基于SPAD值的烤煙上部葉成熟度分類烘烤對(duì)品質(zhì)的影響

劉 芳， 陳國(guó)勝， 張 斌， 崔光周， 宗勝杰， 萬(wàn) 鑫，王賜衛(wèi)， 馬浩波， 高相彬， 李淑君*， 陳 初

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 煙草研究所， 河南 許昌 461000； 2.信陽(yáng)市煙草公司， 河南 信陽(yáng) 464000； 3.紅云紅河煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 云南 昆明 650231)

0 引言

【研究意義】烤煙的優(yōu)質(zhì)上部葉對(duì)卷煙風(fēng)格特征具有較大影響[1-3]，隨著烤煙上部4～6片葉一次成熟采收技術(shù)的推廣，其可用性得到進(jìn)一步提高[4-5]?？竞笊喜咳~品質(zhì)會(huì)影響烤后煙葉品質(zhì)的一致性；還存在組織結(jié)構(gòu)緊密，感官刺激性大、雜氣重，化學(xué)成分不協(xié)調(diào)等質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重制約其在卷煙配方中的使用比例。因此，研究改進(jìn)烤煙優(yōu)質(zhì)上部葉的烘烤工藝具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】上部葉在成熟過(guò)程中不同葉位間表現(xiàn)的成熟規(guī)律不一致[5-9]，且在相同葉位不同位點(diǎn)成熟度也不一致，煙葉成熟度分類缺乏科學(xué)性，且與烘烤工藝[10-16]的匹配度不夠。有研究表明，SPAD葉綠素儀讀數(shù)與不同葉位、不同成熟度煙葉的葉綠素含量呈線性相關(guān)[17-21]，SPAD值可以表示葉綠素含量，從而間接判斷煙葉成熟程度?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】針對(duì)SPAD葉綠素儀讀數(shù)在相同葉位不同位點(diǎn)的葉綠素含量表達(dá)的穩(wěn)定性方面缺少生產(chǎn)實(shí)際的研究，基于單位點(diǎn)SPAD值分類成熟度烘烤及工藝方向的研究報(bào)道相對(duì)較少?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】通過(guò)SPAD穩(wěn)定讀取上部6片煙葉不同葉位的葉綠素值，以成熟度分類為基礎(chǔ)，通過(guò)優(yōu)化不同成熟度煙葉的烘烤工藝，分析不同成熟度分類烘烤及工藝對(duì)烤后煙葉外觀質(zhì)量、感官評(píng)吸質(zhì)量、中性致香物質(zhì)主要化學(xué)成分等影響，探索上部葉精準(zhǔn)成熟度分類烘烤技術(shù)，為彰顯信陽(yáng)市上部煙葉特色品質(zhì)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年在信陽(yáng)市平橋區(qū)蘭店鄉(xiāng)開(kāi)展。土壤類型為黃褐土，挑選田塊規(guī)整，肥力中等、均勻一致的地塊，行距為1.2 m，株距為0.5 m，其他技術(shù)措施和田間管理按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程實(shí)施。試驗(yàn)烤房為國(guó)標(biāo)密集烤房，烤房裝煙室規(guī)格為8 m×2.7 m×3.5 m。

1.2 材料

供試材料為當(dāng)?shù)刂髟云贩N云煙87。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 不同位點(diǎn)讀取SPAD值穩(wěn)定性分析 中部葉采收結(jié)束后，將上部煙葉分6個(gè)葉位，采用SPAD葉綠素儀讀取每個(gè)葉位不同位點(diǎn)的SPAD值，分別取距離葉基1/5、2/5、3/5及4/5處4個(gè)位點(diǎn)，設(shè)置3組重復(fù)取平均值。隨著煙葉成熟比較不同位點(diǎn)讀取SPAD值的穩(wěn)定性，確定試驗(yàn)采用的SPAD值讀取位點(diǎn)。

1.3.2 成熟度分類烘烤工藝 基于SPAD值進(jìn)行鮮煙分類，將上部煙葉分成低成熟度和高成熟度兩大類，設(shè)置5個(gè)試驗(yàn)處理：CK，常規(guī)烘烤方法，即不分類直接編竿烘烤；T1，Ⅰ類成熟度(SPAD值≤25，高成熟度)常規(guī)烘烤方法(烘烤方法同CK)；T2，Ⅱ類成熟度(SPAD值>25，低成熟度)常規(guī)烘烤方法(烘烤方法同CK)；T3，Ⅰ類成熟度(SPAD值≤25，低成熟度)烘烤工藝參數(shù)優(yōu)化方法(常規(guī)方法基礎(chǔ)上延長(zhǎng)46℃烘烤時(shí)間，并降低46℃穩(wěn)溫過(guò)程的濕球溫度)；T4，Ⅱ類成熟度(SPAD值>25，低成熟度)烘烤工藝參數(shù)優(yōu)化方法(常規(guī)方法基礎(chǔ)上提高變黃干球溫度)。每個(gè)處理選取對(duì)應(yīng)成熟度的煙葉，掛牌采收后同時(shí)進(jìn)入烤房。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目

1.4.1 SPAD值 自中部葉采收結(jié)束起，測(cè)定時(shí)間為每天上午8:00-10:00，采用SPAD-520葉綠素儀分別測(cè)定每片煙葉以主脈為對(duì)稱的距離葉基1/5、2/5、3/5及4/5處共8個(gè)位點(diǎn)的SPAD值，分析葉片不同位點(diǎn)SPAD值讀取的穩(wěn)定性。

1.4.2 煙葉外觀質(zhì)量評(píng)價(jià) 烤后煙葉出炕后回潮、平衡水分，組成外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)小組，依據(jù)GB 2635-1992標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各處理煙葉成熟度、油分、顏色、身份、結(jié)構(gòu)、色度、含青度、掛灰和雜色等外觀質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并分別聞其嗅香。

1.4.3 中性致香物質(zhì) 采用同時(shí)蒸餾萃取裝置，以二氯甲烷為萃取溶劑，采用美國(guó)安捷倫7890B-5977A氣質(zhì)聯(lián)用儀離子掃描內(nèi)標(biāo)相對(duì)定量法對(duì)煙葉中性致香物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析。

1.4.4 主要化學(xué)成分 鮮煙采集后立即進(jìn)行殺青烘干處理，利用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定，總糖、還原糖參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煙草及煙草制品 水溶性糖的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》(YC/T 159—2002)，煙堿、總氮、淀粉、氯和鉀含量分別參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煙草及煙草制品 總植物堿的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》(YC/T 160—2002)、《煙草及煙草制品 總氮的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》(YC/T 161—2002)、《煙草及煙草制品 淀粉的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》(YC/T 216—2007)、《煙草及煙草制品 氯的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》(YC/T 162—2002)和《煙草及煙草制品 鉀的測(cè)定 火焰光度法》(YC/T 173—2003)測(cè)定。

1.4.5 感官質(zhì)量評(píng)價(jià) 取各處理烤后煙葉樣品1 kg，切絲卷制成單料煙并平衡水分，邀請(qǐng)8位具備煙草行業(yè)感官評(píng)吸鑒定資質(zhì)的專家進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。單料煙評(píng)價(jià)參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煙草及煙草制品 感官評(píng)價(jià)方法》(YC/T 138—1998)，按照風(fēng)格特征5分標(biāo)度法、品質(zhì)特征9分標(biāo)度法，進(jìn)行感官質(zhì)量及工業(yè)可用性評(píng)價(jià)，并計(jì)算各處理的評(píng)吸分值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同位點(diǎn)讀取SPAD值的穩(wěn)定性

從圖1可見(jiàn)，不同葉位的SPAD值隨著成熟度的增加均呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，但不同位點(diǎn)的SPAD值讀取穩(wěn)定性存在差異，頂部第2片煙葉距葉基1/5處SPAD值波動(dòng)相對(duì)較小，且后期變化規(guī)律趨于穩(wěn)定，適宜直接作為田間成熟度分類采收標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 烤后煙葉的外觀質(zhì)量

由表1看出，分類后高成熟度煙葉(T1、T3)烤后煙含青和嗅香優(yōu)于低成熟度煙葉(T2、T4)； CK結(jié)構(gòu)、色度和掛灰雜色等指標(biāo)的表現(xiàn)略差于T2和T4，整體上T2與T4的外觀評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致。T1和T3結(jié)構(gòu)、色度、掛灰雜色、含青和嗅香等指標(biāo)的表現(xiàn)優(yōu)于CK；T2和T4的外觀評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致。

表1 不同處理烤后煙葉的外觀質(zhì)量

2.3 烤后煙葉的中性致香物質(zhì)含量

從表2看出，高成熟度煙葉(T1、T3)中性致香物質(zhì)總量較高，分別比CK高0.58%和22.13%，低成熟度煙葉常規(guī)工藝(T2)條件下中性致香物質(zhì)總量較CK低6.98%，低成熟度煙葉優(yōu)化烘烤工藝(T4)烤后煙葉中性致香物質(zhì)總量較CK高2.66%。分類成熟度差異對(duì)比，常規(guī)烘烤條件下，T1質(zhì)體色素降解產(chǎn)物和其他香氣物質(zhì)含量均高于T2，中性致香物質(zhì)總量T1較T2高8.13%；優(yōu)化后烘烤工藝條件下，T3質(zhì)體色素降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量高于T4，中性致香物質(zhì)總量T3較T4高18.97%，分類成熟度較高的烤后煙葉中性致香物質(zhì)含量均高于分類成熟度較低的烤后煙葉。分類成熟度一致不同烘烤工藝對(duì)比，高成熟度煙葉T3質(zhì)體色素降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸裂解產(chǎn)物和西柏烷類產(chǎn)物等的含量均高于T1，T3較T1烤后煙葉中性致香物質(zhì)總量提高21.43%；低成熟度煙葉T4質(zhì)體色素降解產(chǎn)物、苯丙氨酸裂解產(chǎn)物及西柏烷類產(chǎn)物等的含量高于T1，T4較T2烤后煙葉中性致香物質(zhì)總量提高10.36%。表明，通過(guò)煙葉分類和優(yōu)化烘烤工藝能夠提升烤后煙葉中性致香物質(zhì)總量，其中分類成熟度高的煙葉烘烤工藝優(yōu)化后中性致香物質(zhì)含量最高。

表2 不同處理烤后煙葉的中性致香物質(zhì)含量

續(xù)表2

2.4 烤后煙葉的主要化學(xué)成分

由表3可見(jiàn)，不同處理烤后煙葉主要化學(xué)成分存在差異。分類成熟度高的煙葉烤后總糖、還原糖增多，T3的總糖與CK和T4存在顯著差異，T3的總糖分別比CK和T4高2.32%和18.51%，T1、T3的還原糖與T2、T4差異顯著，T3的還原糖分別比T2和T4高15.10%和24.23%；所有處理煙堿含量均偏高，大于3.5，T1、T3的煙堿含量較CK降低，T3與CK、T4差異顯著；T2的鉀離子含量最高，且與CK、T1、T4均差異顯著；氯離子含量T3最低，顯著低于其他處理；總氮含量各處理差異不顯著。派生值兩糖比各處理均表現(xiàn)良好，大于0.8，CK最大，且與T2、T4差異顯著，與其他處理差異不顯著；糖堿比T3>T1>CK>T2>T4，各處理間差異均顯著；氮堿比T2、T3顯著高于其他3個(gè)處理；鉀氯比T3最高，且與其他處理間差異均顯著。綜合考慮，T3化學(xué)成分協(xié)調(diào)性最好，T1次之，T2、T4相對(duì)較差。

表3 不同處理烤后煙葉的主要化學(xué)成分

2.5 不同成熟度分類烘烤工藝烤后煙葉的感官評(píng)吸質(zhì)量

從表4看出，分類成熟度烘烤烤后煙葉感官質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)均優(yōu)于CK。常規(guī)工藝條件下，分類成熟度較低的煙葉(T2)除勁頭和灰色指標(biāo)稍優(yōu)于成熟度較高的煙葉(T1)，其余指標(biāo)均低于T1；優(yōu)化后烘烤工藝條件下， T3的香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性和余味等指標(biāo)均優(yōu)于T4；總體評(píng)分分別為T(mén)1>T2和T3>T4，分類成熟度較高的烤后煙葉評(píng)吸質(zhì)量?jī)?yōu)于低成熟度煙葉。分類成熟度一致不同烘烤工藝條件下， T3總體評(píng)價(jià)高于T1、T4和T2，表明分類烘烤、優(yōu)化工藝能夠提升烤后煙葉的感官質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)。

表4 不同處理烤后煙葉的感官評(píng)吸質(zhì)量

3 討論

隨著煙葉成熟度的提高，煙葉葉綠素含量呈逐漸降低趨勢(shì)，結(jié)合煙葉田間外觀特征與葉綠素變化規(guī)律，可以將葉綠素含量作為煙葉田間采收成熟度的重要指標(biāo)之一[18]，且應(yīng)用SPAD葉綠素儀測(cè)定值表示煙葉中葉綠素含量的方法可行[22]。李旭華等[23]研究表明，葉綠素儀讀數(shù)與不同葉位、不同成熟度煙葉的葉綠素含量有較好的線性關(guān)系。但大部分煙葉SPAD值研究對(duì)于數(shù)據(jù)讀取采用的方法均為葉面多位點(diǎn)平均值，由于產(chǎn)生的計(jì)算過(guò)程無(wú)法直接應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，本研究對(duì)比上部葉同一葉位不同位點(diǎn)SPAD數(shù)值，單位點(diǎn)SPAD值隨煙葉成熟度的增加呈波動(dòng)性降低，其波動(dòng)性可能受天氣變化及讀取時(shí)間等因素影響，但整體數(shù)值走向與煙葉成熟度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與陳乾錦等[17-19]的研究結(jié)果一致。通過(guò)比較上部葉的位點(diǎn)SPAD值發(fā)現(xiàn)，頂部第2片煙葉距離葉基1/5處的單位點(diǎn)SPAD值波動(dòng)性最小，可以作為田間快速科學(xué)判斷煙葉成熟度的重要標(biāo)準(zhǔn)。

調(diào)制過(guò)程是色素降解、香味物質(zhì)形成和轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時(shí)期，鮮煙素質(zhì)和烘烤工藝的差異是影響煙葉色素降解幅度及香味物質(zhì)生成的重要因素。黃志宏等[24]研究發(fā)現(xiàn)，成熟度顯著影響煙葉質(zhì)量；詹軍等[25]研究發(fā)現(xiàn)，煙葉低濕變黃時(shí)色素降解早且速度快，而高濕變黃則降解遲且慢。在前期研究基礎(chǔ)上，采取科學(xué)手段對(duì)上部葉進(jìn)行鮮煙分類采收與烘烤得出，成熟度高的煙葉物質(zhì)轉(zhuǎn)化越充分、香氣越飽滿、煙葉質(zhì)量整體提高，與黃志宏等[24-25]的研究結(jié)果一致。不同的是本研究在烘烤過(guò)程中對(duì)不同素質(zhì)煙葉針對(duì)性地調(diào)整烤房溫濕度和某個(gè)階段的烘烤時(shí)間，優(yōu)化后的烘烤工藝可以更大程度地提高煙葉的綜合質(zhì)量，但成熟度較低的煙葉烤后化學(xué)成分之間的協(xié)調(diào)性不理想，可能由于不同成熟度煙葉自身生理生化變化存在差異，導(dǎo)致失水、變黃等特征與研究設(shè)計(jì)的條件存在差異，關(guān)于更細(xì)致的鮮煙分類和烘烤工藝有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

從快速判定及實(shí)際應(yīng)用等方面考慮，可用頂部第2片煙葉距離葉基1/5處葉位的SPAD值指導(dǎo)信陽(yáng)市主栽品種云煙87的成熟分類采收。分類成熟度烘烤能夠提升烤后煙葉外觀質(zhì)量及感官質(zhì)量，協(xié)調(diào)化學(xué)成分，增加中性致香物質(zhì)含量；優(yōu)化后的烘烤工藝能夠進(jìn)一步提高同類鮮煙素質(zhì)的烤后煙葉中性致香物質(zhì)總量，烤后化學(xué)成分之間更協(xié)調(diào)，感官品質(zhì)更佳，其中高成熟度煙葉優(yōu)化工藝烘烤后的品質(zhì)最高，可為當(dāng)?shù)刂髟云贩N云煙87成熟分類采收烘烤提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。