不同素質(zhì)煙葉烘烤過(guò)程中顏色值與含氮化合物的關(guān)系分析

李生棟， 譚方利， 黃克久， 吳文信， 陳少鵬， 郭保銀， 宋朝鵬

(1河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州450002； 2湖南省煙草公司郴州市公司，湖南 郴州423000； 3中國(guó)煙草總公司重慶市公司，重慶 404100)

不同素質(zhì)煙葉烘烤過(guò)程中顏色值與含氮化合物的關(guān)系分析

李生棟1， 譚方利2， 黃克久3， 吳文信2， 陳少鵬3， 郭保銀3， 宋朝鵬1

(1河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州450002； 2湖南省煙草公司郴州市公司，湖南 郴州423000； 3中國(guó)煙草總公司重慶市公司，重慶 404100)

為明確嫩黃煙、返青煙、高溫逼熟煙及貪青晚熟煙等不同素質(zhì)煙葉含氮化合物與外觀顏色參數(shù)的變化規(guī)律及影響程度，使用SPAD-502及WSC-3型全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)測(cè)定烘烤過(guò)程外觀顏色參數(shù)(SPAD、明度值L*、紅綠值a*、黃藍(lán)值b*)，考馬斯亮藍(lán)法及流動(dòng)分析法測(cè)定不同素質(zhì)煙葉含氮化合物含量。結(jié)果表明，嫩黃煙與其他素質(zhì)煙葉的SPAD值分別在30～42，30～38 ℃下降比例最大。返青煙L*在30～38 ℃上升最多，高溫逼熟煙則在38～68 ℃呈下降趨勢(shì)；嫩黃煙在30～38 ℃時(shí)a*增加最小，其他處理均在30～38 ℃增量較大；貪青晚熟煙與其他素質(zhì)煙葉b*增量最大時(shí)期分別為38～42，30～38 ℃。不同素質(zhì)煙葉在烘烤過(guò)程中煙堿、總氮、蛋白質(zhì)含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但降解轉(zhuǎn)化時(shí)期不同。相關(guān)分析結(jié)果表明，煙葉外觀顏色參數(shù)與含氮化合物含量之間呈不同程度相關(guān)，且不同種類(lèi)含氮化合物對(duì)煙葉外觀顏色直接影響程度不同。可依據(jù)煙葉外觀顏色變化參數(shù)較為精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)不同素質(zhì)煙葉內(nèi)在含氮化合物的含量變化，克服單純以色素降解為烘烤判斷依據(jù)的問(wèn)題。

不同素質(zhì)煙葉；顏色參數(shù)；含氮化合物；營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化

生態(tài)、栽培等綜合因素造成的煙葉內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)素質(zhì)不同，在烘烤環(huán)節(jié)對(duì)不同煙葉品質(zhì)的影響會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，特殊素質(zhì)煙葉的烘烤單純以傳統(tǒng)“黃、鮮、凈”為標(biāo)準(zhǔn)則會(huì)造成大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化不充分，加劇烤后煙葉化學(xué)成分不協(xié)調(diào)，從而降低煙葉品質(zhì)。因此，明確不同素質(zhì)煙葉內(nèi)在大分子含氮化合物與煙葉顏色直觀變化規(guī)律至關(guān)重要。烤煙色素含量與顏色值變化研究較多，如霍開(kāi)玲等[1]、張麗英等[2]以不同成熟度煙葉為研究對(duì)象探究其在烘烤過(guò)程中的顏色參數(shù)變化；賀帆等[3-4]、王濤等[5]、霍開(kāi)玲等[6]對(duì)煙葉烘烤過(guò)程中顏色參數(shù)與主要化學(xué)成分進(jìn)行研究，建立了烘烤過(guò)程中主要化學(xué)成分的預(yù)測(cè)模型，相對(duì)提高了煙葉烘烤操作的準(zhǔn)確性；段玉林等[7]利用原煙顏色參數(shù)進(jìn)行烤煙分級(jí)研究，表明烤煙級(jí)別與外觀顏色具有關(guān)聯(lián)性；此外，顏色參數(shù)與內(nèi)在物質(zhì)之間的關(guān)系在農(nóng)業(yè)其他領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用[8-9]。烘烤過(guò)程中煙葉顏色與化學(xué)成分之間的研究較為廣泛，但試驗(yàn)材料多以成熟度為處理或涉及煙葉內(nèi)在成分較為廣泛，對(duì)以綜合因素造成的特殊素質(zhì)煙葉含氮化合物與顏色參數(shù)的研究尚未涉及。本研究通過(guò)監(jiān)測(cè)煙葉生育期生態(tài)條件、栽培管理等綜合因素，對(duì)不同素質(zhì)煙葉含氮化合物烘烤中變化及對(duì)應(yīng)顏色參數(shù)變化規(guī)律進(jìn)行研究，探究?jī)烧咧g的相關(guān)性及影響程度，為特殊營(yíng)養(yǎng)素質(zhì)煙葉烤黃、烤香提供精準(zhǔn)的烘烤判斷依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2015年在湖南省桂陽(yáng)縣正合煙草站進(jìn)行。供試土壤為典型水稻土，前茬作物水稻，土壤pH值弱酸性至中性。供試煙草品種為K 326。2015-03-20移栽，種植行距120 cm，株距20 cm，打頂后株高110～120 cm，可采葉片數(shù)18～20片。通過(guò)湖南省桂陽(yáng)縣2015年煙草生育期生態(tài)數(shù)據(jù)采集，并參考桂陽(yáng)縣煙草氣象局提供數(shù)據(jù)，結(jié)合宮長(zhǎng)榮[10]、朱佩等[11]、陳頤等[12]研究，確定湖南省桂陽(yáng)縣K 326不同素質(zhì)煙葉類(lèi)型如表1所示。

表1 不同素質(zhì)煙葉基本信息Table 1 The basic information of differentquality tobacco leaves

1.2測(cè)定項(xiàng)目與方法

試驗(yàn)樣品顏色數(shù)據(jù)采集使用SPAD-502(日本產(chǎn))及WSC-3型全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)(北京光學(xué)儀器廠)，測(cè)定方法參照謝曉金等[13]、霍開(kāi)玲等[1]方法，并依據(jù)實(shí)際情況改進(jìn)并擴(kuò)大樣品數(shù)量。留樣方法采用殺青烘干法[14]，總氮、煙堿含量采用流動(dòng)分析法測(cè)定[15]，使用考馬斯亮藍(lán)測(cè)定樣品蛋白質(zhì)含量[16]。

1.3數(shù)據(jù)處理與分析方法

采用Excel 2010進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理、作圖及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的量綱一處理，以此來(lái)消除不同指標(biāo)、不同量綱對(duì)數(shù)據(jù)處理的影響。處理方法如下公式所示：

(1)

2 結(jié)果與分析

2.1不同素質(zhì)煙葉烘烤過(guò)程中顏色值變化

SPAD數(shù)值可反映樣品的綠色程度，數(shù)值越大綠色越濃，反之越小。由表2可知，不同素質(zhì)煙葉在烘烤至48 ℃后SPAD數(shù)值均為0，但在變黃期與定色前期數(shù)值變化差異較大。嫩黃煙與貪青晚熟煙在30～42 ℃下降比例最大，分別為99.42%，96.34%，42～68 ℃基本穩(wěn)定；返青煙與高溫逼熟煙在30～38 ℃的SPAD值下降比例分別為92.00%，89.72%，38～42 ℃，分別下降7.96%，10.28%，均呈現(xiàn)“先快速下降，再緩慢下降，后趨于穩(wěn)定” 的趨勢(shì)；除貪青晚熟煙在42～48 ℃SPAD值仍有下降外，其余處理均在42 ℃時(shí)降為最低。

表2 不同素質(zhì)煙葉烘烤過(guò)程中顏色值變化Table 2 The change of color parameters during bulk curing process

注：小寫(xiě)字母表示差異顯著，大寫(xiě)字母表示差異極顯著。下同。

Note: Lowercase letters indicate significant difference at 5% level. Capital letters indicate very significant difference at 1% level.The same as below.

采用測(cè)色色差計(jì)可從L*，a*，b*方面說(shuō)明烘烤過(guò)程中煙葉顏色的變化規(guī)律。由表1可知，烘烤過(guò)程中不同素質(zhì)煙葉色度參數(shù)基本均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。而不同素質(zhì)煙葉30～38 ℃的L*以返青煙上升最多，貪青晚熟煙上升最少，分別為24.87，7.76；在整個(gè)變黃期(30～42 ℃)的L*數(shù)值上升以返青煙最大，貪青晚熟煙次之，嫩黃煙再次，高溫逼熟煙最小，且烘烤過(guò)程中高溫逼熟煙L*變化明顯區(qū)別于其他處理，其在38～68 ℃期間L*呈下降趨勢(shì)。在30～38 ℃嫩黃煙a*增加最小，為9.30，且在38～42 ℃增量為8.57，變黃期a*基本呈勻速增加，而其他處理均在30～38 ℃增量較大，變黃后期增量較小。變黃期貪青晚熟煙b*變化明顯區(qū)別于其他煙葉，其在變黃前期、變黃后期的增量分別為1.20，13.72，且在定色期仍有5.08的增長(zhǎng)，定色期前呈“緩慢增加、快速增加、緩慢增加”的趨勢(shì)，而其他素質(zhì)煙葉在30～38 ℃增長(zhǎng)較快，除嫩黃煙與返青煙在38～42 ℃略有下降外，均呈基本穩(wěn)定趨勢(shì)。

2.2不同素質(zhì)煙葉烘烤過(guò)程中含氮化合物的變化

烤煙含氮化合物的含量高低與相應(yīng)的煙草品質(zhì)密切相關(guān)[17]，如表3所示。不同素質(zhì)煙葉在烘烤過(guò)程中煙堿、總氮、蛋白質(zhì)含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這與前人研究結(jié)果基本吻合[18-20]，但不同素質(zhì)煙葉之間存在差異性。綜合表3中數(shù)據(jù)可知，鮮煙蛋白質(zhì)含量以貪青晚熟煙最高，高溫逼熟煙次之，返青煙再次，嫩黃煙最小；但在烘烤過(guò)程中30～38 ℃，返青煙降解量最大，為25.2 mg·g-1；其次為高溫逼熟煙，降解量為18.9 mg·g-1；返青煙與高溫逼熟煙在38～42 ℃的降解量分別為2.9 mg·g-1，2.4 mg·g-1，隨后均呈基本穩(wěn)定趨勢(shì)；但嫩黃煙與貪青晚熟煙在42～48 ℃時(shí)蛋白質(zhì)仍有相對(duì)較大降低，分別為3.0，2.2 mg·g-1，隨后呈現(xiàn)穩(wěn)定趨勢(shì)；烘烤過(guò)程蛋白質(zhì)總降低比例以返青煙最大，貪青晚熟煙次之，高溫逼熟煙再次，嫩黃煙最??；但烤后煙葉蛋白質(zhì)含量以貪青晚熟煙最大，高溫逼熟煙次之，返青煙再次，嫩黃煙最小。煙堿含量在烘烤過(guò)程中均呈現(xiàn)小幅度下降，不同素質(zhì)煙葉煙堿總降解比例嫩黃煙最大，返青煙次之，高溫逼熟煙再次，貪青晚熟煙最小，分別為29.07%，28.80%，17.15%，11.12%，但烤后煙葉煙堿含量以高溫逼熟煙最大，貪青晚熟煙次之，返青煙再次，嫩黃煙最小。在烘烤過(guò)程中總氮與煙堿變化趨勢(shì)基本相同，除貪青晚熟煙外，其余素質(zhì)煙葉在烘烤過(guò)程中變化基本一致；而貪青晚熟煙在38～42℃降解幅度最大，為2.4 mg·g-1，隨后呈現(xiàn)穩(wěn)定小幅度下降；烤后煙葉總氮含量高溫逼熟煙最高，貪青晚熟煙次之，返青煙再次，嫩黃煙最小。氮堿比可反映出煙葉內(nèi)部總氮與煙堿的協(xié)調(diào)性，由表2可知，嫩黃煙、返青煙氮堿比呈上升趨勢(shì)，變化規(guī)律基本穩(wěn)定，但貪青晚熟煙在38～42 ℃則呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，烤后煙氮堿比以嫩黃煙最大，返青煙次之，貪青晚熟煙再次，高溫逼熟煙最小。

表3 不同素質(zhì)煙葉烘烤過(guò)程中含氮化合物的轉(zhuǎn)化規(guī)律Table 3 The change of nitrogen-containing during bulk curing process of different quality tobacco leaves mg·g-1

2.3不同素質(zhì)煙葉顏色值與含氮化合物的相關(guān)分析

如表4所示，不同素質(zhì)煙葉綠色度(SPAD值)均與蛋白質(zhì)、煙堿、總氮含量呈極顯著正相關(guān)，而紅綠值(a*)則與上述物質(zhì)含量均呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)。嫩黃煙明度值L*與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，而與其他2種物質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)；黃藍(lán)值(b*)與蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)。返青煙烘烤過(guò)程中L*，b*與蛋白質(zhì)、總氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。高溫逼熟煙L*與蛋白質(zhì)、煙堿含量呈負(fù)相關(guān)，但顯著性不明顯，與總氮含量呈正相關(guān)，其相關(guān)性明顯區(qū)別于其他素質(zhì)煙葉；b*則與含氮化合物的含量均呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)。貪青晚熟煙L*與蛋白質(zhì)、總氮的含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與煙堿呈顯著負(fù)相關(guān)；b*與含氮化合物的相關(guān)性與高溫逼熟煙相同，均呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)。

表4 不同素質(zhì)煙葉顏色值與含氮化合物的相關(guān)分析Table 4 Correlation between leaf color parameters and nitrogen-containing of tobacco leaves with differentquality during the flue-curing process

注：*為顯著差異(P<0.05),**為極顯著差異(P<0.01)。

Note: * indicates significant difference at 5% level, ** indicates very significant difference at 1% level.

3 結(jié)論與討論

綠色度(SPAD)及紅綠值(a*)參數(shù)均能反映煙葉由綠變黃程度。在烘烤過(guò)程中不同素質(zhì)煙葉與外觀顏色均由綠轉(zhuǎn)黃，SPAD值逐漸減小為0，a*則從負(fù)值逐漸升高為正值；明度值(L*)及黃藍(lán)值(b*)則在烘烤前期呈逐漸升高趨勢(shì)，中后期則呈平穩(wěn)變化或逐漸輕微減小趨勢(shì)；但不同素質(zhì)煙葉外觀顏色參數(shù)明顯變化時(shí)期不同。煙葉在烘烤過(guò)程中煙堿、總氮、蛋白質(zhì)含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但由于不同素質(zhì)煙葉選取部位不同、形成因素不同、生育期生態(tài)條件不同等導(dǎo)致不同素質(zhì)煙葉內(nèi)在含氮化合物含量及明顯轉(zhuǎn)化時(shí)期存在較大差異。相關(guān)分析表明，SPAD值與總氮、煙堿、蛋白質(zhì)含量均呈極顯著正相關(guān)，L*，a*，b*則在不同素質(zhì)煙葉中與總氮、煙堿、蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)出不同程度的相關(guān)性。

煙葉不同素質(zhì)的本質(zhì)在于內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)積累量與積累比例的不同，田間生長(zhǎng)及烘烤過(guò)程中最直觀的表現(xiàn)為顏色變化，而內(nèi)部色素的轉(zhuǎn)化是決定煙葉顏色變化的最直接因素[21]。但單純以色素轉(zhuǎn)化為參考會(huì)增加烤后煙葉黃、香不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，單純追求傳統(tǒng)的“黃、鮮、凈”標(biāo)準(zhǔn)已不能滿(mǎn)足煙葉的工業(yè)與消費(fèi)需求[22-23]，因此，以色素轉(zhuǎn)化來(lái)簡(jiǎn)單判斷煙葉調(diào)制成熟度具有局限性。蛋白質(zhì)、煙堿、總氮等含氮化合物不僅與煙葉外觀顏色有關(guān)，而且與煙葉身分、組織結(jié)構(gòu)、致香前體物質(zhì)等有密切聯(lián)系。[24]

綜合考慮品種特性、部位特征及生態(tài)等因素，湖南煙草下部葉生育期中多遭受連續(xù)多雨寡日照天氣，嫩黃煙葉位較低、葉片發(fā)生較早，且下部葉采收時(shí)煙株根系供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)較為優(yōu)先供應(yīng)葉齡較小的葉片，而對(duì)于下部葉葉齡較大的“老葉”供應(yīng)較少等因素造成葉內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累不充分，在烘烤過(guò)程中含氮化合物降解轉(zhuǎn)化比例相對(duì)較小，色素分解較快。[25]返青煙由于成熟期遭遇連續(xù)陰雨，較多的水分促進(jìn)煙株根系對(duì)土壤中肥料的再次吸收，造成煙株氮代謝相對(duì)增強(qiáng)，外觀表現(xiàn)為原有成熟特征消失。但由于采收相對(duì)及時(shí)，加之為中部葉特有素質(zhì)特點(diǎn)，因此，除葉綠素含量相對(duì)較高外，其余含氮化合物在烘烤過(guò)程中變化較為緩和。上部煙葉高溫逼熟是湖南特有生態(tài)條件決定的，也是湖南煙區(qū)濃香型煙葉特點(diǎn)形成的主要因素之一；但長(zhǎng)時(shí)間的高溫、強(qiáng)光會(huì)促使煙葉部分色素降解，但同時(shí)促使煙葉抗逆保水性增強(qiáng)，從而促使脯氨酸[25-27]及其他含氮化合物含量的增加，且在烘烤過(guò)程中需要較高的溫度、相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化。上部煙葉的貪青晚熟煙發(fā)生的主要原因在于連續(xù)雨水促使煙葉光解的色素得到恢復(fù)，且煙株根系活力得到激發(fā)加之葉片數(shù)減少，造成煙葉含氮化合物得到較多積累。除此之外，高溫逼熟之后遭遇低溫多雨促使煙葉抗逆機(jī)制進(jìn)一步增強(qiáng)，因此，在烘烤過(guò)程中湖南上部葉貪青晚熟較難烘烤，大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化需要相對(duì)較高的溫度于較長(zhǎng)的時(shí)間。

本試驗(yàn)從煙葉營(yíng)養(yǎng)積累特點(diǎn)及生育期所處的生態(tài)特點(diǎn)入手，以烘烤過(guò)程中煙葉外觀顏色參數(shù)與內(nèi)在含氮化合物轉(zhuǎn)化程度相結(jié)合，探明了不同素質(zhì)煙葉外觀顏色變化與內(nèi)在含氮化合物轉(zhuǎn)化規(guī)律的特點(diǎn)，明確了不同外觀顏色參數(shù)與含氮化合物之間的關(guān)系，避免了單純以色素降解轉(zhuǎn)化程度來(lái)判斷煙葉烘烤進(jìn)程的缺陷，從含氮化合物降解轉(zhuǎn)化的角度，結(jié)合不同素質(zhì)煙葉特征特性及生態(tài)環(huán)境確保煙葉“黃、鮮、凈”的基礎(chǔ)上，充分降解大分子含氮物質(zhì)，增加煙葉致香前體物質(zhì)，促進(jìn)煙葉烤黃、烤香。

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(責(zé)任編輯：常思敏)

Relationshipbetweenthecolorvalueandthecontentofnitrogencompoundsduringbulkcuringprocessoftobaccoleavesofdifferentquality

LI Shengdong1, TAN Fangli2, HUANG Kejiu3, WU Wenxin2, CHEN Shaopeng3, GUO Baoyin3， SONG Chaopeng1

(1.Tobacco College of Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2.Chenzhou Company of Hunan Tobacco Company, Chenzhou 423000, China; 3. Chongqing Company of China National Tobacco Corporation, Chongqing 404100, China)

In order to find out the relationship and dynamic change regularity among nitrogen compounds and color parameters of tender leaves, re-greening leaves, heat-forced maturity leaves and over-green and late-maturing leaves, SPAD-502 and WSC-3 automatic color difference meters were used to determine the color parameters, and coomassie brilliant blue technique and continuous flow analytical system(CFA) were used to determine the nitrogen compounds content of tobacco different quality. The results showed that the SPAD value of tender leaves declined most at 30～42 ℃ and that of other leaves declined most at 30～38 ℃; the SPAD value of re-greening leavesL*increased most at 30～38 ℃, and that of heat-forced maturity leaves increased at 38～68 ℃; the SPAD value of tender leavesa*declined at 30～38 ℃, but that of others increased at this stage; the SPAD value of over-green and late-maturing leavesb*and others increased most at 38～42 ℃ and 30～38 ℃. The content of nicotine, total N and protein all declined during bulk curing process in tobacco leaves of different quality, however the conversion stage was different. The correlation analysis showed that the correlativity between color parameters and nitrogen compounds was somewhat different, and different kinds of nitrogen compounds had different direct influence on color parameters in tobacco leaves of different quality. This study indicated that we can use color parameters to make more accurate prediction of nitrogen compounds content in tobacco leaves of different quality during bulk curing process, and avoid the disadvantages of judging only by pigment content as bulk curing basis.

tobacco leaves of different quality; color parameters; nitric compounds; nutrition conversion

2015-06-04

湖南省煙草公司彬州市公司資助項(xiàng)目(201543100094001)

李生棟(1991-)，男，河南南陽(yáng)人，碩士研究生，從事煙草調(diào)制加工研究。

宋朝鵬(1978-)，男，河南南陽(yáng)人，副教授，博士。

1000-2340(2016)06-0709-06

S 572

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