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烤烟烟叶淀粉颗粒结构与特性研究

作　者: 王涛
导　师: 宫长荣
学　校: 河南农业大学
专　业: 烟草学
关键词: 烤烟烘烤淀粉颗粒结构晶体特性热特性颜色参数形态指标
分类号: S572
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

为促进密集烘烤工艺的优化、提升烟叶质量风格特色，采用植物显微、X-射线衍射、DSC热力学特性分析等现代分析技术，并结合常规理化分析；分别以“云烟87”、“中烟103”和“中烟202”三个品种的中部叶和“中烟100”上部叶为试验材料对适熟鲜烟叶和烘烤过程中烟叶的淀粉组分、颗粒结构与基本性质的变化进行研究，以“K326”中部叶为试验材料对烟叶颜色、形态指标与淀粉降解的关系进行研究。主要研究结果如下：1.对烤烟烟叶淀粉提取率的影响因子排序依次为：亚硫酸浓度>浸提时间>液固比>亚硫酸浓度与液固比交互作用>液固比与浸提时间交互作用>亚硫酸浓度与浸提时间交互作用。烟叶淀粉最佳提取工艺条件为：亚硫酸浓度0.19%，浸提时间16h，液固比7：1。2.烟叶淀粉中脂肪含量为0.61%，蛋白质含量为3.73%，灰分为1.59%，直链淀粉与支链淀粉结构比例约为3：7。成熟鲜烟叶淀粉颗粒主要为圆球形和长圆柱状，个别呈不规则形状，粒径为3μm～4μm；长圆柱状和不规则形状的淀粉颗粒存在明显的层状结构；X-射线衍射均为“B”型模式，品种间相对结晶度差异明显；DSC热力学特性分析可以看出，烟叶内淀粉颗粒的糊化起始温度较低，但糊化峰值温度、终止温度和糊化焓较高；热焓值随着结晶度的降低而降低。3.烘烤过程中，烟叶中淀粉含量变化主要在变黄期，淀粉酶活性呈双峰曲线变化。淀粉颗粒的扫描电镜观察表明，在烟叶烘烤变黄期间，大量淀粉颗粒表面出现层状结构，长圆柱状淀粉颗粒大量减少；烘烤结束，烟叶中几乎没有长圆柱状淀粉颗粒。烟叶淀粉颗粒长轴平均粒径在烘烤过程中整体上呈逐渐增大的趋势，38℃和42℃增加明显，42℃结束粒径增幅60%以上，47℃以后变化差异不明显。烟叶中淀粉的酶解力在烘烤过程中的变化是先增大，在38℃时达到峰值，然后降低；且大粒径的圆球形颗粒抗酶解力最强。糊化起始温度、峰值温度和终止温度的变化规律性较差，糊化焓值逐渐减小。烤烟烟叶淀粉的酶解主要从颗粒的侧面进行，颗粒结构特性与其降解关系密切。变黄期是烟叶内淀粉降解的关键时期，在变黄期的关键温度点适当延长时间，延长淀粉酶作用时间，使长圆柱状和小粒径圆球形淀粉颗粒充分降解，促进大粒径的圆球形淀粉颗粒降解，从而促使淀粉彻底降解。4.烘烤过程中，烟叶各颜色参数则随着色素和淀粉等大分子物质的降解，在变黄期剧烈变化；叶片正面与背面各颜色参数变化趋势基本一致，但是正面变化速度较背面快；同时主脉各颜色参数的变化相对滞后；对比烘烤过程中烟叶正反面颜色参数的差值的变化规律，在96h以前各颜色参数的差值和色差值变化起伏较大，96h以后趋于稳定并逐步减小。烘烤开始烟叶厚度收缩率一直呈现较大变化，但是进入干筋期变化趋势减缓；其余各形态指标变化呈现前期变化幅度较小，中期相对剧烈，后期又逐渐减缓的规律即密集烘烤过程中烟叶形态变化主要集中在定色期。烘烤过程中烟叶淀粉、总糖和还原糖含量的变化与烟叶正面、背面的L*和a*值均达到极显著相关（P<0.01）；与正面、背面的H值极显著正相关（P<0.01）；与烟叶收缩率和卷曲度各形态指标变化均达到显著或极显著相关。以淀粉、总糖和还原糖为因变量，烟叶各颜色参数为自变量，通过逐步回归分析建立了烘烤过程中烟叶淀粉降解相关化学成分与颜色参数之间的多元一次回归方程，方差分析结果表明回归系数均达到极显著水平（P﹤0.01）。以淀粉、总糖和还原糖为因变量，烟叶各形态指标为自变量，烘烤过程中烟叶淀粉、总糖和还原糖含量的变化均与烟叶纵向收缩率、横向收缩率、厚度收缩率、纵向卷曲度和横向卷曲度回归方程拟合度较好，均达到显著或极显著水平。对拟合方程进行验证表明烘烤过程中通过色差计量化烟叶颜色可以快速准确的实现淀粉、总糖和还原糖含量变化的预测；而形态变化主要与烟叶水分散失关系密切，与总糖、总糖和还原糖含量之间没有必然联系，且回归方程验证表明，形态变化预测精度较差。密集烘烤过程中，烟叶外观颜色和形态指标的变化是内在淀粉等大分子物质降解转化的外在反映，变黄期是烤烟淀粉含量、颗粒结构和特性变化的关键时期；因此，在变黄期的关键温度点适当延长时间，促使烟叶内淀粉等大分子物质充分降解转化，协调与外观指标变化相一致，从而有利于降低淀粉含量，提高糖类物质含量，改善烟叶化学成分的协调性和香气质量。

全文目录

致谢  4-8
摘要  8-10
1 文献综述  10-19
  1.1 烤烟淀粉代谢及其影响因素的研究概况  10-15
    1.1.1 烤烟淀粉的代谢及其相关酶的研究  10-11
      1.1.1.1 淀粉积累及其相关酶类  10
      1.1.1.2 淀粉降解及其相关酶类  10-11
    1.1.2 影响烤烟淀粉含量的因素  11-15
      1.1.2.1 遗传因素  12
      1.1.2.2 生态因素  12-13
      1.1.2.3 田间施肥  13
      1.1.2.4 打顶  13
      1.1.2.5 成熟采收  13
      1.1.2.6 烘烤相关因素  13-15
  1.2 烤烟淀粉的结构与特性研究概况  15-17
    1.2.1 淀粉结构与特性  15-16
      1.2.1.1 淀粉基本结构与特性  15
      1.2.1.2 淀粉结构特性对酶解的影响  15-16
    1.2.2 生长成熟过程中烤烟淀粉结构与特性的变化  16
    1.2.3 烘烤过程中烤烟淀粉结构与特性的变化  16-17
  1.3 淀粉含量、结构和特性与烤烟品质的关系  17
    1.3.1 淀粉含量与烤烟品质的关系  17
    1.3.2 淀粉结构及其特性与烤烟品质的关系  17
  1.4 烟叶外观指标与内在质量的关系  17-19
2 引言  19-20
3 材料与方法  20-23
  3.1 试验材料  20
    3.1.1 烤烟烟叶淀粉提取工艺优化研究  20
    3.1.2 成熟期鲜烟叶淀粉颗粒结构与基本特性研究  20
    3.1.3 密集烘烤过程中烤烟烟叶淀粉颗粒结构与特性变化的研究  20
    3.1.4 密集烘烤过程中烤烟烟叶淀粉降解与外观变化的关系研究  20
  3.2 试验设计  20-21
    3.2.1 烤烟烟叶淀粉提取工艺优化研究  20-21
      3.2.1.1 淀粉提取流程  20-21
      3.2.1.2 淀粉提取影响因素选取以及方案设计  21
    3.2.2 成熟期鲜烟叶淀粉颗粒结构与基本特性研究  21
    3.2.3 密集烘烤过程中烤烟烟叶淀粉颗粒结构与特性变化的研究  21
    3.2.4 密集烘烤过程中烤烟烟叶淀粉降解与外观变化的关系研究  21
  3.3 样品制备  21
    3.3.1 密集烘烤过程中烤烟烟叶淀粉颗粒结构与特性变化的研究  21
    3.3.2 密集烘烤过程中烤烟烟叶淀粉降解与外观变化的关系研究  21
  3.4 测定项目与方法  21-22
    3.4.1 淀粉组分  21-22
    3.4.2 淀粉颗粒结构  22
    3.4.3 淀粉颗粒的基本特性  22
    3.4.4 烟叶外观指标  22
    3.4.5 相关化学成分及其酶活性  22
  3.5 数据处理  22-23
4 结果与分析  23-40
  4.1 烤烟烟叶淀粉提取工艺优化  23-25
    4.1.1 提取率影响因素的响应面优化  23-25
      4.1.1.1 提取工艺模型的建立与分析  23-24
      4.1.1.2 提取率各影响因素的交互作用  24-25
      4.1.1.3 最佳提取工艺条件的确定及验证  25
    4.1.2 烤烟烟叶淀粉组分分析  25
  4.2 成熟期鲜烟叶淀粉颗粒结构与基本特性研究  25-28
    4.2.1 淀粉颗粒结构  25-27
    4.2.2 淀粉的晶体特性  27
    4.2.3 淀粉的热特性  27-28
  4.3 密集烘烤过程中烤烟烟叶淀粉颗粒结构与特性变化的研究  28-32
    4.3.1 烘烤过程中淀粉酶活性与淀粉含量的变化  28
    4.3.2 烘烤过程中淀粉颗粒结构的变化  28-31
    4.3.3 烘烤过程中淀粉酶解力的变化  31-32
    4.3.4 烘烤过程中淀粉热特性的变化  32
  4.4 密集烘烤过程中烤烟烟叶淀粉降解与外观变化的关系研究  32-40
    4.4.1 烘烤过程中烟叶淀粉降解相关化学成分的变化  32-33
    4.4.2 烘烤过程中烟叶颜色参数的变化  33-34
      4.4.2.1 烘烤过程中烟叶各颜色参数的变化  33-34
      4.4.2.2 烘烤过程中烟叶正反面颜色参数差值的变化  34
    4.4.3 烘烤过程中烟叶形态的变化  34-35
      4.4.3.1 烘烤过程中烟叶收缩率的变化  34-35
      4.4.3.2 烘烤过程中烟叶卷曲度的变化  35
    4.4.4 烘烤过程中烟叶淀粉降解相关化学成分与颜色参数变化的关系  35-37
      4.4.4.1 烘烤过程中烟叶淀粉降解相关化学成分与颜色参数的相关分析  35-36
      4.4.4.2 烘烤过程中烟叶淀粉降解相关化学成分与颜色参数的回归分析与模型验证  36-37
    4.4.5 烘烤过程中烟叶淀粉降解相关化学成分与形态指标变化的关系  37-40
      4.4.5.1 烘烤过程中烟叶淀粉降解相关化学成分与形态指标的相关分析  37-38
      4.4.5.2 烘烤过程中烟叶淀粉降解相关化学成分与形态指标的回归分析与模型验证  38-40
5 结论与讨论  40-45
  5.1 烤烟烟叶淀粉提取工艺  40-41
  5.2 烤烟烟叶淀粉的颗粒结构与基本特性  41-42
  5.3 密集烘烤过程中烤烟烟叶淀粉颗粒结构、特性的变化  42-43
  5.4 密集烘烤过程中烤烟烟叶淀粉降解与外观变化的关系  43-44
  5.5 烤烟烟叶淀粉颗粒结构特性与降解的关系  44-45
参考文献  45-56
ABSTRACT  56-59
在读硕士学位期间发表的论文  59

烤烟烟叶淀粉颗粒结构与特性研究

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