烤煙上部葉帶莖烘烤水分狀態及形態變化分析

魏碩　羅定棋　顧勇　趙錦超　夏建華　張永輝　謝強　宋朝鵬

摘要：[目的]探討帶莖烘烤煙葉失水干燥特性，為優化烤煙烘烤工藝提供參考依據。[方法]測定帶莖烘烤過程煙葉葉片和主脈的水分含量、狀態及形態收縮率，與不帶莖煙葉進行比較，并將煙葉水分指標與形態指標進行相關性分析。[結果]帶莖烘烤煙葉的整葉、葉片及主脈水含率均高于不帶莖煙葉；帶莖煙葉水分遷移表現為莖稈中的自由水向主脈和葉片遷移，使帶莖煙葉葉片和主脈自由水含量和所占比例均高于不帶莖煙葉。干葉前帶莖煙葉葉片厚度收縮率顯著小于不帶莖煙葉葉片（P<0.05，下同），干葉后帶莖煙葉葉片厚度收縮率顯著大于不帶莖煙葉葉片；烘烤過程帶莖煙葉主脈直徑收縮率顯著小于不帶莖煙葉；烘烤過程煙葉葉片和主脈自由水含量與其水含率呈極顯著正相關（P<0.01）。[結論]煙葉形態收縮與自由水含量及其水含率密切相關，可根據煙葉形態收縮判斷烘烤過程煙葉水分含量和狀態。

關鍵詞：烤煙；帶莖烘烤；水含率；自由水；形態變化

0引言

[研究意義]近年來，烤煙上部葉帶莖烘烤在廣大煙區得到大力推廣。相關研究認為，烤煙莖桿中的水分向葉片轉移（滕永忠等，2007），可延緩煙葉的失水干燥，影響烘烤過程煙葉的生理代謝變化（徐秀紅等，2006；徐建平等，2008；余金恒等，2009），對改善烤后煙葉品質具有積極作用（許自成等，2005；黃浩等，2014）。通常煙葉自由水、束縛水含量變化影響其生理代謝（訾瑩瑩等，2011），而煙葉形態變化可反映其失水干燥狀況（魏碩等，2017）。因此，研究烤煙帶莖烘烤水分狀態及形態變化對深入探討帶莖烘烤水分代謝具有重要意義。[前人研究進展]王曉賓等（2008）研究了帶莖烘烤過程煙葉葉片水分狀態變化，結果表明，帶莖煙葉的總水分表現為前期下降緩慢，后期下降較快，葉片的束縛水緩慢散失，自由水失水高峰早于總水分失水高峰。樊軍輝等（2011）研究了不同烤房類型對煙葉烘烤過程形態收縮的影響，結果表明，密集烤房煙葉形態收縮受到限制是造成上部葉形成光滑僵硬煙葉的原因之一。朱金峰等（2011）研究了不同成熟度對煙葉烘烤過程形態收縮的影響，結果表明，以適熟煙葉形態收縮指標整體較優。訾瑩瑩等（2011）研究不同品種煙葉烘烤生理變化，結果表明紅花大金元自由水散失慢，定色期束縛水散失較快，自由水束縛水比值高；K326烘烤過程失水快，自由水束縛水比值低；中煙100烘烤過程變黃速度與失水速率協調。[本研究切入點]目前關于帶莖烘烤煙葉主脈水分狀態及其形態變化的研究尚無報道。[擬解決的關鍵問題]通過對比分析帶莖烘烤過程中煙葉的水分狀態及形態變化規律，為深入揭示帶莖烘烤水分干燥機理及優化烘烤工藝提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試烤煙品種為K326，2016年8月于四川省瀘州市古藺縣試驗田選取試驗材料。試驗田土壤肥力中等，行距120 cm，株距55 cm，規范化種植管理，選取株高一致、留葉數18片、煙葉葉色均勻、葉面積大小基本一致的煙株掛牌標記。煙葉成熟后上部6片一次性采收，采收方式分為帶莖和不帶莖兩種，以不帶莖采收為對照，試驗時均選取上部第16位葉片為試驗材料。

1.2試驗方法

1.2.1樣品制備 將帶莖和不帶莖兩種采收方式采收的煙葉均勻懸掛于電熱智能密集烤煙箱（福州興東輝自動化科技有限公司）中，按照三段式烘烤工藝（宮長榮等，2006）烘烤。在烘烤關鍵溫度點（表1）分別對兩種采收方式同時取樣，每次各取樣6片，用于樣品水分和形態指標測定，重復3次。

1.2.2煙葉水分指標測定 將所取煙葉主脈與葉片剝離分開，參照行業標準YC/T31-1996《煙草及煙草制品試樣的制備和水分測定烘箱法》分別測定其水含率；利用5 mm打孔器在煙葉中部（第5～6支脈中間，距離主脈2 cm）打取煙葉葉片樣品，并在煙葉中部（第5～6支脈中間）用刀片切取主脈樣品，采用阿貝折射儀法（聶榮邦和唐建文，2002）分別測定煙葉葉片和主脈的自由水和束縛水含量。

1.2.3煙葉形態指標測定 利用10 mm打孔器在煙葉中部（第5～6支脈中間，距離主脈2 cm）打取煙葉葉片樣品，利用植物葉片厚度儀（精度0.01 mm，浙江托普儀器有限責任公司）測定煙葉葉片厚度，葉片厚度收縮率參照樊軍輝等（2010）的方法測定；利用ETB-05B激光測徑儀（精度0.001 mm，廣州思通電子儀器廠）測定煙葉中部主脈（第5～6支脈中間）直徑。主脈直徑收縮率計算公式如下：

主脈直徑收縮率（%）=（鮮煙主脈直徑-取樣時主徑）/鮮煙主脈直徑×100

1.3統計分析

利用Excel 2010進行試驗數據統計，使用SPSS23.0進行數據分析，并以Origin 9.32制圖。

2結果與分析

2.1烘烤過程煙葉水含率變化趨勢

由圖1可知，烘烤過程中隨溫度的升高，煙葉的葉片、主脈和整葉水含率均呈逐漸減小的變化趨勢，其中，38-54℃期間帶莖烘烤煙葉的葉片水含率顯著高于不帶莖煙葉（P<0.05，下同），42-60℃期間帶莖烘烤煙葉的主脈水含率顯著高于不帶莖煙葉，38～60℃期間帶莖烘烤煙葉的整葉水含率顯著高于不帶莖煙葉。可見，帶莖烘烤延緩了煙葉水分的散失。

2.2烘烤過程煙葉自由水和束縛水含量變化趨勢

由圖2-A可知，烘烤過程中隨溫度的升高，煙葉葉片自由水含量呈逐漸減少的變化趨勢，其中38～48℃期間帶莖處理葉片自由水含量顯著高于不帶莖處理葉片。由圖2-B可知，烘烤過程中煙葉葉片束縛水含量呈先增加后減少的變化趨勢，除48℃外帶莖處理與不帶莖處理葉片的束縛水差異不顯著（P>0.05，下同）。由圖2-C和圖2-D可知，烘烤過程中煙葉葉片自由水所占比例呈減少的變化趨勢，束縛水所占比例呈增加的變化趨勢；各溫度下帶莖處理葉片自由水比例高于不帶莖處理葉片。

由圖2-E可知，烘烤過程中隨溫度的升高，煙葉主脈自由水含量呈逐漸減少的變化趨勢，38-60℃期間帶莖處理主脈自由水含量顯著高于不帶莖處理。由圖2-F可知，烘烤過程中煙葉主脈束縛水呈先增加后減少的變化趨勢，除68℃外帶莖處理主脈束縛水與不帶莖處理無顯著差異。由圖2-G和圖2-H可知，烘烤過程中煙葉主脈自由水所占比例逐漸減少，束縛水所占比例逐漸增加；各溫度下帶莖處理主脈自由水比例高于不帶莖處理葉片。

綜上所述，帶莖處理與不帶莖處理煙葉烘烤前期主要表現為自由水的差異，說明帶莖烘烤水分變化主要是由于莖稈中的自由水向主脈、葉片遷移所引起。

2.3烘烤過程煙葉葉片和主脈的收縮變化趨勢

由圖3可知，烘烤過程中煙葉的葉片厚度收縮率和主脈直徑收縮率均呈逐漸增大的變化趨勢，其中，干葉前38-48℃期間帶莖煙葉葉片厚度收縮率顯著小于不帶莖煙葉葉片，干葉后60-68℃期間帶莖煙葉葉片厚度收縮率顯著大于不帶莖煙葉葉片；帶莖煙葉主脈直徑收縮率在38-60℃期間均顯著小于不帶莖煙葉主脈。

2.4烘烤過程煙葉水分指標與形態指標的相關性分析

從表2可知，不帶莖處理下，葉片水含率與整葉水含率、葉片自由水含量均呈極顯著正相關（P<0.01，下同），葉片厚度收縮率與煙葉水含率、葉片水含率及自由水含量均呈極顯著負相關；帶莖處理下，葉片水含率與煙葉水含率和葉片自由水含量均呈極顯著正相關，與葉片束縛水呈顯著正相關，葉片厚度收縮率與煙葉水含率、葉片水含率及自由水含量均呈極顯著負相關。

從表3可知，不帶莖處理和帶莖處理的主脈水含率與煙葉水含率、主脈自由水含量均呈極顯著正相關，與主脈束縛水含量呈顯著正相關；主脈直徑收縮率與煙葉水含率、主脈水含率及自由水含量均呈極顯著負相關。

3討論

煙葉烘烤是脫水干燥的物理過程與生化變化過程的統一，其中水分干燥影響煙葉的生理變化，是烘烤操作的核心（宮長榮等，2000）。帶莖烘烤莖稈含有較多水分，必將影響煙葉失水特性（王曉賓等，2008）。本研究結果表明，帶莖處理的整葉、葉片、主脈水含率均不同程度高于不帶莖處理，即帶莖烘烤延緩了煙葉各部分的失水速率，與滕永忠等（2007）的研究結果一致。

煙葉水分分為自由水和束縛水，自由水含量具有較強的流動性，烘烤過程帶莖處理葉片自由水含量及其所占比例均高于不帶莖煙葉，與王曉賓等（2008）的研究結果一致；帶莖處理煙葉主脈自由水含量及其所占比例也高于不帶莖處理，有利于主脈水分向葉片遷移。帶莖烘烤水分遷移特性表現為莖稈中的自由水向主脈遷移，然后向葉片遷移，可能是葉片和主脈的水含率與其自由水含量呈極顯著正相關的原因。但滕永忠等（2007）研究表明，煙葉位于莖桿不同位置對煙葉整體的水分散失影響不同，因此，莖桿所連接煙葉的位置對莖稈自由水水分向煙葉遷移的變化態勢有待進一步驗證。

本研究結果表明，干葉前帶莖煙葉葉片厚度收縮率顯著小于不帶莖煙葉葉片，帶莖煙葉主脈直徑收縮率顯著小于不帶莖煙葉主脈，不同處理方式的葉片厚度收縮率、主脈直徑收縮率與其水含率呈極顯著負相關，說明烘烤過程煙葉形態變化與水分散失具有明顯一致性，與本課題組前期的研究結果（魏碩等，2017）一致，可能是由帶莖烘烤延緩了葉片水分散失所引起。而葉片厚度收縮率和主脈直徑收縮率與其自由水含量呈極顯著負相關，則說明帶莖處理莖稈中自由水的遷移是影響葉片和主脈收縮的原因。干葉后帶莖煙葉葉片厚度收縮率顯著大于不帶莖煙葉葉片，與趙莉等（2012）研究結果相照應，可能是帶莖烘烤煙葉水含率、自由水含量及其比例較高，烘烤過程煙葉物質降解較充分，烤后煙葉身份相對較薄（王曉賓等，2008；余金恒等，2009）。可見，帶莖烘烤一定程度上對解決因烘烤過程煙葉物質降解不充分導致僵片具有積極意義（紀成燦等，1999）。

4結論

煙葉形態收縮與自由水含量及其水含率密切相關，可根據煙葉形態收縮判斷烘烤過程煙葉水分含量和狀態。