿度条件下定色和烤干，对烤干后的烟叶进行化学成分分析和评吸鉴定。,在化学分析方面： 低温变黄的不溶性氮分解较多，高温则分解较少，同样在低温条件下，则高湿比低湿不溶性氮分解较多。 从大多数样品的总糖含量来看，在高湿条件下变黄的比低湿的含量少，是因为高湿变黄时间长，糖分分解较多的原因。还原糖含量的对比趋势与总糖量的对比趋势相近。 从大多数样品的淀粉含量来

12、看，低温变黄的比高温的含量少，是因为低温变黄时间长，淀粉分解多。, 总氮、烟碱的含量对比相近 评吸方面 ： 大部分对比结果相近，在有差异的对比结果中，多数是低温好，也有少数是高温好。 综合评吸和化学成分分析得出结论：在温湿度的临界点以内，烟叶都能正常变黄，并且烤后烟叶的外观质量相近似。多数对比样品的内部质量也相近似，其中以低温高湿或先低温高湿后高温低湿较好。从保证质量，同时又缩短变黄时间来看，以先低温高湿至56成黄，再将其高温低湿至全黄比较好。,不同烟叶的变黄情况 烤烟烟叶变黄情况涉及的因素较多，这些因素又是经常变化和相互联系的。有些地方叫这些因素为烟叶的“烘烤特性”。这些因素包括栽培的土壤条

13、件，施肥状况，气候的晴雨或灌溉情况，以及烟叶的品种，着生部位和叶片的厚薄等。 烟叶的变黄情况分两个方面：一是从绿黄变黄的快慢，也即是我们说的变色速度。 二是变黄后变坏的快慢，即由黄色变为棕色的速度 。,研究表明：变黄快的烟叶，也容易变坏；难变黄的烟叶，不容易变坏。 烟叶在烤房内变黄的控制 变黄阶段的目标 ：以较低的温度和较高的相对湿度促使烟叶体内发生激烈的生理生化反应，使烟叶变黄，适量脱水实现变软，要防止出现硬黄和青烟。 自然通风气流上升式烤房在烟叶变黄期中，处于密闭状态，上下层有温差。温度自下而上，逐渐下降。底层温度最高，湿度最低，二层次之。三层以上基本保持一致，温度最低，湿度最高。底层比二

14、层温度高,35，湿度低20%左右，二层高三层温度13，湿度低510%，为了使上下层烟叶都能达到正常变黄。 采用这种烤法： 第一步，烟叶装满炕后，要封严天窗地洞，点火后，以0.5-1/h的速度将烤房温度升到36-38，相对湿度8595%，直到二层烟叶达到黄片青筋，且叶片发软。 第二步，将烤房温度升高到42，保持干湿差3-4，使烟叶达到黄、软，烟筋微带青、主脉发软。,2. 定色期 定色期就是将已经变黄的颜色和已经基本变好的化学成分固定下来。此时期需要逐渐升高温度和降低相对湿度。定色期排出大量的水分，使叶片干燥，故又叫干叶期。 当烟叶变黄达到一定程度之后，叶片组织中促进生化变化的酶类活动必须终止，才

15、能使叶内的生化变化停止或减小到最弱的程度，将已获得的化学品质及外观品质固定下来 。,为达到目的，需要较高的温度和较低的相对湿度，即必须以较快的速度排除烟叶中的水分，使叶片逐渐干燥。 定色期实际上就是减慢或停止变色速度，加快干燥速度的过程。由于鲜烟叶的水分大部分要在定色期汽化排除，这就需要在较长的时间内不断的升温排湿，逐步降低烤房内的相对湿度。定色期升温与排湿必须同步进行，其关键是湿球温度要稳定在一定的范围之内。国内外一般认为以38一40为宜。,烟叶定色的开始温度 温度的确定是通过试验和各地烘烤烟叶的生产实践中观察得到的。 对于45以下的温度定色，在烤房内观察的结果是：在黄淮烟区的河南、安徽温度

16、在45以下，相对湿度75%以上时，烟叶将继续变化，从叶尖边缘起，在细小的叶脉中出现褐色丝状并逐渐扩大直至整片烟叶变为褐色。 相对湿度在75%以下时，烟叶将逐渐变干，但由于温度低，干燥速度慢，使烟叶在逐渐,干燥过程中，也逐渐变坏。在东北烟区的吉林，黑龙江和南方的福建、两广、湖南、云南及贵州，在烘烤时观察到：温度在42以上就开始定色。 结论：黄淮烟区烟叶定色开始的临界温度是45，北方和南方为42。 定色期中温度的上升情况 定色期中的温度以何种速度上升，这对烟叶是否定好色，关系极大。经试验和生产实践证明，在黄淮烟区，温度从45开始，稳升的比急升的质量好（南方42）。定色期温度的上升又可分为两个阶段，

17、,4550和5055（424852）。 前一阶段时间宜长些（即升温速度更慢一点），后一阶段时间可短一点。具体时间的长短随烟叶和不同而异。一般前期需818小时，后期需612小时。前后期的划分是以烟叶的外观特征为标准的，当烟叶勾尖和卷边，下半部见干片（即半卷筒）时，就可升温进入定色期，当温度达55（52）时，叶片完全卷筒，说明叶片已基本上干燥，颜色固定。定色基本结束。,定色期（前期）急升温会出现两种情况： 在烤房中上层的烟叶会出现“蒸片”，特别是三、四棚，因为在正常情况下，底棚和二棚的空气含湿量较中上层低。当定色急升温，底棚和二棚在短时间内遇到较高的温度而迅速使烟叶中的水分蒸发，水分又迅速上升至中

18、上层，中上层遇到急升温时也较快地排除本身烟叶的水分，加上从下层上升而来的水蒸气，便导致中上层烟叶间的相对湿度相当高。在温度急升而相对湿度又高的情况下，中上层形成了高温高,湿条件，叶片会出现不同程度的“蒸片”。 一、二棚烟叶会出现“回青”，特别是底棚，同时未变黄的部分（一般是叶基、靠近主脉的叶肉和叶脉）烤青。出现回青是因为叶片的变化是由表及里的，原来看上去已经变黄的部分是叶表面变好了，而叶肉还未变好，当定色期急升温，过早定住色，使叶内未变好的部分显露出来，烤干后成了黄中表青的“回青”烟。 定色期的终止温度是55（南方52），是以叶色基本固定不再变化为标准。,国外和国内均有人提出更高一些，有58，

19、60，62，甚至65。因为定色的终止温度并不严格，如果以叶片干燥为标准，那定色期的终温就必须提高到干筋期内了。因为只要烟叶的主脉还未干燥之前，沿着主脉两边很窄的一段叶片也不会干。叶片达到基本干燥的温度是60。 定色期的相对湿度 定色期是烟叶的排水过程，烟叶周围的相对湿度应该随着温度的逐渐升高而逐渐下降。其下降速度用控制湿球温度的方法既方便又准确。湿球温度如果处于比较稳定,定的状况下进行定色，烟叶就能烤好，如果湿球温度处于波动状况下定色，烟叶将会烤坏。 定色时干球温度不断上升，湿球温度稳定，则说明干湿球差逐渐加大，这即是相对湿球逐渐下降。湿球温度的波动，说明湿度忽高忽低，也即是温度忽高忽低，将使

20、烟叶烤坏。 定色期的目标：逐渐升高温度、逐步开大天窗、地洞，加大排湿量使叶片干燥，将黄色固定下来；防止蒸片、挂灰、倒汗。,技术要点： 以1/2-3h升到54-55,湿球温度缓慢升高并保持在3740。在46-48左右，烟叶要达到黄片黄筋且勾尖卷边至小卷筒。在此之前，升温速度宜慢，湿球温度应控制在3739。在54-55，要延长足够的时间（10h左右），一方面注意使叶背面灰白色变为黄色（主要是较厚的烟叶），另一方面使烟叶增香。 在定色期提出要稳升温，除了升温不能急以外，还要注意湿度只能逐步上升，不能,下降，因为温度下降后（尤其下降幅度较大时），一方面将使烟叶周围的水蒸汽达到露点温度而结露，这种微小的

21、露水会凝结在叶片上，另一方面，原来的烟叶上将要排出的水分因温度下降后出现灰棕色斑点（即“挂灰”）。 当烟叶卷筒，叶片面积有四分之三干燥，烟叶主脉也有三分之一干燥，到这时，说明叶色已定，叶片基本上不会发生重大变化，应升高温度进入干筋期，若不升高温度，仍旧,保持定色末期的温度，烟叶虽不会变坏，但主脉干燥速度很慢，延长烘烤时间，浪费燃料，降低烤房周转率，主脉颜色不好。 3. 干筋期 这是排除烟叶主脉水分的时期，主要是烟筋水分蒸发散失的干燥过程。烟叶主脉组织结构紧实，体积大，比表面积小，细胞水分转移距离远，汽化排除缓慢，所以在烘烤过程中，难以干燥，必须进一步升温、降湿才能达到干筋之目的。,研究发现，当

22、叶片基本完全干燥，含水量只有16%时，主脉的含水量高达78%，必须采用比定色期更高的温度才能排除。但干筋期的温度也不宜过高，否则会造成烟叶香气物质的挥发或进一步转化，降低烟叶的内在质量。 干筋期主要是将烟叶的主脉烤干。一片烟叶的主脉重量约为鲜烟叶重量的38%，主脉中的水分约占全叶水分的41%，而干重仅占全叶干重的24%。由于主脉粗，含水量大，表皮厚，水分不易蒸发排出。叶片经过定色期，主脉已经变软，仍带有青色或青黄色和,含有相当数量的水，需要将温度升高，使烟叶周围和相当湿度迅速降低，才能容易将主脉烤干。 干筋期的升温速度，从试验和生产实践中都说明，以采用迅速升温在较高温度下让水分强行快速排除的方

23、法为好，烘烤时间短，并且烤后为紫筋。自然通风烤房容量大，升温速度不可能太快，一般升温速度在干筋期只可达12/小时，这种快速升温称为“急火杀筋”。,已有研究表明：干筋期温度与烟叶香气和吃味有一定的关系。试验发现，在50以前处理相同的情况下，当50叶片干燥时，即产生香味，但仍有青生味；温度上升到60时，青生味消失，香味变浓，到67时，香味稀疏起来，从到达67起，随着时间的延长，香味逐渐变淡，辣味和刺激性增强，15小时以后与7小时后的香气和吃味相比明显下降。因此，为了防止香吃味不致明显降低，在达到最高温度后，必须使主脉在 10小时以内干燥。,干筋期最高温度从香吃味角度来看，以60最好，但这与正常烘烤

24、相比，要延长烘烤时间，增加燃烧消耗。因此从兼顾香吃味和烘烤时间来考虑，目前干筋期以每小时升1的速度升到62停留10小时再升至6768，保持此温至干筋。湿球温度：干筋初期主脉旁的少量叶肉尚未干，仍需继续排湿，温度的上升速度仍旧要与相对湿度的下降相适应，这时需要保持湿球40，当叶肉已干，湿球可升至4142，但不能超过43，直至烟筋烤干。,目标、任务： 以更高的温度和更低的相对湿度将烟叶烤干；防止活筋、洇片和烤红。 技术要点： 以每小时升温1的速度使烤房温提高到67-68，以保持湿球温度41-42为准。,第三节 烘烤过程中烟叶的主要生化变化 烟叶烘烤是一个与物理变化相伴随的复杂的生理生化过程。其中物

25、理变化是指烟叶内的水分不断地汽化排出叶片组织，使烟叶逐渐干燥；生理生化变化则是最基本、最重要的变化，而且是极其复杂的，它包括新鲜烟叶组织细胞在呼吸酶类、水解酶类及氧化还原酶类等的作用下，使烟叶内含物质分解、转化和消耗的全过程。 叶内各种生物化学变化的结果，决定了其化学组成变化的程度和烟叶最终的可用性。,由于烟叶烘烤过程是在人为地控制条件下进行的，所以，烟叶的所有生化变化，以及由此影响的化学成分和外观形态的变化都有一定的规律性。 烟叶的叶龄和在茎上的着生部位、气候、土壤以及施肥等的不同，内含物质有所差异，不过仍然是有规律的。 一、主要化学成分的变化,烟叶在烘烤过程中，碳水化合物(包括淀粉、可溶性

26、糖类等)含量的变化是十分显著的，淀粉含量大幅度减小，与此同时可溶性糖含量却大大增加。因为在烘烤过程中有适宜的温度和湿度条件，淀粉酶的活性加强，在此酶的作用下淀粉大量被水解为小分子的糖类。 尽管在此过程中糖类在呼吸酶的作用下也进行呼吸消耗，但是淀粉水解产生的糖量大大地超过了呼吸所消耗的糖量，因此造成可溶性糖含量升高。,烟叶经过烘烤，含氮化合物也发生了变化，总氮、蛋白质、烟碱等含量减少，氨基酸含量明显增加，氨基酸的增加可能是蛋白质水解作用的结果。 烘烤过程中酚类物质的变化也很大。由于酚糖甙的热解和酶促分解，总酚类物质含量大大增加。 果胶质在烘烤过程中减少，果胶的水解由两种酶参与，一是果胶酸酶，其作

27、用是分解果胶链，使多缩半乳糖醛酸的一部分分解为单体酸，同时发生去羧作用。二是果胶酯酶,其作用是断裂果胶酸和甲基之间的酯键，使果胶发生脱甲基作用而形成甲醇。 新植二烯和香精油含量在烘烤过程中增加。 通常认为Ca、P、K、Mn、Fe、A1、Zn、B、Cu、S、Ba、Na等矿质元素在烘烤过程中是稳定的，不易挥发，其绝对量没有变化。然而也有研究认为，这些矿质元素，在烘烤过程中发生了比较大的变化。,由于烟叶在烘烤过程中干物质的转化和消耗，或一些化学成分的挥发引起基础物质的减少，烟叶中矿质元素的含量会相对升高。 研究表明：Fe、A1、Na的含量无变化，Cu、Zn的含量有所减少，表明Fe、A1、Na在烘烤过

28、程中绝对含量减少幅度与烟叶本身干物质消耗量是相当的，Cu、Zn含量的减少则意味着其绝对含量的减少比烟叶本身干物质的消耗量要高。,在烟叶烘烤过程中这些矿质元素以某种形式挥发而散失。矿质元素挥发的原因可能是烟叶中很多有机复合物在形成过程中有金属元素的参与，在温、湿度适宜的条件下，有相当数量的有机复合物将被发挥掉。这类化合物包括金属烷基(Zn，Cu)，金属羰基(Ca、Zn，Cu)1，3二酮基螯合物，尤其是金属乙酰基2，4二丙酮(A1、Zn)等。 二、酶的活动与主要化学成分的转化 1.淀粉酶的作用和碳水化合物的变化,碳水化合物是烟叶的主要化学成分之一，烘烤中发生显著的变化。碳水化合物的分解、转化、消耗

29、和积累状况决定着烟叶内在品质和外观商品等级的优劣。目前认为烟叶含糖量的高低直接影响其燃吸的香、吃味特性。 淀粉酶的作用及淀粉酶活性的变化 淀粉酶普遍存在于植物组织细胞内，能将大分子的碳水化合物(淀粉)水解转化为分子量较小的糊精和麦芽糖，糊精和麦芽糖的进一步分解途径是：麦芽糖蔗糖葡萄糖+果糖。,在这一系列分解转化过程中，每一步都有酶的参与，酶活性的高低和作用时间的长短直接影响烟叶最终含糖量的多少。 淀粉酶的作用： 断裂淀粉分子中的糖苷键，因其作用的位置不同可分为-淀粉酶和-淀粉酶两种，-淀粉酶可以随机断裂直链淀粉分子内部的任何一个1，4-糖苷键，生成麦芽糖及少量的葡萄糖。 -淀粉酶作用于支链淀粉

30、时，除生成麦芽糖和少量葡萄糖或麦芽三糖外，还余下约含510个葡萄糖残基的支链部分，称为极限糊精。,-淀粉酶的作用是使直链淀粉每隔一个1，4-糖苷键发生断裂，生成含2个葡萄糖残基的麦芽糖。它也可作用于支链淀粉的外围分支的直链部分，但至分支(1，6-糖苷键)两个葡萄糖部位即停止，余下含有许多分支的大分子糊精。 淀粉酶作用的条件： 要有适当的氧气和温、湿度条件，烟叶适度失水凋萎。在烘烤的不同阶段淀粉酶的活性是有差异的。在变黄期，-淀粉酶和总淀粉酶的活性随温度升高而增强，当烤,房温度上升达45以后(进入定色期)，两种酶活性都开始降低，表明淀粉酶活动的最适宜温度范围是4245。不同烟草品种在烘烤过程中淀

31、粉酶的活性不同，但其活性变化具有相同的规律性。 烟叶的着生部位不同，淀粉酶的活性也不相同。中部叶的酶活性明显高于上部叶。在烘烤过程中各部位叶片淀粉酶活性的变化均呈现由低到高，45以后再降低的规律性。,韩锦峰等报道，烟叶中-淀粉酶和-淀粉酶对温度的敏感性不同。-淀粉酶可耐70的高温，-淀粉酶则不耐高温，表明-淀粉酶比淀粉酶的热稳定性差。 淀粉的转化和糖的积累 烟叶烘烤过程中，淀粉酶活动的结果是使烟叶中淀粉含量随烘烤时间的推移而减少，总糖和还原糖的含量相应增加。培根等研究指出，烟叶内的淀粉在变黄期大量转化，其含量由原来鲜烟含量的29%减少到12%，待烘烤结束时减少到5%左右，美国,牛津烟草试验站研

32、究也发现，在变黄期淀粉以直线速度进行转化，从18%减少到2%左右。日本烟草试验场对不同成熟度烤烟烘烤过程中淀粉含量的测定结果具有相同的规律性。 糖在烟叶烘烤过程中的变化具有两面性，一方面由于呼吸作用而消耗，另一方面由于淀粉的水解而不断地积累。有研究表明，烟叶自烘烤开始到烘烤结束，总糖含量由5%逐渐增加到25%左右。,在烟叶烘烤前期，环境温、湿度在影响淀粉酶活性的同时，也影响呼吸酶的活性。烟叶进行呼吸作用的最高温度是3545，在短时间内的高温可以提高烟叶的呼吸作用，但随温度进一步升高，呼吸作用就急剧减弱。 有研究表明，烟叶的呼吸速率在温度超过53以后迅速降低。烘烤过程中呼吸作用的加强，将使糖分的

33、消耗量增大。 约翰逊和哈斯勒对变黄期温度和时间与烟叶中糖分积累关系的研究结果表明，温度,控制在27、28和43时，温度和时间对糖分含量的影响差异并不显著。在普通烘烤工艺流程中，糖分含量在23天内达到最高点，但若让烟叶继续变化，糖含量则因淀粉分解趋于彻底，呼吸作用继续消耗而逐渐降低。 牛津烟草试验站报道，在变黄初期，淀粉转化为葡萄糖，使烟叶中还原糖含量上升，到变黄后期和定色期，由于呼吸作用继续进行，最终叶片中还原糖含量有所降低。,在烘烤调制的变黄和干燥两个阶段，烟叶中每一种成分都发生了变化。但是在烟叶干燥阶段，淀粉继续水解成呼吸所需要的糖，而呼吸速度较变黄期有所降低，因此，糖淀粉比值高，这就使得

34、干燥阶段所产生的糖几乎占烤后烟叶总糖含量的20% 。 2.蛋白酶的作用和蛋白质的分解 烟叶中含有两类蛋白质，一种是可溶性蛋白质，另一种是不溶性蛋白质，一般认为它们的存在量是相等的。可溶性蛋白质根据其分子量大小又可分为组分-1-蛋白质(F-l-P)和组分-2-蛋白质(F-2-P)。一般在叶片发育初期F-1-P和F-2-P是相等,的，当烟叶趋于成熟时，F-1-P就开始降解，烘烤期间烟叶蛋白质含量的变化主要是由F-l-P降解所引起的。 新鲜烟叶中蛋白质含量比较高，且因烟草品种、气候、土壤及栽培技术条件(特别是氮素用量)不同而有很大的差异。正常成熟的鲜叶中蛋白质含量约为1215%，而经过烘烤以后蛋白质

35、大量分解。研究表明在烟叶烘烤过程中蛋白质减少量约为鲜叶含量的50%，尤其在变黄期分解迅速，减少数量为鲜烟叶含量的15%35%，在定色期分解数量较小， F1P经烘烤后几乎全部消失。,蛋白质分解的途径是，蛋白质在蛋白质水解酶的作用下水解为氨基酸。蛋白质水解酶可分为蛋白酶和肽酶，前者把蛋白质分解为肽链较短的多肽，后者把多肽水解成氨基酸。 整个过程可用下式表示：蛋白质多肽氨基酸 。 弗兰肯伯格研究，烟叶中蛋白酶和肽酶的活性在烘烤的初期阶段或饥饿代谢过程中大量增加，而在烘烤末期则稍有减弱(蛋白酶约10%，肽酶约27%)。他在烟叶蛋白质中还发,发现了少量的多肽酶，认为不仅是蛋白酶类参与了蛋白质的水解，而且

36、肽酶也参与了这个过程，烟叶中蛋白酶的活性在烘烤过程中呈上升下降再上升的趋势，由此影响到蛋白质的分解过程和最终含量，并且影响到氨基酸含量的变化。 蛋白质的分解自烟叶采收后开始，其分解速度的快慢取决于开始烘烤时蛋白质氮和可溶性氮的比例。烟叶的成熟度及烘烤时间直接影响烘烤后烟叶内游离氨基酸的含量。韦布鲁等研究表明，烤烟中游离氨基酸的主要成分变化发生在采收后的三天内,并且有17种氨基酸在烘烤后大量增加，而有9种氨基酸则减少近12。调制过程中脯氨酸增加最多，达25倍，占增加的氨基酸总量的65%左右。 河南农业大学对16种-氨基酸的测定结果，它们在烘烤前期(前60h)多数都有不同程度的增加，如天门冬氨酸、

37、丝氨酸、组氨酸、苏氨酸、丙氨酸、脯氨酸、酪氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、胱氨酸，异亮氨酸、苯丙氨酸等，其中增加比例最大的是脯氨酸、组氨酸、缬氨酸、蛋氨酸，苯丙氨酸等。,氨基酸的这些变化有互变作用、脱羧作用、氧化脱氨作用和脱羧脱氨作用等，在烘烤时由氨基酸变化而引起的羧基化合物增加，对改善烟叶品质，特别是对增加香气特性是非常重要的。 烘烤过程中，氨基酸还能与其他化合物(如葡萄糖等)作用生成复合物，如1-脱氧-L-天冬氨酸-D-果糖，和含天冬酰胺、谷氨酰胺、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸和酪氨,酸的同系物等。这些化合物可赋予调制烟叶的香味和香气。 烟叶烘烤过程中除上述酶的活动和物质转化外，还有很多酶的参与

38、，促进其他物质成分的转化。多酚氧化酶的作用和棕色化反应的发展；将单独讨论。 对于烟叶烘烤过程中某些成分含量变化的研究，现有文献的报道不尽相同。如烟碱和总氮的变化，多数研究表明它们在烘烤中是减少的，且随时间的延长呈递减的趋势，,但也有研究认为，总氮(或)和烟碱的含量经烘烤之后是增加的。 烘烤中它们的绝对含量是减少的，这可能是在氧的作用下，经氧化分解消失(包括蛋白质的彻底氧化)，但损失量较小；另一方面，由于烘烤中烟叶的呼吸消耗，干物质有所减少，当干物质损失量大于烟碱和氮化合物分解量时，以干重为基数的烟碱和总氮的含量就会有增加的趋势。,第四节 棕色化反应的实质及其调控 在烟叶烘烤过程中，环境条件和烟

39、叶变化不当会导致烟叶颜色由黄变为不同程度的褐色，常见的有挂灰、烤褐、蒸片等，这些现象即为棕色化反应的结果。 一、棕色化反应的概念与实质。 概念：棕色化反应是指烟叶在烘烤过程中，由于酶的活动和物质转化，烟叶颜色由黄逐渐变深，最终呈棕色或褐色这一复杂过程，包括酶促棕色化反应和非酶促棕色化反应。,1、酶促棕色化反应 实质：烟叶中含有许多酚类物质，如咖啡酸、绿原酸、芸香苷等，以及自身为黄色的黄酮类物质在变黄过程中转化为多酚类物质，它们经过氧化可产生淡红色至黑色物质。 在变黄阶段，细胞处于生命活动状态，氧化还原作用能保持平衡，所以颜色不发生变化。在此期间，活细胞中的多酚氧化酶与一些酚类物质各位于一定的间

40、隔，二者不容易接触，因此棕色化反应不易进行。但是由变黄阶段转入定色阶段时，细胞破裂，汁液外流，一方面氧气易于进入，另一方面存在于,原生质中的多酚物质与原来被束缚于液泡中的多酚氧化酶发生了接触，棕色化反应就会大批量发生。 2、非酶促棕色化反应 非酶棕色化反应通常指氨基酸和糖类之间的缩合反应，是法国科学家美拉德于1912年提出的，所以又称为美拉德反应。该反应在烟叶初调制和再调制（复烤、发酵、烘焙）过程中都有发生。美拉德反应的过程非常复杂，许多反应机理目前还没有研究清楚。Hodge提出了该反应的路线，首先是氨基酸的游离氨基与还原糖的羰,基进行羰氨缩合，形成醛糖胺和酮糖胺，然后经过海因氏（Heyns）

41、和阿马杜里（Amadori）重排得到中间产物，最后的产物非常复杂。 美拉德反应的大多数最终产物都对烟叶品质有利，既可增进烤烟香味，又能在一定程度上加深烟叶颜色。由于该反应一般是在死细胞中进行的剩余反应，没有酶的参与，反应强度较弱，比较容易调控，所以，可以利用这种反应改善烟叶品质。但在烟叶烘烤过程中，和酶促棕色化反应的负面效应相比较，它往往被人们置于次要地位而没有受到相应,的重视。 实际上，在烟叶发酵工艺中，它是增进烟叶品质的非常重要的一个途径。 二、棕色化反应发生的条件 1、烤房的环境条件 烘烤温度：酶促棕色化反应主要发生在变黄末期和定色阶段，烟叶烘烤环境温度低于44度条件下，烟叶变褐速度极为

42、缓慢，当温度升高到57度时，烟叶即可完全褐化变为棕色。烘烤相对湿度：环境相对湿度在60以下棕色化反应就不容易发生，反之则容易发生。,2、烟叶的内部条件 （1）变黄后期烟叶组织含水量：在烟叶变黄末期，失水量在50以上烟叶呈现发软塌架不容易褐变；在烟叶变黄末期，失水量在50以下烟叶呈现硬变黄容易褐变。 （2）烟叶细胞结构破坏：烘烤条件不当会加速细胞质体和膜结构的破坏及功能的丧失 ，从而加快棕色化反应的速度，导致烟叶很快被氧化变综、变褐。 3 多酚氧化酶的活性：多酶氧化酶是鲜烟叶组织中一种重要的酶类，影响多酚氧化酶活性的因素有：,A 烟叶成熟度 烟叶在自然条件下变黄变褐，其多酚氧化酶活性的变化规律是

43、：在烟叶变黄达八成黄以前，氧化酶活性逐渐下降的，此后酶的活性会突然升高，同时烟叶变褐。随着烟叶水分的大量损失，酶的活性又会很快下降，但烟叶已经成为不可逆转的褐色。 B 环境条件 在土壤中有机质含量高，或氮肥施用量大，雨水多，光照不足的条件下，其蛋白质和叶绿素的含量及烟叶的含水量较高，叶色深绿，在田间往往不能正常成熟，其鲜烟的多酚氧化酶活性较高，在烟叶烘烤上易出现变褐色。,C 烘烤温湿度 一般温度低时，多酚氧化酶活性较低，随着温度的升高，多酚氧化酶活性也随之升高。但其活性的升高必须建立在烤房相对湿度较大的情况下才可发生。 D 烟叶的部位 一般随着烟叶部位的升高，多酚氧化酶活性逐渐升高。 三、棕色

44、化反应的调控 1 在雨水多、光照不足的条件下，烟叶不宜过熟采收，应适当提早采收。,2 在变黄阶段控制好环境的温湿度，使烟叶达到适宜的变黄程度，在4547度以前，失水达50以上，进入定色阶段后，缓慢升温，加快排湿，直到烟叶半卷筒或小卷筒，然后再以比较快的速度升温，定色阶段应保持60以下的相对湿度，就可以及时钝化和终止多酚氧化酶的活性，防止烟叶氧化变棕。 3 在烟叶变黄期和定色期适当拉大干湿差。,第五节 烘烤与烟叶香吃味的关系 在调制过程中，随着叶内物质代谢与转化，直接或间接形成烟叶香气成分；同时，随着调制进程的推移，调制条件的不同，直接影响着烟叶香气成分的消长变化。 瓦尔伯格等研究认为，烟叶调制

45、后，挥发性碱减少，挥发酸增加，许多香气成分产生和增加。酸性成分变化与脂类和苯丙氨酸的代谢有关，烟叶中一些正构脂肪酸含量有不同程度的增加，其它很多酸含量在调制过程中基本不变。,与脂类代谢相关的香气成分中，许多结构较简单的醇、醛、酮、酸和酯，如C4-C10的饱和正构醇，2-甲基丁醇和4-甲基戊醇等在调制过程中减少或变化不大。不饱和醇中，3-甲基-2-丁烯醇和3(Z)-已烯醇在调制前含量较高，调制后减少。有11种无环醛、6种无环酮在调制前含量低，调制中进一步减少或消失。 施帕茨(A.T.Scheparts)等研究了烤烟调制过程中类脂化合物的变化。结果表明，在调制过程中，烟叶中的大部分类脂物发生了显著的变化，已烷提取物、茄尼醇、烃蜡,和新植二烯含量显著增加，脂肪酸含量减少，尤其是C16脂肪酸和C18不饱和脂肪酸含量下降明显。 宫长荣等研究了调制过程中烟叶香气成分的变化表明，低温变黄慢定色在变黄期烟叶中大多香气成分