密集烘烤中烤煙顏色變化及其與主要成分的關(guān)系研究

霍開玲，張勇剛，樊軍輝，高 遠(yuǎn)，宋朝鵬，宮長(zhǎng)榮

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；

2.云南省煙草公司玉溪市公司，云南 玉溪 653100）

成熟度是影響煙葉質(zhì)量和等級(jí)劃分的核心因素，影響并決定著煙葉最終的使用價(jià)值[1-3]。煙葉在成熟和烘烤過程中進(jìn)行復(fù)雜的生理生化轉(zhuǎn)化，而煙葉顏色是其生理生化反應(yīng)的集中外觀體現(xiàn)[4]。蔡憲杰等[1]指出，隨著成熟度的提高，煙葉顏色逐漸加深。梁洪波[5]采用L*（明亮度）、a*（色度指標(biāo)中表示紅綠值）、b*（色度指標(biāo)中表示黃藍(lán)值）色度學(xué)方法對(duì)烤后煙葉顏色進(jìn)行深入研究指出，不同成熟度、不同色組間顏色值差異顯著，顏色指標(biāo)L*、a*、b*等與煙葉內(nèi)在化學(xué)成分顯著相關(guān)，所測(cè)顏色值基本能反映煙葉的內(nèi)在品質(zhì)。彭新輝[6]研究結(jié)果表明，C3L的正、反兩面的顏色指標(biāo)L*、a*、b*值都分別高于對(duì)應(yīng)的C3F；顏色指標(biāo)a*、b*與β-胡蘿卜素含量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系；指標(biāo)L*與β-胡蘿卜素含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。目前，研究集中于密集烘烤中影響煙葉顏色變化的色素及其關(guān)鍵降解酶等主要生理指標(biāo)[7-10]，而對(duì)如何量化煙葉顏色及其與主要化學(xué)成分的關(guān)系涉及的較少。因此，試驗(yàn)采用色差計(jì)測(cè)定不同成熟度煙葉顏色的動(dòng)態(tài)變化，分析顏色參數(shù)與主要化學(xué)成分的相關(guān)關(guān)系，以期為密集烘烤工藝的優(yōu)化和完善提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2008～2009年進(jìn)行。試驗(yàn)材料取自于湖北省襄樊市?？悼h龍坪煙站，供試土壤為黃粘土，弱酸性至中性，肥力中等。煙草品種為K326，5月5日移栽，種植行距120 cm，株距50 cm。施純氮45.0 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O＝1∶2∶3。田間管理按優(yōu)質(zhì)烤煙栽培生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。以下部煙葉（第5～6位葉）為試驗(yàn)材料，設(shè)置未熟、尚熟、適熟和過熟4種田間采收成熟度處理。其外觀特征為：（1）未熟，主脈1/2發(fā)白，支脈青，葉色淡綠；（2）尚熟，主脈全白、發(fā)亮，支脈2/3變白，葉面黃色明顯，茸毛部分脫落；（3）適熟，主脈全白、發(fā)亮，支脈2/3變白，葉面黃而均勻，尖枯邊焦，茸毛較多脫落；（4）過熟，主脈和支脈全白、發(fā)亮，葉面黃泡變白，茸毛大部分脫落。

1.2 烘烤取樣

取樣前選取大田煙株長(zhǎng)勢(shì)基本一致，葉色、葉片大小相對(duì)一致，素質(zhì)基本相同的煙葉。采用小型密集烤房（裝煙室規(guī)格4m×1.5m×3.6m）以三段式烘烤工藝正常烘烤。裝煙密度為70 kg/m3。4個(gè)處理分別在煙葉烘烤的關(guān)鍵溫度點(diǎn)取樣：（1）干球38℃，濕球 35℃左右；（2）干球 42℃，濕球 36～37℃；（3）干球 48℃，濕球 38℃左右；（4）干球 54℃，濕球 39℃左右。鮮樣和烤后樣在圖表中分別以30℃、68℃表示，本試驗(yàn)每次選取45片具有代表性的完整煙葉，其中15片用于葉色參數(shù)的測(cè)定，另外30片剔除主脈和支脈、取葉中部于烘箱中105℃下殺青5min，然后在60℃下烘干、粉碎，過60目篩，用于化學(xué)成分的測(cè)定。重復(fù)3次。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

選擇大小和外觀色澤基本一致的煙葉，采用WSC-3型全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)測(cè)定煙葉距離葉主脈約5 cm處對(duì)稱點(diǎn)的葉色，包括L*（表示亮度，從黑到白，0～100），a*（從綠到紅，-a～+a），b*（從藍(lán)到黃，-b～+b）、C（飽和度）、H（色度角）值，每半片葉等距離測(cè)量3個(gè)點(diǎn)，每片葉6個(gè)點(diǎn)的平均值為此葉片的色差值，重復(fù)15次。葉綠素、類胡蘿卜素含量采用黎娟的方法[11]測(cè)定，總氮、總酚、總糖和還原糖含量采用參考文獻(xiàn)[12-14]的方法測(cè)定，淀粉采用酸解法測(cè)定[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL和SPSS16.0對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙顏色在密集烘烤中的變化

色差儀利用儀器內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)光源照明被測(cè)物體，在整個(gè)可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行一次積分測(cè)量，通過測(cè)定出CIE三刺激值（X，Y，Z），然后轉(zhuǎn)換成易于表示成顏色的數(shù)值。由圖1可知，煙葉明亮度L*值隨成熟度的提高而升高，且隨烘烤過程的進(jìn)行逐漸升高；未熟煙葉在38～48℃升高幅度最大，而其余3種處理在30～38℃增大幅度較大；在48℃之前4種處理的差別較大，之后差別不明顯。烘烤過程中煙葉L*值的大小為：過熟>適熟>尚熟>未熟。方差分析表明：烘烤關(guān)鍵溫度點(diǎn)和不同成熟度間的L*值差異均達(dá)極顯著水平。

隨著烘烤過程的進(jìn)行，4種不同成熟度煙葉的a*值變化均呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。其中尚熟、適熟和過熟煙葉的a*值在38℃之前、48～54℃的烘烤溫度段上升的速率較快，38～48℃的溫度段變化趨緩，54℃以后保持在相對(duì)較高的水平。而未熟煙葉卻在42～54℃上升速率較快，比其他3種處理上升時(shí)間提前。方差分析表明：烘烤關(guān)鍵溫度點(diǎn)和不同成熟度間煙葉a*值的差異均達(dá)極顯著水平。

過熟鮮煙葉的b*值最大，其次為適熟、尚熟、未熟煙葉。不同成熟度鮮煙葉正反面b*值烘烤過程中變化趨勢(shì)基本一致，均在48℃之前升高，48～54℃有所下降，之后稍有回升?？竞笪词旌蜕惺鞜熑~的b*值較大，適熟和過熟煙葉相對(duì)較小。方差分析表明：烘烤關(guān)鍵溫度點(diǎn)和不同成熟度煙葉間b*值的差異均達(dá)極顯著水平。

C值代表煙葉的飽和度，由圖1可知，不同成熟度煙葉的C值在烘烤過程中的變化趨勢(shì)和b*值相似。在48℃之前不同處理的煙葉C值均增大且成熟度高的煙葉C值相對(duì)較大，在48～54℃的溫度段4種處理均下降，之后稍有回升，烤后成熟度低的煙葉C值相對(duì)較大。方差分析表明：烘烤關(guān)鍵溫度點(diǎn)和不同成熟度煙葉間C值的差異均達(dá)極顯著水平。

H值是煙葉的色度角，是根據(jù)a、b值計(jì)算的綜合色度指標(biāo)，其值越大代表綠色越深，越小代表紅色越深。由圖2可知，在烘烤過程中，不同成熟度處理的煙葉H值總體上呈降低的趨勢(shì)。4種處理的煙葉H值在48℃之前均緩慢降低，在48～54℃的烘烤溫度段內(nèi)快速下降，之后下降趨緩。方差分析表明：烘烤關(guān)鍵溫度點(diǎn)和不同成熟度煙葉間H值的差異均達(dá)極顯著水平。

2.2 烤煙主要化學(xué)成分在密集烘烤中的變化

圖1 不同成熟度烤煙的L*、a*、b*、C值在密集烘烤過程中的變化

表1 不同成熟度烤煙主要化學(xué)成分含量在密集烘烤中的變化

圖2 不同成熟度煙葉H值在烘烤過程中的變化

表1為不同成熟度烤煙主要化學(xué)成分含量在密集烘烤中的變化。鮮煙葉色素含量均隨成熟度的提高而降低，即表現(xiàn)為：未熟>尚熟>適熟>過熟。在38℃之前葉綠素含量降解量最大，之后降解緩慢。在密集烘烤中，成熟度不同的烤煙類胡蘿卜素的降解速度差異較大。適熟煙葉在烘烤過程中降解量最少為0.08mg/g DW，而未熟、尚熟和過熟煙葉降解量相對(duì)較大分別為0.16、0.13、0.16mg/g DW。烤后過熟煙葉葉綠素含量與其他3處理的差異達(dá)極顯著水平，不同成熟度煙葉類胡蘿卜素含量在烘烤過程中的差異均達(dá)極顯著水平。

在烘烤過程中，不同成熟度煙葉總糖和還原糖含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。不同處理均在48℃之前含量增大，之后降低。不同成熟度煙葉淀粉、總氮含量在烘烤中呈降低趨勢(shì)，在48℃之前降低幅度較大，之后降解緩慢?？偡雍靠傮w上呈上升趨勢(shì)，在42℃之前其含量升高，42～48℃之間降低，之后升高。烘烤中不同成熟度處理煙葉總糖、淀粉、總氮含量差異均達(dá)到極顯著水平，烤后總酚含量差異不顯著。

2.3 烤煙顏色值與主要化學(xué)成分的相關(guān)性

不同成熟度烤煙顏色參數(shù)與主要化學(xué)成分間的相關(guān)關(guān)系見表2。顏色參數(shù)L*值與淀粉、總氮均呈極顯著負(fù)相關(guān)；適熟、過熟煙葉L*值分別與其還原糖、總糖呈顯著正相關(guān)。不同成熟度煙葉a*值與總酚呈顯著正相關(guān)；過熟煙葉a*值與總氮呈極顯著負(fù)相關(guān)，其余處理相關(guān)性達(dá)到顯著水平。H值與總酚顯著負(fù)相關(guān)，其中尚熟和適熟煙葉達(dá)到極顯著水平。就顏色參數(shù)和色素指標(biāo)的關(guān)系而言，尚熟和適熟煙葉的L*值與類胡蘿卜素呈極顯著負(fù)相關(guān)，過熟煙葉達(dá)到顯著負(fù)相關(guān)水平。尚熟、適熟和過熟煙葉a*值與類胡蘿卜素顯著負(fù)相關(guān)。葉綠素與顏色參數(shù)的相關(guān)性不顯著。

表2 不同成熟度烤煙顏色參數(shù)與主要化學(xué)成分含量的相關(guān)分析

3 結(jié)論與討論

顏色參數(shù)是利用色差計(jì)來定量表征色澤在三維空間中變化的變量值，可以實(shí)現(xiàn)葉片色澤的量化。本試驗(yàn)研究表明，在烘烤過程中，成熟度不同的煙葉其顏色參數(shù)的變化也不盡相同。未熟煙葉的L*、a*、b*、C 值均最小，且烘烤中 L*、b*、C 值在 38℃開始增大，較其余處理滯后，但是在30～38℃未熟煙葉葉綠素隨著葉綠體結(jié)構(gòu)的解體及其降解酶的作用下不斷降解，達(dá)到總降解量的91.40%，類胡蘿卜素在30～42℃降解量為32.47%，說明未熟煙葉顏色變化比色素降解時(shí)間滯后[4]。尚熟、適熟和過熟煙葉的 L*、a*、b*、C、H 值在烘烤過程中的變化趨勢(shì)基本一致，在同一溫度點(diǎn)均隨成熟度的提升（除個(gè)別）而升高，說明不同成熟度的煙葉在田間的生物質(zhì)積累程度不一致，導(dǎo)致其在烘烤過程中的變黃程度和生理生化轉(zhuǎn)化程度不一致[16]，進(jìn)而影響煙葉顏色的變化。烘烤中4種成熟度間L*、a*、b*值差異極顯著。相關(guān)分析表明：烘烤過程中，未熟、適熟和過熟煙葉L*值與a*值均呈極顯著正相關(guān)，尚熟煙葉L*值與a*值呈顯著正相關(guān)；不同成熟度煙葉H值與a*值均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與L*值均顯著負(fù)相關(guān)。C值與b*值達(dá)到極顯著正相關(guān)水平。

煙葉顏色與其化學(xué)成分關(guān)系密切，可在一定程度上反映煙葉的內(nèi)在品質(zhì)[17]。在烘烤過程中，不同成熟度煙葉顏色參數(shù)L*值與淀粉、總氮均呈極顯著負(fù)相關(guān)，a*值與總酚呈顯著正相關(guān)，H值與總酚顯著負(fù)相關(guān)，適熟煙葉達(dá)到極顯著水平；適熟煙葉L*值與其還原糖、總糖呈顯著正相關(guān)。這些結(jié)論與梁洪波等[5]、彭新輝[6]、劉新民等[17]的研究結(jié)果稍有出入，差異可能是由煙葉樣品不同所致，本試驗(yàn)側(cè)重于密集烘烤中烤煙顏色變化與化學(xué)成分變化的關(guān)系。未熟煙葉的b*、C值與其還原糖、總糖分別呈顯著正相關(guān)，與淀粉、總氮顯性負(fù)相關(guān)。過熟煙葉的顏色參數(shù)L*、a*值與還原糖、總糖分別呈顯著正相關(guān)，與淀粉、總氮呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明成熟度不夠或過熟煙葉在密集烘烤中的碳氮代謝對(duì)煙葉顏色值的影響較大。色素的含量及組成比例是煙葉顏色變化的物質(zhì)基礎(chǔ)，就顏色參數(shù)和色素指標(biāo)的關(guān)系而言，尚熟和適熟煙葉的L*與類胡蘿卜素呈極顯著負(fù)相關(guān)，過熟煙葉達(dá)到顯著負(fù)相關(guān)水平。尚熟、適熟和過熟煙葉a*與類胡蘿卜素顯著負(fù)相關(guān)。葉綠素與顏色參數(shù)的相關(guān)性不明顯。

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