色差儀在烤煙上部煙葉成熟度判別和烘烤過程中的應用

中圖分類號：S572 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.12.002

上部煙葉占整株煙葉的比重為 30%～40% ，是生產優質烤煙的重要原料[1]。烤煙上部煙葉成熟度影響烤后煙葉的品質，采收成熟度對煙葉品質的貢獻占整個生產技術環節的1/3以上，成熟度不足會導致煙葉僵硬[2]。隨著上部煙葉成熟度的提高，煙葉淀粉含量降低，變黃時間縮短，烤后煙葉煙堿、總氮含量降低，水溶性總糖、還原糖含量增加[3-4]。當前，農戶主要依靠葉片和葉脈的顏色、絨毛等特征判別煙葉成熟度，也有通過SPAD（SoilandPlantAnalyzerDevelopment）值、高光譜技術、近紅外光譜及圖像識別技術判斷煙葉成熟度[5-8]。色差儀被用于烤煙烘烤過程中煙葉顏色測定，以判斷煙葉成熟度，但在煙葉采收成熟度測定中的應用鮮有報道[3.9-10]。鑒于此，試驗利用色差儀測定不同成熟度上部煙葉采收和烘烤過程中葉片的顏色參數，為烤煙上部煙葉的采收及烘烤提供理論依據。

1材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在貴州省開陽縣龍崗鎮進行，當地年平均氣溫

14.0^-C ，極端最高氣溫 37.3‰ ，極端最低氣溫 -8.0°C 無霜期在300d以上，年平均降水量 1 139mm ；土壤類型為黃壤，總氮含量為 2.06g?kg^-1 ，總磷含量為1.09g?kg^-1 ，總鉀含量為 8.70g?kg^-1 ，土壤 pH 值為6.3。

1.2試驗材料

試驗材料為云煙87上部煙葉，種子由貴州省煙草公司提供。色差儀為WR-10便攜式精密色差儀，由深圳市威福光電科技有限公司生產。肥料為烤煙生產專用復合肥，基肥氮、磷、鉀質量比為 9：13：22 ，追肥氮、磷、鉀質量比為 13：0：26 。

1.3試驗設計

采用單因素隨機區組設計，依據綜合變黃成熟度程度設置5個處理，具體如表1所示。

1.4試驗實施

試驗采用漂浮育苗、井窯式移栽方式，種植規格為 1.10m×0.55m ，栽培管理技術按試驗點生產技術方案執行。

采收時，選取煙株長勢、葉片顏色和大小基本一致的上部煙葉，每個處理采收40株，采用密集烤房“十個關鍵穩溫點烘烤工藝”烘烤，裝炕后烘烤開始前取樣1次，以后每隔 12h 取樣一次，直至烘烤 144h 共取樣12次。每次取樣一桿，用于測定葉色參數，其余用于分級測產。

1.5 測定指標和方法

1）煙葉顏色參數測定。每次取樣5片煙葉，采用色差儀測定顏色參數，包括以下4項。 L^* （Lightness）值，表示明暗程度，范圍為0（完全黑色）到100（完全白色），數值越高，顏色越亮。 a^* （Green-Red）值，取值范圍為 -80～100 ，負值表示向綠色方向移動，正值表示從中心向紅色方向移動。 b^* （Blue-Yellow）值，取值范圍為 -80～70 ，負值表示向藍色方向移動，正值表示從中心向黃色方向移動。 ΔE 值，表示烘烤過程中各時間點與起始點綜合色差值，值越大說明與起始點的顏色差別越大，計算公式為

式中： ΔL 、△a、 Δb 表示不同取樣時間的 L^* a^* 、 b^* 值與起始時間取值的差值。

測定各指標時，每片煙葉在主葉脈兩邊從葉尖到葉基測定20個點，以平均值為該葉片相關指標取值。

2）經濟指標測算。按照中華人民共和國國家標準《烤煙》（GB2635—1992）進行分級測產，計算產量。

1.6數據分析

利用Excel2010軟件進行數據處理和作圖，利用SPSS16.0軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1不同成熟度上部煙葉烤后煙葉等級產量比例

圖1為不同成熟度上部煙葉烘烤后各等級煙葉所占比例。由圖1可知，隨著采收煙葉成熟度的提高，烤后上等煙葉比例不斷增加，其中成熟度為 70% 時達到最高（ 81.82% ），成熟度為 90% 時急劇降低（ 9.52% ）。隨著采收煙葉成熟度的提高，中等煙葉比例分別為28.65% 、 39.34% 、 26.28% 、 18.18% 和 50.00% ，除了10% 成熟度處理，其余值與上等煙葉比例呈負相關。隨著采收煙葉成熟度的提高，上中等煙葉比例變化趨勢與上等煙葉相似，成熟度為 70% 時最高（ 100% ），成熟度為 90% 明顯降低（ 59.52% ）。

2.2不同成熟度上部煙葉烘烤過程中煙葉顏色參數變化由圖2可知，烘烤前各處理 L^* 值差異明顯，隨著烘烤時間的延長，各處理 L^* 值呈現先增大后減小的趨勢，且 24h 后各處理 L^* 值差異趨于不明顯， 96h 后各處理 L^* 值變化趨于平穩。

由圖3可知，烘烤前各處理 a^* 值差異明顯，其中只有 T₅ 處理（成熟度為 90% ） a^* 值大于0，表明烘烤前煙葉整體表現以綠色為主。隨著烘烤時間的延長，各處理 a^* 值逐漸增大， 24h 后各處理 a^* 值均大于0，但各處理 a^* 值差異縮小， ^48h 后各處理 a^* 值差異逐漸趨于不明顯。

由圖4可知，烘烤前各處理 b^* 值差異不明顯，但烘烤 12h 后各處理出現明顯差異。隨著烘烤時間的延長，各處理 b^* 值呈現先增大后減小的趨勢，但不同處理的變化有所差異。成熟度 10% 、 30% 和 50% 處理呈現雙峰變化，在 24h 分別達到第一個高峰值，3個處理b^* 值分別從35.29、37.81和39.28升高到56.99、52.99和51.30，在 36h 分別出現一個小低谷后又到達第二個高峰，成熟度 10% 和 30% 處理 b^* 值在烘烤 48h 時分別達到58.52和55.39，成熟度 50% 處理 b^* 值在烘烤 60h 時達到51.32，隨后快速下降，烘烤72h時3個處理 b^* 值分別下降到47.57、45.11和41.73，隨后進入緩慢變化階段。成熟度 70% 和 90% 處理 b^* 值呈現單峰變化，兩個處理分別在 24h 達到最大值48.28和46.02后開始快速下降，分別于 84h 降至最低點37.88和36.54，隨后進入緩慢變化階段。

由圖5可知，隨著烘烤時間的延長，各處理 ΔE 值呈現先增大后減小的趨勢，到達 ^48h 后各處理 ΔE 值差異明顯， ^72h 后各處理 ΔE 值基本降到最低點，后期趨于穩定。

3結論與討論

成熟度影響烤后煙葉質量，葉片顏色為判別成熟度的主要指標，前人已通過利用SPAD值、圖像識別技術判斷煙葉成熟度[6.8]。色差儀可直接測定煙葉顏色，測量的顏色參數能定量表征不同顏色主組和不同等級之間色度的差異[9.]

此次研究結果表明，成熟度為 50% 和 70% 處理上等煙葉比例在 90% 以上。烘烤過程中煙葉顏色變化是葉片色素變化的綜合結果。烘烤過程中隨著烘烤時間的延長， L^* 值先增大后減小； a^* 值持續增大，且不同處理間的差異減小； b^* 值先增大后減小，成熟度為70% 和 90% 處理達到最高點則下降，而成熟度小于70% 處理在 24h 達到第一個高峰后于 36h 出現一個小低谷后在 48～60h 達到第二個高峰后開始下降，大約^72h 各處理 b^* 值基本降到最低點。隨著烘烤時間的延長，各處理 b^* 值差異明顯，并且各時間點 b^* 值隨著成熟度的提高而降低，此規律與前人研究結果相似[3.9.12]。3個顏色參數中，在烘烤過程中各處理 b^* 值在 ^12h 后差異明顯，可作為上部葉烘烤過程中葉色變化監測參數，而各處理 L^* 值和 a^* 值分別于 24h 和 ^48h 后差異消失，但可作為煙葉采收成熟度參數。

烘烤前不同成熟度上部鮮煙葉顏色參數 L^* 值和a^* 值差異明顯，可作為采收成熟度的判斷指標。結合烤后煙葉分級結果，成熟度在 50%～70% 時上部葉烤后煙葉等級較佳，對應的 L^* 值為 52.03～60.01 ，a^* 值為 -7.74～-2.90 。烤后不同成熟度上部鮮煙葉顏色參數 b^* 值差異明顯，可作為烤后煙葉等級輔助判斷指標，結合烤后煙葉分級結果，成熟度在 50%～70% 時對應的 b^* 值為 39.42～42.76 ，此結果與武圣江等的研究結果相似[3]。

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