密集烘烤過(guò)程中煙葉含水量與形態(tài)變化關(guān)系研究

典瑞麗 李崢 譚方利 吳文信 李宏光 方明 樊士軍

摘 要：試驗(yàn)以湖南郴州煙區(qū)所產(chǎn)云煙87品種中部葉為試驗(yàn)材料，對(duì)密集烘烤過(guò)程中煙葉含水量及形態(tài)參數(shù)的變化進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)相關(guān)性和回歸分析探究烘烤過(guò)程中煙葉水分含量與形態(tài)變化之間的關(guān)系。結(jié)果表明：全葉、葉片和主脈含水量與橫向、縱向和葉面積收縮率以及橫向卷曲度、主脈體積5項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，全葉和葉片含水量與縱向卷曲度、主脈厚度及葉片體積呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，葉片厚度與煙葉各項(xiàng)含水量指標(biāo)的相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平；回歸分析結(jié)果表明，煙葉含水量與各項(xiàng)形態(tài)參數(shù)的擬合程度較好，均達(dá)到極顯著或顯著水平，說(shuō)明可依據(jù)煙葉形態(tài)變化判斷烘烤過(guò)程中葉片、主脈和全葉的含水量。

關(guān)鍵詞：密集烤房；煙葉烘烤；含水量；形態(tài)；相關(guān)性

中圖分類號(hào)：S576 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.10.014

Abstract： The middle leaves of Yunyan 87 planted in Chenzhou tobacco growing area of Hunan province were used as test materials， the moisture content and morphological parameters of tobacco leaves during bulk curing process were measured， and the relationship between moisture content and morphological changes were studied through correlation and regression analysis. The results showed that the water content of the whole leaf， leaf and main vein had significant or very significant negative correlations with the 5 morphological indexes of vertical shrinkage，horizontal shrinkage， area shrinkage，transverse curvature and main vein volume. The water content of whole leaf and leaf had a significant or very significant negative correlation with vertical rolling， main vein thickness and leaf volume. The correlation between leaf thickness and moisture content of tobacco leaves did not reach a significant level. The results of regression analysis showed that the water content of tobacco leaves was well fitted with all morphological parameters， reaching a very significant or significant level， indicating that the moisture content of leaves， main veins and whole leaves could be judged according to the morphological changes.

Key words： bulk curing barn；tobacco flue-curing；moisture content；morphology；relevance

隨著我國(guó)煙葉烘烤設(shè)備的不斷演變與發(fā)展，密集烤房以節(jié)能、省工、烤后煙葉質(zhì)量?jī)?yōu)等特點(diǎn)逐漸滿足了當(dāng)前煙葉烘烤現(xiàn)代化、規(guī)?；?、專業(yè)化的發(fā)展趨勢(shì)[1-3]。然而高質(zhì)量烤后煙葉的產(chǎn)出仍是基于烘烤操作人員對(duì)于烤中煙葉狀態(tài)的精準(zhǔn)判斷，輔以烘烤工藝技術(shù)的優(yōu)化。煙葉在密集烘烤過(guò)程中水分含量的變化與生理代謝密切相關(guān)[4]，而煙葉形態(tài)的變化在一定程度上反映了煙葉失水干燥的狀態(tài)，烘烤過(guò)程中也通常以形態(tài)變化來(lái)判斷煙葉的失水程度[5]，因此對(duì)于密集烘烤過(guò)程中煙葉含水量與形態(tài)變化之間關(guān)系的細(xì)化研究具有重要意義。現(xiàn)有研究大多集中在針對(duì)煙葉烘烤過(guò)程中的水分或形態(tài)變化探究，謝鵬飛等[6]和王濤等[7]研究發(fā)現(xiàn)云煙87中部葉的相對(duì)含水量在烘烤過(guò)程前期失水速度慢，中期失水速度快，煙葉厚度收縮率在干筋期之前一直呈現(xiàn)較大變化，煙葉收縮率和卷曲度在烘烤前期變化幅度較小，中期相對(duì)劇烈，后期又逐漸減緩；魏碩等[8]研究了上部葉帶莖烘烤過(guò)程中水分與形態(tài)變化之間的關(guān)系，結(jié)果表明葉片厚度收縮率與全葉含水率、葉片含水率和自由水含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，主脈直徑收縮率與煙葉含水率、主脈含水率及自由水含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。但有關(guān)烤煙調(diào)制過(guò)程中水分含量與宏觀形態(tài)變化關(guān)系的相關(guān)研究鮮有報(bào)道。

本研究以湖南濃香型煙葉產(chǎn)區(qū)郴州煙葉為試驗(yàn)材料，研究煙葉在密集烘烤過(guò)程中葉片、主脈、全葉含水量與煙葉收縮率、煙葉卷曲度、葉片厚度、主脈厚度、葉片體積、主脈體積等形態(tài)學(xué)指標(biāo)之間的相關(guān)性，旨在為烘烤過(guò)程中煙葉含水量的精準(zhǔn)判斷提供一定理論依據(jù)，同時(shí)為密集烘烤工藝的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2017年在湖南省桂陽(yáng)縣正和煙草工作站進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤類型為典型水稻土，肥力中等。供試烤煙品種為云煙87，于3月14日移栽，田間種植株行距為50 × 110 cm；田間管理按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。煙葉烘烤選取氣流下降式普通密集烤房，裝煙室為2路3層設(shè)計(jì)，規(guī)格為長(zhǎng)×寬×高=8.0 m×2.8 m×3.4 m，烘烤能力1.33 hm2，循環(huán)風(fēng)機(jī)功率為2.2 kW。

1.2 供試材料

煙葉成熟后按葉位采收，以成熟度、大小、顏色基本一致的中部葉（11～13葉位）為試驗(yàn)材料，編竿后置于密集烤房中層，采用三段式烘烤工藝進(jìn)行烘烤。分別于烤前及烤中以12 h為周期選取大小、顏色具有代表性的完整煙葉30片，其中15片用于煙葉含水量的檢測(cè)，剩余15片煙葉用于形態(tài)參數(shù)測(cè)量。為避免取樣帶來(lái)的試驗(yàn)誤差，每次選取不同煙桿上的煙葉進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)取樣后用麻袋片填充空隙部位。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 煙葉含水量 參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 311-2009中烘箱法測(cè)定煙葉含水量，其中5片煙葉測(cè)定全葉含水量，其余10片煙葉將葉片和主脈分離，分別測(cè)定葉片含水量和主脈含水量。

1.3.2 煙葉形態(tài)參數(shù)測(cè)定 采用毫米刻度尺測(cè)量鮮煙葉的長(zhǎng)度、寬度以及葉邊緣和葉柄至葉尖的距離，并參照何顏晟等[9]方法計(jì)算葉面積，參照趙銘欽等[10]方法測(cè)量煙葉在烘烤過(guò)程中的橫向收縮率、縱向收縮率和葉面積收縮率，參照樊軍輝等[11]方法測(cè)量煙葉的橫向卷曲度和縱向卷曲度；煙葉葉片厚度的測(cè)定采用厚度儀，主脈厚度的測(cè)量采用螺旋測(cè)微儀，其中每片煙葉的主脈厚度測(cè)量時(shí)選取葉柄至葉尖等距離的3個(gè)位點(diǎn)，以平均值作為最終測(cè)量值；采用排水法分別測(cè)量葉片體積和主脈體積，具體參照鐘廣炎[12]方法進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理及統(tǒng)計(jì)分析；采用Microsoft Excel2013軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉烘烤過(guò)程中相對(duì)含水量變化

由圖1可以看出，鮮煙葉中主脈的相對(duì)含水量高于全葉（葉片+主脈），葉片中相對(duì)含水量最低，在密集烘烤過(guò)程中相對(duì)含水量的整體變化趨勢(shì)基本一致，均表現(xiàn)為不斷減小。在48 h（變黃期）之前失水速率均較?。?8～120 h期間葉片的相對(duì)含水量大幅度降低，主脈則在96 h（定色后期）之后開(kāi)始快速失水，全葉在60 h（定色中期）左右失水速率加快。

2.2 煙葉烘烤過(guò)程中形態(tài)變化

從圖2a可以看出，煙葉在烘烤過(guò)程中的橫向收縮率、縱向收縮率、葉面積收縮率均表現(xiàn)為不斷增大的趨勢(shì)，且其變化幅度均表現(xiàn)為橫向>葉面積>縱向。在72 h（定色期）時(shí)煙葉橫向收縮率和葉面積收縮率的增長(zhǎng)速率有進(jìn)一步加快的趨勢(shì)，而縱向收縮率在此時(shí)的增長(zhǎng)速率有所減??；108 h（干筋期）以后葉片水分基本全干，煙葉收縮率的變化幅度減緩，并逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)；最終橫向收縮率分別高出葉面積收縮率、縱向收縮率7.53和16.68個(gè)百分點(diǎn)。

由圖2b可知，煙葉烘烤過(guò)程中的橫向卷曲度和縱向卷曲度均表現(xiàn)為不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，且橫向卷曲度的增長(zhǎng)速率快于縱向卷曲度。48 h（變黃期）之前兩個(gè)卷曲度指標(biāo)增長(zhǎng)均較為緩慢，其中橫向和縱向卷曲度分別增加了8.54和2.23個(gè)百分點(diǎn)；48 h之后煙葉卷曲度增長(zhǎng)速率有增大的趨勢(shì)，主要是由于煙葉在定色期開(kāi)始快速失水，水分的排出造成煙葉出現(xiàn)“卷邊”和“卷筒”的現(xiàn)象，至132 h，煙葉橫向和縱向卷曲度分別達(dá)到34.68%和8.84%。

從圖2c和圖2d可以看出，煙葉在密集烘烤過(guò)程中，隨著葉片和主脈的失水干燥、物質(zhì)降解、細(xì)胞溶解，葉片和主脈的厚度收縮率和體積收縮率均不斷增長(zhǎng)。其中葉片厚度收縮率在84 h之前高于主脈厚度收縮率，而在84 h及之后則低于主脈厚度收縮率，主要是由于煙葉烘烤過(guò)程中主脈的水分是向葉片轉(zhuǎn)移，失水速率慢于葉片，同時(shí)水分直接參與代謝，也是各種反應(yīng)的介質(zhì)，因此主脈發(fā)生脫水干燥、大分子物質(zhì)降解的過(guò)程要長(zhǎng)于葉片，相應(yīng)就導(dǎo)致主脈厚度的變化滯后于葉片[13]；葉片體積收縮率在108 h及之前均高于主脈體積收縮率，而在108 h后則低于主脈體積收縮率，應(yīng)該是由于主脈中水分在干筋期開(kāi)始大量散失所致。

2.3 煙葉烘烤過(guò)程中含水量與形態(tài)變化的相關(guān)性分析

煙葉烘烤過(guò)程中含水量與各項(xiàng)形態(tài)參數(shù)之間的相關(guān)性分析（表1）表明，全葉含水量與形態(tài)參數(shù)中的橫向收縮率、縱向收縮率、葉面積收縮率、橫向卷曲度、縱向卷曲度、主脈體積呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與主脈厚度、葉片體積呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；葉片含水量與橫向收縮率、縱向收縮率、葉面積收縮率、橫向卷曲度、縱向卷曲度、主脈厚度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與葉片體積、主脈體積呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；主脈含水量與主脈體積呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與橫向收縮率、縱向收縮率、葉面積收縮率、橫向卷曲度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。整體來(lái)看，密集烘烤過(guò)程中全葉含水量和主脈體積的相關(guān)性最強(qiáng)，橫向收縮率、縱向收縮率、葉面積收縮率、橫向卷曲度、主脈體積5項(xiàng)指標(biāo)與煙葉含水量指標(biāo)均呈極顯著或顯著相關(guān)關(guān)系，葉片厚度則與煙葉含水量各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平，可能是由于烤煙調(diào)制過(guò)程中葉片厚度與化學(xué)成分含量變化密切相關(guān)。

2.4 煙葉含水量與形態(tài)變化的回歸分析

分別以煙葉的橫向收縮率（y1）、縱向收縮率（y2）、葉面積收縮率（y3）、橫向卷曲度（y4）、縱向卷曲度（y5）、葉片厚度（y6）、主脈厚度（y7）、葉片體積（y8）、主脈體積（y9）9個(gè)形態(tài)指標(biāo)為因變量，以全葉含水量（x1）、葉片含水量（x2）、葉脈含水量（x3）為自變量，就密集烘烤過(guò)程中煙葉含水量與形態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行回歸分析，擬合出回歸方程y1 ～ y9，具體公式如下：

y1=-0.145x1-0.341x2+0.127x3+0.292（R2=0.990，P<0.01）；

y2=-0.212x1-0.020x2+0.089x3+0.127（R2=0.920，P<0.05）；

y3=-0.186x1-0.188x2+0.112x3+0.218（R2=0.985，P<0.01）；

y4=-0.539x1-0.193x2+0.294x3+0.359（R2=0.989，P<0.01）；

y5=-0.130x1-0.061x2+0.083x3+0.088（R2=0.952，P<0.05）；

y6=-0.672x1-0.649x2+0.811x3+0.502（R2=0.935，P<0.05）；

y7=-1.330x1-0.482x2+1.069x3+0.577（R2=0.921，P<0.05）；

y8=-1.994x1-0.264x2+1.490x3+0.638（R2=0.892，P<0.05）；

y9=-1.128x1-0.064x2+0.055x3+1.015（R2=0.998，P<0.01）。

煙葉烘烤過(guò)程中含水量與各項(xiàng)形態(tài)參數(shù)的回歸方程擬合程度較好，方差分析結(jié)果表明含水量與橫向收縮率、葉面積收縮率、橫向卷曲度、主脈體積4項(xiàng)形態(tài)學(xué)指標(biāo)達(dá)到極顯著水平，與剩余的縱向收縮率、縱向卷曲度、葉片厚度、主脈厚度、葉片體積等5項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到顯著水平。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明：煙葉在密集烘烤過(guò)程中相對(duì)含水量不斷降低，其中葉片快速失水干燥主要發(fā)生在變黃后期和定色期（48～96 h），主脈含水量則在定色末期和干筋期（96～132 h），全葉含水量在烘烤過(guò)程中的失水規(guī)律表現(xiàn)為“慢-快-慢”的S型變化趨勢(shì)，在定色期（60～96h）失水幅度較大，與宮長(zhǎng)榮等[14]、任一鵬等[15]研究結(jié)果相一致。

試驗(yàn)中對(duì)于形態(tài)指標(biāo)變化的測(cè)定結(jié)果顯示：煙葉收縮率（縱向、橫向、葉面積、葉片厚度、主脈厚度、葉片體積和主脈體積）及卷曲度（縱向和橫向）在烘烤過(guò)程中均呈不斷增大的趨勢(shì)，其中縱向收縮率和縱向卷曲度變化幅度較小，烘烤結(jié)束后變化幅度僅為11.84%和8.65%；定色中期（72 h）之后，煙葉橫向收縮率和葉面積收縮率有進(jìn)一步加快的趨勢(shì)，到達(dá)干筋期（108 h）后葉片中水分基本全干，煙葉收縮率逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)；在變黃期（0～48 h），煙葉的橫向卷曲度和縱向卷曲度增長(zhǎng)速度較為緩慢，變黃后期（48 h）之后煙葉卷曲度有增大的趨勢(shì)，且橫向卷曲度的增長(zhǎng)速率明顯快于縱向卷曲度；葉片和主脈的厚度收縮率與體積收縮率的變化趨勢(shì)基本一致，在定色中期（84 h）之前，主脈厚度收縮率低于葉片，在干筋期（120 h）之前，主脈和體積收縮率低于葉片，之后則高于葉片。

相關(guān)性分析從定性角度研究了烘烤過(guò)程中煙葉含水量與形態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系，本試驗(yàn)結(jié)果表明除葉片厚度外，密集烘烤過(guò)程中全葉含水量和葉片含水量與其余各項(xiàng)形態(tài)參數(shù)之間的相關(guān)性均達(dá)到極顯著或顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；主脈含水量也與主脈體積呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與橫向收縮率、縱向收縮率、葉面積收縮率、橫向卷曲度呈顯著負(fù)相關(guān)；通過(guò)回歸擬合方程發(fā)現(xiàn)，可從定量的角度將密集烘烤過(guò)程中煙葉含水量與形態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律聯(lián)系起來(lái)，各項(xiàng)指標(biāo)的多元線性回歸方程的擬合效果均達(dá)顯著或極顯著水平，說(shuō)明煙葉含水量可在一定程度上解釋煙葉烘烤過(guò)程中形態(tài)參數(shù)地變化，但由于煙葉烘烤過(guò)程中淀粉、蛋白質(zhì)、葉綠素大分子物質(zhì)的降解轉(zhuǎn)化過(guò)程也是煙葉品質(zhì)形成的重要過(guò)程，亦會(huì)影響煙葉外在形態(tài)、顏色的變化[4，16]，故可將顏色與化學(xué)成分含量等指標(biāo)融入進(jìn)一步研究中，為精益烘烤和烘烤工藝的優(yōu)化提供參考。

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