煙葉正背面顏色參數(shù)與色素和主要化學(xué)成分的關(guān)系研究

李青山??+矯海楠??+王傳義??+譚效磊??+張國(guó)超??+蔣佳祝??+馮冰??+張玉琴????+徐秀紅??

摘要：探討烤煙成熟過程中，鮮煙葉正背面顏色參數(shù)與色素、主要化學(xué)成分的相關(guān)關(guān)系，為準(zhǔn)確判斷鮮煙葉成熟度提供理論依據(jù)。分析煙葉正背面的顏色參數(shù)和主要化學(xué)成分在成熟過程中的變化，并對(duì)顏色參數(shù)與色素、主要化學(xué)成分進(jìn)行簡(jiǎn)單的相關(guān)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，煙葉正面顏色參數(shù)與色素的相關(guān)系數(shù)較背面大，且正面各顏色參數(shù)與色素的相關(guān)關(guān)系達(dá)到顯著或極顯著水平；煙葉背面顏色參數(shù)C與總植物堿呈顯著正相關(guān)。表明煙葉正面顏色參數(shù)能更好地指示色素含量的變化，背面顏色參數(shù)C可以指示總植物堿的變化。色差計(jì)可以作為判斷鮮煙葉成熟度的輔助工具。

關(guān)鍵詞：鮮煙葉；正背面；成熟度；顏色參數(shù)；色素；化學(xué)成分

中圖分類號(hào)： S572.09文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

文章編號(hào)：1002-1302（2016）08-0332-04

煙葉采摘成熟度是衡量煙葉生產(chǎn)和質(zhì)量的核心，影響并決定著煙葉的加工價(jià)值[1]。當(dāng)前煙葉烘烤中出現(xiàn)掛灰、烤青，烤后煙葉等級(jí)質(zhì)量不高的問題通常跟采摘成熟度有一定的關(guān)系[2]。所以，準(zhǔn)確判斷鮮煙葉成熟度，適時(shí)采收是煙葉生產(chǎn)過程中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

目前煙葉生產(chǎn)中成熟度判斷方法仍主要以定性描述為主，存在較強(qiáng)的主觀性和隨意性。例如韓錦峰等根據(jù)鮮煙葉葉面與主脈的顏色變化情況判斷成熟度[3-5]。煙葉顏色是判斷和確定烤煙田間成熟度的主要依據(jù)[1，6]，又是烘烤操作的重要依據(jù)。成熟過程中煙葉顏色的變化，實(shí)質(zhì)上就是葉組織內(nèi)葉綠素以及類胡蘿卜素占總?cè)~綠體色素含量比例變化的外觀反映[7]。因此，研究鮮煙葉成熟過程中鮮煙葉顏色參數(shù)、色素含量、主要化學(xué)成分含量的動(dòng)態(tài)變化及其相互關(guān)系，找出量化煙葉成熟度的指標(biāo)，對(duì)于準(zhǔn)確把握成熟度適時(shí)采收具有重要意義。色差計(jì)利用儀器內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)光源照明被測(cè)物體，測(cè)定其CIE 三刺激值（X，Y，Z），然后轉(zhuǎn)換成度量顏色的數(shù)值，能夠準(zhǔn)確測(cè)定物體表面顏色。為了探討色差計(jì)是否能夠應(yīng)用于判斷煙葉成熟，使煙葉適時(shí)采收。梁洪波等采用色度學(xué)方法研究烤后煙葉顏色與內(nèi)在品質(zhì)間的關(guān)系，得出葉色參數(shù)與煙葉常規(guī)化學(xué)成分存在顯著相關(guān)性的結(jié)論[8-10]；張軍剛等研究了烤煙成熟過程中鮮煙葉正面顏色值與色素含量變化及相關(guān)關(guān)系，得出成熟過程中烤煙葉片顏色值與色素含量關(guān)系密切，葉片顏色值變化能夠指示煙葉各色素含量的變化，色差計(jì)可以作為判斷煙葉成熟的輔助工具的結(jié)論[11]。而有關(guān)煙葉成熟采收過程中鮮煙葉背面顏色參數(shù)與色素以及主要化學(xué)成分的相關(guān)關(guān)系的研究鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)從分析煙葉成熟過程中顏色參數(shù)、色素含量、主要化學(xué)成分含量的變化和葉片顏色參數(shù)與色素、主要化學(xué)成分的相關(guān)關(guān)系入手，比較煙葉正面、背面的顏色參數(shù)與色素含量、主要化學(xué)成分含量的相關(guān)關(guān)系的大小，以期為色差計(jì)能夠更好的判斷煙葉成熟度提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014年在山東諸城洛莊煙葉試驗(yàn)站進(jìn)行，供試品種為NC55。選取生產(chǎn)管理規(guī)范、煙葉長(zhǎng)勢(shì)一致的煙田進(jìn)行取樣。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按照打頂后時(shí)間以及葉面、主脈、支脈的顏色、煙葉黃綠面積，對(duì)3個(gè)部位煙葉均設(shè)置3個(gè)成熟度處理，由低到高分別為M1、M2、M3，共9個(gè)處理（表1），用于葉片顏色參數(shù)和色素、主要化學(xué)成分含量的測(cè)定。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1顏色參數(shù)的測(cè)定采用CR-10型全自動(dòng)色差計(jì)，選取具有代表性的葉片取葉中部距離煙葉主脈5 cm處的對(duì)稱點(diǎn)測(cè)量葉色，每半張葉片等距離測(cè)量3個(gè)點(diǎn)，每張葉片則取6個(gè)點(diǎn)的平均值，測(cè)量煙葉正背面的顏色參數(shù)[（亮度值（L）、紅度值（a）和黃度值（b）]，正背面測(cè)定方法一致。計(jì)算色相角（H°）、飽和度（C）和色差值（ΔE）。色相角（H°）、飽和度（C）、色差值（ΔE）的計(jì)算公式分別為：H°=a/b、C=（a2+b2）1//2、ΔE=[（ΔL2+Δa2+Δb2）]1/2。

1.3.2色素含量的測(cè)定葉綠素、類胡蘿卜素含量測(cè)定采用分光光度法[12]。

1.3.3主要化學(xué)成分的測(cè)定總糖、還原糖、總植物堿、總氮、淀粉、蛋白質(zhì)的檢測(cè)按照中華人民共和國(guó)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，具體測(cè)定方法分別為總糖和還原糖：YC/T 159—2002《煙草及煙草制品水溶性糖的測(cè)定：連續(xù)流動(dòng)法》；總植物堿：YC/T 160—2002《煙草及煙草制品總植物堿的測(cè)定：連續(xù)流動(dòng)法》；總氮：YC/T 33—1996《煙草及煙草制品總氮的測(cè)定：克達(dá)爾法》；淀粉：YC/T 216—2007《煙草及煙草制品淀粉的測(cè)定：連續(xù)流動(dòng)法》；蛋白質(zhì)：YC/T 166—2003《煙草及煙草制品總蛋白質(zhì)含量的測(cè)定：克達(dá)爾法》。

1.4數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003、SPSS 19.0進(jìn)行處理與分析。

2結(jié)果與分析

2.1鮮煙葉顏色參數(shù)在成熟過程中的變化

2.1.1葉片亮度值（L）在成熟過程中的變化從圖1可知，在煙葉的成熟過程中各部位煙葉正背面亮度值的變化趨勢(shì)一致，除BM3處理外，各部位煙葉背面的亮度均高于葉片正面。隨著煙葉成熟度的提高，各部位煙葉的正背面L值均不斷增大。方差分析表明，下部葉各處理間正面L值差異均達(dá)到極顯著水平，背面L值僅XM2與XM3間差異達(dá)到極顯著水平；中部葉CM1與CM2、CM3間正背面差異均達(dá)到極顯著水平，CM2與CM3僅正面L值差異達(dá)到顯著水平；上部葉正面L值除BM1與BM2差異達(dá)到顯著水平，其他處理間差異均達(dá)到極顯著水平。從不同處理間煙葉正背的L值的增幅來分析，可知下部葉相鄰處理間較大，中部葉僅CM1與CM2相對(duì)較大，上部葉處理間相對(duì)較小。

2.1.2葉片紅度值（a）在成熟過程中的變化由圖2可知，煙葉成熟過程中，除下部葉外，其他部位煙葉正背面的a）值變化趨勢(shì)基本一致，各部位煙葉正面的a）值呈增大趨勢(shì)，說明成熟過程中葉面綠色逐漸褪去。方差分析表明，下部葉僅XM2與XM3的正面a值差異達(dá)到極顯著水平；中部葉各處理間背面a值差異均達(dá)到顯著水平；上部葉各處理間正背面a值的差異達(dá)到極顯著水平。從各部位不同處理間a值的增幅來分析，下部葉、中部葉正背面間相鄰處理間均較小，上部葉相鄰處理間較大。

2.1.3葉片黃度值（b）在成熟過程中的變化顏色參數(shù)b值表示從藍(lán)到黃的變化，其正值越大，黃色越濃。由圖3可知，各部位煙葉正背面b值變化趨勢(shì)一致，隨著成熟度的提高，各部位煙葉b值逐漸增大，說明葉面在成熟過程中逐漸變黃。方差分析表明，下部葉各處理間正面b值差異均達(dá)到極顯著水平；中部葉僅CM1與CM3間煙葉正面b值差異達(dá)到極顯著水平。不同部位各處理間正背面b值的增幅變化不同，相對(duì)于正面，各部位相鄰處理間背面b值的增幅較小。

[FK（W20][TPLQS3.tif][FK）]

2.1.4葉片相角（H°）在成熟過程中的變化

色相角是顏色的基本特征，其在0～360°連續(xù)變化，0是紅色，90°是黃色，180°是綠色，270°是藍(lán)色。由圖4可知，成熟過程中，各部位不同處理間煙葉正背面的色相角差別不大，變化趨勢(shì)一致，隨著成熟度的提高，各部位煙葉的正背面的H°均變小。方差分析表明，下部葉XM1與XM2間的正背面H°值的差異達(dá)到極顯著水平，XM2與XM3正面的H°值的差異僅達(dá)到顯著水平；中部葉各處理間正面H值差異均達(dá)到極顯著水平，背面H°值僅CM1與CM2間的差異達(dá)到極顯著水平；上部葉僅BM1與BM2間面的H°值的差異達(dá)到極顯著水平。

2.1.5葉片飽和度（C）在成熟過程中的變化飽和度（C）別稱純度，表示含色的多少，低飽和度意味著色澤稀疏暗淡，而高飽和度則表示飽滿、強(qiáng)烈的顏色，其值為0～60。從圖5可知，在煙葉成熟過程中，各部位煙葉正面的飽和度均大于葉片背面，但煙葉葉片正背面飽和度的變化趨勢(shì)不一致。隨著成熟度的提高，葉片正面飽和度的變化趨勢(shì)為：下部葉和上部葉逐漸增大，中部葉先增大再減小。葉片背面飽和度的變化趨勢(shì)為：下、中部葉逐漸減小，上部葉逐漸增大。方差分析表明：各部位相鄰處理間，下部葉XM1與XM2的正背面C值差異均達(dá)到顯著水平，XM2與XM3僅正面C值差異達(dá)到極顯著水平。

2.1.6葉片色差（ΔE）在成熟過程中的變化葉片色差是L、a和b的綜合差別，其值為0～0.5表示顏色差別極小，>0.5～1.5為稍有差異，>1.5～3.0表示感覺有點(diǎn)差異，>3～6表示差異顯著， >6～12表示差異極顯著， >12即為

2.2鮮煙葉在成熟過程中色素、主要化學(xué)成分的變化

表3顯示，不同部位，葉綠素含量隨著成熟度的提高而降低。對(duì)葉綠素含量方差分析表明，下部葉各處理間葉綠素含量差異達(dá)到顯著水平，且XM1與XM2間達(dá)到極顯著水平；中部葉各處理間差異達(dá)到極顯著水平；上部葉BM1與BM2、BM3間差異達(dá)到顯著水平。各部位煙葉的類胡蘿卜素含量隨著成熟度的提高也表現(xiàn)為降低，且降解幅度隨著成熟度的提高而減小。對(duì)類胡蘿卜素含量進(jìn)行方差分析，下部葉XM1與XM2、中部葉CM2與CM3、上部葉BM2與BM3間差異達(dá)到顯著水平。

在鮮煙葉成熟過程中各部位M1、M2、M3這3個(gè)處理下，下部葉煙葉的蛋白質(zhì)、淀粉、還原糖、總糖、總氮、總植物堿的含量先升高后小幅降低；中部葉煙葉的總糖、還原糖含量先降低后升高，總植物堿、總氮、淀粉、蛋白質(zhì)的含量先升高后降低的；上部葉煙葉的總氮、蛋白質(zhì)的含量先降低后升高，總糖、淀粉的含量先升高后降低，還原糖的含量則呈現(xiàn)不斷降低的趨勢(shì)，總植物堿含量不斷升高。

2.3鮮煙葉正背面顏色參數(shù)與色素、主要化學(xué)成分的相關(guān)分析

鮮煙葉成熟過程中顏色參數(shù)與色素、主要化學(xué)成分間的相關(guān)關(guān)系見表4。煙葉正面顏色參數(shù)L與葉綠素含量呈極顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈極顯著相關(guān)；a與葉綠素含量呈顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈極顯著相關(guān)；b與葉綠素含量呈極顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈顯著相關(guān)；H°與葉綠素含量呈極顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈極顯著相關(guān)；C與葉綠素含量呈顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈顯著相關(guān)。煙葉背面顏色參數(shù)L與葉綠素含量呈顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈顯著相關(guān)；b與葉綠素含量呈顯著相關(guān)；H°與葉綠素含量呈顯著相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈顯著相關(guān)；C與總植物堿含量呈顯著相關(guān)。表明顏色參數(shù)與色素關(guān)系密切。

煙葉背面顏色參數(shù)C與總植物堿含量達(dá)到顯著正相關(guān)。其他煙葉正背面顏色參數(shù)與各化學(xué)成分的相關(guān)關(guān)系未達(dá)到顯著水平。

3討論

各部位煙葉隨著成熟度的提高，葉片的顏色參數(shù)L、a、b的變化趨勢(shì)基本一致，均隨著成熟度的提高而不斷增大。這與張軍剛等的研究結(jié)果[11，13-14]相同。各部位不同處理間煙葉正背面色相角也差別不大，變化趨勢(shì)基本一致，均隨著成熟度的提高不斷減小。各部位煙葉正背面飽和度的變化趨勢(shì)不一致，表現(xiàn)為葉片正面的飽和度大于葉片背面。這主要是由于葉片上表皮靠近柵欄組織，柵欄組織排列緊密，含葉綠體多。鮮煙葉在成熟過程中，各部位煙葉的葉綠素、類胡蘿卜素的含量變化趨勢(shì)一致，表現(xiàn)為不斷減小，而類葉比則不斷增大，這可能是由于兩者在鮮煙葉成熟過程中的降解速率不同。

煙葉正面較背面的顏色參數(shù)與色素的關(guān)系更加密切，說明煙葉正面顏色參數(shù)就能夠指示色素含量的變化。下一步應(yīng)該確定出能判斷煙葉成熟的顏色參數(shù)的范圍。煙葉背面顏色參數(shù)C與總植物堿含量呈顯著正相關(guān)。隨著煙葉成熟度的提高，總植物堿含量的變化也有一定的規(guī)律性，能否在利用色差計(jì)判斷鮮煙葉成熟度時(shí)，將煙葉顏色參數(shù)指示色素含量的變化和指示總植物堿含量的變化協(xié)同起來，以此來提高判斷成熟度的準(zhǔn)確性。這為研究色差計(jì)判斷煙葉成熟提供了一個(gè)方向。

4結(jié)論

煙葉葉片正背面都存在與葉綠素、類胡蘿卜素含量顯著相關(guān)的顏色參數(shù)，通過比較發(fā)現(xiàn)煙葉正面的顏色參數(shù)與色素含量的相關(guān)關(guān)系較背面高。而煙葉背面存在與主要化學(xué)成分含量顯著相關(guān)的顏色參數(shù)，而正面顏色參數(shù)與主要化學(xué)成分含量的相關(guān)關(guān)系較小。

煙葉的顏色參數(shù)與色素的含量關(guān)系密切，顏色參數(shù)可以指示煙葉色素含量的變化，可以將色差計(jì)作為判斷鮮煙葉成熟度的輔助工具。

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