烤烟烟叶成熟和烘烤过程中色素变化特征及其机理研究

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烤烟烟叶成熟和烘烤过程是色素降解和转化的重要时期,不同采收和烘烤措施都将影响色素的降解,从而影响香气前体物的转化和最终的烟叶香气质量。本试验从烟叶成熟和烘烤过程中色素变化特征及其机理研究入手,重点分析了不同成熟度烟叶烘烤过程中颜色变化特征、烘烤过程中烟叶色素变化及其降解机制、烘烤过程中颜色变化与叶片生理和质构的关系,主要结论如下:1.烤烟烟叶成熟过程中叶绿素和胡萝卜素含量呈逐步下降的趋势,肥料配比对色素的降解有一定影响。30%无机肥+70%烟草专用肥(处理B)的烟叶,生长前期色素含量较高,但后期降解较为充分,成熟期色素的充分降解对烟叶品质有较好的促进作用。处理B叶绿素酶和脂氧合酶(LOX)活性大田发育前期表现较低,成熟期以后活性明显升高,但过氧化物酶(POD)活性呈现出相反的规律。生长前期POD保持较高的酶活性,LOX保持较低的酶活性,避免产生过多的脂质过氧化物,生长后期叶绿素酶和LOX保持较高的活性,对充分降解色素有利。2.不同成熟度烟叶在烘烤过程中L*值表现为:过熟>适熟>尚熟>未熟。鲜烟叶a*值在不同成熟度之间差别不大,在变黄中期之前成熟度高的烟叶a*值上升的快;过熟鲜烟叶的b*值最大,依次为适熟、尚熟、未熟烟叶。不同成熟度烟叶b*值在定色中期之前呈升高的变化趋势,在定色后期有所下降,之后稍有回升。相关分析表明,尚熟烟叶和适熟烟叶的类胡萝卜素含量与正面L*值呈极显著负相关,类胡萝卜素含量与正面a*值呈显著负相关。以适熟烟叶为例,拟定出类胡萝卜素含量和叶色参数的回归方程y=-0.017L*+0.016a*+0.003b*+1.203,其中R2=0.993。过熟烟叶叶色参数和色素含量的相关性明显,可以用色度值作为辅助指标来判断烟叶的成熟度。3.烘烤变黄阶段烤烟类胡萝卜素含量均随烘烤过程推进而逐渐降低。叶黄质、新黄质、紫黄质含量在各处理中随温湿度的降低而降低。低温中湿烘烤条件下有利于类胡萝卜素的降解。类胡萝卜素降解是LOX、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、POD、多酚氧化酶(PPO)共同作用的结果。烘烤条件对酶活性影响较大,变黄期低温低湿和低温中湿处理有利于LOX、POD活性的充分表达,使类胡萝卜素降解更充分。相关分析表明,烘烤变黄期POD活性与类胡萝卜素各组分呈显著正相关。变黄期低温和相对较低的湿度条件下,保持相对较高的酶活性,使LOX与POD之间的协同拮抗作用达到一种动态平衡,并在36~48 h适当延长相对较长的时间,对充分降解类胡萝卜素物质和改善烟叶香气品质是有利的。4.烘烤定色阶段烤烟类胡萝卜素含量随烘烤过程推进而逐渐降低,慢速升温烘烤类胡萝卜素各组分降解量相对较大,但处理间差异不显著。烘烤条件对酶活性影响显著,并且LOX、PAL、PPO、POD对烟叶烘烤质量的影响是双向的,定色前期相对较高的酶活性有利于生成更多的香气前体物质。慢速升温定色能很好的调控各种酶活性的变化,使细胞氧化还原反应达到一种动态平衡,使类胡萝卜素充分降解,又能避免酶促棕色化反应的发生,从而进一步改善烟叶品质。5.烤后烟叶中类胡萝卜素含量与β-胡萝卜素含量极显著正相关,二者含量又与类胡萝卜素降解产物含量显著负相关。低温中湿处理烤后烟叶类胡萝卜素各组分中,p-胡萝卜素含量比例最低,叶黄素、新黄质和紫黄质含量比例较高。同时低温中湿处理烤后烟叶中类胡萝卜素降解产物含量最多,影响烟叶香气质和香气量的关键致香成分如6-甲基-5-庚烯-2-酮、p-大马酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮4、法尼基丙酮等6种香气成分含量也最高。6.运用主成分子集合选择法,从烤后烟叶26种共有香气成分中选取了苯甲醛、5-甲基糠醛、3,4-二甲基-2,5-呋喃二酮、香叶基丙酮、螺岩兰草酮等5种成分,代表了原有集合信息量的83.4%。用这5种香气成分建立了烟叶香气质量综合评价模型,模型评价结果表明烟叶香气质量的处理优劣顺序为:低温中湿>低温低湿>高温高湿>低温高湿>高温中湿>高温低湿。确定了烟叶烘烤增香的最佳烘烤工艺条件。7.烘烤中烟叶色素含量与色度测定参数的相关性较好,其中色素含量与色度测定参数h呈正相关,与其余色度测定参数呈负相关。质地参数与色度各参数的相关性相对较弱。不同品种烟叶在烘烤过程中色度和质构变化有差异,在烘烤中秦烟96的明亮度L*、b*值一直高于中烟100,烤后样a*、C*值高于中烟100,且秦烟96的色调角变幅较大,但烤后样色调值差别不大。另外,秦烟96烤后烟叶质地的结构较为疏松,硬度、咀嚼性和回复性值相对较低,粘聚性值相对较大。8.烘烤中烟叶质地发生显著的变化主要在变黄中期至定色中期,在此期间细胞壁酶活性较高,细胞壁物质降解量和水分的变化较为显著,烘烤中烟叶剪切力的动态变化较为直观,回复性和拉力可以作为探讨烟叶细胞生理变化的质地参数,而烟叶细胞生理变化(水分、呼吸速率、酶活性及组分)是导致烘烤中烟叶质地差异显著的主要因素。
摘要第7-9页
ABSTRACT第9-12页
第一章 文献综述第13-27页
    1.1 研究进展第14-20页
        1.1.1 烤烟烟叶色素的分类第14-15页
        1.1.2 烤烟烟叶成熟和烘烤过程中色素含量变化第15-17页
        1.1.3 烤烟烟叶成熟和烘烤过程中色素降解机制第17-18页
        1.1.4 烤烟烟叶成熟和烘烤过程中影响色素降解的因素第18-20页
    1.2 研究展望第20-21页
    1.3 研究目的和意义第21页
    1.4 研究内容第21-22页
    1.5 技术路线第22-24页
    参考文献第24-27页
第二章 烤烟烟叶成熟过程中色素含量变化及其生理机制第27-39页
    2.1 材料与方法第27-29页
        2.1.1 试验材料与设计第27-28页
        2.1.2 测定项目与方法第28-29页
    2.2 结果与分析第29-34页
        2.2.1 烟叶色素含量第29-31页
        2.2.2 相关生理指标第31-33页
        2.2.3 色素变化与生理指标的关系第33-34页
    2.3 讨论第34-35页
    2.4 小结第35-36页
    参考文献第36-39页
第三章 不同成熟度烟叶烘烤过程中颜色变化特征第39-51页
    3.1 材料与方法第40-42页
        3.1.1 试验材料与设计第40-41页
        3.1.2 测定项目与方法第41-42页
    3.2 结果与分析第42-47页
        3.2.1 烟叶色素含量第42-43页
        3.2.2 烟叶色度变化第43-46页
        3.2.3 色素含量与叶色参数的关系第46-47页
    3.3 讨论第47-48页
    3.4 小结第48页
    参考文献第48-51页
第四章 烘烤变黄期烟叶类胡萝卜素降解特征及其机理第51-63页
    4.1 材料与方法第51-53页
        4.1.1 试验材料与设计第51-52页
        4.1.2 测定项目与方法第52-53页
    4.2 结果与分析第53-58页
        4.2.1 类胡萝卜素的组分含量第53-55页
        4.2.2 类胡萝卜素降解的酶活性第55-57页
        4.2.3 类胡萝卜素降解与酶活性的关系第57-58页
    4.3 讨论第58-59页
    4.4 小结第59页
    参考文献第59-63页
第五章 烘烤定色期烟叶类胡萝卜素降解特征及其机理第63-73页
    5.1 材料与方法第64页
        5.1.1 试验材料与设计第64页
        5.1.2 测定项目与方法第64页
    5.2 结果与分析第64-69页
        5.2.1 类胡萝卜素的组分含量第64-66页
        5.2.2 类胡萝卜素降解的酶活性第66-68页
        5.2.3 类胡萝卜素降解与酶活性的关系第68-69页
    5.3 讨论第69-70页
    5.4 小结第70页
    参考文献第70-73页
第六章 烘烤处理对烤后烟叶类胡萝卜素及香气成分的影响第73-85页
    6.1 材料与方法第74-75页
        6.1.1 试验材料与设计第74页
        6.1.2 测定项目与方法第74-75页
    6.2 结果与分析第75-80页
        6.2.1 类胡萝卜素组分含量第75-76页
        6.2.2 类胡萝卜素降解产物含量第76-77页
        6.2.3 香气成分含量第77-78页
        6.2.4 香气主成分分析第78-79页
        6.2.5 香气质量综合评价第79-80页
    6.3 讨论第80-81页
    6.4 小结第81-82页
    参考文献第82-85页
第七章 烘烤过程中烤烟烟叶质构和色度变化第85-97页
    7.1 材料与方法第86-87页
        7.1.1 试验材料与设计第86页
        7.1.2 测定项目与方法第86-87页
    7.2 结果与分析第87-93页
        7.2.1 主要生理指标第87-89页
        7.2.2 烟叶质构变化第89-90页
        7.2.3 烟叶色度参数第90-92页
        7.2.4 质构与色度的关系第92-93页
    7.3 讨论第93-94页
    7.4 小结第94页
    参考文献第94-97页
第八章 烘烤过程中烤烟细胞生理和质地变化第97-105页
    8.1 材料与方法第98-99页
        8.1.1 试验材料与设计第98页
        8.1.2 测定项目与方法第98-99页
    8.2 结果与分析第99-102页
        8.2.1 烟叶水分和烤箱气体组分变化第99页
        8.2.2 烟叶细胞壁酶活性及组分变化第99-101页
        8.2.3 烟叶质地变化第101页
        8.2.4 烟叶细胞生理与质地的关系第101-102页
    8.3 讨论第102-103页
    8.4 小结第103页
    参考文献第103-105页
第九章 全文讨论与结论第105-115页
    9.1 全文讨论第105-109页
        9.1.1 不同成熟度烟叶烘烤过程中颜色变化特征第105-106页
        9.1.2 烘烤过程中类胡萝卜素降解特征及其机理第106-107页
        9.1.3 烘烤过程中烤烟色度变化和质地及细胞生理的关系第107-109页
    9.2 全文结论第109-111页
    9.3 本研究创新与特色第111页
    9.4 本研究不足之处第111页
    9.5 今后研究设想第111-112页
    参考文献第112-115页
致谢第115-117页
攻读学位期间发表的学术论文目录第117页
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