摘要:為優(yōu)化烤煙上部葉烘烤工藝,以‘云煙87’為試驗材料,當?shù)爻R?guī)烘烤工藝為對照(CK),分別在煙葉烘烤過程中的變黃期設置變溫處理(T1:變溫幅度±1 ℃,變溫頻率3 h;T2:變溫幅度±1.5 ℃,變溫頻率5 h),利用相關性分析和逐步回歸對煙葉顏色參數(shù)及色素的協(xié)同關系進行系統(tǒng)分析,研究煙葉烘烤過程中變溫處理對煙葉外觀質(zhì)量的影響。結果表明, 3種工藝處理煙葉烘烤過程中的明度值(lightness value, L)、紅度值(rednessvalue, a)、黃度值(yellowness value, b)、飽和度值(chroma, C)、色相角(hue angle, h)、色澤比(color ratio, H)和色差值(color difference, ΔE)的變化趨勢基本一致;煙葉內(nèi)在色素的降解規(guī)律也較一致。當煙葉烘烤結束時,不同工藝處理煙葉的L、a、b值均存在顯著差異,T1處理的L和b值最大,a值最小,即T1工藝處理變黃結束時及烤后煙葉的黃度值較好,煙葉顏色飽和度高,富有光澤。相關性分析表明,煙葉L值與a、b、C和H值呈顯著或極顯著正相關;L、a、b值與葉綠素a和葉綠素b呈顯著或極顯著負相關。T1工藝處理煙葉的葉綠素a(?1)、葉綠素b( ?2)和類胡蘿卜素含量(?3)與各顏色參數(shù)的回歸方程分別為?1=-0.158-0.013a+0.005h(R2=0.931,F(xiàn)=122.08),?2=0.148-0.189H(R2=0.808,F(xiàn)=79.97),?3=0.051-0.003a+0.001b(R2=0.754,F(xiàn)=27.59),a、b、h和H與煙葉色素含量協(xié)同關系較大。T1工藝處理的還原糖、總糖及淀粉含量均降低,其中淀粉含量為4.65%,與優(yōu)質(zhì)煙葉淀粉含量要求(2%~4%)較為接近;烤后煙葉的上等煙和中上等煙比例均最大,外觀質(zhì)量和感官質(zhì)量得以明顯改善。綜上所述,在38 ℃定溫變黃的基礎上采用幅度±1 ℃,頻率3 h的正弦式程序控制的溫度變化,能夠促進上部葉顏色參數(shù)與色素含量協(xié)同變化,并提高烤后煙葉的質(zhì)量。
關鍵詞:烤煙;烘烤工藝;顏色參數(shù);色素;相關性doi:10.13304/j.nykjdb.2023.0362
中圖分類號:S572 文獻標志碼:A 文章編號:1008‐0864(2025)02‐0238‐12
煙葉烘烤是通過設置不同的溫、濕度條件來調(diào)控煙葉生理生化的變化以完成變黃、脫水、增香和干燥,進而更加彰顯在田間形成的質(zhì)量特色[1-4]。在煙葉烘烤過程中的變黃階段,香氣前體物質(zhì)大量降解,小分子香氣物質(zhì)不斷積累,是改良和提高煙葉品質(zhì)的重要時期[5-7]。溫度是影響煙葉變黃的重要因素[8‐9],煙葉內(nèi)部各類生理生化變化和大分子物質(zhì)的降解轉(zhuǎn)化往往由烘烤過程中烤房內(nèi)溫度變化決定,煙葉主要酶類的活性和作用時間也受溫度影響,從而影響色素、蛋白質(zhì)及淀粉等大分子物質(zhì)的降解,其影響甚至決定著烤后煙葉的質(zhì)量,對改善煙葉品質(zhì)具有重要意義[10-13]。高相彬等[14]研究認為,‘豫煙10號’采用中溫中濕變黃烘烤工藝更有利于碳代謝進程及烤后煙葉品質(zhì)的形成;孟智勇等[15] 研究認為,烤煙變黃階段38 ℃延長12 h可改善上6片葉烤后外觀質(zhì)量,協(xié)調(diào)煙葉內(nèi)在化學成分,增加中性致香物質(zhì)含量,提高感官質(zhì)量;任杰等[13]研究認為,中低溫變黃較高溫變黃、中低溫變筋較高溫變筋更有利于‘紅大品種’類胡蘿卜素降解產(chǎn)物等致香物質(zhì)總量的提高。裴曉東等[16]研究表明,在54 ℃適當延長時間,可進一步降低正反面色差,從而改善煙葉的內(nèi)在和外觀質(zhì)量。綜上所述,變黃期不同溫度對煙葉生理生化變化以及生物大分子的降解轉(zhuǎn)化影響不同,低溫、中溫、高溫3種不同溫度各自都存在著有利于煙葉品質(zhì)的效果,而如何將變黃期不同溫度對煙葉烘烤作用后產(chǎn)生的優(yōu)良效果最大化融合起來的報道較少?;诖耍狙芯恳栽颇吓R滄煙區(qū)主栽品種‘云煙87’為試驗材料,以其上部葉為研究對象,在煙葉烘烤的前期采用煙葉變溫變黃的烘烤工藝,研究煙葉烘烤過程中變黃期變溫處理對煙葉外觀質(zhì)量的影響,旨在為密集烤房優(yōu)化上部煙葉烘烤工藝提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
試驗于2021—2022年在云南滄源縣團結煙站(23°17′N、99°34′E,海拔1 780 m,)進行,當?shù)責焻^(qū)月平均氣溫22 ℃,月平均降雨量96.5 mm。試驗地前茬作物為玉米,土壤為磚紅土,肥力均勻,且為中上等水平。
以烘烤特性較好的‘云煙87’為試驗材料,按當?shù)責熑~采收成熟度(上部葉充分成熟采收)在上午8:00—11:30采收長勢長相、成熟度基本一致以頂部從上往下3~5 葉位煙葉(上部葉)進行烘烤。按當?shù)鼐師煼绞竭M行編煙裝箱,采收、編煙夾、裝煙在1 d內(nèi)完成,并點火開烤。烘烤設備為3 臺供變溫調(diào)控試驗的煙葉烤箱,裝煙空間2.65 m3,上部葉為12~13 夾,裝鮮煙葉重約165~195 kg,1 100~1 300片。
1.2 試驗設計
采用烘烤比較試驗,以常規(guī)烘烤工藝為對照(CK),設置2個變溫烘烤處理T1和T2,共3個處理,3 種烘烤工藝如圖1 所示。常規(guī)烘烤工藝(CK)為干球溫度30 ℃,濕球溫度29 ℃,穩(wěn)溫時長2 h;干球溫度35 ℃,濕球溫度34 ℃,穩(wěn)溫時長13 h;干球溫度38 ℃,濕球溫度35 ℃,穩(wěn)溫時長33 h;干球溫度42 ℃,濕球溫度35.5 ℃,穩(wěn)溫時長17 h;干球溫度45 ℃,濕球溫度36 ℃,穩(wěn)溫時長12 h;干球溫度48 ℃,濕球溫度37 ℃,穩(wěn)溫時長21 h;干球溫度54 ℃,濕球溫度38 ℃,穩(wěn)溫時長15 h;干球溫度62 ℃,濕球溫度39 ℃,穩(wěn)溫時長12 h;干球溫度67 ℃,濕球溫度40 ℃,穩(wěn)溫時長3 h。T1處理在當?shù)爻R?guī)烘烤工藝主變黃溫度38 ℃的基礎上進行正弦式程序變溫,變溫幅度±1 ℃,變溫范圍37~39 ℃,變溫頻率3 h,變溫總時長32 h,其他烘烤溫度階段與當?shù)睾婵竟に囈恢?。T2處理在當?shù)爻R?guī)烘烤工藝主變黃溫度38 ℃的基礎上進行正弦式程序變溫,變溫幅度±1.5 ℃,變溫范圍36.5~39.5 ℃,變溫頻率5 h,變溫總時長31 h,其他烘烤溫度階段與當?shù)睾婵竟に囈恢?。烘烤過程中各處理分別在烘烤0、36、48、60、72、84和96 h時進行煙葉取樣,共取樣7次,用于顏色參數(shù)值和色素含量的測定。取完樣后將煙葉間空隙用麻布填補,以此來避免局部葉片間隙增大而風速過大影響煙葉的烘烤效果。變溫試驗烤箱烘烤工藝濕球溫度通過排濕窗、擋風板、進氣口及風機頻率等來進行適當調(diào)整,以此來保障烘烤工藝濕球溫度。
1.3 測定項目與方法
1.3.1 煙葉顏色特征參數(shù) 采用色差儀(NR110型,深圳三恩時科技有限公司)參照張佳佳等[17]的方法測量煙葉顏色參數(shù)值,分別于煙葉主脈兩側(cè)距離主脈5 cm處的葉尖、葉中和葉基部均勻取點測量,每處理每次取5片煙葉進行測量,取平均值。顏色參數(shù)指標包括明度值(lightness value,L)、紅度值(redness value,a)、黃度值(yellowness value,b)[18],并計算出飽和度(chroma,C)、色相角(hueangle,h)、色澤比(color ratio,H)和各時間點煙葉正面相對于鮮煙葉的色差值(color difference,ΔE),相關計算公式如下。
C=(a2+b2)1/2 (1)
h=arctan(b/a) (2)
H=a/b (3)
ΔE=[(ΔL2+Δa2+Δb2)]1/2 (4)
根據(jù)顏色特征參數(shù)L、a、b 值,采用Color tell色彩管理軟件生成標準色卡。
1.3.2 質(zhì)體色素 采用可見分光光度法[19]測定煙葉色素含量。
1.3.3 常規(guī)化學成分 參照YC/T 160—2002[20]測定煙堿含量,參照YC/T 161—2002[21]測定總氮含量,參照YC/T 159—2002[22]測定水溶性總糖和還原糖含量,參照YC/T 217—2007[23] 測定鉀含量,參照YC/T 162—2011[24] 測定氯含量,參照YC/T 216—2013[25]測定淀粉含量。
1.3.4 經(jīng)濟性狀 對烤后煙進行分級整理,統(tǒng)計上等煙比例、中上等煙比例和均價等經(jīng)濟性狀。
1.3.5 外觀質(zhì)量和感官質(zhì)量 由云南中煙工業(yè)有限責任公司5位外觀品質(zhì)鑒定專家參照GB 2635—1992[26]和YC/T 530—2015[27]對烤后煙葉樣品進行外觀質(zhì)量和感官質(zhì)量評價。
1.4 數(shù)據(jù)分析
采用Excel 2016、Origin 2021、DPS 7.05、SPSS26.0和Photoshop 2021進行數(shù)據(jù)處理、繪圖和統(tǒng)計分析。
2 結果與分析
2.1 烘烤過程中煙葉顏色變化
2.1.1 煙葉在烘烤過程中L、a、b 值的變化 由表1可知,3種工藝處理煙葉在烘烤過程中的L和b值均呈現(xiàn)出先迅速升高、而后穩(wěn)定上升、最后下降的變化趨勢;a值則呈現(xiàn)出變黃前期大幅度上升、變黃后期小幅度上升的變化趨勢。CK處理的L值在0~36和48~60 h的上升幅度較大,且在60 h達到最大值。T1 和T2 處理在72 和60 h 達到最大;在96 h時,T2處理的L值顯著小于CK和T1處理。對于a值來說,CK和T1處理均在48~60 h的烘烤階段中由負轉(zhuǎn)正,而T2處理由負向正的轉(zhuǎn)變則發(fā)生在36~48 h階段;3個處理在變黃結束時的a值差異不顯著。3個處理烘烤煙葉的b值在0~36 h均有較大程度地上升,其中CK處理在72 h上升到最大值,T1和T2處理在60 h上升到最大值;在煙葉變黃結束時,CK和T1處理與T2處理存在顯著差異。當煙葉烘烤結束時,不同工藝處理煙葉的L、a、b值均存在顯著差異,T1處理的L和b值最大,a 值最小。由圖2 和圖3 標準色卡結果可知,T1工藝處理變黃結束時及烤后煙葉黃度值較好,煙葉顏色飽和度高,富有光澤。
2.1.2 煙葉在烘烤過程中C、h、H 和ΔE 值的變化 由圖4可知,在煙葉烘烤變黃期過程中,3種工藝處理煙葉的C、h、ΔE值均呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢,H值在烘烤過程中整體上表現(xiàn)為持續(xù)上升。對于C值,3種工藝處理在0~36 h均劇烈增加;在96 h時,T2處理的C值顯著小于CK和T1處理,且T1處理最大,表明T1工藝處理下煙葉顏色更飽和。對于h值,各處理煙葉在0~36 h上升幅度較大,但T1處理較CK和T2處理上升的變化趨勢更加明顯;隨著烘烤進程的推進,3種工藝處理煙葉的h值均逐漸下降;在96 h時,T2處理的h值與CK和T1處理差異顯著。對于H值,當煙葉烘烤推進到36~48 h時,T2處理煙葉的H值在此期間由負值轉(zhuǎn)為正值,且上升的變化趨勢最為劇烈;而CK和T1處理煙葉的H值由負轉(zhuǎn)正的轉(zhuǎn)變趨勢則發(fā)生在48~60 h期間,此時3種工藝處理間差異不顯著。對于ΔE值,T2最大,T1最小,表明煙葉在T2工藝處理下相較于鮮煙葉顏色變化大,但3 種工藝處理烘烤結束后的ΔE 值無顯著差異。
2.2 烘烤過程中煙葉色素含量的變化
質(zhì)體色素是存在于煙葉質(zhì)體內(nèi)進行光合作用的重要物質(zhì),是煙葉中很多小分子香氣物質(zhì)的前體物[20]。由圖5可知,3種工藝處理煙葉的葉綠素a在烘烤變黃期均持續(xù)降解,降解速率呈“慢-快-慢”的變化趨勢。在變黃結束時,3種工藝處理煙葉的葉綠素a含量差異不顯著,但T1最小,由此可見,T1工藝處理有利于煙葉中葉綠素a的降解。3種工藝處理煙葉的葉綠素b在烘烤變黃期整體上呈穩(wěn)定下降的趨勢,變黃前期各工藝處理間無顯著差異,變黃后期差異逐漸顯現(xiàn)。在烘烤變黃期結束時,T2工藝處理煙葉的葉綠素b降解速率和降解比例顯著高于CK和T1處理。由此可見,T2工藝處理有利于煙葉中葉綠素b的降解。3種工藝處理煙葉的類胡蘿卜素含量均呈穩(wěn)定下降的趨勢。在整個變黃期,T1處理煙葉的類胡蘿卜素含量均高于其他處理;在烘烤變黃期結束時,T2處理的類胡蘿卜素降解速率和降解比例顯著低于CK和T1處理;由此可見,T2工藝處理有利于煙葉中類胡蘿卜素的降解。3種工藝處理煙葉的類葉比變化趨勢基本一致,整體上均表現(xiàn)為先增后降。在烘烤變黃期結束時,T2工藝處理煙葉的類葉顯著低于T1處理。
2.3 烘烤過程中煙葉顏色參數(shù)與色素含量的相關分析
由圖6可知,在CK處理中,煙葉的L與a、b、C和H均呈極顯著正相關,與各色素含量呈極顯著負相關;a與b、C和H均呈極顯著正相關,與各色素含量均呈極顯著負相關;b與h和H均呈極顯著正相關,與各色素含量呈顯著或極顯著負相關;C與h和H呈極顯著正相關,與各色素含量呈顯著或極顯著負相關;h與b和C達到極顯著正相關;H與各色素含量均呈極顯著負相關;各色素含量間均呈極顯著正相關。
在T1處理中,煙葉L與各顏色參數(shù)均呈極顯著正相關,與葉綠素a和b呈極顯著負相關;a除與h不存在顯著相關外,與其他各指標均達到顯著或極顯著水平,其中與L、b、C和H呈正相關,與各色素含量呈負相關;b與h、H和C呈顯著或極顯著正相關,與葉綠素a和b均呈極顯著負相關;C與h和H呈顯著或極顯著正相關,與葉綠素a、葉綠素b呈極顯著負相關;h與L、b和C呈顯著或極顯著正相關;各色素含量間均呈極顯著正相關。
在T2處理中,煙葉L與各顏色參數(shù)均呈極顯著正相關,與葉綠素a和b呈顯著或極顯著負相關;a與b、C和H均呈極顯著正相關,與各色素含量均呈極顯著負相關;b與C、h和H均呈極顯著正相關,與葉綠素a和b呈顯著或極顯著負相關;C與h和H均呈極顯著正相關,與葉綠素a和b呈顯著或極顯著負相關;h與L、b和C呈顯著正相關;H與各色素含量均呈極顯著負相關,與各顏色參數(shù)均呈正相關;各色素含量間均呈極顯著正相關。
2.4 烘烤過程中煙葉顏色參數(shù)與色素含量的逐步回歸分析
由于3種工藝處理煙葉顏色參數(shù)均與其色素含量在一定程度上有著不同的密切相關性,大體上均達到顯著或極顯著水平。由此,通過對烘烤過程中煙葉顏色參數(shù)與色素含量進行逐步回歸分析建立“最優(yōu)”回歸模型。以烤煙煙葉L(x1)、a(x2)、b(x3)、C(x4)、h(x5)和H(x6)為自變量,以煙葉葉綠素a(?1)、葉綠素b (?2)和類胡蘿卜素含量(?3)為因變量,進行多元回歸方程擬合。結果(表2)表明,烘烤過程中煙葉顏色參數(shù)與色素含量的多元回歸方程擬合度較好,經(jīng)F 檢驗均達到了極顯著水平,表明建立的多元回歸方程可信度高、精密度高。在CK工藝處理中,與煙葉色素含量關系密切的顏色參數(shù)是a和H;在T1工藝處理中,與煙葉色素含量關系密切的顏色參數(shù)是a、b、h和H;在T2工藝處理中,與煙葉色素含量關系密切的顏色參數(shù)是L、a、C、h和H,其中a和H在3種工藝處理中均與煙葉的色素含量變化關系密切。
2.5 烘烤過程中煙葉顏色參數(shù)與色素含量的回歸模型驗證
對烘烤變黃期過程中質(zhì)體色素含量動態(tài)變化的預測回歸方程進行檢驗,由圖7可知,烘烤變黃期過程中3種工藝處理煙葉內(nèi)在色素含量的實測值與預測值相接近。對煙葉內(nèi)在色素含量的實測值與預測值做相關分析表明,CK處理下葉綠素與類胡蘿卜素的決定系數(shù)分別為0.978、0.898,T1處理下葉綠素與類胡蘿卜素的決定系數(shù)分別為0.969、0.882,T2處理下葉綠素與類胡蘿卜素的決定系數(shù)分別為0.985、0.957,3種工藝處理下均達到了極顯著水平。
2.6 烤后煙葉品質(zhì)評價
由表3可知,與CK相比,T1工藝處理的還原糖、總糖及淀粉含量均降低,其中淀粉含量為4.65%,與優(yōu)質(zhì)煙葉淀粉含量要求(2%~4%)較為接近;T2工藝處理的還原糖、總糖及淀粉含量均增加,CK和T2工藝處理淀粉含量較不符合優(yōu)質(zhì)煙葉淀粉含量要求。3個處理烤后煙葉的鉀、氯含量均以CK處理最高;3個處理烤后煙葉的煙堿和總氮含量分別為2.02%~3.24% 和2.02%~2.72%,均符合優(yōu)質(zhì)煙葉煙堿含量和總氮含量要求(1.5%~3.5%)。綜上所述,T1工藝處理可有效促進煙葉淀粉降解。
由圖8可知,3種工藝處理烤后煙葉的等級結構和均價有所差異。T1工藝處理烤后煙葉的上等煙和中上等煙比例均最大,烤后煙葉的均價也高于其他2個處理。由表4可知,不同工藝處理烤后煙葉外觀質(zhì)量表現(xiàn)為T1gt;CKgt;T2,其中T1工藝處理烤后煙葉的外觀質(zhì)量得以明顯改善,具體表現(xiàn)為油分增加,身份變薄,結構尚疏松,色度濃,掛灰雜色和含青煙比例減少。由圖9可知,T1工藝處理的煙支甜度好,香氣質(zhì)好,成熟煙香顯露,整體質(zhì)量較好;CK常規(guī)處理煙支濃度稍高,甜度稍欠,柔細度稍差,刺激性稍大,整體質(zhì)量一般;T2工藝處理煙支甜度、潤度稍差,濃度也稍低,雜氣、余味較差,整體質(zhì)量稍差。
3 討論
煙葉顏色是烤煙品質(zhì)的重要指標之一,會隨著不同的處理工藝和煙葉內(nèi)部化學成分的變化而發(fā)生改變,通??梢苑从碂熑~中不同化學成分的含量和比例,從而反映煙葉自身的品質(zhì)特點[28-30];因此,顏色不同的煙葉必然具有不同的內(nèi)在品質(zhì)特點。本研究結果表明,在烘烤變黃期過程中,3種工藝處理后煙葉顏色參數(shù)L和b值的變化趨勢基本一致,均表現(xiàn)為“上升-穩(wěn)定上升-下降”的變化趨勢,a值則表現(xiàn)為前期增幅較大、后期增幅較小的變化趨勢,這與張佳佳等[17]、武圣江等[31]的研究結果一致。在烘烤變黃期過程中,煙葉C和H 值的變化趨勢與賀帆等[18]的研究結果基本一致,但是在煙葉h和色差值上與其存在差異。本研究表明,h值在0~48 h呈持續(xù)上升趨勢,這可能與b/a值的大小差異有關,有可能是此期間煙葉內(nèi)在色素大量降解引起;在變黃期36~60 h期間,煙葉相對于鮮煙葉的色差值逐漸增加,這可能與供試烤煙品種以及烘烤工藝參數(shù)不同有關。不同產(chǎn)地同一品種、同一位置的煙葉,由于生態(tài)條件的不同,其顏色往往也存在差異。因此,不同產(chǎn)地煙葉的相關研究結果在某些指標上可能存在差異。在未來研究中,應最大限度地控制供試烤煙品種及煙葉部位等變量,減小試驗誤差。
本研究結果表明,在烘烤變黃期過程中,3種工藝處理煙葉質(zhì)體色素的降解規(guī)律基本一致,葉綠素含量表現(xiàn)為前期降幅較大、后期趨于穩(wěn)定下降的變化趨勢,類胡蘿卜素含量表現(xiàn)為穩(wěn)定下降的變化趨勢,這與孟可愛等[32]、楊立均等[33]的研究結果基本一致。在變黃期結束時,T2工藝處理煙葉的葉綠素b和類胡蘿卜素含量均最低,且葉綠素a含量也較低,說明T2工藝處理更有利于煙葉色素的降解,即較高的變黃溫度有利于煙葉色素的降解。研究表明,煙葉中類胡蘿卜素含量較高時,煙葉香氣質(zhì)好、香氣量足,但類胡蘿卜素含量也并非越多越好[34-36]。本研究中類葉比呈先升后降的變化趨勢,這與董淑君等[37]的研究結果存在差異,類葉比降低可能與煙葉變黃后期葉綠素降解量小、類胡蘿卜素降解量大有關。在烘烤變黃結束時,T2工藝處理煙葉的類葉比顯著低于T1處理,表明T1處理煙葉的變黃程度較好,雖然T2處理有利于色素的大量降解,但不利于煙葉外觀品質(zhì)。在烘烤過程中,煙葉由綠變黃,葉綠素降解較多,而類胡蘿卜素降解緩慢,逐漸使類胡蘿卜素占主導地位,這可能是類葉比升高的原因[38]。
在當?shù)爻R?guī)烘烤工藝主變黃溫度38 ℃的基礎上,通過不同變溫幅度和變溫頻率的設置,對變黃期煙葉進行2個變溫處理,結果表明,變黃結束時T1工藝處理煙葉的顏色變化差異較小,葉片黃度較好,顏色飽滿,富有光澤,較有利于煙葉內(nèi)在色素的降解,且烘烤過程中煙葉顏色參數(shù)與色素含量的多元回歸方程擬合度較好,經(jīng)F 檢驗均達到極顯著水平。T1工藝處理有利于淀粉降解,烤后煙葉的經(jīng)濟性狀最優(yōu),外觀質(zhì)量表現(xiàn)最佳,感官評吸整體質(zhì)量較好。綜上所述,云南臨滄煙區(qū)烤煙上部葉烘烤變黃期過程中煙葉外觀顏色與內(nèi)在色素含量顯著相關,可以將煙葉顏色參數(shù)作為輔助指標來判斷煙葉在烘烤過程中的色素含量。烘烤過程中煙葉顏色變化及內(nèi)在色素代謝的分子機制還有待進一步研究。
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