CN110801048B - 海藻糖在烟叶烘烤过程中作为淀粉代谢过程中信号分子的应用 - Google Patents
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Abstract
海藻糖在烟叶烘烤过程中作为淀粉代谢过程中信号分子的应用，其特征在于：将海藻糖在烟叶采收12小时前或采收后进入烤房前雾化喷施在烟叶背面，可有效提高烟叶中淀粉酶活性，提高烤后烟叶还原糖含量，提升烟叶品质。本发明所要解决的主要问题是部分烟区烤后烟烟叶中淀粉含量偏高、还原糖含量不足的问题，该方法主要通过合适外源物‑海藻糖，采用合适的浓度在烟叶采收后，进入烤房前对烟叶进行配施，实现外源物提高烘烤过程中（0~72h）淀粉酶活性，提高淀粉降解比率，最终实现提高烤后烟叶中还原糖含量，改善烟叶品质之目的。本发明不会由于外源试剂使用造成烟草外源物的引人，不会产生未知的有害物引人。
Description
技术领域
本发明属于植物生理或植物化控领域，具体涉及海藻糖在烟叶烘烤过程中作为淀粉代谢过程中信号分子的应用，也是一种利用体外物质提高烟叶烘烤过程中烟叶中淀粉酶活性的方法。
背景技术
烟叶糖分组成是决定烟草植株健康程度和烟叶品质的重要性状。一方面，在烟草植株生长发育阶段，糖分积累、转运和代谢在很大程度上决定了植株生长速率，并对烟叶抗逆和抗病产生重要影响；另一方面，烤后烟叶的糖类是致香基础物质之一，水溶性糖和还原性糖含量是考察烟叶质量的重要化学指标。糖代谢和积累对烟草有特殊的意义，因为烟叶中还原糖的组成和含量是烟叶香气的重要物质来源（史宏志, 刘国顺, 烟草香味学1998:中国农业出版社）。
在烟叶烘烤过程中，烟叶中的还原糖与氨基酸发生一系列复杂反应，即美拉德反应（Maillard Reaction），生成拟黑素，并产生成百上千种还原酮、醛、杂环化合物等成分（Somoza, V. and V. Fogliano, 100 years of the Maillard reaction: why our foodturns brown. J Agric Food Chem, 2013. 61(43): p. 10197）。这些物质在卷烟燃烧过程中，产生美妙和复杂的香味，因此还原性糖是产生烟叶香气的重要基础物质。此外，果糖、葡萄糖等还原性糖成分对烟叶保润起正面作用（Kim, Y.M., et al., A dual role oftobacco hexokinase 1 in primary metabolism and sugar sensing. Plant CellEnviron, 2013. 36(7): p. 1311-27）。
烟叶中大部分水溶性糖成分是由淀粉通过酶促分解形成。多项研究表明，打顶后烟叶中淀粉含量迅速升高，而在烟叶成熟过程中淀粉含量逐渐下降，而水溶性糖含量上升。在成熟烟叶的水溶性糖成分中，多数为葡萄糖、果糖、麦芽糖等还原性糖，少数为蔗糖（张树堂, 段玉琪, 采收成熟度对烤烟糖含量及感官品质的影响. 安徽农业科学, 2014. 42(30): p. 10654-10656）。在成熟烟叶中，淀粉含量可达25-40%；这些淀粉物质需要在烟叶烘烤中被分解，否则对烟叶品吸品质产生严重的负面影响。烟叶烘烤过程中，糖分转化的方向是蔗糖先在细胞质内由麦芽糖、葡萄糖逐步合成再被转运至液泡内，然后蔗糖再被水解为葡萄糖、果糖，这些多通过酶促反应来完成；如果烤房湿度降低过快，如在烤房湿度降到50%以下时，淀粉分解不充分，且影响蔗糖进一步分解，这会严重影响烤后烟叶的还原性糖成分，从而影响品吸品质（孙敬权, 唐经祥, 任四海, 烤烟烘烤过程淀粉分解与糖分转化途径及调控. 安徽农业科学, 2014. 45(19): p. 101-103.）。
还原糖是烟叶焦甜香的重要物质基础，还原糖含量较低时会造成烟叶评吸时“焦而不甜”，影响烟叶品质和可用性。有研究者报道利用微生物体内淀粉酶可以有效降解烤后烟叶中淀粉含量(CN201210142423.8, CN 201610466228.9)，提高低档次烟叶品质，但是该方法可能会引入微生物代谢物，影响评吸结果；另外，有研究者将各种酶（蛋白降解酶、淀粉降解酶、果胶降解酶、多酚氧化酶、纤维素酶、）与维生素C组成混合液喷施到成熟烟叶进行烘烤(CN200510010910.9)，可以降低烟叶中有机高分子物质的含量，提高初烤烟叶质量，加速烟叶醇化速度。然而，该方法各种酶的组合必将造成该试剂成本较高；另外，烘烤过程最高温度达60℃左右，可能会严重影响喷施到烟叶表面的酶活，对后期烟叶醇化作用有限。
发明内容
本发明所要解决的主要问题是部分烟区烤后烟烟叶中淀粉含量偏高、还原糖含量不足的问题，该方法主要通过合适外源物-海藻糖，采用合适的浓度在烟叶采收后，进入烤房前对烟叶进行配施，实现外源物提高烘烤过程中（0~72h）淀粉酶活性，提高淀粉降解比率，最终实现提高烤后烟叶中还原糖含量，改善烟叶品质之目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
海藻糖在烟叶烘烤过程中作为淀粉代谢过程中信号分子的应用，是将海藻糖在烟叶采收12小时前或采收后进入烤房前雾化喷施在烟叶背面，可有效提高烟叶中淀粉酶活性，提高烤后烟叶还原糖含量，提升烟叶品质。
具体应用方法为以下方案的任意一种：
1）在烟叶采收前12小时，将海藻糖用蒸馏水溶解，用喷雾器雾化后配施到烟叶背面，12小时候正常采收烘烤；
2）采收后进入烤房前，将海藻糖用蒸馏水溶解后，用喷雾器雾化后配施到烟叶背面，然后按照常规操作方式进行烘烤。
在本发明中，海藻糖用蒸馏水溶解后的浓度为5g/L-30 g/L；优选浓度为7.5g/L-28.4g/L。
本发明主要发明点是提供了一种初烤烟叶品质改良试剂-海藻糖在烟叶烘烤过程中的应用，所用试剂既是植物糖代谢过程中内源性物质，施用浓度较低，不会由于外源试剂使用造成烟草外源物的引人，不会产生未知的有害物引人；同时该试剂可以从市场购买，使用经济方便；另外该试剂使用方法简单，操作方便，效果显著，是一种高效提高初烤烟叶的有效方法。
具体实施方式
本发明以下结合实施例做进一步描述：
示例1
大田实验：品种为中烟100，在采收前12小时，选择50株烟株长势良好，落黄一致的中部叶（第10叶位），以三种浓度喷施，对照配施蒸馏水；另外一次在采收后，进入烤房前，以前一天选择地块烟田为样品，选择15杆落黄程度一致的，采用同样三个浓度进行叶片配施，对照配施蒸馏水。
施用浓度：7.5 g/L；18.9g/L；28.4g/L三个浓度，分别对应20,50,75 mM。
取样：烘烤第二天（烤房温度为40℃左右），在淀粉酶活性较高时，进入烤房，从每杆上取片烟叶，液氮速冻后，带回实验室检测淀粉酶活性（表2）；烤后烟叶取样，烘烤结束后，每个处理（包括对照，共4个浓度，每个浓度3个重复，共24个样品）250g样品，测定烤后烟叶淀粉含量及还原糖含量（表3）。
表1 海藻糖降低烟叶淀粉大田实验
表2海藻糖低烟叶淀粉实验淀粉酶活性测定结果
| 处理 | CQCK | CQT1 | CQT2 | CQT3 | CHCK | CHT1 | CHT2 | CHT3 |
| 平均酶活（ug/g) | 0.623 | 0.695 | 0.722 | 0.815 | 0.667 | 0.712 | 0.782 | 0.798 |
表3海藻糖低烟叶淀粉实验淀粉及还原糖含量测定结果（单位：%）
| 处理 | CQCK | CQT1 | CQT2 | CQT3 | CHCK | CHT1 | CHT2 | CHT3 |
| 淀粉 | 5.37 | 5.09 | 4.83 | 4.25 | 5.55 | 5.17 | 4.81 | 4.48 |
| 还原糖 | 23.85 | 26.78 | 28.32 | 30.65 | 20.99 | 22.98 | 25.12 | 27.12. |
从表2与表3可以看出海藻糖处理最高可以提高淀粉酶活性30%以上，最高可以降低烟叶中淀粉20%以上；能够有效将豫中烟区中烟叶淀粉与还原糖含量调整到云南烟叶淀粉与还原糖含量。
示例2
实验室实验：品种为中烟100，烟叶部位为上部烟（最上部三片烟），选择1000株长势良好，落黄一致的顶部叶位1000片烟叶；采收后，尽快运回实验室，采用与示例1中同样三个海藻糖浓度加上一个清水对照，每个浓度处理100片烟叶（一烟夹），三个重复，对照用等量的蒸馏水处理，三个重复。处理完成后，利用实验室小烤箱按照三段式进行烘烤，在烘烤24 h、48 h分别取样，液氮速冻后测定淀粉酶活性，烘烤结束后，取烤后烟测定淀粉和还原糖含量。
表4 海藻糖降低烟叶淀粉实验室实验
表5海藻糖低烟叶淀粉实验室实验淀粉酶活性测定结果
| 处理 | Lab1CK1 | Lab1T1 | Lab1T2 | Lab1T3 | Lab2CK | Lab2T1 | Lab2T2 | Lab2T3 |
| 平均酶活（ug/g) | 0.563 | 0.654 | 0.682 | 0.735 | 0.767 | 0.812 | 0.882 | 0.998 |
表6海藻糖低烟叶淀粉实验室实验淀粉及还原糖含量测定结果（单位：%）
| 处理 | LabCK1 | LabT1 | LabT2 | LabT3 |
| 淀粉 | 5.76 | 5.23 | 4.72 | 4.05 |
| 还原糖 | 22.85 | 24.58 | 26.35 | 28.12 |
实验室结果同样证明，该试剂可以有效提高烘烤过程中淀粉酶活性，降低烤后烟淀粉酶活性，提高还原糖含量。
Claims (6)
1.海藻糖在烟叶烘烤过程中作为淀粉代谢过程中信号分子的应用，其特征在于：将海藻糖用蒸馏水溶解后在烟叶采收12小时前雾化喷施在烟叶背面，可有效提高烟叶中淀粉酶活性，提高烤后烟叶还原糖含量，提升烟叶品质，海藻糖用蒸馏水溶解后的浓度为5g/L-30g/L。
2.根据权利要求1所述的海藻糖在烟叶烘烤过程中作为淀粉代谢过程中信号分子的应用，其特征在于：在烟叶采收前12小时，将海藻糖用蒸馏水溶解，用喷雾器雾化后配施到烟叶背面，12小时后正常采收烘烤。
3.根据权利要求1或2所述的海藻糖在烟叶烘烤过程中作为淀粉代谢过程中信号分子的应用，其特征在于：海藻糖用蒸馏水溶解后的浓度为7.5g/L-28.4g/L。
4.海藻糖在烟叶烘烤过程中作为淀粉代谢过程中信号分子的应用，其特征在于：将海藻糖用蒸馏水溶解后在烟叶采收后进入烤房前雾化喷施在烟叶背面，可有效提高烟叶中淀粉酶活性，提高烤后烟叶还原糖含量，提升烟叶品质，海藻糖用蒸馏水溶解后的浓度为5g/L-30 g/L。
5.根据权利要求4所述的海藻糖在烟叶烘烤过程中作为淀粉代谢过程中信号分子的应用，其特征在于：烟叶采收后进入烤房前，将海藻糖用蒸馏水溶解后，用喷雾器雾化后配施到烟叶背面，然后按照常规操作方式进行烘烤。
6.根据权利要求4或5所述的海藻糖在烟叶烘烤过程中作为淀粉代谢过程中信号分子的应用，其特征在于：海藻糖用蒸馏水溶解后的浓度为7.5g/L-28.4g/L。
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