成熟度對(duì)K326上部葉鮮煙素質(zhì)及烤后質(zhì)量的影響

李崢,張曉兵,夏琛,徐志強(qiáng),鐘永健,劉建國,趙程虹,朱宏福

(浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 技術(shù)中心,浙江 杭州,310024)

成熟度是指導(dǎo)煙葉采收的主要判別指標(biāo),也是烤煙國標(biāo)中劃分煙葉等級(jí)的重要指標(biāo)之一[1-2]。鮮煙素質(zhì)是指田間鮮煙葉具備的應(yīng)對(duì)烘烤環(huán)境的特征特性,煙葉采收成熟度會(huì)直接影響鮮煙素質(zhì)的形成,進(jìn)而對(duì)煙葉烘烤特性及烤后品質(zhì)產(chǎn)生影響[3-4]。上部煙葉約占總產(chǎn)量的40%[5],目前上部葉存在烘烤難度大、烤后易出現(xiàn)雜色的情況,造成上部葉可用性低的主要原因在于對(duì)成熟度的把握不夠[6-7]。因此,研究不同成熟度上部葉鮮煙素質(zhì)的差異,對(duì)后續(xù)采烤工作的開展及烤后品質(zhì)的提升具有重要意義。肖志君等[6]研究了不同烤煙品種同一采收時(shí)間條件下鮮煙葉在暗箱中的變黃變褐特性;劉輝等[8]研究了云煙87不同成熟度煙葉鮮煙素質(zhì)的差異;仙立國等[9]研究了翠碧1號(hào)不同部位煙葉的鮮煙素質(zhì);陳頤等[10]以不同采收成熟度的K326中部葉為試驗(yàn)材料,研究了鮮煙素質(zhì)對(duì)產(chǎn)質(zhì)量的影響。但鮮煙素質(zhì)判定指標(biāo)中未采用暗箱試驗(yàn)探究煙葉的變黃特性和變褐特性。K326品種是全國煙草品種審定委員會(huì)審定的推廣良種,該品種適宜性較強(qiáng),在主要植煙區(qū)均有種植,具有較高的研究價(jià)值。目前,針對(duì)K326不同成熟度上部葉鮮煙素質(zhì)和烤后質(zhì)量的綜合分析尚未見報(bào)道。鑒于此,本研究以烤煙品種K326上部葉為試驗(yàn)材料,以不同采收成熟度為處理,分析鮮煙葉組織結(jié)構(gòu)、變黃特性、變褐特性、色素含量、水分含量、主要化學(xué)成分等表征鮮煙素質(zhì)的指標(biāo)之間的差異,并對(duì)比分析不同成熟度初烤煙葉的化學(xué)成分協(xié)調(diào)性、感官質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性狀。旨在系統(tǒng)了解K326品種不同成熟度上部葉的鮮煙素質(zhì)特點(diǎn)和烤后煙葉品質(zhì),為煙葉采收標(biāo)準(zhǔn)的完善及烘烤工藝的改進(jìn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試烤煙品種為K326,2020年3月18日移栽,種植行距120 cm,株距50 cm,試驗(yàn)田土壤類型為黃壤,肥力適中。按照優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行田間農(nóng)藝管理,單株有效葉片數(shù)20片,以上部葉(第16～18葉位)作為供試材料進(jìn)行采烤作業(yè)。

1.2 試驗(yàn)方法

依據(jù)煙葉田間生長狀態(tài),將上部葉成熟度劃分為尚熟、適熟、過熟3個(gè)處理,各處理葉片和主脈外觀特征及具體采收時(shí)間如表1所示。不同成熟度葉片采收后,分別進(jìn)行鮮煙葉組織結(jié)構(gòu)測(cè)量、暗箱試驗(yàn)、SPAD值和色素含量測(cè)量、煙葉含水量以及化學(xué)成分含量的測(cè)量,對(duì)不同成熟度處理的上部葉鮮煙素質(zhì)進(jìn)行綜合分析。

表1 不同成熟度上部鮮煙葉外觀特征及采收時(shí)間

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 鮮煙葉組織結(jié)構(gòu)

參照夏春等[11]方法,對(duì)鮮煙葉樣品進(jìn)行切片、染色、顯微觀察,利用測(cè)微尺檢測(cè)樣品的葉片厚度、表皮厚度、柵欄組織厚度和海綿組織厚度,并計(jì)算緊密度和疏松度,公式如下:

緊密度(%)=(柵欄組織厚度/葉片厚度)×100,疏松度(%)=(海綿組織厚度/葉片厚度)×100。

1.3.2 暗箱試驗(yàn)

通過觀測(cè)暗箱條件下煙葉的變黃、變褐速率,反映出煙葉的烘烤特性[6]。每個(gè)處理選取顏色基本一致的煙葉5片,懸掛在室溫、密閉環(huán)境下的暗箱中,每隔8 h觀察葉片的變黃程度和變褐程度,煙葉褐變30%時(shí)停止觀測(cè)。參照烤煙品種烘烤特性評(píng)價(jià)(YC/T 311-2009)判斷不同成熟度上部葉的易烤性和耐烤性(表2)。

表2 上部葉暗箱試驗(yàn)烘烤特性判斷標(biāo)準(zhǔn)

1.3.3 SPAD值和色素含量

采用SPAD-502葉綠素儀測(cè)量煙葉樣品的SPAD值,葉片兩側(cè)葉尖至葉基部隨機(jī)選取6個(gè)測(cè)量位點(diǎn),測(cè)量時(shí)避開支脈和病斑。鮮煙葉樣品色素含量的測(cè)定采用分光光度法[12]。

1.3.4 煙葉含水量

測(cè)量時(shí)將主脈和葉片剝離,采用烘箱法(YC/T 31-1996)分別測(cè)量葉片含水量和主脈含水量,并計(jì)算出整葉含水量;葉片自由水含量和束縛水含量的測(cè)量采用阿貝折射儀法[13]進(jìn)行。

1.3.5 鮮煙葉及初烤煙葉化學(xué)成分含量

煙葉樣品中的總糖、還原糖、總氮、煙堿、淀粉、蛋白質(zhì)等指標(biāo)的測(cè)定采用流動(dòng)分析法[14]。具體參照標(biāo)準(zhǔn)如下:總糖(YC/T 159-2002)、還原糖(YC/T 216-2007)、總氮(YC/T 161-2002)、煙堿(YC/T 161-2002)、淀粉(YC/T 216-2007)、蛋白質(zhì)(YC/T 249-2008)。

1.3.6 感官質(zhì)量評(píng)價(jià)

組織專家按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YC/T 138-1998)對(duì)烤后煙葉樣品進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)指標(biāo)包括:香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、濃度、勁頭、刺激性、余味、燃燒性,并依據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)得分統(tǒng)計(jì)出總分。

1.3.7 經(jīng)濟(jì)性狀分析

按照國家標(biāo)準(zhǔn)(GB2635-92)對(duì)烤后煙葉樣品進(jìn)行外觀質(zhì)量評(píng)價(jià),統(tǒng)計(jì)不同等級(jí)煙葉比例、單葉重和收購均價(jià)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計(jì)和圖片制作采用Excel 2013軟件,應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行差異顯著性分析,采用鄧肯多重比較法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同成熟度鮮煙葉組織結(jié)構(gòu)

由表3可知,葉片厚度、上表皮厚度、柵欄組織厚度的大小均表現(xiàn)為:適熟＞過熟＞尚熟,且適熟煙葉與尚熟、過熟煙葉的差異均達(dá)到顯著水平及以上,下表皮厚度、海綿組織厚度的大小表現(xiàn)為:過熟＞適熟＞尚熟,過熟煙葉與尚熟煙葉差異均達(dá)到極顯著水平。組織比(柵欄/海綿)、緊密度兩項(xiàng)形態(tài)學(xué)指標(biāo)均以適熟煙葉最大,且適熟煙葉的組織比顯著高于過熟煙葉,緊密度顯著高于尚熟煙葉。疏松度表現(xiàn)為過熟＞尚熟＞適熟,且過熟煙葉極顯著高于尚熟、適熟煙葉。表明不同成熟度處理的K326上部葉的組織結(jié)構(gòu)存在較大差異。

表3 不同成熟度鮮煙葉組織結(jié)構(gòu)

2.2 不同成熟度鮮煙葉變黃特性和變褐特性

由圖1可知,隨成熟度的提升,煙葉在暗箱環(huán)境中的變黃速率和變褐速率均有所加快。不同成熟度煙葉變黃速率和變褐速率的變化趨勢(shì)基本保持一致,變黃速率呈先快后慢的變化趨勢(shì),變褐速率則表現(xiàn)為先慢后快的變化趨勢(shì)。依據(jù)暗箱試驗(yàn)上部葉烘烤特性判斷標(biāo)準(zhǔn),過熟和適熟煙葉的易烤性好,尚熟煙葉易烤性中等,但過熟煙葉變黃時(shí)間快于適熟煙葉,表明成熟度越高,易烤性越好;過熟煙葉耐烤性中等,尚熟和適熟煙葉耐烤性好,且適熟煙葉褐變耗時(shí)最長,表明成熟度越高,耐烤性越差。

圖1 暗箱條件下不同成熟度煙葉變黃速率和變褐速率

2.3 不同成熟度鮮煙葉SPAD值和色素含量

由表4可知,不同成熟度的上部葉SPAD值差異明顯,表現(xiàn)為:尚熟＞適熟＞過熟,且處理間差異均達(dá)到極顯著水平。隨成熟度提高,葉綠素和類胡蘿卜素含量呈明顯的降低趨勢(shì),尚熟與過熟煙葉的差異均達(dá)到極顯著水平,類葉比表現(xiàn)為:過熟＞適熟＞尚熟,且過熟煙葉與尚熟煙葉差異達(dá)到顯著水平,表明成熟度越高,葉片色素含量中類胡蘿卜素占比越高,葉片黃色越明顯。

表4 不同成熟度鮮煙葉SPAD值和色素含量

2.4 不同成熟度鮮煙葉葉片含水量

綜合圖2、3對(duì)不同成熟度煙葉含水量指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析可知,葉片含水量、主脈含水量、整葉含水量、葉片自由水含量、葉片束縛水含量均表現(xiàn)為:尚熟＞適熟＞過熟;自由水/束縛水的比例大小表現(xiàn)為:過熟＞適熟＞尚熟。處理之間各項(xiàng)含水量指標(biāo)的差異均未達(dá)到極顯著水平,但尚熟煙葉的葉片含水量與適熟、過熟煙葉的差異達(dá)到顯著水平;尚熟煙葉的主脈含水量、整葉含水量、葉片自由水含量與過熟煙葉的差異也均達(dá)到顯著水平;不同成熟度處理之間,束縛水含量的差異均達(dá)到顯著水平;過熟煙葉的自由水/束縛水比例顯著高于尚熟煙葉。表明成熟度對(duì)煙葉含水量及水分狀態(tài)有一定的影響。

圖2 煙葉含水量

圖3 葉片自由水、束縛水含量

2.5 不同成熟度鮮煙葉主要化學(xué)成分含量

由表5可知,不同成熟度處理下鮮煙葉總糖、還原糖、蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為:適熟＞尚熟＞過熟,且適熟煙葉與過熟煙葉存在極顯著差異;煙堿、總氮含量表現(xiàn)為:適熟＞過熟＞尚熟,適熟煙葉與尚熟煙葉的差異均達(dá)到顯著水平及以上,過熟煙葉與尚熟煙葉存在顯著差異;淀粉含量表現(xiàn)為:尚熟＞適熟＞過熟,且尚熟、適熟煙葉與過熟煙葉的差異均達(dá)到極顯著水平,尚熟、適熟處理間存在顯著差異。表明不同成熟度處理對(duì)鮮煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的積累消耗產(chǎn)生了較大的影響。

表5 不同成熟度鮮煙葉主要化學(xué)成分/%

2.6 不同成熟度初烤煙葉化學(xué)成分含量

由表6可知,不同成熟度初烤煙葉總糖、煙堿、總氮存在顯著差異,還原糖、淀粉、蛋白質(zhì)存在極顯著差異?？緹熁瘜W(xué)指標(biāo)適宜值標(biāo)準(zhǔn)為:氮堿比0.95～1.05,且數(shù)值越接近1越好;糖堿比8.5～9.5,施木克值3.0～4.0,適宜范圍內(nèi)數(shù)值越高越好[15-16]。綜合來看過熟煙葉烤后化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較好。

表6 不同成熟度初烤煙葉化學(xué)成分

2.7 不同成熟度初烤煙葉感官評(píng)吸質(zhì)量

如表7所示,隨成熟度提升,煙葉香氣質(zhì)和香氣量提高,燃燒性變差,且過熟與尚熟處理差異達(dá)到顯著水平,刺激性明顯降低,處理間得分均達(dá)到極顯著水平。雜氣、濃度、余味3項(xiàng)指標(biāo)則以適熟煙葉得分最高。不同成熟度煙葉感官質(zhì)量總分表現(xiàn)為:過熟＞適熟＞尚熟,尚熟煙葉得分顯著低于適熟和過熟煙葉。

表7 不同成熟度初烤煙葉感官評(píng)吸指標(biāo)得分

2.8 不同成熟度初烤煙葉經(jīng)濟(jì)性狀

由表8可知,適熟、過熟煙葉B1F、B2F等級(jí)占比較尚熟煙葉顯著提升,B3F等級(jí)占比顯著降低。單葉重表現(xiàn)為:適熟＞尚熟＞過熟,且適熟與過熟煙葉的差異達(dá)到顯著水平,表明適熟煙葉產(chǎn)量較高。由于適熟煙葉等級(jí)結(jié)構(gòu)略低于過熟煙葉,均價(jià)表現(xiàn)為:過熟＞適熟＞尚熟。

表8 不同成熟度初烤煙葉經(jīng)濟(jì)性狀

3 結(jié)論與討論

鮮煙素質(zhì)是鮮煙葉組織結(jié)構(gòu)、色素含量、水分含量、內(nèi)在化學(xué)成分含量等方面的綜合體現(xiàn)[3,9],不同成熟度煙葉由于生長發(fā)育周期不同,其外觀狀態(tài)和內(nèi)含物質(zhì)積累消耗程度會(huì)存在差異,也就表明不同成熟度煙葉的鮮煙素質(zhì)有所不同[17-19]。而煙葉采收通常以外觀狀態(tài)為主要判斷因素,缺乏對(duì)鮮煙素質(zhì)的綜合判定,直接影響到對(duì)煙葉烘烤特性的預(yù)判和烤后煙品質(zhì)。組織結(jié)構(gòu)受部位、成熟度的影響較大[10],不同成熟度煙葉組織結(jié)構(gòu)的差異會(huì)影響到烘烤過程中水分散失和內(nèi)含物質(zhì)轉(zhuǎn)化。K326上部葉從適熟到過熟,葉片厚度、柵欄組織厚度、組織比、緊密度等指標(biāo)均呈先增長后降低的趨勢(shì),與徐興陽等[20]對(duì)“紅大”品種的研究結(jié)果一致,過熟煙葉的疏松度明顯高于尚熟和適熟煙葉。暗箱試驗(yàn)中變黃快的煙葉易烤性好,變黃后不易褐變的煙葉耐烤性好,不同成熟度上部葉暗箱放置過程中,成熟度高的葉片完全變黃較快,且褐變用時(shí)縮短,表明隨成熟度提高,K326上部葉易烤性變好,耐烤性變差。暗箱試驗(yàn)和烘烤過程中煙葉顏色變黃的實(shí)質(zhì)是色素降解、類胡蘿卜素占比提升所致。隨成熟度提升,SPAD值急劇降低,且不同成熟度處理之間差異明顯,表明采用SPAD值實(shí)現(xiàn)煙葉成熟度的劃分具有較強(qiáng)的可行性。隨成熟度提升,葉綠素和類胡蘿卜素含量也呈降低趨勢(shì),類葉比則呈增長趨勢(shì),葉面黃色逐漸突顯。

鮮煙含水量與烘烤質(zhì)量形成密切相關(guān),鮮煙含水量過高容易掛灰,含水量過低則容易烤青[21],上部葉成熟度從適熟至過熟,葉片含水量、主脈含水量、整葉含水量均呈降低趨勢(shì),且適熟與過熟的差異均達(dá)到顯著水平。葉片自由水/束縛水比例隨成熟度提升呈增長趨勢(shì),表明成熟度高的煙葉水分游離狀態(tài)較高,烘烤中具有較好的脫水特性。汪季濤[22]等認(rèn)為適宜采收成熟度的煙葉烤后化學(xué)成分協(xié)調(diào),烤后具有較好的感官評(píng)吸質(zhì)量,而高品質(zhì)煙葉形成的前提是烤前鮮煙具備適宜的化學(xué)成分。隨成熟度提升,K326上部鮮煙葉總氮、煙堿含量先增長后略有降低,總糖、還原糖、蛋白質(zhì)含量先增長后明顯降低,淀粉含量呈降低趨勢(shì),與劉輝等[8]、張燁[23]的研究結(jié)果存在部分差異,主要由于供試烤煙品種、種植區(qū)、農(nóng)藝管理等方面的綜合差異所致。

綜合來看,K326上部鮮煙葉隨成熟度提升,組織結(jié)構(gòu)疏松度明顯提升;易烤性評(píng)價(jià)由“中等”變“好”,耐烤性評(píng)價(jià)由“好”變?yōu)椤爸械取?SPAD值明顯降低,色素含量也不斷降低,類葉比逐漸增高;煙葉含水量逐漸降低,葉片脫水特性有所增強(qiáng),烘烤中水分更易散失;含氮化合物和含糖化合物以適熟煙葉含量最高。在煙葉烘烤環(huán)節(jié),可依據(jù)不同采收成熟度的鮮煙素質(zhì)制定對(duì)應(yīng)烘烤工藝,以提升上部葉可用性。在烤后煙葉品質(zhì)方面,過熟煙葉烤后化學(xué)成分含量與優(yōu)質(zhì)煙葉最為接近,且感官評(píng)價(jià)得分和均價(jià)最高,表明過熟煙葉烤后具有較高的內(nèi)在質(zhì)量,但過熟煙葉單葉重顯著低于適熟煙葉,勢(shì)必會(huì)影響到煙葉產(chǎn)值,影響經(jīng)濟(jì)效益的提升。因此,針對(duì)采收成熟度的劃分標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步細(xì)化研究。