煙葉葉脈水分遷移干燥特性分析

摘要：【目的】探究烘烤過程中煙葉葉脈水分遷移干燥特性，為優化烘烤工藝提供理論依據。【方法】以K326中部葉為試驗材料，研究采后煙葉主脈和支脈維管束示蹤染液分布、水分遷移速率，以及烘烤過程中煙葉失水狀況和形態變化。【結果】煙葉葉脈水分遷移由葉基主脈維管束出發，優先向最近支脈遷移，最終到達葉尖部；煙葉主脈維管束水分遷移速率由葉基向葉尖呈逐漸減小趨勢，距離葉基越近的支脈維管束水分遷移速率越大，支脈維管束水分遷移速率大于主脈維管束水分遷移速率。烘烤過程中，煙葉由葉基至葉尖水含率基本呈減小趨勢；煙葉主脈直徑收縮率逐漸增大，烘烤至42 ℃前，靠近葉基部主脈直徑收縮率較大，42 ℃后，靠近葉尖部主脈直徑收縮率較大，葉基部與葉中部間的主脈直徑收縮率最小。【結論】煙葉葉脈水分遷移影響烘烤過程中煙葉各部分水分及主脈形態變化，葉脈水分遷移特性與烘烤過程煙葉失水特性間的關系可為煙葉水分散失的調控及烘烤工藝優化提供參考。

關鍵詞： 煙葉；烘烤；葉脈維管束；水分；遷移干燥法

中圖分類號： S572 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2017）07-1286-05

0 引言

【研究意義】植物葉脈是葉片水分和營養物質運輸的主要通道，煙葉的主脈（一級脈）和支脈（二級脈）較粗大突出，其分布形態特征與植物本身密切相關（張苧元等，2008；李樂等，2013）；鮮煙葉通常含有80%～

90%水分，分布于葉片和葉脈中，烘烤過程中煙葉葉脈水分向葉片遷移運輸，影響煙葉的失水特性（徐秀紅等，2006；趙華武等，2012；陳少濱等，2016）。因此，研究煙葉葉脈水分遷移變化，對實現煙葉烘烤過程中的高效定色與干筋具有重要意義。【前人研究進展】烘烤過程中煙葉水分變化表現為變黃期失水較慢，定色期失水較快，干筋期失水較慢（趙銘欽等，1995；宮長榮等，2000）。孫建鋒（2006）、謝鵬飛等（2012）、裴曉東等（2013）研究煙葉不同結構水分變化，結果表明，煙葉葉片、主脈及整葉水含率在烘烤過程中均呈遞減趨勢，其中葉片失水較快，整片次之，主脈失水較慢；滕永忠等（2007）利用3H同位素示蹤法研究帶莖烘烤過程煙葉水分運輸路徑，結果發現莖桿中的水分向葉片和葉脈運輸，且水分從莖桿到葉脈，再到葉基部、葉中部、葉尖部的運輸較通暢；徐建平等（2008）利用32P同位素示蹤法研究上部葉不同采收方式烘烤過程水分的運輸和代謝，得到的結論與滕永忠等（2007）的結論基本一致；樊軍輝等（2010）研究烘烤過程煙葉形態收縮變化，結果表明，煙葉形態收縮呈現出變黃期緩慢、定色期劇烈、干筋期又減緩的變化趨勢。【本研究切入點】目前關于采后煙葉葉脈維管束水分遷移速率及形態變化的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】以K326中部葉為試驗材料，研究采后煙葉主脈和支脈維管束示蹤染液分布及遷移速率，以及烘烤過程中煙葉失水收縮特性，從而了解煙葉葉脈水分干燥機理，為優化煙葉烘烤工藝提供理論依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

試驗于2015年在重慶煙草科技研究所彭水試驗示范基地進行。供試品種為K326，采用溫室大棚培育種植，土壤肥力中等，長勢一致，留葉數18片，選取葉片大小相對一致的中部（10～11位葉）成熟煙葉作為試驗材料，煙葉農藝性狀見表1。

1. 2 煙葉維管束水分遷移特性分析

采用維管束示蹤法進行研究。選取6片煙葉，采用質外體染色法（謝兆森等，2012；王艷芳等，2015）對其進行染色，用刀片將煙葉葉基部切割平整，然后倒插入濃度為1%的弱酸性品紅染液中，分別對各位點（圖1）進行檢測；當各位點葉脈維管束染成紅色時，記錄染色時間，當葉尖處維管束呈紅色時，操作結束。利用尼康D7000數碼相機對煙葉進行拍照，對所得圖片用Photoshop測定各位點葉脈長度（表2），再計算葉脈維管束水分遷移速率。

1. 3 煙葉烘烤處理

采用智能溫濕度電熱烤煙箱（精度±1 ℃，福州興東輝自動化科技有限公司）按照三段式烘烤工藝（宮長榮等，2006）烘烤。參照樊軍輝等（2010）的方法分別在關鍵溫度點30（鮮煙）、38、42、45、48、54、60和68 ℃（烤后煙）結束時隨機選取煙樣，每次取3片煙葉，用于煙葉水分含量及形態收縮測定，每個取樣節點重復3次。

1. 4 測定項目及方法

煙葉水分含量：參照行業標準YC/T 311-2009用烘箱法測定。用刀片沿②、③、⑤、⑧五等分點迅速將煙葉切分為①～②、②～③、③～⑤、⑤～⑧和⑧～⑨五個部分，分別測定各部分水分含量。

煙葉主脈直徑收縮率：參照樊軍輝等（2010）測定煙葉形態收縮率的方法并有所改進，利用ETB-05B激光測徑儀（精度0.001 mm，廣州一思通電子儀器廠）測定①、②、③、⑤和⑧位點處主脈直徑，計算主脈直徑收縮率。

主脈直徑收縮率=（鮮煙主脈直徑-取樣主脈直徑）/鮮煙主脈直徑×100

1. 5 統計分析

采用Excel 2010進行數據統計，Origin 9.32作圖，再利用SPSS 23.0進行數據分析。

2 結果與分析

2. 1 采后煙葉維管束水分遷移特性

鮮煙葉各位點葉脈維管束染色時間由短至長依次為①、②、④、③、⑥、⑤、⑦、⑧、⑨（表3），即煙葉葉脈維管束水分遷移行為表現為：水分由葉基主脈出發，優先進入最近支脈，從靠近葉基部支脈維管束遷移到達葉基部邊緣，一部分水分沿主脈向前遷移進入下一鄰近支脈，并由支脈維管束遷移到達葉基部邊緣，與上一支脈水分匯合，依次循環向葉尖部遷移，最后到達葉尖（圖2）。鮮煙葉主脈維管束水分遷移速率由葉基向葉尖呈逐漸減小趨勢，鮮煙葉距離葉基越近的支脈維管束水分遷移速率越大；煙葉支脈維管束橫向遷移速率大于主脈維管束縱向遷移速率（表4）。

2. 2 烘烤過程煙葉水含率變化

由圖3可知，烘烤過程中煙葉各部分水含率呈逐漸減小趨勢。鮮煙及烘烤過程煙葉由葉基向葉尖各區段水含率基本呈逐漸減小趨勢，其中葉尖⑧～⑨區段失水較快，⑤～⑧區段煙葉失水慢于⑧～⑨區段，但快于整片煙葉（即①～⑨區段），③～⑤區段煙葉水含率與整片煙葉最接近，①～②區段和②～③區段煙葉水含率大于整片煙葉；54 ℃前，②～③區段煙葉失水快于①～②區段，干筋期（60～68 ℃）②～③區段煙葉失水略慢于①～②區段。

2. 3 烘烤過程煙葉主脈形態變化

由圖4可知，烘烤過程中煙葉主脈直徑收縮率呈逐漸增大的變化趨勢。38 ℃時主脈直徑收縮率位點排序為②>③=⑤>①>⑧，42 ℃時主脈直徑收縮率位點排序為③>⑤=②=①>⑧，45 ℃時主脈直徑收縮率位點排序為⑧>⑤>①=③>②，48 ℃時各位點排序為⑧>⑤>①>③>②，54 ℃時各位點排序為⑤=⑧>①>③>②，60 ℃時各位點排序為⑤=⑧>①=③>②，68 ℃時各位點排序為⑤=⑧>②=③>①。可見，烘烤過程中煙葉主脈直徑由葉基至葉尖呈不規則收縮的特點。

3 討論

本研究結果顯示，煙葉水分由葉基部主脈出發，優先進入最近支脈，然后向前遷移進入下一支脈，最后到達葉尖部，表現為逐級遞減趨勢，可能與葉脈網絡中傳遞的阻力效應有關（龔容和高瓊，2015）；進而使得烘烤過程中煙葉各部分水含率由葉基向葉尖基本呈逐漸減小趨勢，與滕永忠等（2007）研究帶莖烘烤煙葉水分運輸散失結果一致。但干筋期②～③區段煙葉失水慢于①～②區段，可能是①～②區段煙葉水分從葉基部的斷口處散失而引起，45～60 ℃時主脈②位點直徑收縮率明顯小于①位點也證實了這一推斷。

采后煙葉處于離體狀態，由于葉基主脈粗大，所以近葉基區段煙葉水含率較高，烘烤過程中水分由葉基向葉片遷移散失，使得葉基水分散失較多，38 ℃時葉基主脈直徑收縮率大于葉尖主脈驗證了這一點；烘烤至42 ℃后，進入定色期，煙葉失水加快，主脈水分遷移速率由葉基向葉尖呈逐級遞減，使得烘烤過程煙葉葉尖和葉緣部分水分損失得不到及時補償，快速失水干燥；同樣，距離葉基主脈越近的支脈水分遷移速率越大，靠近葉尖的支脈水分遷移速率較小，可能是造成烘烤過程中煙葉葉尖部分首先出現勾尖、卷邊現象的原因（宮長榮，2011）。烘烤過程煙葉失水規律與形態收縮規律存在較好一致性（趙銘欽等，1995；樊軍輝等，2010），靠近葉基的煙葉失水緩慢，其主脈直徑收縮率也較小，與主脈水分逐級遞減的遷移特點有關，而關于烘烤過程煙葉葉脈水分遷移速率的變化有待進一步研究。

烘烤過程煙葉葉片水分大部分經過蒸發散失，而主脈水分遷移包括向葉片遷移散失和自身蒸發散失兩種途徑（李衛芳等，2000）。烘烤過程中48～54 ℃時葉片和支脈失水變化較大，逐漸被干燥，主脈水分向葉片轉移路徑逐漸被封閉（崔國民，2012；楊彥明等，2016），同時葉基和葉尖部主脈逐漸收縮干燥，此時②～③區段主脈仍含有較多水分無法向兩端轉移，其失水和收縮相對減緩，需較高溫度加快主脈水分蒸發散失，以提高干筋效率。

4 結論

煙葉葉脈水分遷移影響烘烤過程中煙葉各部分水分及主脈形態變化，葉脈水分遷移特性與烘烤過程煙葉失水特性間的關系可為煙葉水分散失的調控及烘烤工藝優化提供參考。

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（責任編輯 羅 麗）