密集烘烤過程中煙葉顏色、形態和水分變化及相互關系

，，，， ，，

(1 湖南省煙草公司長沙市公司，長沙 410007； 2 湖南農業大學，長沙 410128； 3 中國煙草中南農業試驗站，長沙 410128)

2012-06-14

謝鵬飛(1971-)，男，湖南邵陽人，碩士，高級農藝師，主要從事煙葉栽培與調制研究、推廣工作，Email：xiepengfeixiewu@126.com。*通信作者，Email：yzdxh@163.com。

國家煙草專賣局重大專項(TS-01)；湖南省煙草公司項目(11-14Aa01)。

密集烘烤過程中煙葉顏色、形態和水分變化及相互關系

謝鵬飛1,3，鄧小華2,3*，周清明2，裴曉東1，劉濤2，龍大彬1，肖海強1

(1 湖南省煙草公司長沙市公司，長沙 410007； 2 湖南農業大學，長沙 410128； 3 中國煙草中南農業試驗站，長沙 410128)

以K326中部煙葉為材料，研究了密集烘烤過程中煙葉顏色參數、形態、水分變化特征及其關系。結果表明:密集烘烤過程中煙葉正面與背面顏色參數值變化趨勢基本一致，且烘烤前期變化幅度較大，烘烤后期變化幅度較小，同時正面變化速度較背面快。主脈的顏色參數值變化較葉片變化滯后。烘烤開始煙葉厚度收縮率一直呈現較大變化，進入干筋期變化趨勢減緩；其余各形態指標前期變化幅度較小，中期相對劇烈，后期又逐漸減緩。烘烤過程中葉片、主脈及整葉相對含水量呈現遞減趨勢，前期失水速度慢，中期失水速度快。密集烘烤過程中煙葉正面、背面和主脈的紅度值與煙葉的收縮率指標、卷曲率指標和含水率指標呈顯著或極顯著相關；煙葉背面亮度值與收縮率指標和縱向卷曲率、煙葉正面亮度值與厚度收縮率、主脈黃度值與橫向卷曲率和含水率指標呈顯著或極顯著相關。

烤煙；密集烘烤；顏色；形態；水分

隨著現代煙草農業的整體推進，能滿足專業化烘烤需要的密集烤房在全國大面積推廣，其工藝技術逐漸成熟，但是煙葉烘烤進程的調控仍然基于技術人員對煙葉顏色、形態變化和失水狀況的判斷[1]。煙葉顏色不僅是判斷烤煙成熟度的主要依據，其變化也是指導烘烤操作的主要依據[4，5]。色度學CIE L*a* b*理論是基于一種顏色不能同時既是藍又是黃這個理論而建立。利用色差計儀器內部的標準光源照明被測物體而獲得的顏色參數值(L*，a* ，b*)來定量表征煙葉的外觀色澤特征，其結果具有較高的靈敏性與客觀性[6，7]。霍開玲等采用色度學CIE L*a* b*理論對煙葉顏色與煙葉品質關系進行研究表明，色度學指標與煙葉成熟度判斷、煙葉等級、內在化學成分等具有一定的相關性[8～10]。同時，煙葉在烘烤過程中生理生化反應的外觀表現還有形態及水分變化。前人研究了烘烤過程中煙葉形態結構變化和水分變化，指出干燥過程的實質就是煙葉失水過程，在干燥的過程中伴隨著煙葉形態的變化，烘烤過程不同時期失水規律對煙葉品質影響有顯著關系[11～16]。

本研究以湖南濃香型煙葉產區瀏陽煙葉為材料，研究密集烘烤過程中煙葉顏色、形態和水分變化規律及相關性，旨在為闡明密集烘烤質量的動態形成，改善密集烤房烤后煙葉質量，優化煙葉烘烤工藝和智能化烘烤提供理論依據，為湖南濃香型優質煙葉生產提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗條件

試驗于2011年在湖南省瀏陽市淳口鎮鴨頭村金葉烘烤工場進行。供試烤煙品種為K326。試驗田土壤為黃粘土，肥力中等；煙苗3月18日移栽，種植株行距50 cm×120 cm；田間管理按當地優質烤煙生產技術規范進行。以中部煙葉(第11～13位葉)為試驗材料，依據葉位成熟標準在煙葉成熟時按照葉位單葉采收。規格為2.7 m×8.0 m×3.3 m的氣流上升式密集烤房，每炕裝煙量約為4 000 kg，循環風機功率為2.2 kW。

1.2 試驗材料

從正常成熟采收的煙葉中挑選出成熟度、葉色、大小基本一致的葉片，綁竿后標記分別掛于密集烤房中棚，采用三段式烘烤工藝烘烤。烘烤前及烘烤過程中每隔12 h取樣1次，取樣后留下來的空隙用麻袋片擋住，防止因取樣帶來試驗誤差。每次選取30片大小、顏色具有代表性的完整煙葉，其中15片用于顏色參數和形態參數的測定，15片用于煙葉含水量測定。

1.3 測定項目與方法

(1)顏色參數值的測定。采用上海漢普光電科技有限公司生產的HP-200便攜式精密色差儀，選擇大小和外觀色澤基本一致的煙葉，在其中部離煙葉主脈約5 cm處選擇測量點，每半片葉等距離選擇3個點分別測量葉片正、反面的顏色參數值，取每片葉6個點的平均值為顏色參數值。煙葉主脈勻稱選擇6個測量點，其平均值作為主脈的顏色參數值。顏色參數亮度值L*的范圍為0～100，表示黑白(0 為黑，100 為白)；紅度值a*(正值為紅，負值為綠)；黃度值b*(正值為黃，負值為藍， 0 為中性色)。

(2)形態參數測定。用浙江義烏博大文具有限公司生產的毫米刻度尺測量鮮煙葉的長度、寬度、葉邊緣距離以及葉尖至葉柄的距離。用浙江托普儀器有限責任公司生產的葉片厚度儀測量葉片厚度。參照文獻[16]的方法計算煙葉縱向收縮率、橫向收縮率、厚度收縮率、面積收縮率。參照文獻[11]的方法計算煙葉縱向卷曲度和橫向卷曲度。

(3)煙葉相對含水量測定。選用5片煙葉測定整片煙葉含水量。選用10片煙葉分離葉片和主脈，取離主脈2 cm的葉中部分，用打孔器均勻打成半徑為0.5 cm圓片10片，測定葉片含水量；同時取主脈，測定主脈的含水量。

1.4 數據處理方法

采用Microsoft Excel2003和SPSS17.0進行數據處理和統計分析。多重比較采用Duncan多重比較(Duncan’multiple rang test)法。

2 結果與分析

2.1 密集烘烤過程中煙葉顏色參數值變化

2.1.1 煙葉顏色參數L*值變化

由圖1可知，葉片正面、葉片背面和主脈的L*值隨著密集烘烤的進行逐漸增高，但到達最大值之后開始降低。葉片正面與背面略有降低，而主脈是較大幅度降低。葉片正面的最大L*值出現在烘烤48 h，此時正處于煙葉的變黃末期；葉片背面和主脈的最大L*值均出現在烘烤84 h，此時正處于煙葉的定色后期。由此看來，葉片正面與背面L*值變化趨勢基本一致，但是正面變化速度比反面較快，這種差異有可能與煙葉正、背面的失水速率有關。主脈的L*值在烘烤84 h后急劇下降，是由于煙葉烘烤過程中的干筋期，煙葉主脈快速干燥所致。

圖1 密集烘烤過程中煙葉顏色參數L*值變化

2.1.2 煙葉顏色參數a*值變化

顏色參數a*值表示從綠到紅的變化，其正值越大，綠色越輕，紅色愈濃。由圖2可知，葉片正面、葉片背面和主脈的a*值隨著密集烘烤的進行逐漸增高，最大值均出現在120 h。葉片正面與背面a*值變化最顯著的階段在0～36 h，主脈在96 h以前緩慢增大，96 h以后迅速增大。

圖2 密集烘烤過程中煙葉顏色參數a*值變化

2.1.3 煙葉顏色參數b*值變化

顏色參數b*值表示從藍到黃的變化，其正值越大，黃色越濃。由圖3可知，葉片正面和背面的b*值隨著密集烘烤的進行逐漸增加，而后有所下降之后又稍有回升，其中正面b*值在變黃初期(0～24 h)增加幅度較大，背面b*值在變黃初期增加緩慢。主脈b* 值變化則與煙葉正面和背面相反。總體看來,葉片正面與背面顏色參數b*值變化趨勢基本一致,但是正面變化速度比反面較快。

圖3 密集烘烤過程中煙葉顏色參數b*值變化

2.2 密集烘烤過程中煙葉形態變化

2.2.1 煙葉卷曲度變化

煙葉卷曲度主要包括縱向卷曲度和橫向卷曲度，其變化可反映煙葉在烘烤過程中的卷曲程度和狀態[16]。由圖4可知，采收成熟煙葉在自然狀態下有一定的卷曲度；隨著烘烤的進行，縱向卷曲度和橫向卷曲度有所遞增，其中縱向卷曲度在整個烘烤過程中增加幅度相對較小，橫向卷曲度在整個烘烤過程中變化幅度相對較大。在煙葉烘烤的48 h之前煙葉縱向和橫向卷曲度變化幅度都較小，但48 h之后煙葉卷曲度變化幅度增大，特別是橫向卷曲度在96～108 h急劇增大，這主要是由于煙葉在定色階段和干筋階段的水分排出，導致煙葉“卷邊”及“卷筒”。

圖4 密集烘烤過程中煙葉卷曲度變化

2.2.2 煙葉收縮度變化

煙葉烘烤過程中的收縮率可反映煙葉失水狀況和干燥程度。由圖5可知，密集烘烤過程中煙葉縱向、橫向、厚度、面積收縮率變化總體趨勢一致，呈逐漸增大的趨勢。其中，煙葉縱向、橫向和面積收縮率呈現兩頭緩慢遞增中間快速遞增的變化趨勢，而厚度收縮率則是先快速遞增后緩慢遞增的變化趨勢。煙葉縱向、橫向和面積收縮率快速遞增發生在定色期至干筋前期(48～96 h)。在48 h之前煙葉縱向、橫向和面積收縮率變化較小，隨著烘烤的進行,煙葉水分大量排出，煙葉橫向收縮率與面積收縮率迅速增大，縱向收縮率變化幅度雖然較小也出現一個小幅躍變過程。96 h以后煙葉葉片基本全干，煙葉縱向、橫向和面積收縮率變化趨勢減緩。厚度收縮率快速遞增發生在變黃期至定色期間(12～72 h)。隨著烘烤的進行，煙葉中大分子物質的降解以及水分的散失，72 h以前煙葉厚度收縮率急劇增大，72 h以后增幅逐漸減小。

圖5 密集烘烤過程中煙葉收縮率變化

2.3 密集烘烤過程中煙葉含水量變化

煙葉失水干燥是烘烤目的之一，水分的動態變化是烘烤后煙葉品質的一個重要轉折。由圖6可知，在烘烤過程中葉片、主脈及整葉的水分動態變化是不同的，但相對含水量變化趨勢一致，即隨烘烤時間而降低。在變黃期至定色前期(0～72 h)，葉片、主脈及整葉相對含水量緩慢降低；定色后期及干筋期(72～120 h)，葉片、主脈及整葉相對含水量大幅降低。其中，在72 h以后，主脈相對含水量變化小于葉片及整葉的變化，在84 h以后葉片的相對含水量變化大于整葉的變化。從總體看，葉片的失水速度要大于主脈，至120 h，葉片、主脈及整葉相對含水量還較大，沒有達到烤干煙葉的目的。

圖6 密集烘烤過程中煙葉相對含水量變化

2.4 密集烘烤過程中煙葉顏色參數值與煙葉形態參數、相對含水量的相關性分析

密集烘烤過程中煙葉顏色參數值與煙葉形態參數值的相關性分析(表1)表明，在烘烤過程中煙葉正面、背面和主脈的a*值與煙葉的收縮率指標和卷曲率指標呈極顯著的正相關；煙葉背面L*值與收縮率指標和縱向卷曲率呈顯著或極顯著的正相關；煙葉正面L*值與厚度收縮率、主脈b*值與橫向卷曲率呈顯著正相關；其他指標雖然存在一定的正相關或負相關，但不顯著。

密集烘烤過程中煙葉顏色參數值與煙葉相對含水率的相關性分析(表1)表明，在烘烤過程中煙葉正面、背面和主脈的a*值與煙葉的含水率指標呈顯著或極顯著的負相關；煙葉主脈b*值與煙葉的含水率指標呈顯著負相關；煙葉顏色參數值L*值與煙葉的含水率指標的相關性不顯著，煙葉正面和背面b*值與煙葉的含水率指標的相關性不顯著。

表1 密集烘烤過程中煙葉顏色參數值與形態參數值和含水量的相關系數

注：*表示5%差異顯著水平，**表示1%差異顯著水平。

3 結論與討論

在密集烘烤過程中煙葉顏色參數值變化主要集中在烘烤前期，烘烤后期變化幅度較小，這與煙葉內色素、淀粉等大分子物質的降解轉化主要集中在變黃期是一致的。葉片正面與背面的顏色參數值變化趨勢基本一致，但是正面變化速度較快于背面，這與煙葉正面和背面的細胞結構和生理生化特征存在較大差異有關。煙葉主脈顏色參數值變化主要在定色后期，其主要原因是烘烤過程中主脈變黃速度較慢，完成變黃需要的溫度較高。

煙葉形態變化隨烘烤時間的進行各參數值呈增加趨勢，其中縱向卷曲度變化幅度較小，橫向卷曲度、厚度收縮率、面積收縮率變化幅度較大。從烘烤開始煙葉厚度收縮率一直呈現較大變化，但是進入干筋期變化趨勢減緩；其余各形態指標變化呈現前期變化幅度較小，中期相對劇烈，后期又逐漸減緩的規律，表明密集烘烤過程中煙葉形態變化主要集中在定色期。在宏觀上，煙葉形態的變化是煙葉干燥程度的體現，變黃期煙葉形態指標值變化緩慢，定色期迅速增加，干筋期又減緩，這與煙葉的失水規律相一致。

煙葉在烘烤過程中，葉片、主脈及整葉在整個烘烤過程中相對含水量呈現遞減趨勢，但遞減的幅度在不同時期存在差異，較大的變化幅度主要集中在72～120 h之間。表明煙葉烘烤過程中的水分動態呈現前期失水少，失水速度慢；中期失水多, 失水速度快的特點。

煙葉烘烤就是一個調控煙葉失水干燥與葉內生理生化協調的過程。烘烤過程中煙葉顏色和形態的變化是煙葉生理生化變化與失水干燥的宏觀體現。相關分析表明，煙葉顏色、形態和水分變化是緊密相聯的，密集烘烤過程中煙葉正面、背面和主脈的a*值與煙葉的收縮率指標和卷曲率指標呈極顯著的正相關；煙葉背面L*值與收縮率指標和縱向卷曲率呈顯著或極顯著的正相關；煙葉正面L*值與厚度收縮率、主脈b*值與橫向卷曲率呈顯著正相關；煙葉正面、背面和主脈的a*值與煙葉的含水率指標呈顯著或極顯著的負相關；煙葉主脈b*值與煙葉的含水率指標呈顯著負相關。

[1] 宮長榮.煙草調制學[M].北京:中國農業出版社,2003.

[2] 宮長榮.密集式烘烤[M].北京:中國輕工業出版社,2007.

[3] 宮長榮,潘建斌,宋朝鵬.我國煙葉烘烤設備的演變與研究進展[J].煙草科技,2005，(1) : 34-36.

[4] 李向陽,劉國順,史 周,等.利用室內光譜紅邊參數估測烤煙葉片成熟度[J].遙感學報, 2007,11(2):269-275.

[5] 霍開玲,張勇剛,樊軍輝,等.密集烘烤中烤煙顏色變化及其與主要成分的關系研究[J].湖南農業科學,2011,(9)：115-119.

[6] 張長云,周淑平,田曉霞,等.初烤煙葉顏色與化學成分關系分析[J].廣西農業科學,2007,38(6)：621-624.

[7] 霍開玲,宋朝鵬,武圣江,等.不同成熟度煙葉烘烤中顏色值和色素含量的變化[J].中國農業科學,2011,44(10)：2013-2021.

[8] 劉新民.顏色量化分析在烤煙分析品質評價中的應用研究[D].北京：中國農業科學研究院煙草研究所,2004.

[9] 彭新輝,易建華,周清明,等.同部位不同等級烤煙的色澤和化學成分及其關系[J].湖南農業大學學報(自然科學版)，2008，34(1)：39-43.

[10] 張長云,周淑平,田曉霞,等.初烤煙葉顏色與化學成分關系分析[J].廣西農業科學，2007，38(6)：621-624.

[11] 樊軍輝,陳江華,宋朝鵬,等.不同烤房烘烤過程中煙葉形態和物理特性的變化[J].西北農林科技大學學報(自然科學版),2010,38(6)：109-114.

[12]李衛芳, 張明農, 劉萍南.煙葉烘烤過程中葉片組織結構變化的研究[J] .安徽農業科學, 1999, 27(1) : 73275.

[13]馬翠玲,李佛琳,崔國民.不同類型烤房中煙葉水分動態變化規律[J].中國農學通報, 2007, 23(6) : 630-633.

[14] 任一朋,簡 斌,方 力,等.3個煙草品種在烘烤過程中色素和水分含量的變化[J].安徽農學通報,2010,16(3):79-81.

[15]宮長榮,王曉劍,馬京民,等.烘烤過程中煙葉的水分動態與生理變化的研究[J].河南農業大學學報,2000,34(3)：229-231.

[16] 趙銘欽,宮長榮,汪耀富,等.不同烘烤條件下煙葉失水規律的研究[J].河南農業大學學報,1995,29(4)：382-387.

ChangesofColor,MorphologyandMoistureofTobaccoLeavesduringBulkCuringandTheirRelationship

(1 Changsha Tobacco Company, Changsha，Hunan 410007, China; 2 Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128,China; 3 China Tobacco Mid-south Agricultural Experimental Station, Changsha, Hunan 410128, China)

The change characters of color indexes, morphology and moisture and their relationship were studied during bulk curing with the middle leaves of flue-cured tobacco of K326 as materials. The results indicated that color indexes of the front and the back of tobacco leaves showed the same changing trend during bulk curing, and it had big change range in the prior period and small changes range in later period during bulk curing, while that of the front side changed faster. Color indexes of midribs changed latter than that of the blade. Thickness shrinkage changed greatly since the start of curing, while it had slowdown tendency in stem-drying stage. The rest of morphological characteristics indexes showed drastic change in middle stage and small change in prior and later period. The relative moisture content of blade, midribs and whole leaf was decreased during the curing, the water loss speed was low in the prior period, while it was fast in later period during bulk curing. There was significant or extremely significant correlation between redness degree of the front and the back of leaf and midribs and indexes of shrinkage, crimp rate and moisture content. Significant or extremely significant correlation existed between lightness value of the back of leaf and shrinkage index and longitudinal crimp rate, between lightness value of the front of leaf and thickness crimp rate, between yellow degree value of midrib and the crosswise crimp rate and moisture content, respectively.

Flue-cured tobacco; Bulk curing; Color; Morphology; Moisture

S572

A

1001-5280(2012)05-0486-05

10.3969/j.issn.1001-5280.2012.05.19