采收成熟度對K326鮮煙葉素質(zhì)及產(chǎn)質(zhì)量的影響

陳 頤，趙應偉，徐安傳，鄭志云，高德富，王 飛，王津軍，鄒聰明，李天福*

(1.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學研究院，云南 昆明 650031；2.云南省香料煙有限責任公司，云南 保山 678000；3.云南中煙工業(yè)有限責任公司，云南 昆明 650202；4.云南省煙草公司玉溪市公司，云南 玉溪 652800；5.云南省煙草公司昆明市公司，云南 昆明 650000；6.福建省煙草公司三明市公司，福建 三明 365000)

【研究意義】煙葉的采收成熟度是影響煙葉品質(zhì)和外觀質(zhì)量的重要因素，也是烤煙分級標準中考慮的第一要素[1-2]。由于生產(chǎn)中對煙葉的采收成熟度把握不準，存在青煙采烤現(xiàn)象，烤后煙葉化學成分不協(xié)調(diào)，抽吸質(zhì)量表現(xiàn)為香氣質(zhì)差、香氣量不足，刺激性明顯，青雜氣略重，潛在質(zhì)量特征未充分彰顯，煙葉內(nèi)在品質(zhì)有較大提升空間[3-4]?！厩叭搜芯窟M展】美國、巴西、津巴布韋等國外優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)混合型烤煙，對煙葉原料的成熟度要求較高，也試圖找到科學精準反映烤煙成熟標準的內(nèi)外在特征[5]。其中日本采用比色卡來判斷煙葉成熟度，生產(chǎn)實踐中不易操作[6]；美國采用煙葉采收時的莖葉夾角以及葉柄是否帶莖皮等方法來判斷，仍不夠精準[7]；而中國判斷煙葉成熟度的方法大多數(shù)是依據(jù)煙葉顏色、外觀特征等方面，上述研究大多局限在外觀特征的描述上，以顏色變化作為依據(jù)，主觀因素大，對鮮煙葉成熟特征缺乏定量判斷標準[8]?！颈狙芯壳腥朦c】筆者以鮮煙葉的植物學特性為基礎(chǔ)，并分析不同采收成熟度下鮮煙葉光合特性、主要化學成分、組織結(jié)構(gòu)、細胞超微結(jié)構(gòu)對初烤煙葉產(chǎn)值、產(chǎn)量、內(nèi)在化學成分以及感官質(zhì)量的影響，篩選出產(chǎn)質(zhì)量高、化學成分協(xié)調(diào)的處理，然后進行反推，最終確定能表征K326產(chǎn)質(zhì)量高的成熟度鮮煙葉素質(zhì)指標及參數(shù)，從而提高煙葉的易烤性?！緮M解決的關(guān)鍵問題】為鞏固云南省優(yōu)質(zhì)特色煙葉K326原料優(yōu)勢提供新的思路和方向，對促進云南兩煙持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和地點

供試品種為K326，由玉溪中煙種子有限責任公司提供。試驗于2015和2016年在云南省玉溪市華寧縣寧州鎮(zhèn)董家山(海拔1647 m，N 24°11′42″，E 102°55′31″)進行。前茬作物為玉米，土壤類型為紅壤，肥力水平中等，基本理化性狀：pH 6.40，有機質(zhì)10.7 g/kg，堿解氮82.0 mg/kg，速效鉀160.0 mg/kg，速效磷90.0 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采取隨機區(qū)組排列，共設(shè)3個處理，重復3次，共9個小區(qū)，小區(qū)面積66.7 m2，植煙110株，行距1.2 m，株距0.5 m，合理設(shè)置保護行，以減少試驗誤差。采用膜下小苗移栽，時間4月19-24日。移栽時施N∶P2O5∶K2O(12∶6∶24)的烤煙專用復合肥75 kg/hm2，栽后10～15 d施提苗肥，35 d揭膜培土，65～70 d封頂，打頂后7 d選取田間長勢一致的10株煙跟蹤取樣。以當?shù)氐膶嶋H情況進行采收，以中部葉為試驗材料，按尚熟、適熟和過熟3種成熟度田間鮮煙葉取樣。其處理為：處理1(尚熟)：正常采烤當天，栽后(85±2)d；處理2(適熟)：正常采烤后6～7 d，栽后(92±2)d；處理3(過熟)：正常采烤后10～12 d，栽后(97±2)d。

1.3 檢測項目與方法

植物學特性分析：鮮煙葉成熟期植物學特性指標有葉色、葉表面及莖葉角度、主脈色澤、支脈色澤、成熟斑、茸毛脫落程度、葉尖葉緣變化情況等。

光合特性分析：于烤煙成熟期每小區(qū)各處理隨機選擇10片煙葉，測定葉片SPAD值。

化學成分分析：煙葉成熟后，每小區(qū)各個處理取中部鮮煙葉各20片，殺青后按煙草行業(yè)標準[9-13]檢測鮮煙葉的含糖化合物(總糖、還原糖、淀粉等)和含氮化合物(總氮、煙堿、蛋白質(zhì)等)；每小區(qū)各個處理取C3F初烤煙葉各3 kg，按煙草行業(yè)標準方法[9-13]測定初烤煙葉的常規(guī)化學成分(總糖、還原糖、煙堿等)。

石蠟切片的取樣方法：剪取所取樣品的中脈兩側(cè)約0.5 cm×0.5 cm 的小塊，材料用FAA固定，常規(guī)石蠟切片法，切片厚度為10 μm，蘇木精染色，加拿大樹膠封片，制成永久制片。用顯微鏡觀察拍照[14]。

掃描和投射電鏡的取樣方法：取樣時，避開葉片主脈和大的側(cè)脈、剪取不同成熟度的煙株中部葉，剪成3 mm×3 mm，置于青霉素小瓶中，使葉片充分浸泡在4 %戊二醛固定液中固定，于4 ℃保存，用于后續(xù)透射電鏡的觀察，觀測指標為全細胞、葉綠體等超微結(jié)構(gòu)[15]。

經(jīng)濟性狀分析：依據(jù)GB/2635-1992，測定每個小區(qū)烤煙的實際產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價和中上等煙比例。

感官質(zhì)量分析：煙葉樣品的感官質(zhì)量由紅塔集團技術(shù)中心進行評價分析。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

所有數(shù)據(jù)均采用EXCEL、SPSS17.0等分析軟件進行方差分析、計算和統(tǒng)計作表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同成熟度鮮煙葉植物學特性比較

3個成熟度的植物學特性見表1，隨著煙葉成熟度的提高，煙葉的顏色由綠黃向黃色轉(zhuǎn)變，最終變成黃白；主脈和支脈的顏色逐漸變白，其中主脈由尚熟的40 %提高到80 %，同樣支脈則由尚熟的20 %提高到60 %；煙葉莖葉夾角增大，葉尖下勾和葉緣下卷幅度增大；成熟斑變多，由尚熟的50 %提高到90 %，茸毛脫落增多，由尚熟的不脫落提高到脫落75 %。

2.2 不同成熟度鮮煙葉光合特性及主要化學成分比較

葉片SPAD值取決于葉綠素對特定波段光線的吸收，讀數(shù)越大說明葉綠素含量越高[16]。從表2可知，不同成熟度鮮煙葉SPAD值存在極顯著差異(P<0.01)，其中尚熟鮮煙葉SPAD值顯著高于適熟和過熟，表明鮮煙葉葉綠素含量隨煙葉成熟度提高而顯著下降。

表1 不同處理下K326鮮煙葉植物學特性分析

表2 不同處理下K326鮮煙葉SPAD值和主要化學成分分析

注：同列不同小寫字母表示差異達5 %顯著水平，同列不同大寫字母表示差異達1 %顯著水平，下同。

Note: Different lower case letters in the same column mean significant difference at 5 % level. Different capital letters in the same column mean significant difference at 1 % level. The same as below.

不同成熟度處理下鮮煙葉總糖、還原糖、淀粉和蛋白質(zhì)含量存在極顯著性差異(P<0.01)。K326鮮煙葉總糖含量和還原糖含量大小表現(xiàn)為適熟>尚熟>過熟，而在淀粉含量上表現(xiàn)為尚熟>適熟>過熟。K326鮮煙葉蛋白質(zhì)含量大小表現(xiàn)為適熟>尚熟>過熟，表明不同成熟度處理對鮮煙葉含糖化合物和含氮化合物產(chǎn)生了較大影響。

2.3 不同成熟度鮮煙葉組織結(jié)構(gòu)比較

由表3可知，不同成熟度處理下K326鮮煙葉柵欄組織厚度和海綿組織厚度存在極顯著性差異(P<0.01)，指標大小均表現(xiàn)為適熟期>過熟期>尚熟期。由此可見，尚熟期、適熟期和過熟期煙葉組織細胞形態(tài)差異很大，其中適熟期烤煙品種K326的柵欄組織厚度為58.94 μm，海綿組織厚度為68.54 μm。

2.4 不同成熟度鮮煙葉細胞和葉綠體超微結(jié)構(gòu)比較

由圖1細胞超微觀察結(jié)果顯示：尚熟期鮮煙葉細胞輪廓清晰，結(jié)構(gòu)完整，細胞壁與細胞膜緊密相連，沒有質(zhì)壁分離現(xiàn)象，細胞排列整齊；適熟期煙葉細胞超微結(jié)構(gòu)與尚熟期相似，不同的是細胞間存在少量間隙，間隙度較尚熟煙葉大，間隙適度，煙葉更有彈性；過熟期鮮煙葉整體細胞結(jié)構(gòu)完整，細胞壁與細胞膜緊密相連，細胞壁平滑，沒有發(fā)生皺縮，但細胞間的間隙程度較尚熟期和適熟期的煙葉大。

葉綠體超微觀察結(jié)果顯示：尚熟期鮮煙葉可以在細胞中清晰的觀察到葉綠體的超微結(jié)構(gòu)，葉綠體結(jié)構(gòu)完整，雙層膜輪廓清晰，內(nèi)部基粒結(jié)構(gòu)清楚，基粒個數(shù)較多，每個基粒的類囊體數(shù)量較多，基粒片層完整，葉綠體中有大量淀粉顆粒的積累，但淀粉顆粒較小，顯示為積累初期，葉綠體沿著細胞壁分布為橢圓形。適熟期煙葉葉綠體超微結(jié)構(gòu)與尚熟期相似，但基粒個數(shù)及基粒的類囊體數(shù)量均較尚熟期少，基粒片層完整，葉綠體中的淀粉顆粒的積累量較尚熟期多，但淀粉顆粒較小。過熟期鮮煙葉葉綠體的超微結(jié)構(gòu)顯示葉綠體外膜已不完整，雙層膜輪廓模糊，內(nèi)部基粒結(jié)構(gòu)模糊，基粒個數(shù)較成熟期減少，類囊體數(shù)量都較適熟期少。

表3 不同處理下K326鮮煙葉組織結(jié)構(gòu)分析

a：尚熟(細胞)；圖b：適熟(細胞)；圖c：過熟(細胞)；圖d：尚熟(葉綠體)；圖e：適熟(葉綠體)；圖f：過熟(葉綠體)；CW：細胞壁；IS：細胞間隙；Ch：葉綠體；Chm：葉綠體膜；Th：基質(zhì)類囊體；S：淀粉粒；GL：基粒片層；SL：基質(zhì)片層a: Yet-maturity (cell); b: Proper maturity (cell); c: Over-maturity (cell); d: Yet-maturity (chloroplast); e: Proper maturity (chloroplast); f: Over-maturity (chloroplast); CW: Cell way; IS: Intercellular space; Ch: Chloroplast; Chm: Chloroplast membrane; Th: Thylakoid; S: Starch grain; GL: Grana lamella; SL: Stroma lamella圖1 不同采收成熟度K326鮮煙葉細胞和葉綠體超微結(jié)構(gòu)分析Fig.1 Ultrastructure of fresh leaf cells and chloroplasts of K326 with different harvest maturity

2.5 不同成熟度對初烤煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值的影響

如表4可知，不同成熟度處理下的烤煙品種K326初烤煙葉產(chǎn)值、上等煙比例和均價存在極顯著差異(P<0.01)，均以適熟處理下的初烤煙葉產(chǎn)值最高，尚熟葉次之，過熟葉最低。雖然尚熟煙葉平均產(chǎn)量比適熟葉高，但由于等級結(jié)構(gòu)偏低，其平均單價低于適熟葉，所以產(chǎn)值高于尚熟煙葉。

2.6 不同成熟度對初烤煙葉內(nèi)在化學成分的影響

如表5所示，不同成熟度處理下的烤煙品種K326初烤煙葉總糖、還原糖、淀粉、總氮、煙堿和蛋白質(zhì)含量存在顯著差異(P<0.05)。一般認為優(yōu)質(zhì)煙化學成分品質(zhì)指標糖堿比的比值接近10，總氮與煙堿的比值接近1為最佳。以適熟處理糖堿比和氮堿比指標與優(yōu)質(zhì)煙更為接近。

2.7 不同成熟度對初烤煙葉感官評吸質(zhì)量的影響

從表6可見，從尚熟至成熟，煙葉吃味變醇和，雜氣和勁頭減小，香氣量提高，余味變好，但過熟時煙葉的枯焦雜氣明顯，感官質(zhì)量明顯變差。不同成熟度K326初烤煙葉的感官質(zhì)量總分大小為適熟>尚熟>過熟。

3 討 論

通過試驗研究烤煙品種K326不同成熟度處理下鮮煙葉素質(zhì)差異以及對初烤煙葉產(chǎn)質(zhì)量和感官質(zhì)量的影響，得出煙葉產(chǎn)質(zhì)量和感官質(zhì)量適熟處理明顯優(yōu)于其他處理，來反推鮮煙葉素質(zhì)，鮮煙葉素質(zhì)顯著差異指標具體表現(xiàn)在植物學特性、光合特性、化學成分、組織結(jié)構(gòu)和細胞超微結(jié)構(gòu)上。

表4 不同處理下K326初烤煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值分析

表5 不同處理下K326初烤煙葉內(nèi)在化學成分分析

表6 不同處理下K326初烤煙葉感官評吸質(zhì)量分析

3.1 影響烤煙產(chǎn)質(zhì)量的鮮煙葉植物學特性指標

劉偉等[17]研究表明，煙葉的采收成熟度對煙葉的品質(zhì)有重要影響，能否準確把握煙葉的采收成熟度，將決定采烤煙葉品質(zhì)的優(yōu)劣。以鮮煙葉的植物學特性來判斷煙葉成熟度是目前最直觀和方便的方法，有利于煙農(nóng)在田間第一時間進入最佳時期進行采收，因此篩選田間煙葉最佳采烤成熟度及煙葉成熟時期植物學形態(tài)對提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量具有舉足輕重的作用。本研究結(jié)果產(chǎn)質(zhì)量較好的適熟期中部煙葉的顏色：葉色淺黃，葉片落黃80 %，主脈變白60 %，支脈變白40 %；形態(tài)方面：葉尖下勾，葉緣下卷，葉表面皺褶，莖葉角度70°；成熟斑達到70 %，茸毛脫落將近50 %，這與王懷珠等[18]研究結(jié)果相似。

3.2 影響烤煙產(chǎn)質(zhì)量的鮮煙葉光合特性和主要化學成分指標

多數(shù)理化指標受品種、部位和成熟度的影響均較大。就品種而言，紅大的色素明顯高于K326，總氮、蛋白質(zhì)、硝酸還原酶活性和淀粉酶活性K326明顯高于紅大[19]；就部位而言，色素和硝酸還原酶活性均是隨采收部位的上升而不斷減小，類胡蘿卜素比值、丙二醛、淀粉酶活性、蛋白質(zhì)和總氮的含量均隨采收部位的上升而增加[20-22]。本研究結(jié)果產(chǎn)質(zhì)量較好的適熟期中部煙葉的SPAD值為23.5，總糖含量為14.02 %，還原糖含量為10.63 %，淀粉含量為25.42 %，蛋白質(zhì)含量為12.02 %。

3.3 影響烤煙產(chǎn)質(zhì)量的鮮煙葉組織結(jié)構(gòu)和細胞超微結(jié)構(gòu)

鮮煙葉的組織結(jié)構(gòu)受部位和成熟期的影響較大，受烤煙品種的影響較小[23]。徐興陽等[24]研究表明，煙葉成熟度從尚熟到過熟轉(zhuǎn)變過程中，煙葉的組織結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為從緊密到疏松再到緊密的變化趨勢。其中葉片厚度、海綿組織厚度、柵欄組織厚度、葉表皮厚度、組織比等指標，隨著成熟度增加均呈現(xiàn)“拋物線”變化規(guī)律，均表現(xiàn)為具有一個標志性的拐點。本研究結(jié)果產(chǎn)質(zhì)量較好的適熟期中部煙葉的柵欄組織厚度為58.94 μm，海綿組織厚度為68.54 μm，極顯著高于尚熟期和過熟期煙葉。

齊虹凌等[25]研究表明，組織結(jié)構(gòu)疏密適當?shù)臒熑~，細胞間隙大，利于細胞體內(nèi)各種化學成分的轉(zhuǎn)化和水分排除，更易形成優(yōu)質(zhì)煙葉。不同成熟度煙葉細胞超微結(jié)構(gòu)和組織結(jié)構(gòu)的差異在一定程度上反映了煙葉細胞生理生化反應、內(nèi)含物降解轉(zhuǎn)化的不同[26]。本研究電鏡觀察結(jié)果煙葉細胞的差異具體表現(xiàn)在葉綠體等細胞器與細胞壁的緊貼程度以及間隙大小上，其中適熟煙葉細胞間隙度較尚熟大，間隙較適度，煙葉更有彈性。另外，還發(fā)現(xiàn)適熟期煙葉基粒個數(shù)及基粒的類囊體數(shù)量均較尚熟期少，基粒片層完整，葉綠體中的淀粉顆粒的積累量較尚熟期多，但淀粉顆粒較小，且葉綠體逐漸由與細胞壁的緊貼狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x狀態(tài)。

4 結(jié) 論

本研究系統(tǒng)地提出了一套能表征影響煙葉產(chǎn)質(zhì)量及易烤性的田間鮮煙葉素質(zhì)指標及參數(shù)，其指標包括植物學特性、光合特性、主要化學成分、組織結(jié)構(gòu)以及細胞超微結(jié)構(gòu)。由于煙葉成熟度受多種因素的影響，如品種、部位、生態(tài)因素等，因此，對在不同生態(tài)因素下不同品種、不同部位煙葉的成熟特征需要專門的研究。