不同部位煙葉烘烤過程中顏色與化學(xué)成分之間的關(guān)系研究

馬留軍　李崢

摘 要：以烤煙品種K326的上部葉、中部葉和下部葉為試驗材料，分別于烘烤過程中各關(guān)鍵溫度點取樣測量顏色指標（亮度值 L*、紅綠值 a*、黃藍值 b*、彩度值 C*、色相角 H、SPAD值）和主要化學(xué)成分（總糖、還原糖、煙堿、總氮、蛋白質(zhì)、淀粉），以探究不同部位煙葉烘烤過程中顏色變化與主要化學(xué)成分之間的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明：煙葉部位由上至下，其顏色指標與各化學(xué)成分之間的相關(guān)項由強變?nèi)?。上部煙葉紅綠值 a*與總糖和還原糖含量極顯著正相關(guān)，與蛋白質(zhì)和淀粉含量分別呈顯著和極顯著負相關(guān)，色相角 H則與紅綠值 a*相反，SPAD值與總糖和還原糖含量分別呈極顯著和顯著負相關(guān)，與淀粉含量顯著正相關(guān)；中部煙葉亮度值 L*、紅綠值 a*、彩度值 C*均與還原糖含量顯著正相關(guān)，紅綠值 a*、色相角 H分別與淀粉含量呈顯著負相關(guān)和顯著正相關(guān)，SPAD值與總糖含量顯著負相關(guān)；下部煙葉色相角 H與總糖和還原糖含量極顯著負相關(guān)，與總氮和淀粉含量分別呈顯著和極顯著正相關(guān)，SPAD值與淀粉含量顯著正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：煙葉烘烤；部位；顏色指標；化學(xué)成分；相關(guān)性

中圖分類號：S572 文獻標志碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.09.016

Study on the Relationship between Color and Chemical Components in Different Positions of Tobacco Leaves during Curing Process

MA Liujun1，LI Zheng2，ZHANG Ruiya3，CUI Qingwei1， ZHENG Dengfeng3， CAO Tingmao3， LIU Qiong3

（1. China Tobacco Zhejiang Industrial Company Limited，Hangzhou， Zhejiang 310004， China；2. College of Tobacco，Henan Agricultural University， Zhengzhou， Henan 450002， China； 3. Bijie Tobacco Company of Guizhou Provance， Bijie， Guizhou 551700， China）

Abstract： In order to explore the correlation between color change and main chemical components in tobacco leaves at different positions， the upper， middle and lower leaves of flue-cured tobacco variety K326 were used as test materials， and the color indices including L*， a*， b*， C*， H and SPAD， and the main chemical components content including total sugar， reducing sugar， nicotine， total nitrogen， protein， starch were measured at each key temperature points of the baking process. The results showed that from the upper leaves， middle leaves to the lower leaves， the correlation between color indices and chemical components decreased from strong to weak. In the upper tobacco leaves， the color index a* was positive correlated with total sugar and reducing sugar content significantly but negative correlated with protein and starch content significantly； the color index H was opposite to the color index a*； the SPAD value was negative correlated with total sugar and reducing sugar content significantly but positive correlated with starch content significantly. In the middle tobacco leaves， the color indices L*， a* and C* of were positive correlated with the reducing sugar content significantly； the starch content was negative correlated with the color index a* significantly but positive correlated with the color index H； the SPAD value was negative correlated with the total sugar content significantly. In the lower tobacco leaves， the color index H was negative correlated with the contents of total sugar and reducing sugar significantly but positive correlated with the contents of total nitrogen and starch significantly； there was a significant positive correlation between SPAD value and starch content.

Key words：tobacco flue-curing；leaf position；color indicators；chemical composition；relevance

煙葉烘烤過程中的顏色變化一直以來是烘烤操作人員設(shè)定烤房溫濕度的主要依據(jù)之一。而煙葉表面顏色的變化實質(zhì)上是內(nèi)在復(fù)雜的生理生化反應(yīng)的綜合呈現(xiàn)，與煙葉內(nèi)化學(xué)成分含量密切相關(guān)[1-3]。隨著現(xiàn)代儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，對于煙葉表面顏色變化的研究也逐步實現(xiàn)精準化和數(shù)字化，目前應(yīng)用最為廣泛的為CIE色度系統(tǒng)，通過計算機圖像處理及色差儀量化達到識別煙葉表面顏色特征的目的[4-5]。有關(guān)烤煙顏色與化學(xué)成分之間的關(guān)系也有許多學(xué)者進行了相關(guān)研究[6-8]，賀帆等[9]研究了NC89中部葉表面顏色參數(shù)與主要化學(xué)成分之間的關(guān)系，結(jié)果表明可通過顏色參數(shù)實現(xiàn)內(nèi)在化學(xué)成分的精準預(yù)測；裴曉東等[10]研究了烘烤過程中烤煙上部葉顏色參數(shù)與主要化學(xué)成分變化的關(guān)系，結(jié)果表明葉片的L*、a*、H與各化學(xué)成分指標的相關(guān)性均達到顯著或極顯著水平；霍開玲等[11]以不同成熟度的下部葉為試驗材料，研究結(jié)果表明不同處理煙葉的顏色參數(shù)L* 與淀粉、總氮含量呈極顯著負相關(guān)，a*與總酚呈顯著正相關(guān)，H與總酚顯著負相關(guān)。但有關(guān)不同部位煙葉烘烤調(diào)制過程中顏色參數(shù)與主要化學(xué)成分指標變化規(guī)律及其關(guān)系的相關(guān)報道較少。

本研究針對烤煙上部葉、中部葉和下部葉，通過對烘烤過程中各關(guān)鍵溫度點煙葉顏色參數(shù)及葉片內(nèi)主要化學(xué)成分含量進行測定，探討不同部位煙葉的顏色與化學(xué)成分變化的關(guān)系，旨在為科學(xué)快速的判斷烘烤過程中的顏色和內(nèi)在化學(xué)物質(zhì)的變化，進而為優(yōu)化烘烤工藝奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 供試材料及試驗設(shè)備

試驗于2017年6—8月在湖南省桂陽縣進行。試驗田土壤質(zhì)地為水稻土，土壤肥力中等。供試烤煙品種為K326，種植株行距為50×110 cm。選取下部葉（第4～6位葉）、中部葉（第10～12位葉）、上部葉（第16～18位葉）分別于移栽后70，85，120 d進行采收。

煙葉烘烤設(shè)備采用福建省烤房設(shè)備公司設(shè)計制造的KCKY-A型智能烘烤箱，裝煙密度為70 kg·m-3；采用深圳漢譜光彩科技有限公司生產(chǎn)的HP-C210精密色差儀測量煙葉表面顏色特征值；采用日本Minolta公司生產(chǎn)的SPAD502葉綠素儀確定煙葉葉綠素的相對含量。

1.2 試驗設(shè)計

煙葉烘烤按照三段式烘烤工藝進行，分別在烘烤過程中干球溫度達到30（鮮煙葉），38，42，45，48，54，60，68 ℃末（烤后樣）時取樣，每次選取顏色、大小具有代表性的完整煙葉26片，平均分成兩組。一組用于煙葉表面顏色特征值以及SPAD含量的測定，另一組用于煙葉主要化學(xué)成分含量的測定。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 顏色特征值和SPAD的測量 煙葉表面顏色特征值和SPAD的測量參照霍開玲等[12]方法進行，選取煙葉1/4、1/2、3/4處對稱的6個位置作為測量點，測量點距離主脈約5 cm。其中顏色特征值的測量包含葉片正面和背面共12個測量點，測量指標包括：亮度值L*、紅綠值a*、黃藍值b*、彩度值C*、色相角 H共5項指標。

1.3.2 主要化學(xué)成分測量 煙葉樣品中的還原糖、總糖、總氮、淀粉、蛋白質(zhì)等化學(xué)成分指標含量采用流動分析法測定，煙堿采用分光光度法測定。各項化學(xué)成分參照標準如下：還原糖（YC/T 216-2007）、總糖（YC/T 159-2002）、總氮（YC/T 160-2002）、淀粉（YC/T 216-2013）、蛋白質(zhì)（YC/T 249-2008）、煙堿（GB/T 23225-2008）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2013軟件進行試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和整理，采用DPS 9.50軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉烘烤過程中各項顏色指標變化

從表1可以看出，不同部位鮮煙葉樣品（30 ℃）的亮度值L*和紅綠值a*均表現(xiàn)為上部葉>下部葉>中部葉；黃藍值 b*和彩度值C*表現(xiàn)為下部葉>上部葉>中部葉；色相角 H表現(xiàn)為中部葉>下部葉>上部葉；SPAD值表現(xiàn)為上部葉>中部葉>下部葉。其中亮度值L*、黃藍值b*、彩度值C*和色相角H各部位煙葉之間差異均達到顯著水平，紅綠值 a*在上部葉與中部葉之間差異顯著，下部葉與二者之間差異均不顯著， SPAD值在上部葉與中部葉之間差異不顯著，二者與下部葉差異顯著。

在烘烤調(diào)制過程中，烤煙亮度值L*在上部煙葉呈先升高后降低的趨勢，至45 ℃末時達到最大值，在中部和下部煙葉呈升高-降低-升高-降低的雙峰趨勢，分別于42 ℃末和54 ℃末達到峰值，其中前者高于后者；紅綠值 a*在上部煙葉呈升高-降低-升高的趨勢，至68 ℃末達到最大值，在中部葉變化趨勢與亮度值 L*一致，在下部葉呈先升高后降低的趨勢，至42 ℃末時達到最大值；黃藍值b*在上部和中部煙葉均呈先升高后降低的趨勢，均與45 ℃末時達到最大值，在下部煙葉呈升高-降低-升高-降低的雙峰趨勢，分別于38 ℃末和45 ℃末達到峰值，其中前者高于后者；彩度值 C*上部和下部煙葉均表現(xiàn)為升高-降低-升高-降低的雙峰趨勢，上部煙葉于45 ℃末和60 ℃末而下部煙葉于38 ℃末和48 ℃末達到峰值，前峰值均高于后峰值，中部煙葉呈升高-降低-升高的趨勢，其中以45 ℃末時彩度值 C*最高；色相角 H呈降低-升高-降低的趨勢，分別于45 ℃末、60 ℃末和54 ℃末達到最大值； SPAD值呈下降趨勢，在烘烤開始至38 ℃末時下降最快，上部、中部和下部煙葉分別于48，45，42 ℃末達到最小值0。

烘烤結(jié)束后，亮度值L*表現(xiàn)為中部葉>下部葉>上部葉，其中中部葉與上部葉差異顯著，下部葉與二者之間差異均不顯著；紅綠值a*、黃藍值 b*和彩度值C*表現(xiàn)為上部葉>中部葉>下部葉，其中紅綠值 a*在不同部位煙葉間差異均達顯著水平，而黃藍值b*和彩度值C*在不同部位煙葉間差異均未達顯著水平；色相角 H表現(xiàn)為下部葉>中部葉>上部葉，其中下部葉與上部葉和中部葉差異顯著，后二者之間差異不顯著；各部位煙葉烤后的SPAD值均為0。

2.2 煙葉烘烤過程中主要化學(xué)成分變化

由表2可知，不同部位鮮煙葉樣品主要化學(xué)成分含量中，總糖、還原糖表現(xiàn)為下部葉>上部葉>中部葉；煙堿、總氮和蛋白質(zhì)表現(xiàn)為上部葉>中部葉>下部葉；淀粉含量為上部葉>下部葉>中部葉。其中，總糖、還原糖和總氮含量在不同部位煙葉之間差異不顯著；煙堿和蛋白質(zhì)含量在上部葉與下部葉之間差異達到顯著水平，中部葉與二者差異均不顯著；淀粉含量在上部葉與中部葉之間差異顯著，下部葉與二者差異均不顯著。

在烘烤過程中，除上部葉還原糖含量呈升-降-升的趨勢外，其他各部位煙葉的總糖和還原糖含量均表現(xiàn)為不斷上升的趨勢；煙堿在上部煙葉，總氮在上部和下部煙葉，以及蛋白質(zhì)在上部和中部煙葉呈降低-升高-降低的趨勢，其他各部位煙葉的總氮、蛋白質(zhì)和淀粉含量則呈逐漸下降的趨勢?？竞鬅熑~樣品中，總糖和淀粉含量表現(xiàn)為上部葉>下部葉>中部葉，但不同部位煙葉間差異不顯著；還原糖、煙堿、總氮和蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為上部葉>中部葉>下部葉，其中總氮含量在不同部位煙葉間差異均不顯著，其他3項指標在上部葉和下部葉之間差異顯著，中部葉與二者差異均不顯著。

2.3 顏色指標與主要化學(xué)成分的相關(guān)性分析

由表3可知，煙堿含量與各項顏色指標，以及黃藍值b*與各項化學(xué)成分的相關(guān)性均未達顯著水平。就上部煙葉而言，紅綠值 a*與總糖和還原糖含量呈極顯著正相關(guān)，而與蛋白質(zhì)和淀粉含量分別呈顯著和極顯著負相關(guān)；色相角H則相反，與總糖和還原糖含量極顯著負相關(guān)，而與蛋白質(zhì)和淀粉含量分別呈顯著和極顯著正相關(guān)；SPAD值與總糖和還原糖含量分別呈極顯著和顯著負相關(guān)，而與淀粉含量呈顯著正相關(guān)。就中部煙葉而言，亮度值L*、紅綠值a*、彩度值 C*均與還原糖含量呈顯著正相關(guān)；紅綠值a*、色相角 H與淀粉含量分別呈顯著負相關(guān)和顯著正相關(guān)；SPAD值與總糖含量呈顯著負相關(guān)。就下部煙葉而言，色相角 H與總糖和還原糖含量呈極顯著負相關(guān)，與總氮和淀粉含量分別呈顯著和極顯著正相關(guān)；SPAD值與淀粉含量呈顯著正相關(guān)。綜合說明，煙葉部位由上至下，其顏色指標與各化學(xué)成分之間的相關(guān)項由強變?nèi)酢?/p>

3 結(jié)論與討論

不同部位煙葉在生長過程中所處生態(tài)環(huán)境存在差異，使不同部位煙葉的組織結(jié)構(gòu)、水分含量、干物質(zhì)積累等方面存在不同，導(dǎo)致煙葉的烘烤特性各不相同，在烘烤過程中對于各階段溫濕度的響應(yīng)情況也有較大的差別[13-14]。從煙葉采收原則來看，各部位煙葉采收時間存在差異，下部葉應(yīng)適時早收，中部葉應(yīng)成熟采收，上部葉則需充分養(yǎng)熟后采收[15]。因此，不同部位的鮮煙葉樣品在各項顏色指標與主要化學(xué)成分含量方面各不相同。

本研究對烤煙品種K326不同部位煙葉在烘烤過程中的顏色和主要化學(xué)成分含量的變化及二者之間的關(guān)系進行探究，結(jié)果表明：各部位煙葉的顏色指標均在鮮煙葉至42 ℃之間變化幅度最大，也就是說此時期煙葉顏色變化最為明顯。從數(shù)值來看，煙葉由青轉(zhuǎn)黃的過程，下部葉最容易發(fā)生，其次為中部葉，上部葉最難。主要化學(xué)成分的變化也主要集中在42 ℃之前，其中以還原糖和總糖的變化幅度最為明顯，其次為淀粉含量，煙堿、總氮、蛋白質(zhì)的變化則較為平緩。相關(guān)性分析表明，K326品種的上部葉顏色指標與化學(xué)成分之間的相關(guān)性最好，下部葉的相關(guān)性最弱，與王濤等[16]的研究結(jié)果有所不同，可能是由于品種、生態(tài)、烘烤工藝等因素的不同所致；各項顏色指標與總糖、還原糖和淀粉含量具有較強的相關(guān)性，其次為總氮和蛋白質(zhì)含量，相關(guān)性最差的指標為煙堿含量。本研究雖然初步確定了K326品種不同部位煙葉烘烤過程中各項顏色指標與主要化學(xué)成分之間的關(guān)系，但只是針對湖南桂陽煙區(qū)的煙葉樣品，今后可進一步擴大樣本數(shù)目，對顏色與化學(xué)成分之間的相關(guān)性做進一步驗證與分析。

參考文獻：

[1]張長云， 周淑平， 田曉霞，等. 初烤煙葉顏色與化學(xué)成分關(guān)系分析[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2007， 38（6）：621-624.

[2]朱亞剛， 石盼盼， 張永安，等. 烤煙葉片化學(xué)成分與顏色關(guān)系的研究[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2012， 24（9）：106-108.

[3]賀帆， 王濤， 樊士軍，等. 基于色度學(xué)的密集烘烤過程中煙葉主要化學(xué)成分變化模型研究[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2014， 42（5）：111-118.

[4]景延秋， 張豹林， 李廣良，等. 不同品種烤煙表面顏色量化與質(zhì)體色素的關(guān)系研究[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2014， 48（6）：689-694.

[5]劉新民. 顏色量化分析在烤煙品質(zhì)評價中的應(yīng)用研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 2004.

[6]李青山， 矯海楠， 王傳義，等. 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[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2016， 44（8）：332-336.

[7]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]. 中國煙草科學(xué)， 2002， 23（1）：9-11.

[8]丁根勝， 張慶明， 巴金莎，等. 煙葉顏色色度學(xué)指標與烤煙品質(zhì)的關(guān)系分析[J]. 中國煙草科學(xué)， 2011， 32（4）：14-18.

[9]賀帆， 王濤， 王梅，等. 烘烤過程中煙葉顏色變化與主要化學(xué)成分的關(guān)系[J]. 中國煙草學(xué)報， 2014， 20（6）：97-102.

[10]裴曉東， 王濤， 李帆，等. 密集烘烤過程中烤煙上部葉顏色參數(shù)與主要化學(xué)成分變化[J]. 華北農(nóng)學(xué)報， 2012， 27（b12）：218-222.

[11]霍開玲， 張勇剛， 樊軍輝，等. 密集烘烤中烤煙顏色變化及其與主要成分的關(guān)系研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011（9）：115-119.

[12]霍開玲， 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]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011， 44（10）：2013-2021.

[13]楊鵬， 典瑞麗， 楊建春，等. 不同類型難變黃煙葉烘烤特性研究[J]. 天津農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2017， 25（8）：76-78.

[14]聶榮邦， 唐建文. 煙葉烘烤特性研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2002， 28（4）：290-292.

[15]宮長榮. 煙草調(diào)制學(xué)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2003.

[16]王濤， 賀帆， 詹軍，等. 烘烤過程中不同部位煙葉顏色值和主要化學(xué)成分的變化[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2012， 38（2）：125-130.