劉心亞 陳小龍 馮亞克 劉 洋 段衛(wèi)東安學(xué)強(qiáng) 陳發(fā)元 曹興兵 趙園園 史宏志
(1河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院,450002,河南鄭州;2河南中煙工業(yè)有限公司,450016,河南鄭州;3貴州省煙草公司黔西南州公司,562400,貴州黔西南州)
在不斷優(yōu)化烤煙下部煙葉的情況下,上部葉產(chǎn)量已經(jīng)占到煙葉總產(chǎn)量的40%以上;相比中、下部位煙葉,上部煙葉煙氣濃度高、香氣量足、滿足感強(qiáng),對(duì)卷煙香味及風(fēng)格有很大的影響,是煙草卷煙配方中的重要部分[1]。滿足工業(yè)需求是生產(chǎn)的最終目標(biāo),可用性是煙葉在卷煙配方中的地位、作用、使用比例、使用效能及滿意程度等特征的綜合體現(xiàn)與評(píng)估[2]。然而,目前我國(guó)上部煙葉由于葉片厚、刺激性大、雜氣較重、油分較少以及香氣量不足[3],其可用性與國(guó)際水平相比仍有較大差距,不能大量用于工業(yè)生產(chǎn)一、二類卷煙,形成工業(yè)高位庫存,產(chǎn)區(qū)嚴(yán)重滯銷,制約了我國(guó)卷煙工業(yè)的發(fā)展[4-5]。因此,提高上部煙葉的可用性具有重要意義[6]。近年來,煙草行業(yè)大力推動(dòng)現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)建設(shè),重視煙草農(nóng)業(yè)科技研究與推廣工作,從農(nóng)業(yè)措施[7-8]、烘烤技術(shù)[9-10]、生態(tài)條件和成熟度等方面就提高上部煙葉可用性做了許多研究,并取得很大的進(jìn)展。但上部葉依然存在成熟度不足、難以達(dá)到高可用性的問題。
煙葉生產(chǎn)是影響煙葉工業(yè)可用性的關(guān)鍵,成熟度又是煙葉生產(chǎn)中重要的一環(huán),是烤煙重要的質(zhì)量要素,包括田間成熟度和分級(jí)成熟度。田間成熟度是煙葉生長(zhǎng)發(fā)育過程中表現(xiàn)出來的成熟程度,分級(jí)成熟度是田間收獲的葉片經(jīng)烘烤調(diào)制后形成的產(chǎn)品按采收標(biāo)準(zhǔn)劃分的成熟檔次,田間成熟度是分級(jí)成熟度的物質(zhì)基礎(chǔ)[11]。因此,采收真正成熟的煙葉是增加經(jīng)濟(jì)效益、提高上部葉可用性的重要途徑,也是保證煙葉品質(zhì)和外觀質(zhì)量的前提[12-14]。對(duì)提高煙葉成熟度來說,規(guī)范栽培是基礎(chǔ),正確采收是關(guān)鍵,科學(xué)烘烤是重點(diǎn)[15]。通過對(duì)豫中煙區(qū)[16]和湖北煙區(qū)[17]的研究表明,上部葉集中一次性采收有助于提高煙葉的成熟度和煙葉品質(zhì)。劉國(guó)順等[18]發(fā)現(xiàn),適當(dāng)延遲采收可有效提高上部煙葉的成熟度和品質(zhì)。
黃金葉現(xiàn)階段正處于品牌轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期,需要黔西南州的煙葉來進(jìn)一步滿足一、二類卷煙的發(fā)展需求。然而,目前黔西南州煙葉成熟度不夠、青雜稍多、外觀質(zhì)量差、煙堿含量偏低、香氣不足,因此如何提高上部葉的品質(zhì)及其可用性是當(dāng)前亟需解決的問題。試驗(yàn)以云煙87為供試材料,對(duì)上6片煙葉進(jìn)行延遲采收,通過分析延遲不同時(shí)間采收煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量情況,確定最適于黔西南州上部煙葉采收的時(shí)間,明確優(yōu)質(zhì)上部煙葉的成熟特征,為優(yōu)質(zhì)上6片煙葉成熟采收提供依據(jù)。
試驗(yàn)于2020年在貴州省黔西南州普安縣新店鎮(zhèn)(104°57′E,25°48′N)進(jìn)行,供試品種為云煙87。4月20日移栽,6月25日打頂抹芽,留葉數(shù)為18片。試驗(yàn)田塊規(guī)整,肥力中等。煙株長(zhǎng)勢(shì)均勻一致,生長(zhǎng)良好,按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)栽培措施進(jìn)行管理。
根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和耐熟性情況,當(dāng)?shù)責(zé)熑~正常采收之后在地里最多能生長(zhǎng)16d,而延遲12d之后的煙葉葉片成熟斑明顯增加,葉片破損嚴(yán)重,不能用于工業(yè)生產(chǎn),因此該試驗(yàn)把從煙葉正常采收前的4d到后12d,間隔4d進(jìn)行1次采收,即可保證處理間葉片顏色和主脈變白程度等有差異性,又能保證對(duì)成熟度的辨識(shí)。采收期內(nèi)降雨量較少(85.3mm),不影響烤煙的成熟。地上部葉8月25日正常采收,從8月21日開始采收樣品,設(shè)置5個(gè)處理(表1)。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每個(gè)處理重復(fù)3次,小區(qū)面積0.2hm2,行株距為1.2m×0.5m,密度為16 500株/hm2。樣品為每個(gè)處理的上6片煙葉,取樣時(shí)將上6片煙葉按照上3片和下3片進(jìn)行采收,采收及烘烤均按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。烘烤結(jié)束后,每個(gè)處理隨機(jī)選取樣品6kg,進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性狀、外觀質(zhì)量、物理性狀、化學(xué)成分和感官品質(zhì)的分析評(píng)價(jià)。
表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Experimental design
1.3.1 煙葉成熟的采收特征 田間煙葉采收時(shí),在各小區(qū)選取15株長(zhǎng)勢(shì)均勻一致、有代表性的煙株進(jìn)行標(biāo)記,對(duì)上6片的煙葉進(jìn)行成熟特征的鑒別和記錄。葉片落黃程度、成熟斑及葉片色調(diào)由人工進(jìn)行判定評(píng)測(cè)。葉面與莖稈角度使用量角器測(cè)量。
1.3.2 采收煙葉相對(duì)葉綠素含量(SPAD值) 在各小區(qū)選擇15株長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的、有代表性的煙株,以葉片主脈為對(duì)稱軸,使用OK-Y104葉綠素儀(鄭州歐柯奇儀器制造有限公司)測(cè)定兩側(cè)葉基、葉中和葉尖6個(gè)點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)測(cè)量3次,以平均值作為該片煙葉的SPAD值。
1.3.3 外觀質(zhì)量 根據(jù)《烤煙:GB/T 2635-1992》[19]的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煙葉進(jìn)行分級(jí),對(duì)分級(jí)后的煙葉從葉片結(jié)構(gòu)、成熟度、油分、顏色、色度和身份進(jìn)行外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)。
1.3.4 經(jīng)濟(jì)性狀 根據(jù)《烤煙:GB/T 2635-1992》[19]對(duì)烤后煙葉進(jìn)行分級(jí),統(tǒng)計(jì)等級(jí)結(jié)構(gòu)和均價(jià),計(jì)算單葉重、產(chǎn)量和產(chǎn)值等經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)。
1.3.5 物理性狀 對(duì)烤后煙葉采用測(cè)量法測(cè)定葉長(zhǎng)和葉寬,采用稱重法測(cè)定單葉重、含梗率及葉質(zhì)重,使用BHZ1-1型薄片厚度計(jì)(石家莊誠(chéng)信中輕機(jī)械設(shè)備有限公司)測(cè)定葉片厚度,使用ZKW-3煙草薄片抗張?jiān)囼?yàn)機(jī)(廣州潤(rùn)湖儀器有限公司)測(cè)定葉片拉力。
1.3.6 化學(xué)成分 采用AAⅢ型連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀(德國(guó)BRAN+LUEBBE公司),按照《煙草及煙草制品標(biāo)準(zhǔn)體系:YC/Z 240-2008》[20]測(cè)定化學(xué)成分含量。
1.3.7 香氣成分 采用內(nèi)標(biāo)法[21]檢測(cè)香氣成分含量。
1.3.8 感官品質(zhì) 將烤后煙葉切絲,卷成單料煙,由河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司和河南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家栽培生理生化研究基地評(píng)吸專家進(jìn)行評(píng)吸打分,檢測(cè)指標(biāo)包括香氣量、香氣質(zhì)、濃度、雜氣、刺激性、余味和燃燒性等。
采用Excel 2010和SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析,用Duncan法進(jìn)行多重比較。
從圖1可知,隨著采收時(shí)間的延遲,不同處理的煙葉成熟特征變化明顯。
圖1 不同采收期煙葉的主要外觀特征Fig.1 Main appearance characteristics of tobacco leaf during different harvesting dates
由表2可知,從提前4d到延遲12d采收,上6片煙葉葉面色調(diào)由黃綠或綠黃,逐步變?yōu)闇\黃直到淡黃,葉面落黃程度明顯增加,葉脈變白,絨毛加劇脫落,成熟斑由較少逐漸增多直至較多,枯焦面積增大。這可能是隨著煙葉成熟度的提高,煙葉的內(nèi)含物質(zhì)充分轉(zhuǎn)化引起的,進(jìn)而說明不同采收期對(duì)煙葉主要外觀特征的影響明顯[22]。
表2 不同采收期對(duì)煙葉主要外觀特征的影響Table 2 Effects of different harvest dates on main appearance characteristics of tobacco leaves
SPAD值可以判斷煙葉的成熟度。由圖2可知,隨著采收期的延遲,上3片和下3片煙葉的SPAD值逐漸降低,各處理間存在顯著差異。在延遲4d采收前,上3片的SPAD值大于下3片,之后上3片的SPAD值小于下3片。通過SPAD值和延遲采收天數(shù)的趨勢(shì)線方程得R2>0.9000,擬合度較高,可以通過趨勢(shì)線方程計(jì)算出適宜采收期的SPAD值,用以指導(dǎo)生產(chǎn)。
圖2 不同采收期對(duì)煙葉SPAD值的影響Fig.2 SPAD value of tobacco leaf during different harvest dates
從表3可知,隨著采收期的延遲,烤后煙葉的外觀品質(zhì)發(fā)生改變,上3片和下3片均表現(xiàn)為葉片顏色加深,由檸檬黃變?yōu)殚冱S,成熟度由尚熟達(dá)到完熟,疏松度由緊密或稍密到尚疏松,油分先增加后減小,色度和身份均有改善,殘傷面積加大。整體來看,上3片和下3片均延遲4~8d采收外觀質(zhì)量最為理想,此時(shí)葉片組織結(jié)構(gòu)尚疏松、油分較足、身份中等,工業(yè)可用性強(qiáng)。
表3 不同采收期對(duì)煙葉主要外觀質(zhì)量的影響Table 3 Effects of different harvest dates on main appearance quality of tobacco leaves
烤后煙葉的經(jīng)濟(jì)性狀是煙葉等級(jí)結(jié)構(gòu)、均價(jià)及內(nèi)含物質(zhì)協(xié)調(diào)性的綜合體現(xiàn),因此成為優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的重要指標(biāo)。由表4可知,上3片和下3片烤后煙葉的單葉重、均價(jià)、上等煙比例、產(chǎn)量和產(chǎn)值都表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì),因隨著成熟度的提高煙葉內(nèi)含物質(zhì)先積累再逐漸被消耗。上3片和下3片煙葉的產(chǎn)值各處理差異顯著,均價(jià)除正常和延遲8d采收間差異不顯著外,其他各處理間差異顯著。上3片的上等煙比例除正常和延遲8d采收間差異不顯著,其他處理差異顯著。下3片正常和延遲4d采收的單葉重和上等煙比例差異不明顯,延遲4d和延遲8d采收差異顯著。產(chǎn)值、均價(jià)和上等煙比例均以延遲4d采收為最大值。綜合來看,上3片和下3片在延遲4d時(shí)采收產(chǎn)值最高,經(jīng)濟(jì)效益最好。
表4 不同采收期對(duì)煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響Table 4 Effects of different harvest dates on economic characters of tobacco leaves
由表5可知,隨著采收期的延遲,上部葉煙葉的葉長(zhǎng)、葉寬和單葉葉面積均呈先增大后減小的趨勢(shì)。上3片的單葉葉面積提前4d和正常采收時(shí)差異顯著,延遲4d和延遲8d采收時(shí)差異顯著,在正常采收時(shí)出現(xiàn)最大值。
表5 不同采收期對(duì)煙葉物理性狀的影響Table 5 Effects of different harvest dates on physical properties of tobacco leaves
由圖3和圖4可知,在延遲采收的時(shí)間范圍內(nèi),葉質(zhì)重和含梗率與采收期的相關(guān)性較大。隨著采收期的延遲,上部煙葉的葉質(zhì)重逐漸減小,上3片和下3片的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)0.9391和0.9139。含梗率先減小后增大,上3片的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.8521,下3片達(dá)0.8838。說明隨著采收期的延遲,煙葉內(nèi)含物質(zhì)逐漸從積累轉(zhuǎn)變?yōu)榻到廪D(zhuǎn)化為主,并進(jìn)一步達(dá)到最佳的生理狀態(tài)、物理狀態(tài)和協(xié)調(diào)的化學(xué)組成。延遲4~8d采收時(shí),葉質(zhì)重適宜、厚度適中、柔韌性好、含梗率較低,工業(yè)利用性強(qiáng),可用性高。
圖3 不同采收期對(duì)煙葉質(zhì)重的影響Fig.3 Effects of different harvest dates on leaf density of tobacco leaves
圖4 不同采收期對(duì)煙葉含梗率的影響Fig.4 Effects of different harvest dates on midrib ratio of tobacco leaves
由表6可知,隨著采收期的延遲,上3片和下3片煙葉淀粉、總糖和還原糖含量均呈先增加后減少的趨勢(shì),淀粉含量各處理間差異顯著,總糖和還原糖含量在延遲4d和延遲8d采收時(shí)存在顯著性差異,因隨著成熟度提高,物質(zhì)積累逐漸增加,達(dá)到頂點(diǎn)后,煙葉的合成能力下降,消耗加劇,所以總糖、還原糖及淀粉含量先升高后降低[23]。隨著采收時(shí)間的延遲,鉀、煙堿和氯含量整體呈上升趨勢(shì),煙堿含量增加顯著,總氮含量整體呈降低趨勢(shì)。上3片和下3片的氮堿比、糖堿比和鉀氯比在延遲4d和延遲8d采收時(shí)差異顯著,延遲8d采收時(shí)各化學(xué)成分比例適中,含量相對(duì)協(xié)調(diào)。
表6 不同采收期對(duì)煙葉化學(xué)成分含量的影響Table 6 Effects of different harvest dates on chemical composition contents of tobacco leaves
對(duì)所測(cè)定的中性香氣物質(zhì)按照香氣前體物可分為棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、苯丙氨酸降解產(chǎn)物、類烯柏烷類降解產(chǎn)物和新植二烯5類[24]。由表7可知,隨著采收期的延遲,上3片和下3片棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、茄酮、苯丙氨酸降解產(chǎn)物和新植二烯含量逐漸增加,延遲4d和延遲8d采收差異顯著。在延遲采收范圍內(nèi),下3片的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物在延遲8d采收時(shí)含量最高,除新植二烯含量外,上3片中性香氣物質(zhì)均高于下3片。綜上所述,上3片和下3片中性香氣物質(zhì)總量在延遲采收范圍內(nèi)隨著采收時(shí)間的延遲持續(xù)增加,煙葉的滿足感更強(qiáng),整體上上3片香氣總含量高于下3片。
表7 不同采收期對(duì)煙葉香氣成分含量的影響Table 7 Effects of different harvest dates on aroma components of tobacco leaves μg/g
如表8所示,隨著采收時(shí)間的推遲,上3片和下3片煙葉感官品質(zhì)總得分先升高后降低。上3片和下3片總分均在延遲8d采收時(shí)最高,且后者處理間差異不顯著。下3片在延遲4~8d采收時(shí),香氣量足、香氣質(zhì)好、刺激性小、雜氣量少且燃燒性好。香氣質(zhì)、刺激性和雜氣屬于煙氣質(zhì)量類評(píng)分指標(biāo),香氣量、濃度和透發(fā)性屬于煙氣豐富程度指標(biāo),勁頭和余味代表煙氣滿足感,3類指標(biāo)整體變化規(guī)律和感官品質(zhì)總得分一致,都是呈先升高后降低的趨勢(shì)。
表8 不同采收期對(duì)煙葉感官品質(zhì)的影響Table 8 Effects of different harvest dates on sensory quality of tobacco leaves
對(duì)表4和表8數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸方程擬合(表9),可得出上3片和下3片煙葉煙氣品質(zhì)得分在延遲4.61和4.20d采收時(shí)最高,煙氣豐富程度得分在延遲8.11和8.44d采收時(shí)最高,煙氣滿足感得分在延遲7.92和7.54d采收時(shí)最高,感官評(píng)吸總得分在延遲7.00和6.89d采收時(shí)最高。這說明適當(dāng)延遲采收可以提高上部煙葉的感官品質(zhì),增加上部葉的產(chǎn)值。
表9 不同采收期煙葉感官品質(zhì)和產(chǎn)值的綜合評(píng)價(jià)Table 9 Comprehensive evaluation of sensory quality and output value of tobacco leaves at different harvest dates
烤煙上部煙葉是煙葉的重要組成部分,其品質(zhì)不但影響煙農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入,而且直接關(guān)系到原料保障和品牌建設(shè)。成熟度對(duì)煙葉的產(chǎn)質(zhì)量及可用性有很大的影響,高成熟度上部煙葉是企業(yè)追求的目標(biāo)。成熟度分為田間成熟度和分級(jí)成熟度,分級(jí)成熟度是田間成熟度的根本體現(xiàn)和最終要求,田間成熟度是分級(jí)成熟度的物質(zhì)基礎(chǔ)。采收真正成熟的上部葉是獲得優(yōu)質(zhì)烤后葉的基礎(chǔ),提高上部葉可用性的保障[11]。目前上部葉田間成熟度偏低,是制約煙葉質(zhì)量提升和有效供應(yīng)的主要問題。貴州煙區(qū)成熟期溫度偏低、開片不良、煙葉耐熟性差,這些是影響煙葉正常成熟的主要因素,因此,適當(dāng)提早移栽期,促進(jìn)煙株早生快發(fā),均衡土壤營(yíng)養(yǎng),合理控制株型,有利于促進(jìn)上部葉生長(zhǎng)發(fā)育和良好開片,提高上部葉耐熟性,在此基礎(chǔ)上適當(dāng)推遲采收,提高成熟度,可促進(jìn)物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化和結(jié)構(gòu)疏松,顯著提高可用性。傳統(tǒng)采收中,煙葉身份較厚,葉片顏色偏淡,組織結(jié)構(gòu)稍密,很難充分挖掘煙葉的潛力,而煙葉過熟采收,其產(chǎn)質(zhì)量又會(huì)有所下降,這與歐明毅等[25]的研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)通過對(duì)不同處理上部煙葉的外觀質(zhì)量、物理特征、化學(xué)成分和感官品質(zhì)等指標(biāo)的分析可知,適當(dāng)延遲采收可提高上部煙葉的成熟度,增加中、上等煙比重,改善煙葉的感官品質(zhì),增加產(chǎn)值,提高其工業(yè)可用性,這與前人[26]的研究結(jié)果一致。
隨著采收期的延遲,煙葉的成熟度提高,葉綠素降解,類胡蘿卜素和葉綠素比值升高,葉片顏色由綠到黃。葉綠素含量可以作為判斷田間采收成熟度的指標(biāo),通過測(cè)定SPAD值,可在對(duì)葉片無損的情況下實(shí)時(shí)判斷葉綠素含量,從而客觀反映成熟度,煙葉的成熟度越高,煙葉的SPAD值越低[27-28],因此可利用SPAD值指導(dǎo)上部葉的采收。通過感官評(píng)吸模擬方程可知,上部葉延遲7d左右時(shí)一次性采收煙葉品質(zhì)最好,這與張冰濯等[29]研究結(jié)果相似,延遲7d左右采收的上部葉,由于在延遲采收過程中內(nèi)含物質(zhì)被消耗,化學(xué)成分相互轉(zhuǎn)化,采收的煙葉組織結(jié)構(gòu)疏松,顏色橘黃,含梗率低,油分多,香氣量足,煙堿含量高,化學(xué)成分更加協(xié)調(diào),工業(yè)利用性強(qiáng)。對(duì)不同采收期的經(jīng)濟(jì)性狀建立模擬方程可知,上部葉延遲3d左右采收時(shí)產(chǎn)值最高,這是因?yàn)檠舆t3d左右采收上部煙葉的單葉重較大,產(chǎn)量較高,所以產(chǎn)值高,并不能體現(xiàn)煙葉的價(jià)格和品質(zhì),隨著采收期的延遲,上部煙葉的化學(xué)成分相互轉(zhuǎn)化,煙葉的單葉重降低,此時(shí)煙葉質(zhì)量提升,結(jié)合煙葉品質(zhì)和產(chǎn)值綜合考慮,延遲5d左右采收的上部煙葉經(jīng)濟(jì)效益最好。綜合感官評(píng)吸和經(jīng)濟(jì)性狀結(jié)果來看,針對(duì)河南中煙工業(yè)需求,黔西南州上部煙葉最適宜采收時(shí)間為延遲5~7d,與河南豫中煙區(qū)濃香型煙葉有一定差異[26,30],這可能和黔西南州煙區(qū)烤煙伸根期和成熟期的氣溫有所下降,成熟期降雨量較多有關(guān)。采收期的煙葉成熟特征與魏光鈺等[31]和黃珍平等[32]的研究結(jié)果一致。
為提高上部葉的可用性,黔西南州煙區(qū)的煙葉應(yīng)在正常采收的基礎(chǔ)上適當(dāng)延遲采收,可增加煙堿含量和SPAD值,糖堿比和氮堿比下降,化學(xué)成分比例協(xié)調(diào),經(jīng)濟(jì)性狀得到改善,可用性提高,延遲5d采收的上部煙葉經(jīng)濟(jì)效益最好,延遲7d采收的煙葉感官品質(zhì)最好。通過對(duì)感官評(píng)吸和經(jīng)濟(jì)性狀模擬回歸方程綜合來看,黔西南州上部煙葉,應(yīng)在傳統(tǒng)采收時(shí)間的基礎(chǔ)上延遲5~7d,在上3片SPAD值為10.36~12.79、下3片SPAD值為11.82~13.82時(shí)進(jìn)行,此時(shí)上部葉葉面落黃及主脈變白程度達(dá)90%以上,化學(xué)成分比例協(xié)調(diào),中性香氣物質(zhì)較足,感官品質(zhì)好,能滿足工業(yè)需求,可用性更高。