不同素質(zhì)煙葉烘烤過程中顏色值與色素含量的關(guān)系

李生棟 譚方利 黎妍妍 黃克久 吳文信 郭保銀 陳少鵬 宋朝鵬

摘要：【目的】研究不同素質(zhì)煙葉烘烤過程中外觀顏色參數(shù)與內(nèi)在色素含量間的關(guān)系，為實現(xiàn)不同素質(zhì)煙葉的精準(zhǔn)烘烤提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳詿熑~K326品種為試驗材料，分別取其下部嫩黃煙、中部返青煙、上部高溫逼熟煙和上部貪青晚熟煙4種特殊素質(zhì)煙葉進(jìn)行烘烤，測定烘烤過程中煙葉外觀顏色參數(shù)[綠色度（SPAD）、明度值（L*）、紅綠值（a*）、黃藍(lán)值（b*）]及色素含量，并對二者進(jìn)行相關(guān)分析。【結(jié)果】4種素質(zhì)煙葉的SPAD均在30～38 ℃下降最快。烘烤過程中，4種素質(zhì)煙葉的L*、a*和b*均呈不同程度上升趨勢，返青煙、嫩黃煙和高溫逼熟煙在30～38 ℃上升最快，貪青晚熟煙在30～42 ℃上升最快。葉綠素a與葉綠素b的含量變化趨勢基本一致，嫩黃煙、返青煙和高溫逼熟煙在30～38 ℃降解量最大，貪青晚熟煙則在42～48 ℃降解量最大；4種素質(zhì)煙葉的類胡蘿卜素含量相對降解量均較小，其中嫩黃煙的類胡蘿卜素含量在42～48 ℃迅速下降，高溫逼熟煙在30～38、48～54 ℃時有較小幅度下降，返青煙和貪青晚熟煙則呈緩慢下降趨勢；嫩黃煙、返青煙、高溫逼熟煙和貪青晚熟煙的類胡蘿卜素含量與葉綠素含量比值增長最快分別出現(xiàn)在30～42、30～38、42～48和48～54 ℃。不同素質(zhì)煙葉SPAD與葉綠素含量均呈極顯著正相關(guān)（P<0.01，下同），高溫逼熟煙L*與葉綠素a含量呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），其他3種素質(zhì)煙葉L*、a*、b*與葉綠素含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)?！窘Y(jié)論】不同素質(zhì)煙葉在烘烤過程中其外觀顏色參數(shù)與內(nèi)在色素含量具有密切相關(guān)性，可依據(jù)外觀顏色參數(shù)估計煙葉內(nèi)部色素含量，為準(zhǔn)確把握不同素質(zhì)煙葉烘烤進(jìn)程提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 煙葉素質(zhì)；顏色參數(shù)；色素含量

中圖分類號： S572.092 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）09-1570-06

Abstract：【Objective】The present study was conducted to study relationship between color parameters and pigment contents of different-quality tobacco leaves， in order to provide theoretical foundation for precise flue curing of different-quality tobacco. 【Method】Tobacco K326 was chosen as the experiment material. Four special quality tobacco namely tender leaves at bottom part， re-greening leaves at middle part， heat-forced maturity leaves at top part and over-green and late-maturing leaves at top part were flue cured. During the procedure， color parameters[soil and plant analyzer development value（SPAD）， lightness value（L*）， red-green index（a*）， yellow-blue index（b*）] and pigment content of tobacco were measured and analyzed. 【Result】SPAD of four kinds of leaves dropped at fastest speed during 30-38 ℃. During flue curing process， L* ， a*， b* of four kinds of leaves increased to different extent. The values of re-greening leaves， tender leaves， heat-forced maturity leaves increased most rapidly during 30-38 ℃ and those of over-green and late-maturing leaves increased most quickly during 30-42 ℃. Variation trends of chlorophyll-a and chlorophyll-b contents were similar. During 30-38 ℃， degradation amount of tender leaves， re-greening leaves and heat-forced maturity leaves reached maximum， while over-green and late-maturing leaves reached degradation amount peak during 42-48 ℃. Degradation amount of carotenoids contents of four kinds of leaves were relatively small. In terms of tender leaves， carotenoids contents dropped rapidly during 42-48 ℃； carotenoids contents of heat-forced maturity leaves dropped slightly both during 30-38 and 48-54 ℃； carotenoids contents of re-greening leaves and over-green and late-maturing leaves went through a slow decline. The ratio of carotenoids contents to chlorophyll contents of tender leaves， re-greening leaves， heat-forced maturity leaves and over-green and late-maturing leaves increased during 30-42， 30-38， 42-48 and 48-54 ℃， respectively. There was extremely significant positive correlation between SPAD and chlorophyll content in four kinds of tobacco leaves（P<0.01， the same below）. There was significant negative correlation between L* and chlorophyll-a in heat-forced maturity leaves（P<0.05）. In terms of other 3 kinds of leaves， there was extremely significant negative correlation between L*， a*， b* and chlorophyll contents. 【Conclusion】During flue curing process， color parameters and pigment contents of different-quality tobacco leaves are closely related. Color parameters can be used to estimate pigment contents of tobacco， in order to provide theoretical foundation for handling flue-curing process of different quality tobacco.

Key words： tobacco quality； color parameter； pigment content

0 引言

【研究意義】煙葉葉面顏色是煙葉內(nèi)在色素含量的最直觀表現(xiàn)，不同素質(zhì)煙葉由于內(nèi)在物質(zhì)含量，特別是色素含量的變化，使其存在嫩黃、濃綠等特殊外在表現(xiàn)。在烘烤過程中運(yùn)用正常煙葉的判定標(biāo)準(zhǔn)無法準(zhǔn)確判斷烘烤關(guān)鍵轉(zhuǎn)火點，因此，建立一套直觀的不同素質(zhì)煙葉烘烤判定辦法顯得尤為重要?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】前人對烤煙色素類的研究涉及較多領(lǐng)域，如生態(tài)、栽培、調(diào)制、品質(zhì)等。周冀衡等（2005）、過偉民等（2009）的研究結(jié)果表明，烤煙色素是煙草香氣形成的重要前體，且與煙草外觀質(zhì)量有密切聯(lián)系；徐秀紅等（2006）、武圣江等（2012）研究表明，采收方式及烘烤工藝的不同會造成色素降解速率及烤后煙色素含量的變化；李虎林等（2008）對比分析曬紅煙、白肋煙、烤煙葉片的葉綠素和類胡蘿卜素含量，結(jié)果表明，不同類型煙葉其內(nèi)在色素含量差異較明顯；王新發(fā)等（2010）對煙草不同施氮量進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)煙草鮮煙葉色素含量隨氮施用量增加而增加，隨煙草生育期延長而減少；趙宸楠等（2010）研究河南、云南兩個生態(tài)區(qū)烤煙葉片發(fā)育過程中色素、降解產(chǎn)物及關(guān)鍵酶基因表達(dá)的變化規(guī)律，結(jié)果表明，葉片發(fā)育前期河南烤煙色素含量接近或高于云南烤煙，發(fā)育后期河南烤煙色素含量明顯減少，云南煙葉色素降解多于河南煙葉，云南烤煙質(zhì)體色素合成關(guān)鍵酶中各基因的表達(dá)強(qiáng)度均高于河南烤煙的相應(yīng)時期；王濤等（2012）、張軍剛等（2014）對煙葉成熟度及成熟過程中的色素含量進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)煙葉外觀色度參數(shù)與內(nèi)部色素含量有顯著相關(guān)性?！颈狙芯壳腥朦c】烤煙色素在煙草學(xué)科各領(lǐng)域均有涉及，但其研究對象除不同成熟度煙葉外，大多局限于以正常采收營養(yǎng)積累較為充實的煙葉為試驗材料，而以因生態(tài)、栽培、管理等因素造成的不同素質(zhì)煙葉為材料，對其在烘烤過程中色素變化的研究尚未涉及。【擬解決的關(guān)鍵問題】研究不同素質(zhì)煙葉在烘烤過程中外觀顏色參數(shù)變化與內(nèi)在色素降解規(guī)律及兩者的相關(guān)性，為不同素質(zhì)煙葉烘烤提供精準(zhǔn)的判斷依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試煙草品種為烤煙品種K326，于2015年3月20日移栽；種植行距120 cm，株距50 cm，打頂后株高110～120 cm，留葉數(shù)18～24片。主要儀器設(shè)備：SPAD- 502（日本柯尼卡美能達(dá)公司）、WSC-3型全自動測色色差計（北京光學(xué)儀器廠）。

1. 2 試驗方法

試驗于2015年5～9月在湖南省桂陽縣正和煙草站進(jìn)行。供試土壤為水稻土，土壤pH呈弱酸性至中性，土壤有機(jī)質(zhì)含量35.8 g/kg，氯離子含量18.1 mg/kg，速效磷和速效鉀含量分別為21.1和100.4 mg/kg。依據(jù)湖南省桂陽縣2015年煙草大田生育期生態(tài)條件，并參照陳海生等（2009）、朱佩等（2014）的評定方法，確定湖南省桂陽縣K326下部嫩黃煙、中部返青煙、上部高溫逼熟煙和上部貪青晚熟煙4種素質(zhì)煙葉進(jìn)行烘烤試驗，采收時間分別為移栽后105、120、130和136 d。

1. 3 測定項目及方法

樣品水含量采用殺青烘干法測定（趙會納等，2014），質(zhì)體色素含量采用分光光度法（霍開玲等，2011）測定。綠色度（SPAD）測定參照謝曉金等（2010）的水稻葉片測定方法并進(jìn)行改良，擴(kuò)大測定樣品數(shù)量；煙葉樣品顏色從明度值（L*）、紅綠值（a*）及黃藍(lán)值（b*）3方面進(jìn)行評價，3種顏色參數(shù)參照霍開玲等（2011）的烤煙樣品顏色測定方法并結(jié)合實際情況進(jìn)行改進(jìn)測定。

1. 4 統(tǒng)計分析

采用Excel 2010對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、制圖及無量綱化處理，并利用SPSS 21.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異分析及逐步回歸分析。數(shù)據(jù)處理方法如下式所示：

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同素質(zhì)煙葉顏色參數(shù)在烘烤過程中的動態(tài)變化

由圖1-A可知，不同素質(zhì)煙葉鮮煙的SPAD以貪青晚熟煙最高，返青煙與高溫逼熟煙相差不明顯，而嫩黃煙的SPAD最低。在整個烘烤過程中，不同素質(zhì)煙葉的SPAD均呈下降趨勢，其中返青煙和高溫逼熟煙的SPAD在30～38 ℃下降幅度最大，分別下降25.30和25.04，38～42 ℃期間下降緩慢，烘烤至42 ℃時降至最低；貪青晚熟煙和嫩黃煙在30～38 ℃的下降幅度也最大，分別下降17.56和12.67，38～42 ℃持續(xù)下降，在48 ℃時降至最低。此外，返青煙和高溫逼熟煙SPAD在整個烘烤過程中變化基本同步，二者間差異不顯著（P>0.05，下同），但在30～38 ℃時與其他2種素質(zhì)煙葉SPAD間差異極顯著（P<0.01，下同）。

由圖1-B可知，烘烤過程中不同素質(zhì)煙葉L*在變黃期（30～38 ℃）均呈上升趨勢，除貪青晚熟煙在42 ℃時達(dá)最大值外，其余素質(zhì)煙葉均在38 ℃時達(dá)最大值。嫩黃煙、返青煙和貪青晚熟煙L*達(dá)最大值后基本穩(wěn)定，但高溫逼熟煙L*達(dá)最大值后至68 ℃期間表現(xiàn)出小幅下降。

a*反應(yīng)煙葉顏色的紅、綠變化，其正值越小，煙葉綠色越濃，紅色越淺。由圖1-C可知，不同素質(zhì)煙葉鮮煙均表現(xiàn)為綠色（a*<0），以貪青晚熟煙鮮煙綠色最深（a*最大），與其他素質(zhì)煙葉呈極顯著差異。烘烤過程中，不同素質(zhì)煙葉a*均呈逐漸增加趨勢，嫩黃煙a*在30～42 ℃基本勻速增加，其余素質(zhì)煙葉均在30～38 ℃增加最快；烘烤至42 ℃后，高溫逼熟煙和貪青晚熟煙a*均出現(xiàn)下降，在48 ℃下降后呈上升趨勢，68 ℃時a*極顯著高于其他2種素質(zhì)煙葉；嫩黃煙和返青煙a*在54～68 ℃出現(xiàn)下降，在烘烤結(jié)束時不同素質(zhì)煙葉a*均存在顯著差異（P<0.05，下同）。

b*反應(yīng)煙葉的黃藍(lán)值，b*越大，煙葉綠色越淺，黃色越濃。由圖1-D可知，在烘烤過程中，不同素質(zhì)煙葉b*均呈先增加后逐漸趨于穩(wěn)定的變化趨勢。嫩黃煙和高溫逼熟煙鮮煙b*無顯著差異；48 ℃時嫩黃煙b*極顯著低于其他素質(zhì)煙葉，68 ℃時返青煙和貪青晚熟煙b*差異不顯著。整體來看，貪青晚熟煙明顯區(qū)別于其他煙葉，其在30～38 ℃期間b*增加緩慢，38～42 ℃增加迅速，42～54 ℃呈緩慢增長趨勢，之后有所下降；嫩黃煙、返青煙和高溫逼熟煙b*在30～38 ℃均增加較快，高溫逼熟煙和返青煙b*在烘烤結(jié)束時略有下降。

2. 2 不同素質(zhì)煙葉色素含量在烘烤過程中的動態(tài)變化

由圖2-A可知，采收鮮煙葉綠素a含量排序為：返青煙>嫩黃煙>貪青晚熟煙>高溫逼熟煙；烘烤過程中，嫩黃煙、返青煙和高溫逼熟煙的葉綠素a含量變化基本一致，均在30～38 ℃降解量最大，分別為0.672、0.948和0.432 mg/g，嫩黃煙和高溫逼熟煙在38～42 ℃仍有小幅度降解；貪青晚熟煙的葉綠素a含量在30～42 ℃降解緩慢，42～48 ℃降解量最大，為0.484 mg/g，之后趨于穩(wěn)定。

由圖2-B可知，不同素質(zhì)煙葉鮮煙的葉綠素b含量變化趨勢與葉綠素a基本一致。嫩黃煙、返青煙和高溫逼熟煙的葉綠素b含量均呈先快速下降后逐漸穩(wěn)定的變化趨勢，而貪青晚熟煙的葉綠素b含量在30～38、38～42 ℃的降解量分別為0.096和0.070 mg/g，在42～

48 ℃的降解量為0.215 mg/g，階段降解量明顯大于30～42 ℃，48 ℃后含量基本穩(wěn)定。

不同素質(zhì)煙葉的類胡蘿卜素含量變化與葉綠素含量的變化有較大區(qū)別。由圖2-C可知，采收鮮煙類胡蘿卜素含量排序為：嫩黃煙>貪青晚熟煙>返青煙>高溫逼熟煙，但類胡蘿卜素含量在烘烤過程中相對降解量均較小。嫩黃煙的類胡蘿卜素含量在42～48 ℃時迅速下降；返青煙和貪青晚熟煙的類胡蘿卜素含量在烘烤過程中呈緩慢下降趨勢；高溫逼熟煙的類胡蘿卜素含量在烘烤過程中均處于較低水平，且在30～38、48～54 ℃時有較小幅度下降。4種素質(zhì)煙葉烤后的類胡蘿卜素含量排序為：嫩黃煙>貪青晚熟煙>返青煙>高溫逼熟煙。

通過類胡蘿卜素含量與葉綠素含量比值（簡稱類葉比）也可分析不同素質(zhì)煙葉在烘烤過程中色素含量及顏色變化。由圖2-D可知，嫩黃煙類葉比在30～42 ℃緩慢上升，42～68 ℃趨于平穩(wěn)；返青煙類葉比在30～38 ℃上升較快，38～48 ℃時上升緩慢；高溫逼熟煙類葉比在30～42 ℃緩慢增長，42～48 ℃時迅速增長，48～68 ℃小幅增長后趨于穩(wěn)定；貪青晚熟煙類葉比在30～42 ℃基本穩(wěn)定，42～48 ℃緩慢增長，48～54 ℃迅速增長，之后增長緩慢。嫩黃煙、返青煙、高溫逼熟煙和貪青晚熟煙的葉類比增長關(guān)鍵溫度點分別為30、30、42和48 ℃。

2. 3 不同素質(zhì)煙葉烘烤過程中顏色參數(shù)與色素含量的多元回歸分析

如表1所示，4種素質(zhì)煙葉的SPAD與葉綠素含量均呈極顯著正相關(guān)，嫩黃煙、高溫逼熟煙和貪青晚熟煙的SPAD與類胡蘿卜素含量呈顯著正相關(guān)；嫩黃煙、返青煙和貪青晚熟煙的L*、a*、b*均與葉綠素a、葉綠素b含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；高溫逼熟煙L*與葉綠素a含量呈顯著負(fù)相關(guān)，a*、b*與葉綠素a、葉綠素b含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)；嫩黃煙a*、b*與類胡蘿卜素含量呈顯著負(fù)相關(guān)，高溫逼熟煙和貪青晚熟煙的a*與類胡蘿卜素含量呈顯著負(fù)相關(guān)。

3 討論

從煙葉著生位點來看，嫩黃煙來自下部葉，低于來自中部葉的返青煙、上部葉的高溫逼熟煙和貪青晚熟煙；葉齡方面，嫩黃煙<返青煙<高溫逼熟煙<貪青晚熟煙，因此不同素質(zhì)煙葉形成經(jīng)歷的生態(tài)因素必然不同，加之后期生產(chǎn)操作等也會造成不同素質(zhì)煙葉表現(xiàn)、變化不同。嫩黃煙由于煙葉發(fā)生較早，葉位較低，內(nèi)含物匱乏、內(nèi)在化學(xué)成分協(xié)調(diào)性差，而造成變黃期SPAD下降時間較長，a*在變黃期一直處于增加趨勢及b*在煙葉烘烤至42 ℃后基本穩(wěn)定在相對較低水平。高溫逼熟煙則因葉位較高，生育后期遭受較長時間的高溫、強(qiáng)光天氣，造成其色素出現(xiàn)部分光解，田間表現(xiàn)為黃綠交替的假熟現(xiàn)象（黃國文和陳良碧，2002；袁黔華等，2015），加之儀器的局限性和烘烤工藝操作，可能造成30 ℃時SPAD與返青煙相差不明顯、38 ℃后L*出現(xiàn)下降等外在表現(xiàn)。上部貪青晚熟煙鮮煙SPAD較高、烘烤過程下降較慢，變黃期L*和b*均呈增長趨勢，其原因可能為田間施肥過多或施肥不均勻所造成（劉國順，2003）；此外，在陰雨天氣的影響下根系對葉片供養(yǎng)能力有所提高且煙株葉片的減少，加之上部葉自身的部位特征致使煙葉積累較多色素及含氮化合物以提高滋生抗逆能力（高琴等，2013；江厚龍等，2014），在田間表現(xiàn)為貪青晚熟難落黃，在烘烤過程中則表現(xiàn)為難變黃。

本研究參考霍開玲等（2011）的試驗方法，以不同素質(zhì)煙葉為研究對象，探明不同素質(zhì)煙葉烘烤過程中顏色參數(shù)與色素含量的變化規(guī)律，進(jìn)一步完善了前人以不同成熟度煙葉為對象的研究體系（霍開玲等，2011；張軍剛等，2014），研究結(jié)果與王濤等（2012）的研究結(jié)果較相似，但不同素質(zhì)煙葉在關(guān)鍵溫度點的顏色與色素降解轉(zhuǎn)化量有較大差異，且變化趨勢也不同；本研究中，不同素質(zhì)煙葉外觀顏色變化與內(nèi)在色素含量具有顯著的相關(guān)性，可依據(jù)外觀顏色參數(shù)判斷內(nèi)在色素的降解轉(zhuǎn)化程度。

不同素質(zhì)煙葉的形成多由品種、部位、生態(tài)環(huán)境、田間管理等綜合因素造成，此外同一類型煙葉不同年份、不同煙區(qū)等條件下其內(nèi)在營養(yǎng)素質(zhì)同樣差異較明顯，加之農(nóng)業(yè)大田試驗重復(fù)性等問題，均會對不同素質(zhì)煙葉外觀顏色參數(shù)及內(nèi)在營養(yǎng)成分產(chǎn)生影響。因此對不同素質(zhì)煙葉的外觀特征、物質(zhì)轉(zhuǎn)化機(jī)制及生理生化特征等方面仍需進(jìn)一步完善。

4 結(jié)論

不同素質(zhì)煙葉在烘烤過程中其外觀顏色參數(shù)與內(nèi)在色素含量有一定相關(guān)性，可依據(jù)外觀顏色參數(shù)估計煙葉內(nèi)部色素含量，為準(zhǔn)確把握不同素質(zhì)煙葉烘烤進(jìn)程提供理論依據(jù)。

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（責(zé)任編輯 羅 麗）