煙葉正背面顏色參數(shù)與色素和主要化學(xué)成分的關(guān)系研究

李青山??+矯海楠??+王傳義??+譚效磊??+張國(guó)超??+蔣佳祝??+馮冰??+張玉琴????+徐秀紅??

摘要：探討烤煙成熟過(guò)程中，鮮煙葉正背面顏色參數(shù)與色素、主要化學(xué)成分的相關(guān)關(guān)系，為準(zhǔn)確判斷鮮煙葉成熟度提供理論依據(jù)。分析煙葉正背面的顏色參數(shù)和主要化學(xué)成分在成熟過(guò)程中的變化，并對(duì)顏色參數(shù)與色素、主要化學(xué)成分進(jìn)行簡(jiǎn)單的相關(guān)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，煙葉正面顏色參數(shù)與色素的相關(guān)系數(shù)較背面大，且正面各顏色參數(shù)與色素的相關(guān)關(guān)系達(dá)到顯著或極顯著水平；煙葉背面顏色參數(shù)C與總植物堿呈顯著正相關(guān)。表明煙葉正面顏色參數(shù)能更好地指示色素含量的變化，背面顏色參數(shù)C可以指示總植物堿的變化。色差計(jì)可以作為判斷鮮煙葉成熟度的輔助工具。

關(guān)鍵詞：鮮煙葉；正背面；成熟度；顏色參數(shù)；色素；化學(xué)成分

中圖分類號(hào)： S572.09文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

文章編號(hào)：1002-1302（2016）08-0332-04

煙葉采摘成熟度是衡量煙葉生產(chǎn)和質(zhì)量的核心，影響并決定著煙葉的加工價(jià)值[1]。當(dāng)前煙葉烘烤中出現(xiàn)掛灰、烤青，烤后煙葉等級(jí)質(zhì)量不高的問(wèn)題通常跟采摘成熟度有一定的關(guān)系[2]。所以，準(zhǔn)確判斷鮮煙葉成熟度，適時(shí)采收是煙葉生產(chǎn)過(guò)程中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

目前煙葉生產(chǎn)中成熟度判斷方法仍主要以定性描述為主，存在較強(qiáng)的主觀性和隨意性。例如韓錦峰等根據(jù)鮮煙葉葉面與主脈的顏色變化情況判斷成熟度[3-5]。煙葉顏色是判斷和確定烤煙田間成熟度的主要依據(jù)[1，6]，又是烘烤操作的重要依據(jù)。成熟過(guò)程中煙葉顏色的變化，實(shí)質(zhì)上就是葉組織內(nèi)葉綠素以及類胡蘿卜素占總?cè)~綠體色素含量比例變化的外觀反映[7]。因此，研究鮮煙葉成熟過(guò)程中鮮煙葉顏色參數(shù)、色素含量、主要化學(xué)成分含量的動(dòng)態(tài)變化及其相互關(guān)系，找出量化煙葉成熟度的指標(biāo)，對(duì)于準(zhǔn)確把握成熟度適時(shí)采收具有重要意義。色差計(jì)利用儀器內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)光源照明被測(cè)物體，測(cè)定其CIE 三刺激值（X，Y，Z），然后轉(zhuǎn)換成度量顏色的數(shù)值，能夠準(zhǔn)確測(cè)定物體表面顏色。為了探討色差計(jì)是否能夠應(yīng)用于判斷煙葉成熟，使煙葉適時(shí)采收。梁洪波等采用色度學(xué)方法研究烤后煙葉顏色與內(nèi)在品質(zhì)間的關(guān)系，得出葉色參數(shù)與煙葉常規(guī)化學(xué)成分存在顯著相關(guān)性的結(jié)論[8-10]；張軍剛等研究了烤煙成熟過(guò)程中鮮煙葉正面顏色值與色素含量變化及相關(guān)關(guān)系，得出成熟過(guò)程中烤煙葉片顏色值與色素含量關(guān)系密切，葉片顏色值變化能夠指示煙葉各色素含量的變化，色差計(jì)可以作為判斷煙葉成熟的輔助工具的結(jié)論[11]。而有關(guān)煙葉成熟采收過(guò)程中鮮煙葉背面顏色參數(shù)與色素以及主要化學(xué)成分的相關(guān)關(guān)系的研究鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)從分析煙葉成熟過(guò)程中顏色參數(shù)、色素含量、主要化學(xué)成分含量的變化和葉片顏色參數(shù)與色素、主要化學(xué)成分的相關(guān)關(guān)系入手，比較煙葉正面、背面的顏色參數(shù)與色素含量、主要化學(xué)成分含量的相關(guān)關(guān)系的大小，以期為色差計(jì)能夠更好的判斷煙葉成熟度提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014年在山東諸城洛莊煙葉試驗(yàn)站進(jìn)行，供試品種為NC55。選取生產(chǎn)管理規(guī)范、煙葉長(zhǎng)勢(shì)一致的煙田進(jìn)行取樣。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按照打頂后時(shí)間以及葉面、主脈、支脈的顏色、煙葉黃綠面積，對(duì)3個(gè)部位煙葉均設(shè)置3個(gè)成熟度處理，由低到高分別為M1、M2、M3，共9個(gè)處理（表1），用于葉片顏色參數(shù)和色素、主要化學(xué)成分含量的測(cè)定。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1顏色參數(shù)的測(cè)定采用CR-10型全自動(dòng)色差計(jì)，選取具有代表性的葉片取葉中部距離煙葉主脈5 cm處的對(duì)稱點(diǎn)測(cè)量葉色，每半張葉片等距離測(cè)量3個(gè)點(diǎn)，每張葉片則取6個(gè)點(diǎn)的平均值，測(cè)量煙葉正背面的顏色參數(shù)[（亮度值（L）、紅度值（a）和黃度值（b）]，正背面測(cè)定方法一致。計(jì)算色相角（H°）、飽和度（C）和色差值（ΔE）。色相角（H°）、飽和度（C）、色差值（ΔE）的計(jì)算公式分別為：H°=a/b、C=（a2+b2）1//2、ΔE=[（ΔL2+Δa2+Δb2）]1/2。

1.3.2色素含量的測(cè)定葉綠素、類胡蘿卜素含量測(cè)定采用分光光度法[12]。

1.3.3主要化學(xué)成分的測(cè)定總糖、還原糖、總植物堿、總氮、淀粉、蛋白質(zhì)的檢測(cè)按照中華人民共和國(guó)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，具體測(cè)定方法分別為總糖和還原糖：YC/T 159—2002《煙草及煙草制品水溶性糖的測(cè)定：連續(xù)流動(dòng)法》；總植物堿：YC/T 160—2002《煙草及煙草制品總植物堿的測(cè)定：連續(xù)流動(dòng)法》；總氮：YC/T 33—1996《煙草及煙草制品總氮的測(cè)定：克達(dá)爾法》；淀粉：YC/T 216—2007《煙草及煙草制品淀粉的測(cè)定：連續(xù)流動(dòng)法》；蛋白質(zhì)：YC/T 166—2003《煙草及煙草制品總蛋白質(zhì)含量的測(cè)定：克達(dá)爾法》。

1.4數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003、SPSS 19.0進(jìn)行處理與分析。

2結(jié)果與分析

2.1鮮煙葉顏色參數(shù)在成熟過(guò)程中的變化

2.1.1葉片亮度值（L）在成熟過(guò)程中的變化從圖1可知，在煙葉的成熟過(guò)程中各部位煙葉正背面亮度值的變化趨勢(shì)一致，除BM3處理外，各部位煙葉背面的亮度均高于葉片正面。隨著煙葉成熟度的提高，各部位煙葉的正背面L值均不斷增大。方差分析表明，下部葉各處理間正面L值差異均達(dá)到極顯著水平，背面L值僅XM2與XM3間差異達(dá)到極顯著水平；中部葉CM1與CM2、CM3間正背面差異均達(dá)到極顯著水平，CM2與CM3僅正面L值差異達(dá)到顯著水平；上部葉正面L值除BM1與BM2差異達(dá)到顯著水平，其他處理間差異均達(dá)到極顯著水平。從不同處理間煙葉正背的L值的增幅來(lái)分析，可知下部葉相鄰處理間較大，中部葉僅CM1與CM2相對(duì)較大，上部葉處理間相對(duì)較小。

2.1.2葉片紅度值（a）在成熟過(guò)程中的變化由圖2可知，煙葉成熟過(guò)程中，除下部葉外，其他部位煙葉正背面的a）值變化趨勢(shì)基本一致，各部位煙葉正面的a）值呈增大趨勢(shì)，說(shuō)明成熟過(guò)程中葉面綠色逐漸褪去。方差分析表明，下部葉僅XM2與XM3的正面a值差異達(dá)到極顯著水平；中部葉各處理間背面a值差異均達(dá)到顯著水平；上部葉各處理間正背面a值的差異達(dá)到極顯著水平。從各部位不同處理間a值的增幅來(lái)分析，下部葉、中部葉正背面間相鄰處理間均較小，上部葉相鄰處理間較大。

2.1.3葉片黃度值（b）在成熟過(guò)程中的變化顏色參數(shù)b值表示從藍(lán)到黃的變化，其正值越大，黃色越濃。由圖3可知，各部位煙葉正背面b值變化趨勢(shì)一致，隨著成熟度的提高，各部位煙葉b值逐漸增大，說(shuō)明葉面在成熟過(guò)程中逐漸變黃。方差分析表明，下部葉各處理間正面b值差異均達(dá)到極顯著水平；中部葉僅CM1與CM3間煙葉正面b值差異達(dá)到極顯著水平。不同部位各處理間正背面b值的增幅變化不同，相對(duì)于正面，各部位相鄰處理間背面b值的增幅較小。

[FK（W20][TPLQS3.tif][FK）]

2.1.4葉片相角（H°）在成熟過(guò)程中的變化

色相角是顏色的基本特征，其在0～360°連續(xù)變化，0是紅色，90°是黃色，180°是綠色，270°是藍(lán)色。由圖4可知，成熟過(guò)程中，各部位不同處理間煙葉正背面的色相角差別不大，變化趨勢(shì)一致，隨著成熟度的提高，各部位煙葉的正背面的H°均變小。方差分析表明，下部葉XM1與XM2間的正背面H°值的差異達(dá)到極顯著水平，XM2與XM3正面的H°值的差異僅達(dá)到顯著水平；中部葉各處理間正面H值差異均達(dá)到極顯著水平，背面H°值僅CM1與CM2間的差異達(dá)到極顯著水平；上部葉僅BM1與BM2間面的H°值的差異達(dá)到極顯著水平。

2.1.5葉片飽和度（C）在成熟過(guò)程中的變化飽和度（C）別稱純度，表示含色的多少，低飽和度意味著色澤稀疏暗淡，而高飽和度則表示飽滿、強(qiáng)烈的顏色，其值為0～60。從圖5可知，在煙葉成熟過(guò)程中，各部位煙葉正面的飽和度均大于葉片背面，但煙葉葉片正背面飽和度的變化趨勢(shì)不一致。隨著成熟度的提高，葉片正面飽和度的變化趨勢(shì)為：下部葉和上部葉逐漸增大，中部葉先增大再減小。葉片背面飽和度的變化趨勢(shì)為：下、中部葉逐漸減小，上部葉逐漸增大。方差分析表明：各部位相鄰處理間，下部葉XM1與XM2的正背面C值差異均達(dá)到顯著水平，XM2與XM3僅正面C值差異達(dá)到極顯著水平。

2.1.6葉片色差（ΔE）在成熟過(guò)程中的變化葉片色差是L、a和b的綜合差別，其值為0～0.5表示顏色差別極小，>0.5～1.5為稍有差異，>1.5～3.0表示感覺(jué)有點(diǎn)差異，>3～6表示差異顯著， >6～12表示差異極顯著， >12即為

2.2鮮煙葉在成熟過(guò)程中色素、主要化學(xué)成分的變化

表3顯示，不同部位，葉綠素含量隨著成熟度的提高而降低。對(duì)葉綠素含量方差分析表明，下部葉各處理間葉綠素含量差異達(dá)到顯著水平，且XM1與XM2間達(dá)到極顯著水平；中部葉各處理間差異達(dá)到極顯著水平；上部葉BM1與BM2、BM3間差異達(dá)到顯著水平。各部位煙葉的類胡蘿卜素含量隨著成熟度的提高也表現(xiàn)為降低，且降解幅度隨著成熟度的提高而減小。對(duì)類胡蘿卜素含量進(jìn)行方差分析，下部葉XM1與XM2、中部葉CM2與CM3、上部葉BM2與BM3間差異達(dá)到顯著水平。

在鮮煙葉成熟過(guò)程中各部位M1、M2、M3這3個(gè)處理下，下部葉煙葉的蛋白質(zhì)、淀粉、還原糖、總糖、總氮、總植物堿的含量先升高后小幅降低；中部葉煙葉的總糖、還原糖含量先降低后升高，總植物堿、總氮、淀粉、蛋白質(zhì)的含量先升高后降低的；上部葉煙葉的總氮、蛋白質(zhì)的含量先降低后升高，總糖、淀粉的含量先升高后降低，還原糖的含量則呈現(xiàn)不斷降低的趨勢(shì)，總植物堿含量不斷升高。

2.3鮮煙葉正背面顏色參數(shù)與色素、主要化學(xué)成分的相關(guān)分析

鮮煙葉成熟過(guò)程中顏色參數(shù)與色素、主要化學(xué)成分間的相關(guān)關(guān)系見(jiàn)表4。煙葉正面顏色參數(shù)L與葉綠素含量呈極顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈極顯著相關(guān)；a與葉綠素含量呈顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈極顯著相關(guān)；b與葉綠素含量呈極顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈顯著相關(guān)；H°與葉綠素含量呈極顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈極顯著相關(guān)；C與葉綠素含量呈顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈顯著相關(guān)。煙葉背面顏色參數(shù)L與葉綠素含量呈顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈顯著相關(guān)；b與葉綠素含量呈顯著相關(guān)；H°與葉綠素含量呈顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈顯著相關(guān)；C與總植物堿含量呈顯著相關(guān)。表明顏色參數(shù)與色素關(guān)系密切。

煙葉背面顏色參數(shù)C與總植物堿含量達(dá)到顯著正相關(guān)。其他煙葉正背面顏色參數(shù)與各化學(xué)成分的相關(guān)關(guān)系未達(dá)到顯著水平。

3討論

各部位煙葉隨著成熟度的提高，葉片的顏色參數(shù)L、a、b的變化趨勢(shì)基本一致，均隨著成熟度的提高而不斷增大。這與張軍剛等的研究結(jié)果[11，13-14]相同。各部位不同處理間煙葉正背面色相角也差別不大，變化趨勢(shì)基本一致，均隨著成熟度的提高不斷減小。各部位煙葉正背面飽和度的變化趨勢(shì)不一致，表現(xiàn)為葉片正面的飽和度大于葉片背面。這主要是由于葉片上表皮靠近柵欄組織，柵欄組織排列緊密，含葉綠體多。鮮煙葉在成熟過(guò)程中，各部位煙葉的葉綠素、類胡蘿卜素的含量變化趨勢(shì)一致，表現(xiàn)為不斷減小，而類葉比則不斷增大，這可能是由于兩者在鮮煙葉成熟過(guò)程中的降解速率不同。

煙葉正面較背面的顏色參數(shù)與色素的關(guān)系更加密切，說(shuō)明煙葉正面顏色參數(shù)就能夠指示色素含量的變化。下一步應(yīng)該確定出能判斷煙葉成熟的顏色參數(shù)的范圍。煙葉背面顏色參數(shù)C與總植物堿含量呈顯著正相關(guān)。隨著煙葉成熟度的提高，總植物堿含量的變化也有一定的規(guī)律性，能否在利用色差計(jì)判斷鮮煙葉成熟度時(shí)，將煙葉顏色參數(shù)指示色素含量的變化和指示總植物堿含量的變化協(xié)同起來(lái)，以此來(lái)提高判斷成熟度的準(zhǔn)確性。這為研究色差計(jì)判斷煙葉成熟提供了一個(gè)方向。

4結(jié)論

煙葉葉片正背面都存在與葉綠素、類胡蘿卜素含量顯著相關(guān)的顏色參數(shù)，通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)煙葉正面的顏色參數(shù)與色素含量的相關(guān)關(guān)系較背面高。而煙葉背面存在與主要化學(xué)成分含量顯著相關(guān)的顏色參數(shù)，而正面顏色參數(shù)與主要化學(xué)成分含量的相關(guān)關(guān)系較小。

煙葉的顏色參數(shù)與色素的含量關(guān)系密切，顏色參數(shù)可以指示煙葉色素含量的變化，可以將色差計(jì)作為判斷鮮煙葉成熟度的輔助工具。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡憲杰，王信民，尹啟生，成熟度與煙葉質(zhì)量的量化關(guān)系研究[J]. 中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2005，11（4）：42-46.

[2]高漢杰，陳漢新，彭世陽(yáng)，等，煙葉成熟度鑒別方法與實(shí)用五段式烘烤新工藝應(yīng)用研究的回顧[J]. 中國(guó)煙草科學(xué)，2002，23（4）：39-41.

[3]韓錦峰，宮長(zhǎng)榮，王瑞新，等. 烤煙葉片成熟度的研究Ⅱ. 烤煙成熟標(biāo)準(zhǔn)及不同成熟度煙葉烘烤效應(yīng)的研究[J]. 中國(guó)煙草，1991（4）：15-20.

[4]孫福山，王麗卿，劉偉，等. 煙葉成熟度及烘烤關(guān)鍵指標(biāo)與煙葉質(zhì)量關(guān)系的研究[J]. 中國(guó)煙草科學(xué)，2002，23（3）：25-27.

[5]龍明錦，厲福強(qiáng)，蔣玉梅，等. 煙葉不同田間成熟度外觀評(píng)價(jià)指標(biāo)研究[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，55（6）：35-37.

[6]李向陽(yáng)，劉國(guó)順，史舟，等，利用室內(nèi)光譜紅邊參數(shù)估測(cè)烤煙葉片成熟度[J]. 遙感學(xué)報(bào)，2007，11（2）：269-275.

[7]韓錦峰，宮長(zhǎng)榮，黃海棠，等. 烤煙葉片成熟度的研究Ⅰ.烤煙葉片成熟和衰老過(guò)程中某些生理生化變化的研究[J]. 中國(guó)煙草，1990（1）：9-13.

[8]梁洪波，李念勝，元建，等. 烤煙煙葉顏色與內(nèi)在品質(zhì)的關(guān)系[J]. 中國(guó)煙草科學(xué)，2002，23（1）：9-11.

[9]劉新民. 烤煙顏色量化分析在烤煙品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，2004：1-5.[ZK）]

[10]彭新輝，易建華，周清明，等，同部位不同等級(jí)烤煙的色澤和化學(xué)成分及其關(guān)系[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，34（1）：39-43.

[11]張軍剛，王永利，呂國(guó)新，等. 烤煙成熟過(guò)程中鮮煙顏色值與色素含量變化及相關(guān)分析[J]. 中國(guó)煙草科學(xué)，2014，35（1）：54-60.

[12]趙銘欽，王文基，劉國(guó)順，等. 不同成熟度對(duì)烤后煙葉中質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的影響[J]. 植物學(xué)生理通報(bào)，2009，45（1）：8-12.

[13]霍開(kāi)玲，宋朝鵬，武圣江，等. 不同成熟度煙葉烘烤中顏色值和色素含量的變化[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44（10）：2013-2021.

[14]張麗英，鮮興明，楊杰，等. 烘烤過(guò)程中煙葉顏色特征參數(shù)與色素含量的關(guān)系[J]. 煙草科技，2013（8）：85-90.