烤煙成熟期質體色素含量和顏色值的變化

孫 謀，武勁草，路曉崇，陳壽明，常安然，王佩雯，張凱倫，賀 帆*

(1.河南農業大學煙草學院，河南 鄭州 450002；2.四川省煙草公司攀枝花市公司，四川 攀枝花 510400)

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烤煙成熟期質體色素含量和顏色值的變化

孫 謀1，武勁草1，路曉崇1，陳壽明2，常安然1，王佩雯1，張凱倫1，賀 帆1*

(1.河南農業大學煙草學院，河南 鄭州 450002；2.四川省煙草公司攀枝花市公司，四川 攀枝花 510400)

【目的】本文研究了成熟期烤煙質體色素含量和顏色參數值的關系。【方法】以云煙87和紅花大金元為試驗材料，定量測定了成熟期煙葉顏色參數值和質體色素含量并進行了相關分析。【結果】成熟期煙葉綠色素含量和顏色參數H*值整體均呈下降趨勢，其余顏色參數值整體均呈增加趨勢，黃色素含量先升高后降低。相關分析表明，成熟期煙葉綠色素含量與H*值呈極顯著正相關，與其余顏色參數值均呈極顯著負相關，煙葉黃色素與H*值呈極顯著負相關。線性回歸分析表明，綠色素的決定系數R2值較大(R2>0.990)，紫黃質值最小(R2=0.663)，但模型預測不同品種煙葉質體色素含量具有一定的局限性。【結論】顏色參數a*和C*值是反映成熟期綠色素含量的較佳指標，C*、H*值是反映成熟期黃色素含量的較佳指標。

成熟期；質體色素；顏色值；相關分析

【研究意義】成熟期煙葉質體色素含量的高低反映了葉片生理功能的強弱[1]，煙葉質體色素含量的變化會導致煙葉顏色的變化，研究煙葉葉色的變化可為烤煙精益化種植、成熟采收等提供依據。L*、a*、b*顏色空間色差分辨率較高，能夠定量描述植物顏色[2]。【前人研究進展】目前，在蔬菜、水果[3-5]及植物葉片檢測方面有廣泛的應用，并利用顏色參數值估測色素含量的變化。張軍剛等[6]研究表明，不同成熟度烤煙葉片顏色值與色素含量關系密切。武圣江[7]等研究表明，生育期烤煙煙葉顏色值與葉綠素類含量相關性較好。然而有關成熟期煙葉類胡蘿卜素類色素含量與顏色參數值的關系鮮有報道。【本研究切入點】本研究對成熟期煙葉質體色素與顏色參數值的定量關系進行了研究，并對模型進行了驗證。【擬解決的關鍵問題】以期揭示成熟過程中二者的變化規律、內在聯系并為烤煙質體色素含量的預測提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2014-2015年在四川省米易縣進行。試驗田土壤質地為紅壤土，土壤肥力中等。供試烤煙品種為云煙87和紅花大金元，種植株行距為50 cm×120 cm，按照當地移栽技術于5月3日進行移栽。按照當地優質烤煙栽培生產技術進行規范化栽培管理。

1.2 樣品制備

從煙葉進入成熟期開始，每隔5 d利用5點取樣法選取有代表性的煙株10～15株，均測定煙株中部定位煙葉的顏色參數，同時取樣用真空冷凍干燥機凍干后測定質體色素含量。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 煙葉質體色素含量的測定 采用RP-HPLC法[8]。稱取0.200 g新鮮凍干煙葉樣品，用25 mL 90 %丙酮溶液超聲萃取20 min，取約1 mL萃取液過濾后采用配套紫外檢測儀的HPLC儀同時測定煙草樣品中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、葉黃素、新黃質與紫黃質。色譜柱為Waters Nova-Pak-C18，流動相為乙腈-水和異丙醇，梯度洗脫，流速為0.5 mL/min。平衡時間為6 min；進樣量為10 μl；采用外標法分析測定葉黃素、β-胡蘿卜素、新黃質與紫黃質。

采用分光光度計法[9]測量煙葉的葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素和類胡蘿卜素含量，煙葉的質體色素含量均已干重計算。

1.3.2 顏色參數值測定 用HP-C210便攜式精密色差儀(上海漢普光電科技有限公司)參照霍開玲等[10]的方法測量煙葉正面的顏色參數；分別測得煙葉的亮度值L*、紅度值a*、黃度值b*、飽和度C*與色相角H*。選擇有代表性的中部葉15～20片，測量葉中部距離主脈約 5 cm 處對稱點的顏色參數，每半片葉等距離測量共 3個點，具體測定位置如圖1 。每片葉 6個點的平均值為此葉片的色差值。

圖1 色差儀測定煙葉位點Fig.1 Determination of the location with colorimeter

1.4 數據處理

數據處理和繪圖采用Microsoft Excel 2010，用SPSS 16.0進行數據統計分析。對云煙87的數據進行相關性和線性回歸分析，并以紅花大金元的顏色參數與質體色素對回歸模型進行驗證。

2 結果與分析

2.1 烤煙成熟期質體色素含量的變化

2.1.1 成熟過程中烤煙綠色素的變化 由圖2可知，隨著成熟期的推進，煙葉的綠色素含量總體呈下降趨勢，但在移栽后78 d略有上升；煙葉綠色素含量在整個成熟期發生大量降解，采收時綠色素含量降至最低值。綠色素降解速率在移栽后78～88 d最高，此階段的降幅均高于65.3 %。

2.1.2 成熟過程中烤煙黃色素的變化 由圖3可知，煙葉的黃色素含量整體呈先上升后下降趨勢。黃色素含量從移栽后63 d開始迅速增加，移栽后73d達到最高值，73 d以后開始緩慢下降，在83 d稍有升高后降低；移栽后73～88 d，黃色素含量的降幅均高于15.9 %，其中新黃質的降幅最高，降幅為27.5 %，類胡蘿卜素的降幅最低，降幅為15.9 %。

圖2 成熟期煙葉綠色素的變化Fig.2 Change of green content of flue-cured tobacco leaves in mature stage

圖3 成熟期煙葉黃色素的變化Fig.3 Change of yellow content of flue-cured tobacco leaves in mature stage

圖4 成熟期煙葉顏色參數值的變化Fig.4 Change of color parameters value of flue-cured tobacco leaves in mature stage

2.2 煙葉成熟期顏色參數值的變化

CIE色度系統中，L*代表明度值；紅度a*值正值越大，綠色越淡，紅色愈濃；黃度值b*正值越大，黃色越濃；飽和度C*值越大，顏色純度越高；H*代表色相角[11-12]。由圖4可知， 煙葉顏色參數值L*值在成熟期整體呈升高趨勢，在移栽后78～83 d有所下降，煙葉顏色參數a*、b*與C*值在成熟期整體均呈升高趨勢，在移栽后78 d有所下降，整體變化趨勢與煙葉的綠色素變化規律相反。煙葉顏色參H*值在成熟期整體均呈下降趨勢，在移栽后78d有所升高，整體變化趨勢與煙葉綠色素變化趨勢相同。煙葉采收時顏色參數值L*、a*、b*與C*值均達至最高值，而H*值降至最低值。

2.3 質體色素含量和顏色參數值的簡單相關分析

由表1可知，整個成熟期煙葉綠色素含量與顏色參數L*、a*、b*與C*值均呈極顯著負相關，與H*值呈極顯著正相關；煙葉黃色素與顏色參數H*值均呈極顯著負相關，與a*值呈正相關，但未達至顯著水平；類胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、葉黃素與顏色參數L*、a*、b*、C*值均呈正相關，但未達至顯著水平；新黃質、紫黃質與顏色參數L*、b*值呈正相關，達至顯著性水平，其中紫黃質與顏色參數L*值的相關性達至極顯著水平；煙葉黃色素與顏色參數C*值呈正相關，其中紫黃素與C*值呈顯著性正相關。成熟期烤煙綠色素含量與顏色參數a*、b*、C*值的相關系數絕對值較大，在0.851～0.992；其次是H*、L*值，相關系數絕對值在0.754～0.868；黃色素與顏色參數H*值的相關系數絕對值較大，在0.486～0.676。

表1 成熟期烤煙顏色與煙葉質體色素含量的簡單相關分析

注： 表中*表示(P<5 %)的相關性顯著水平；**表示(P<1 %)的相關性極顯著水平。

Notes: * indicates significant correlation at 0.05 level； ** indicates very significant correlation difference at 0.01 level.

表2 成熟期烤煙顏色與煙葉質體色素含量的線性回歸分析

圖5 紅花大金元質體色素實際值與預測值圖Fig.5 Scatter map of the measured and estimated values of plastid pigment content of Honghuadajinyuan

2.4 成熟期煙葉質體色素變化模型的建立與驗證

2.4.1 煙葉顏色參數與質體色素的回歸分析 由表2可知，整個成熟期煙葉顏色參數a*、C*值與烤煙綠色素具有線性關系，C*、H*值與烤煙黃色素均具有線性關系。不同變量，其中綠色素含量決定系數R2值較大(R2>0.990)，黃色素含量決定系數R2值較小(R2>0.663)，其中紫黃質值最小(R2=0.663)；烤煙成熟期煙葉質體色素含量與顏色參數的回歸方程擬合度較高，方差分析表明質體色素均達至極顯著水平。

2.4.2 烤煙葉片質體色素回歸模型的驗證 以紅花大金元中部葉為試驗材料，對成熟期煙葉質體色素動態變化的預測方程進行驗證(圖5)可知，煙葉質體色素預測值與實測值的線性程度較好，其中新黃質含量測定系數R2最大(R2=0.9803)，葉黃素值最小(R2=0.86)。但煙葉質體色素預測值與實測值的差異較大，模型預測準確度較差，可能與烤煙品種不同煙葉質體色素降解率不同有關。楊虹琦[13]等研究表明紅花大金元在成熟期黃色素整體呈降低趨勢，與云煙87的黃色素降解規律不同，導致煙葉黃色素預測值與實測值呈負線性相關。

3 討 論

煙葉綠色素含量隨著烤煙成熟期的推進整體呈降低趨勢，這與馮連軍等[14]研究結果基本一致。成熟期，云煙87的黃色素含量呈先升高后降低趨勢，與龍春芬等[15]研究結果不符，這可能與實驗所選的煙葉品種不同有關。煙葉質體色素在移栽后78 d略有升高，可能由于降雨過多，色素含量突然升高[16]。煙葉顏色參數L*、a*、b*與C*值在成熟期整體均呈升高趨勢，與煙葉綠色素含量變化趨勢相反；H*值呈降低趨勢，與煙葉綠色素變化趨勢相同。

相關分析表明，整個成熟期煙葉綠色素含量與顏色參數L*、a*、b*與C*值均呈極顯著負相關，與H*值呈極顯著正相關，與前人[17,18]研究結果相同；煙葉黃色素與顏色參數L*、a*、b*與C*值均呈正相關，與H*值呈極顯著負相關，與武圣江[7]研究結果相反，可能與煙葉在生育期和成熟期質體色素降解規律不同有關。其中綠色素含量與顏色參數a*、b*、C*值關聯度較大，黃色素與H*值關聯度最大。線性回歸分析表明，模型均達至極顯著水平；其中變量綠色素含量決定系數R2值較大(R2>0.990)，紫黃質值最小(R2=0.663)。在自變量中，負值XC*回歸系數較大；顏色參數a*、C*值與綠色素含量的線性關系較好，C*、H*值與黃色素含量的線性關系較好。a*和C*值是反映成熟期綠色素含量的較佳指標，C*、H*值是反映成熟期黃色素含量的較佳指標。用線性模型對紅花大金元成熟期質體色素含量進行預測，結果表明所建預測模型具有一定的局限性。通過建立線性回歸模型將煙葉質體色素含量與顏色參數值相聯系[19-21]，借助無損檢測煙葉顏色值的變化，來指示煙葉內在質體色素含量的變化。

4 結 論

成熟期烤煙煙葉綠色素含量和顏色參數H*值整體均呈下降趨勢，顏色參數值L*、a*、b*和C*值整體均呈增加趨勢，成熟期煙葉黃色素含量先升高后降低。線性回歸模型的擬合度較高，均達至極顯著水平，但模型預測不同品種煙葉質體色素含量具有一定的局限性。綜上所述，a*和C*值是反映成熟期綠色素含量的較佳指標，C*、H*值是反映成熟期黃色素含量的較佳指標。由于不同品種、地區的煙葉在成熟期質體色素的積累與降解不同，今后應在不同條件下對模型進行進一步的修正和驗證，提高預測模型的適用性。

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(責任編輯 陳 虹)

Changes of Pigment Contents and Color Parameters Value with Mature Stage of Flue-cured Tobacco Leaves

SUN Mou1, WU Jin-cao1, LU Xiao-chong1, CHEN Shou-ming2, CHANG An-ran1,WANG Pei-wen1,ZHANG Kai-lun1,HE Fan1*

(1.College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Henan Zhengzhou 450002, China; 2.Sichuan Panzhihua Tobacco Company, Sichuan Panzhihua 510400, China)

【Objective】This paper aimed to study the correlation of plastid pigment contents and color parameter values of flue-cured tobacco leaves during the mature stage.【Method】Taken tobacco varieties, Yunyan87 and Honghuadajinyuan as tested materials, the plastid pigment contents, color parameter values of flue-cured tobacco leaves were quantitatively analyzed and their correlation in the mature stage were studied. 【Result】The green pigment content andH*values in the mature stage of flue-cured tobacco reduced, while their other color parameters values increased, and the yellow pigment content increased at first and then reduced. Correlation between the green pigment content andH*values were very significant, but the other color parameter values was very significant inversely among tobacco leaves. Correlation between the yellow pigment content andH*values were very significant inversely, but the other color parameter values were very significant among tobacco leaves. Regression analysis indicated thatR2value (R2>0.990) of the green pigment content was bigger whileR2value (R2=0.663) of violaxanth in variable was the smallest, however, the regression analysis result between pigment content and color parameter values predicted other cultivars had some boundness. 【Conclusion】Thea*andC*values better reflected the green pigment content of tobacco leaves in the mature stage. TheC*andH*values better reflected the yellow pigment content of tobacco leaves in the mature stage.

Mature stage; Pigment contents; Color parameters value; Correlation analysis

1001-4829(2017)6-1315-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.6.013

2016-05-10

四川省煙草專賣局項目(SCYC201402005)

孫 謀(1991-)，男，河南周口人，在讀碩士，主要從事烤煙栽培與調制等研究工作，E-mail:1655835076@qq.com；*為通訊作者，E-mail:hefanyc@163.com。

S572

A