烤煙煙葉顏色值和外觀顏色變化分析

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（1.河南農業大學煙草學院，煙草行業煙草栽培重點實驗室，鄭州 450002；2.中國煙草總公司職工進修學院，鄭州450008；3.中國煙葉公司，北京 100055）

烤煙煙葉顏色值和外觀顏色變化分析

李悅1，符云鵬1*，甄煥菊2，魏春陽2，王改麗2，唐浩3

（1.河南農業大學煙草學院，煙草行業煙草栽培重點實驗室，鄭州 450002；2.中國煙草總公司職工進修學院，鄭州450008；3.中國煙葉公司，北京 100055）

為探究煙葉表面顏色呈色特性，以三明煙區主栽品種CB-1和云煙87為試驗材料，采用田間掛牌標記試驗方法，測定兩個品種每個葉位烤后煙顏色值L*、a*、b*、C*和顏色特性，分析了不同葉位煙葉顏色值、外觀顏色檔次和均勻度變化。結果表明，不同品種不同葉位煙葉顏色值有相似的變化趨勢；不同葉位煙葉顏色值聚類結果與不同部位煙葉顏色變化相吻合；隨著葉位上升，明度的均勻度由均勻或尚勻轉變為不勻，紅度的均勻度變化與此相反，黃度的均勻度先由尚勻轉變為均勻再轉變為尚勻，視覺判定的均勻度為先上升后降低的趨勢，與黃度的均勻度變化較為一致；建立了煙葉顏色值與葉位上升關系方程，L*線性遞減，a*線性遞增，b*和C*呈拋物線型變化，在7～10葉位達到最高值。這為煙葉外觀顏色變化提供了一種客觀量化判定方法。

烤煙；顏色；L*；a*；b*

烤煙煙葉顏色是指同一型煙葉經調制后煙葉的相關色彩、色澤飽和度和色值的狀態[1]。煙葉顏色的差異在很大程度上反映了煙葉中各種色素存在比例的不同，與煙葉的外觀質量和內在質量密切相關[1-2]，因此煙葉顏色特征是烤煙分級標準的重要分組因素之一[3]。通常，煙葉顏色特征分組是以專家眼看煙葉黃色的深淺進行劃分，正組煙葉葉色劃分為檸檬黃、橘黃和紅棕，具體表述為檸檬黃色煙葉是由100%黃色構成，橘黃色煙葉是由70%黃色和30%紅色構成，紅棕色煙葉是由70%紅色和30%黃色構成[4-5]。而這一表述的顏色分類原則自烤煙分級標準頒布一直沿用至今，仍缺乏客觀數據支撐。不同評判者由于個體視覺的差異對煙葉顏色特征的區分存在一定的偏差，尤其是在檸檬黃和橘黃色界限劃分中存在爭議。近年來，隨著現代儀器科學和感官評價學科的發展，使得人們可以借助先進儀器設備和完善的感官評價理論去進一步深入認知、探索煙葉表面顏色的呈色特性（基本光學特性和顏色混合特性）。Color-Eye 7000A型分光光譜儀所運用的L*a*b*均勻顏色空間具有較高的色差分辨力，非常適合較小色差情況下的顏色測量，在木材[6-7]、地板[8-9]、醫學[10-11]和紡織[12-13]等多行業得到廣泛應用。感官技術是用于喚起、測量、分析和解釋產品通過視覺、觸覺、嗅覺、味覺和聽覺所引起反應的一種科學方法[14]，其關鍵是把人作為精密測量儀器，由人的感知能力作為產生數據的感官檢驗過程。目前，感官評價技術已成為食品[15-17]、茶葉[18-19]、香精香料[20-21]等眾多行業進行產品開發、原料替換、質量控制等方面的重要手段之一。本文將借助于Color-Eye 7000A型分光光譜顏色測定儀，引入感官評價的視覺顏色測量理論，以三明煙區主栽品種翠碧一號(CB-1)和云煙 87的全葉位煙葉樣品為研究對象，對煙葉表面顏色呈色特性的色值狀態、均勻性和顏色變化規律等方面進行分析，實現煙葉的計算機自動分級，從而促使煙葉分級由傳統的依靠人工向借助計算機、由定性向定量、由經驗化向理論化發展[22]，為煙葉外觀顏色客觀量化評價提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 材料

選用福建省三明市泰寧縣翠碧一號(CB-1)和云煙87兩個主栽品種，按當地烤煙標準化生產種植，每個品種選3塊地，每塊地選取50株長勢正常且生長一致的煙株為試驗材料，去除底部3片無效葉，每株可采葉從下到上按葉位依次編號掛牌標記，帶牌采收和烘烤，烤后煙按葉位單存備用。

1.2 方法

運用感官視覺原理和分光光譜儀對煙葉顏色屬性進行測定。感官分析從過程來看主要由人、機、料、法、環5個要素組成[23]。本試驗中，“人”是指由中國煙草總公司職工進修學院組織的 10名農業標準化委員會烤煙煙葉分級專家，進行煙葉表面顏色及其均勻度的判別；“機”是指Color-Eye 7000A型分光光譜儀（美國，GretagMac-beth公司），測量孔為最大孔徑，直徑 25.4 mm。所用軟件為 Color iControl標準版；“料”是指試驗材料；“法”是指煙葉表面顏色值測量方法和均勻度判別方法；“環”是指實驗室環境，色溫5500 K，溫度24 ℃，相對濕度70%，照度2100 lx[24]。

1.2.1 煙葉顏色檔次判定方法 基于視覺顏色測量方法[23]，專家感知煙葉在色調、明亮度和飽和度3個方面的差異[25]，把試驗煙葉表觀黃色由淺到深分為檸檬黃-、檸檬黃、檸檬黃+、橘黃-、橘黃、橘黃+、紅棕-等7個顏色檔次。“+”、“-”分別表示該顏色檔次偏深和偏淺。

1.2.2 煙葉顏色儀器測定方法 利用Color-Eye 7000A 型分光光譜儀（美國，GretagMac-beth公司）測定樣品的L*（明度）、a*（紅度）、b*（黃度）、C*（飽和度）值，每個品種每個葉位由專家選取10片代表性煙葉，測定每片煙葉葉尖、葉中和葉基部對稱選取6個點，選取時避開葉脈、殘傷和病斑等，其具體測量原理和方法見文獻[26]。

1.2.3 顏色均勻度判定方法 （1）基于感官視覺的顏色均勻度判定方法：專家以煙葉基本色占全葉面積的百分率劃分均勻度檔次，該基本色百分率代表達到基本色底線的煙葉部分（表1）；（2）基于儀器測定的顏色均勻度判定方法：根據分光光譜儀測定的顏色值來判斷均勻度的不同，參照文獻[27]，結合表1劃分均勻度檔次。

表1 煙葉顏色均勻度比對關系Table 1 The comparison relationship of color uniformity of tobacco leaves

2 結 果

2.1 不同品種煙葉表面顏色值統計分析

從表2來看，兩個品種煙葉表面顏色值表現出相同的變化趨勢，煙葉紅度a*的變異系數最大，表明煙葉顏色有明顯的紅度變化；L*變異系數次之，表明煙葉有較為明顯的明度變化；b*和C*的變異系數最小，相對穩定。CB-1品種L*和a*的變異大于云煙87，b*和C*的變異小于云煙87，說明CB-1品種整體上明度和紅度較不穩定，煙葉顏色的光亮度差別較大，黃度和飽和度較穩定，視覺上色度較濃。

表2 煙葉表面顏色值描述統計分析Table 2 Statistics of color value of tobacco leaves

2.2 不同葉位煙葉表面顏色值統計分析

通常，煙葉表面顏色隨葉位呈現規律性變化，從表3可以看出，隨葉位上升，L*值逐漸降低趨勢，但變異系數逐漸變大趨勢，表明隨葉位上升明度變暗、且差異增大，說明了葉位越靠上，煙葉顏色越深，光亮度差別較大；a*的變異系數逐漸變小趨勢，煙葉的紅度變化隨葉位上升逐漸穩定；b*和C*的變異系數有緩慢上升的趨勢，表明煙葉黃度和飽和度的變化較為穩定。兩個品種表現出相似的變化趨勢，CB-1在a*和C*的變異上第12～14葉位明顯大于云煙87，說明CB-1上部3片葉的色度濃淡差別較大。

表3 不同葉位表面顏色值描述統計Table 3 Statistics of color value of different leaf-positions

表3 不同葉位表面顏色值描述統計（續）Table 3 Statistics of color value of different leaf-positions (continued)

2.3 不同葉位煙葉顏色值和外觀顏色變化分析

2.3.1 煙葉顏色值與外觀顏色檔次變化 一般情況下，部位由下而上，煙葉顏色由淺趨深。從表4來看，1～5葉位多為檸檬或檸檬+，其L*較高，a*較低，表明下部葉顏色較為明亮；6～10葉位多為橘黃-或橘黃，其b*和C*較高，表明中部葉黃度和飽和度較高；11～14葉位多為橘黃+或紅棕-，其L*較低，a*較高，上部葉顏色較深。云煙87的橘黃和橘黃+煙葉比CB-1要多，其L*低于CB-1，a*高于CB-1，表明云煙87比 CB-1葉色深。總之，煙葉色值與其對應的色值狀態基本吻合。

2.3.2 不同葉位煙葉顏色值聚類分析 顏色值聚類時通常外觀表現一致的煙葉易聚為一類。結合表4和圖1來看，CB-1在距離2.25時，可分為6類，第1～5葉位被分成1類，說明CB-1下部葉顏色更相近，變化浮動較小，外觀表現為檸檬色；第6、8、10、11葉位，第7葉位和第9葉位這3類代表了中部葉顏色特征，表示CB-1中部葉顏色有深有淺，變化較大，分別表現為橘黃-、橘黃、橘黃+；第12、13葉位和第14葉位分別代表上二棚和頂葉，外觀分別表現為橘黃+和紅棕-。云煙87在距離2.9時分為6類，即第1葉位（底腳葉），外觀表現為檸檬-；第2、3葉位（下二棚）表現為檸檬；第4～9葉位（腰葉）表現為橘黃-和橘黃；第10～12葉位（上二棚）表現為橘黃+；第13葉位和第14葉位（頂葉）表現為橘黃+和紅棕-。

表4 煙葉顏色值與顏色檔次Table 4 Color value and level of appearance color of tobacco leaves

圖1 顏色值的聚類分析（以歐氏距離和最短距離法進行系統聚類）Fig. 1 Clustering analysis of color value（system clustering in the method of Euclidean distance and the shortest distance）

2.4 不同葉位煙葉表面顏色均勻度分析

煙葉顏色均勻度與煙葉外觀質量密切相關，從表5、6來看，隨葉位上升，L*由均勻或尚勻轉變為不勻，表明煙葉的明度由分布較均勻轉變為不均勻，a*的均勻度變化與此相反，紅度分布漸趨均勻，b*的均勻度先由尚勻轉變為均勻再轉變為尚勻，黃度分布以中部葉最為均勻。專家評定的均勻度變化趨勢為先上升后降低，與b*的均勻度變化較為一致，云煙87的12～14葉位顏色均勻度比CB-1稍好。

2.5 不同品種煙葉顏色值與葉位相關分析

從圖2來看，隨葉位上升，L*呈線性遞減，a*呈線性遞增，b*和C*的變化趨勢呈拋物線型，均先緩慢升高后逐漸降低，在7～10葉位達到最高值。說明部位由下至上，明度逐漸降低，紅度逐漸增加，葉色加深，黃度和飽和度均以7～10葉位最高。各擬合方程的擬合率均在85%以上，擬合度較好。CB-1的明度高于云煙87，紅度低于云煙87，黃度和飽和度的變幅低于云煙87，說明CB-1的煙葉顏色比云煙87偏淺，且波動較小。

表5 CB-1不同葉位煙葉表面顏色均勻度Table 5 Color uniformity of tobacco leaves at different leaf positions of the tobacco cultivar CB-1

表6 云煙87不同葉位煙葉表面顏色均勻度Table 6 Color uniformity of tobacco leaves at different leaf positions of the tobacco cultivar Yunyan87

圖2 不同品種煙葉顏色值與葉位相關分析Fig. 2 Correlation analysis of color value and leaf-position of different cultivars

3 討 論

煙葉顏色檔次表示在顏色模式中所對應的顏色值的煙葉外觀表現。本研究以三明煙區3個主栽品種為試驗材料，采用了Lab顏色模式，由專家進行了視覺顏色判定，不同基本色煙葉的質量不同[28]，顏色值也不同。顏色值的聚類分析與視覺顏色判定結果相吻合，說明煙葉顏色值能較好地反映外觀判定結果。

由于煙葉在生產、調制、運輸、貯存過程當中，色素轉化程度的不同、調制失當、以及貯存運輸條件不當均會造成煙葉表面呈現出基本色（檸檬黃、橘黃、紅棕）深淺不一以及青雜等非基本色不同[4]，從而造成煙葉顏色呈現不同的均勻程度，不同的均勻度對煙葉質量會產生不同的影響。顏色均勻度是影響煙葉外觀質量的主要因素[29]，現行烤煙國標中對副組煙葉（除微帶青以外）無均勻度的要求，而國外分級標準中對顏色均勻度有一定要求[28]，一般也僅體現在高等級定級原則中。考慮到國內各種植區域煙葉顏色呈現不同的變化規律，因此，本研究選用了同一產區的正組煙葉。利用顏色值變異系數判定顏色均勻度并與專家判定結果進行比對，發現專家判定的均勻度以中部葉最好，與黃度的均勻度變化較一致，專家判定均勻度時是以煙葉基本色所占比例的多少為依據，可見中部葉黃色的分布更為均勻一致。

一般來說，煙葉顏色隨部位上升而加深，部位是影響顏色的主要因素之一[30]。本研究顯示，隨葉位上升，煙葉明度線性遞減，紅度線性遞增，黃度和飽和度呈拋物線型變化，在 7～10葉位達到最高值，與梁洪波[31]等研究結果一致。下部葉多為檸檬色，明度較高；上部葉多為紅棕色，紅度較高；中部葉多為橘黃色，黃度和飽和度均較高，符合三明地區煙葉顏色基本特征[32]。而且與烤煙不同部位煙葉顏色變化規律一致。煙葉顏色具有區域性差異，本試驗方法對進一步研究其他煙區煙葉顏色特征有一定指導價值。

4 結 論

試驗選取了三明主栽品種CB-1和云煙 87共300株、14個葉位作為研究對象，測定了顏色值并進行了視覺顏色判定，煙葉顏色值聚類結果與外觀顏色檔次一致；專家判定均勻度與儀器測量均勻度相吻合，中部葉均勻度最好；顏色變化規律明顯，即隨部位上升，煙葉表面顏色的明度遞減，紅度遞增，黃度和飽和度以7～10葉位最高，煙葉顏色隨部位上升而加深。為煙葉顏色光學性質提供了一種快速、無破壞、無損傷檢測和煙葉表面顏色客觀量化評價方法。

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Analysis on Color Value and Appearance Color Variation of Tobacco Leaves

LI Yue1, FU Yunpeng1*, ZHEN Huanju2, WEI Chunyang2, WANG Gaili2, TANG Hao3
(1. College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Key Laboratory of Tobacco Cultivation in the Tobacco Industry, Zhengzhou 450002, China; 2. Worker Institute of Further Education, China National Tobacco Corporation, Zhengzhou 450008, China; 3. China National Leaf Tobacco Company, Beijing 100055, China)

The experiments were conducted to discover color characteristics of flue-cured tobacco through analyzing changes ofL*, a*, b*, C*and features in each leaf-position. The tobacco cultivars CB-1 and Yunyan 87 ware used in these experiments. Color value, level of appearance color and variation of uniformity were evaluated. The results showed that the trends of changes in color value were similar between different nodes. The clustering results of color value in different nodes agreed with color variation in different stalk portions. With the rising of nodes, the uniformity of brightness decreased and redness increased. The patterns of the uniformity change of yellowness and sensory evaluation at different nodes showed some similarities with the color uniformity of cutters being the highest. A corelation equation between color value of tobacco leaves and the rise in nodes was establelished. TheL*value linearly decreased and thea*value linearly increased. The changes of theb*value was a parabola which reached the highest value at the 7th to the 10th nodes. The change of theC*value was similar to theb*value. The traditional theory of tobacco grading could be complemented by evaluating color characteristics throughL*a*b*color space and sensory evaluation techniques. An objective and quantitative method was provided for appearance color variation of tobacco leaves.

flue-cured tobacco; color;L*;a*;b*

TS44+1

1007-5119（2017）01-0078-07

10.13496/j.issn.1007-5119.2017.01.014

中國煙草總公司特色優質煙葉開發重大專項“濃香型特色優質煙葉開發”（Ts-01-2011005）

李 悅（1992-），女，碩士研究生，主要從事煙草栽培生理生化研究。E-mail：1508328705@qq.com。*

，E-mail：ypfu01@163.com

2016-09-14

2016-11-04