密集烘烤中烤煙顏色變化及其與主要成分的關系研究

霍開玲，張勇剛，樊軍輝，高 遠，宋朝鵬，宮長榮

（1.河南農業大學煙草學院，河南 鄭州 450002；

2.云南省煙草公司玉溪市公司，云南 玉溪 653100）

成熟度是影響煙葉質量和等級劃分的核心因素，影響并決定著煙葉最終的使用價值[1-3]。煙葉在成熟和烘烤過程中進行復雜的生理生化轉化，而煙葉顏色是其生理生化反應的集中外觀體現[4]。蔡憲杰等[1]指出，隨著成熟度的提高，煙葉顏色逐漸加深。梁洪波[5]采用L*（明亮度）、a*（色度指標中表示紅綠值）、b*（色度指標中表示黃藍值）色度學方法對烤后煙葉顏色進行深入研究指出，不同成熟度、不同色組間顏色值差異顯著，顏色指標L*、a*、b*等與煙葉內在化學成分顯著相關，所測顏色值基本能反映煙葉的內在品質。彭新輝[6]研究結果表明，C3L的正、反兩面的顏色指標L*、a*、b*值都分別高于對應的C3F；顏色指標a*、b*與β-胡蘿卜素含量均呈顯著正相關關系；指標L*與β-胡蘿卜素含量呈顯著負相關關系。目前，研究集中于密集烘烤中影響煙葉顏色變化的色素及其關鍵降解酶等主要生理指標[7-10]，而對如何量化煙葉顏色及其與主要化學成分的關系涉及的較少。因此，試驗采用色差計測定不同成熟度煙葉顏色的動態變化，分析顏色參數與主要化學成分的相關關系，以期為密集烘烤工藝的優化和完善提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2008～2009年進行。試驗材料取自于湖北省襄樊市保康縣龍坪煙站，供試土壤為黃粘土，弱酸性至中性，肥力中等。煙草品種為K326，5月5日移栽，種植行距120 cm，株距50 cm。施純氮45.0 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O＝1∶2∶3。田間管理按優質烤煙栽培生產技術規范進行。以下部煙葉（第5～6位葉）為試驗材料，設置未熟、尚熟、適熟和過熟4種田間采收成熟度處理。其外觀特征為：（1）未熟，主脈1/2發白，支脈青，葉色淡綠；（2）尚熟，主脈全白、發亮，支脈2/3變白，葉面黃色明顯，茸毛部分脫落；（3）適熟，主脈全白、發亮，支脈2/3變白，葉面黃而均勻，尖枯邊焦，茸毛較多脫落；（4）過熟，主脈和支脈全白、發亮，葉面黃泡變白，茸毛大部分脫落。

1.2 烘烤取樣

取樣前選取大田煙株長勢基本一致，葉色、葉片大小相對一致，素質基本相同的煙葉。采用小型密集烤房（裝煙室規格4m×1.5m×3.6m）以三段式烘烤工藝正常烘烤。裝煙密度為70 kg/m3。4個處理分別在煙葉烘烤的關鍵溫度點取樣：（1）干球38℃，濕球 35℃左右；（2）干球 42℃，濕球 36～37℃；（3）干球 48℃，濕球 38℃左右；（4）干球 54℃，濕球 39℃左右。鮮樣和烤后樣在圖表中分別以30℃、68℃表示，本試驗每次選取45片具有代表性的完整煙葉，其中15片用于葉色參數的測定，另外30片剔除主脈和支脈、取葉中部于烘箱中105℃下殺青5min，然后在60℃下烘干、粉碎，過60目篩，用于化學成分的測定。重復3次。

1.3 測定項目和方法

選擇大小和外觀色澤基本一致的煙葉，采用WSC-3型全自動測色色差計測定煙葉距離葉主脈約5 cm處對稱點的葉色，包括L*（表示亮度，從黑到白，0～100），a*（從綠到紅，-a～+a），b*（從藍到黃，-b～+b）、C（飽和度）、H（色度角）值，每半片葉等距離測量3個點，每片葉6個點的平均值為此葉片的色差值，重復15次。葉綠素、類胡蘿卜素含量采用黎娟的方法[11]測定，總氮、總酚、總糖和還原糖含量采用參考文獻[12-14]的方法測定，淀粉采用酸解法測定[15]。

1.4 數據處理

采用EXCEL和SPSS16.0對測定數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 烤煙顏色在密集烘烤中的變化

色差儀利用儀器內部的標準光源照明被測物體，在整個可見光波長范圍內進行一次積分測量，通過測定出CIE三刺激值（X，Y，Z），然后轉換成易于表示成顏色的數值。由圖1可知，煙葉明亮度L*值隨成熟度的提高而升高，且隨烘烤過程的進行逐漸升高；未熟煙葉在38～48℃升高幅度最大，而其余3種處理在30～38℃增大幅度較大；在48℃之前4種處理的差別較大，之后差別不明顯。烘烤過程中煙葉L*值的大小為：過熟>適熟>尚熟>未熟。方差分析表明：烘烤關鍵溫度點和不同成熟度間的L*值差異均達極顯著水平。

隨著烘烤過程的進行，4種不同成熟度煙葉的a*值變化均呈現升高趨勢。其中尚熟、適熟和過熟煙葉的a*值在38℃之前、48～54℃的烘烤溫度段上升的速率較快，38～48℃的溫度段變化趨緩，54℃以后保持在相對較高的水平。而未熟煙葉卻在42～54℃上升速率較快，比其他3種處理上升時間提前。方差分析表明：烘烤關鍵溫度點和不同成熟度間煙葉a*值的差異均達極顯著水平。

過熟鮮煙葉的b*值最大，其次為適熟、尚熟、未熟煙葉。不同成熟度鮮煙葉正反面b*值烘烤過程中變化趨勢基本一致，均在48℃之前升高，48～54℃有所下降，之后稍有回升。烤后未熟和尚熟煙葉的b*值較大，適熟和過熟煙葉相對較小。方差分析表明：烘烤關鍵溫度點和不同成熟度煙葉間b*值的差異均達極顯著水平。

C值代表煙葉的飽和度，由圖1可知，不同成熟度煙葉的C值在烘烤過程中的變化趨勢和b*值相似。在48℃之前不同處理的煙葉C值均增大且成熟度高的煙葉C值相對較大，在48～54℃的溫度段4種處理均下降，之后稍有回升，烤后成熟度低的煙葉C值相對較大。方差分析表明：烘烤關鍵溫度點和不同成熟度煙葉間C值的差異均達極顯著水平。

H值是煙葉的色度角，是根據a、b值計算的綜合色度指標，其值越大代表綠色越深，越小代表紅色越深。由圖2可知，在烘烤過程中，不同成熟度處理的煙葉H值總體上呈降低的趨勢。4種處理的煙葉H值在48℃之前均緩慢降低，在48～54℃的烘烤溫度段內快速下降，之后下降趨緩。方差分析表明：烘烤關鍵溫度點和不同成熟度煙葉間H值的差異均達極顯著水平。

2.2 烤煙主要化學成分在密集烘烤中的變化

圖1 不同成熟度烤煙的L*、a*、b*、C值在密集烘烤過程中的變化

表1 不同成熟度烤煙主要化學成分含量在密集烘烤中的變化

圖2 不同成熟度煙葉H值在烘烤過程中的變化

表1為不同成熟度烤煙主要化學成分含量在密集烘烤中的變化。鮮煙葉色素含量均隨成熟度的提高而降低，即表現為：未熟>尚熟>適熟>過熟。在38℃之前葉綠素含量降解量最大，之后降解緩慢。在密集烘烤中，成熟度不同的烤煙類胡蘿卜素的降解速度差異較大。適熟煙葉在烘烤過程中降解量最少為0.08mg/g DW，而未熟、尚熟和過熟煙葉降解量相對較大分別為0.16、0.13、0.16mg/g DW。烤后過熟煙葉葉綠素含量與其他3處理的差異達極顯著水平，不同成熟度煙葉類胡蘿卜素含量在烘烤過程中的差異均達極顯著水平。

在烘烤過程中，不同成熟度煙葉總糖和還原糖含量呈現先升高后降低的趨勢。不同處理均在48℃之前含量增大，之后降低。不同成熟度煙葉淀粉、總氮含量在烘烤中呈降低趨勢，在48℃之前降低幅度較大，之后降解緩慢。總酚含量總體上呈上升趨勢，在42℃之前其含量升高，42～48℃之間降低，之后升高。烘烤中不同成熟度處理煙葉總糖、淀粉、總氮含量差異均達到極顯著水平，烤后總酚含量差異不顯著。

2.3 烤煙顏色值與主要化學成分的相關性

不同成熟度烤煙顏色參數與主要化學成分間的相關關系見表2。顏色參數L*值與淀粉、總氮均呈極顯著負相關；適熟、過熟煙葉L*值分別與其還原糖、總糖呈顯著正相關。不同成熟度煙葉a*值與總酚呈顯著正相關；過熟煙葉a*值與總氮呈極顯著負相關，其余處理相關性達到顯著水平。H值與總酚顯著負相關，其中尚熟和適熟煙葉達到極顯著水平。就顏色參數和色素指標的關系而言，尚熟和適熟煙葉的L*值與類胡蘿卜素呈極顯著負相關，過熟煙葉達到顯著負相關水平。尚熟、適熟和過熟煙葉a*值與類胡蘿卜素顯著負相關。葉綠素與顏色參數的相關性不顯著。

表2 不同成熟度烤煙顏色參數與主要化學成分含量的相關分析

3 結論與討論

顏色參數是利用色差計來定量表征色澤在三維空間中變化的變量值，可以實現葉片色澤的量化。本試驗研究表明，在烘烤過程中，成熟度不同的煙葉其顏色參數的變化也不盡相同。未熟煙葉的L*、a*、b*、C 值均最小，且烘烤中 L*、b*、C 值在 38℃開始增大，較其余處理滯后，但是在30～38℃未熟煙葉葉綠素隨著葉綠體結構的解體及其降解酶的作用下不斷降解，達到總降解量的91.40%，類胡蘿卜素在30～42℃降解量為32.47%，說明未熟煙葉顏色變化比色素降解時間滯后[4]。尚熟、適熟和過熟煙葉的 L*、a*、b*、C、H 值在烘烤過程中的變化趨勢基本一致，在同一溫度點均隨成熟度的提升（除個別）而升高，說明不同成熟度的煙葉在田間的生物質積累程度不一致，導致其在烘烤過程中的變黃程度和生理生化轉化程度不一致[16]，進而影響煙葉顏色的變化。烘烤中4種成熟度間L*、a*、b*值差異極顯著。相關分析表明：烘烤過程中，未熟、適熟和過熟煙葉L*值與a*值均呈極顯著正相關，尚熟煙葉L*值與a*值呈顯著正相關；不同成熟度煙葉H值與a*值均呈極顯著負相關，與L*值均顯著負相關。C值與b*值達到極顯著正相關水平。

煙葉顏色與其化學成分關系密切，可在一定程度上反映煙葉的內在品質[17]。在烘烤過程中，不同成熟度煙葉顏色參數L*值與淀粉、總氮均呈極顯著負相關，a*值與總酚呈顯著正相關，H值與總酚顯著負相關，適熟煙葉達到極顯著水平；適熟煙葉L*值與其還原糖、總糖呈顯著正相關。這些結論與梁洪波等[5]、彭新輝[6]、劉新民等[17]的研究結果稍有出入，差異可能是由煙葉樣品不同所致，本試驗側重于密集烘烤中烤煙顏色變化與化學成分變化的關系。未熟煙葉的b*、C值與其還原糖、總糖分別呈顯著正相關，與淀粉、總氮顯性負相關。過熟煙葉的顏色參數L*、a*值與還原糖、總糖分別呈顯著正相關，與淀粉、總氮呈極顯著負相關，說明成熟度不夠或過熟煙葉在密集烘烤中的碳氮代謝對煙葉顏色值的影響較大。色素的含量及組成比例是煙葉顏色變化的物質基礎，就顏色參數和色素指標的關系而言，尚熟和適熟煙葉的L*與類胡蘿卜素呈極顯著負相關，過熟煙葉達到顯著負相關水平。尚熟、適熟和過熟煙葉a*與類胡蘿卜素顯著負相關。葉綠素與顏色參數的相關性不明顯。

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