酸堿處理對兩種土壤類型初烤煙顏色變化的影響

胡亞杰 王闖 王維 龍曉彤 闞宏偉 陳燕紅

摘要：【目的】探索酸堿處理對不同土壤類型煙葉顏色變化的影響，為煙農種植保管煙葉及煙葉的調撥運輸、儲存和醇化條件控制提供參考依據。【方法】選取烘烤時間一致的紫色土和沙泥田初烤煙葉（等級C3F），設4個酸堿處理，即分別噴施濃度（體積分數）為0.2%和0.4%的HCl和KOH，以噴施蒸餾水為對照（CK）。將處理后的煙葉置于恒溫恒濕箱（相對濕度65%、溫度22 ℃）平衡48 h，然后于室內自然光條件下存放，分別于存放0、12、24、36和48 h時測定不同處理煙葉的色度值、色差值和色素含量，并分析各指標的變化趨勢。【結果】酸堿處理下煙葉的色度值、色差值和色素含量均隨存放時間的延長呈下降趨勢，存放48 h后，煙葉色度Y值和R值、色差L值及葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量較0 h的下降值排序均為0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，色差a值和b值也以0.4% HCl處理下降值最大。酸性處理對煙葉色度值、色差值和色素含量的影響程度大于堿性處理;沙泥田煙葉色度值、色差值和色素含量下降值大于紫色土煙葉。【結論】酸堿處理會使煙葉色素分解，造成煙葉變色，紫色土煙葉較沙泥田煙葉耐酸堿。在煙葉種植保管、運輸和儲存環節，應盡量避免接觸酸堿等外界影響因素，減少煙葉因顏色變化而造成品質下降。

關鍵詞： 烤煙;酸堿處理;土壤類型;顏色變化

中圖分類號： S572? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2020）09-2261-08

Effects of acid-base treatment on color changes of flue-cured tobacco leaf in two soil types

HU Ya-jie1， WANG Chuang 2， WANG Wei3， LONG Xiao-tong1，

KAN Hong-wei1， CHEN Yan-hong1*

（1China Tobacco Guangxi Industrial Co.，Ltd.， Nanning? 530001， China; 2Guangxi Administration Center of Foreign Funded Project for Agriculture， Nanning? 530022， China; 3College of Agriculture， South China Agricultural

University， Guangzhou? 510642， China）

Abstract：【Objective】This study explored the effect of different acid-base conditions on the discoloration of flue-cured tobacco leaves in different soil types，and to provide theoretical reference for the control of tobacco planting，kee-ping， allocation，transport，storage and aging conditions. 【Method】Four acid-base treatments were set up for the same cu-ring time flue-cured tobacco leaves （grade C3F） in purple soil field and sand mud field，HCl and KOH with 0.2% concentration（volume fraction） and 0.4% concentration（volume fraction） were sprayed respectively，distilled water was control（CK）. After the treated tobacco leaves were placed in incubator（relative humidity 65%， and? temperature 22 ℃） under the indoor natural light condition，the chroma value， color difference value and pigment content of different treated tobacco leaves were measured at 0，12，24，36 and 48 h，and the change trend was analyzed. 【Result】The results showed that the chroma value， color difference value and pigment content of tobacco leaves decreased under the condition of acid and alkalis as time extended. After 48 h， the Y value and R value in chroma value，L value in color difference value， chlorophyll a and chlorophyll b content and carotenoid content of tobacco leaves decreased compared with 0 h， and the range was 0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK. The color difference a and b values decreased the most with the treatment of 0.4% HCl. The effect of acid condition on tobacco leaves chroma? value， color difference value and pigment content were greater than those of alkaline. The decrease of mud field tobacco leaves chroma value， color difference value and pigment content were greater than those of purple soil field in general. 【Conclusion】The acid-base condition would decompose the pigment of tobacco leaves and cause the discoloration of tobacco leaves. Purple soil tobacco leaves are more resistant to acid-base than sand mud field tobacco. Therefore，in the link of tobacco planting，storage，transportation and storage， try to avoid contact with external factors such as acid and base，and avoid reducing the quality of tobacco leaves due to color changes.

Key words： flue-cured tobacco; acid-base treatment; soil type; color change

Foundation item： Guangxi Science and Technology Project（Guike AB18229001）; Science and Technology Project of China Tobacco Guangxi Industrial Co.，Ltd.（201645000034020）

0 引言

【研究意義】烤煙葉片質量的優劣決定其使用價值，衡量葉片質量的可看、可摸、可聞的指標有顏色、油分、大小及厚度等。在現行的煙葉分級標準中，顏色是烤煙煙葉分組的第二影響因素（陳玉廷等，1999;劉正玲等，2016），可為煙葉采購及打葉復烤提供指導作用和數據支撐（李悅等，2017）。但煙葉是一種較難儲存的商品，在儲存過程中易變色（李小蘭等，2007），溫度、濕度、光照及酸堿條件等均可對煙葉顏色產生影響。每年因變色導致的降級降質（尤其是南方煙區變色、霉變等）問題嚴重影響了烤煙的經濟價值（楊尚明等，2016）。此外，不同土壤類型對煙葉葉綠素和類胡蘿卜素含量及類胡蘿卜素降解產物均有不同程度的影響（劉鵬飛等，2012），進而也對煙葉顏色產生影響。因此，探索影響初烤煙顏色變化的酸堿條件和土壤因素，對于指導煙農種植保管煙葉及煙葉的調撥運輸、儲存和醇化條件控制均具有重要意義。【前人研究進展】目前，已有較多為解決煙葉運輸和儲存環節變色問題而開展的相關研究。劉鵬飛等（2012）在研究不同土壤類型對烤煙煙葉質體色素及其降解產物含量的影響中發現，暗棕壤土質煙葉的葉綠素、類胡蘿卜素及類胡蘿卜素降解產物含量均高于黑砂土和白漿土煙葉。姜優勝等（2014）在初烤煙倉儲水分控制管理研究中發現，煙葉水分控制不當極易引起煙葉褪色和霉變，在煙葉倉儲過程中應嚴格做好水分控制管理。邵蘭軍等（2015）研究表明，高溫、強光、潮濕對類胡蘿卜素穩定性影響較大，酸會促進類胡蘿卜素的降解，堿對類胡蘿卜素的影響較小，煙葉適宜在低溫、避光、干燥、偏堿性或適宜的還原劑處理下貯藏。王紅麗等（2015）研究發現，葉綠素降解物新植二烯及類胡蘿卜素降解物含量均隨光照強度的降低而降低，色素殘留量隨光照強度的降低而升高。江春等（2018）研究發現，蓋膜環境條件比不蓋膜條件更適宜成件后初烤煙的醇化，蓋膜環境條件下煙葉外觀質量得到更好改善，化學成分更趨于協調。劉高等（2019）研究表明，光照會導致煙葉色素分解，隨著光照強度提高，烤煙質體色素含量下降越多，褪色情況越嚴重，色差和色度值下降越大，且紫色土烤煙較沙泥田烤煙不易褪色。此外，在研究煙葉變色影響因素的同時，前人也對煙葉色素的降解機理進行了廣泛而深入的研究，發現烤后煙葉綠色幾乎完全降解（姚益群等，1988），煙葉顏色主要是由于類胡蘿卜素比例和含量的增加，從而使烤后煙在外觀上呈現黃色（楊立均等，2002）。宋朝鵬等（2008）的研究也表明，調制過程中煙葉顏色的呈現是由于煙葉中葉綠素和類胡蘿卜素比例的變化引起的，烤后煙葉所呈現的顏色受其所含色素比例的影響，如何保持烤后煙葉中色素的穩定性是解決煙葉變色的關鍵所在。【本研究切入點】在烤后煙葉的倉儲管理中，已廣泛運用智能設備和設施解決了水分、光照等因素對煙葉變色的影響問題，有效減少和降低了煙葉的變色和霉變比例。但由于空氣和水分通常有一定的酸堿性，在倉儲過程中煙葉難免會接觸到酸堿條件，而目前針對酸堿條件對不同土壤類型煙葉顏色變化影響的研究較少。【擬解決的關鍵問題】以紫色土和沙泥田烤后煙葉為試驗材料，在室內自然光條件下，測定不同酸堿條件下兩種土壤類型煙葉的色差值、色度值和色素含量，分析其變化趨勢，旨在為煙農種植保管煙葉及煙葉的調撥運輸、儲存和醇化條件控制提供參考依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

試驗在廣東南雄煙區進行，土壤類型為當地典型的紫色土和沙泥田。供試烤煙品種為云煙87，栽培和烘烤均按當地生產技術標準進行，選取烘烤時間一致的初烤煙葉，等級為C3F。

1. 2 試驗方法

參照邵蘭軍等（2015）的方法，設4個酸堿處理，即分別噴施濃度（體積分數）為0.2%和0.4%的HCl和KOH，以噴施蒸餾水為對照（CK），各處理每片煙葉正、反面各噴2 mL。將處理后的煙葉樣品置于恒溫恒濕箱，在環境相對濕度65%、溫度22 ℃條件下平衡48 h;隨后置于室內自然光條件下存放，分別于存放12、24、36和48 h時進行色度值、色差值和色素含量檢測，并觀察顏色變化。

1. 3 測定項目及方法

1. 3. 1 色度值和色差值測定 色度值可準確反映煙葉的顏色情況，煙葉基本可用色度Y（Yellow）和R（Red）值來表示，Y值大說明煙葉偏黃，R值大說明煙葉偏紅。色差值推薦的表色系具有均勻的顏色空間，其中L（從黑到白，表示亮度，0～100）、a（從綠到紅，-A～+A）和b（從藍到黃，-B～+B）與人的視覺相一致，因此可用3個方向三維立體來定量表征葉色的色澤特性（劉高等，2019）。

每處理取3個重復樣除去葉脈后放入烘箱，105 ℃下烘干3 h至恒重，粉碎，過20目篩，每個樣品準確稱取2.00 g，加40 mL蒸餾水，室溫超聲處理30 min，過濾，取濾液利用WSL-2比較測色儀進行比色測量，取3次樣品的平均值作為色度值（王長征等，2007）。

選取每處理中面積大于16 cm2的煙葉6份，取葉中部距離煙葉主脈5 cm處的對稱點，利用柯美達CR-10色差儀測量煙葉色差值，每張葉片取6個點的平均值（李青山等，2016）。

1. 3. 2 色素含量測定 每處理樣品除去葉脈并剪碎，稱取0.200 g樣品置于25 mL的帶塞試管中，加入95%乙醇溶液20 mL，蓋好試管塞避光保存至烤后煙葉發白，以95%乙醇溶液在470、649和665 nm下測定溶液的吸光值，計算葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量（張志良，1990）。

1. 4 統計分析

采用SPSS 22.0和Excel 2010進行數據分析和制圖。

2 結果與分析

2. 1 不同酸堿處理對初烤煙色度值的影響

2. 1. 1 不同酸堿處理對煙葉色度Y值的影響 由圖1可知，不同酸堿處理下，兩種土壤類型煙葉的色度Y值均隨存放時間的延長呈下降趨勢，其中存放0～12 h下降趨勢明顯，12 h后下降趨勢逐漸變緩;存放48 h后，紫色土和沙泥田煙葉色度Y值分別比0 h下降4.4～7.0和2.7～14.5，下降值最大的均為0.4% HCl處理，不同處理煙葉色度Y值下降值排序為0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，CK色度Y值下降值最小，說明酸堿處理對煙葉色度Y值影響明顯，且對沙泥田煙葉的影響大于紫色土煙葉。

2. 1. 2 不同酸堿處理對煙葉色度R值的影響 由圖2可知，不同酸堿處理下，兩種土壤類型煙葉的色度R值也隨存放時間的延長呈下降趨勢，其中存放0～12 h下降趨勢明顯，12 h后下降趨勢逐漸變緩;存放48 h后，紫色土和沙泥田煙葉色度R值分別較0 h下降1.6～2.5和0.8～3.2，下降值最大的均為0.4% HCl處理，不同處理煙葉色度R值下降值排序為0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，CK色度R值下降值最小，說明酸堿處理對煙葉色度R值影響明顯，且對沙泥田煙葉的影響大于紫色土煙葉。

2. 2 不同酸堿處理對初烤煙色差值的影響

2. 2. 1 不同酸堿處理對煙葉色差L值的影響 由圖3可知，不同酸堿處理下，兩種土壤類型煙葉的色差L值均隨存放時間的延長呈下降趨勢，處理后48 h，紫色土和沙泥田煙葉的色差L值分別比0 h時下降1.3～2.2和1.6～4.4;下降值最大的均為0.4% HCl處理，不同處理煙葉色差L值下降值排序為0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，CK色差L值下降值最小，說明酸堿處理對煙葉色差L值影響明顯，且對沙泥田煙葉的影響大于紫色土煙葉。

2. 2. 2 不同酸堿處理對煙葉色差a值的影響 由圖4可知，不同酸堿處理下，兩種土壤類型煙葉的色差a值隨存放時間的延長呈下降趨勢，其中0～12 h下降趨勢明顯，隨后下降趨勢減緩;存放48 h后，紫色土各處理煙葉色差a值較0 h的下降值排序為0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，沙泥田各處理煙葉色差a值下降值排序為0.4% HCl>0.2% HCl>0.2% KOH>0.4% KOH>CK，均為0.4% HCl處理的下降值最大，CK的下降值最小，說明酸堿處理可明顯降低煙葉紅度值，且酸處理對煙葉色差a值的影響大于堿處理。不同處理紫色土煙葉的色差a值下降值（1.7～2.8）小于沙泥田煙葉色差a值下降值（2.6～3.1）。

2. 2. 3 不同酸堿處理對煙葉色差b值的影響 由圖5可知，不同酸堿處理下，兩種土壤類型煙葉的色差b值也隨存放時間的延長呈下降趨勢，存放48 h后，紫色土各處理煙葉色差b值較0 h的下降值排序為0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，砂泥田各處理煙葉色差b值下降值排序為0.4% HCl>0.2% HCl>0.2% KOH>0.4% KOH>CK，均為0.4% HCl處理的下降值最大，CK的下降值最小，紫色土煙葉色差b值下降值（2.8～3.6）小于沙泥田煙葉色差b值下降值（2.9～4.9）。說明酸堿處理對色差b值影響較大，可使煙葉黃度值降低，顏色變淺，且對沙泥田煙葉的影響大于紫色土煙葉。

2. 3 不同酸堿處理對初烤煙色素含量的影響

2. 3. 1 不同酸堿處理對煙葉葉綠素a含量的影響

由圖6可知，不同酸堿處理下，兩種土壤類型煙葉的葉綠素a含量均隨存放時間的延長有不同程度的下降，各處理均在存放0～12 h內下降趨勢明顯，之后下降趨勢減緩。存放48 h后，不同處理煙葉葉綠素a含量較0 h的下降值排序為0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK。紫色土煙葉葉綠素a含量下降值（27.9～42.0 μg/g）低于沙泥田煙葉（33.8～42.7 μg/g），且酸堿濃度越高，下降值越大。

2. 3. 2 不同酸堿處理對煙葉葉綠素b含量的影響

由圖7可知，不同酸堿處理下，兩種土壤類型煙葉的葉綠素b含量變化趨勢與葉綠素a含量基本一致，存放48 h后，不同處理煙葉葉綠素b含量較0 h的下降值排序為0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK。紫色土煙葉葉綠素b含量下降值（27.6～43.4 μg/g）低于沙泥田煙葉（38.5～45.8 μg/g）。

2. 3. 3 不同酸堿處理對煙葉類胡蘿卜素含量的影響 由圖8可知，不同酸堿處理下，兩種土壤類型煙葉的類胡蘿卜素含量均隨存放時間的延長呈下降趨勢，存放48 h后，不同處理煙葉類胡蘿卜素含量較0 h的下降值排序為0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，酸堿處理下降值均大于CK，且酸處理下紫色土煙葉的類胡蘿卜素含量下降值（73.8～102.6 μg/g）小于泥沙田煙葉（102.4～112.2 μg/g）。

3 討論

在高等植物中，葉片的顏色是由色素決定的（胡敬志等，2007）。煙葉顏色的形成受品種、區域、生態條件、栽培條件和調制方法等多種因素的影響。一般認為，煙葉葉片含有多種色素物質，主要包括葉綠素、類胡蘿卜素和葉黃素、細胞液色素苷多酚類化合物及復雜復合體氨基酸、糖和酚聚合物等（任夏，2014）。煙葉顏色變化一般是由煙葉質體色素降解導致的，酸堿處理對煙葉色素具有破壞作用，在新鮮煙葉葉片中，質體色素物質主要是葉綠素和類胡蘿卜素，煙葉顏色的呈現主要受葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響，隨著成熟期的變化，葉綠素和類胡蘿卜素發生降解，胡蘿卜素的降解速度慢于葉綠素，從而使煙葉在成熟期呈現落黃（劉國順，2003）。在調制過程中，葉綠素和類胡蘿卜素也發生降解，其中類胡蘿卜素是煙葉黃色品質得以體現的最基本物質（梁太波等，2012;賀帆等，2014）。本研究以紫色土和沙泥田烤后煙葉C3F為試驗材料，分析了不同酸堿條件下煙葉色差值、色度值和色素含量的變化，結果顯示，不同酸堿處理的煙葉色度值、色差值和色素含量均出現下降趨勢，表明煙葉顏色的變化也是由煙葉中質體色素葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的降解引起的，酸堿處理加速色素降解的原因可能是酸堿會對色素造成破壞，與劉金海等（2005）通過對草金魚總色素穩定性研究發現酸堿度對色素具有強烈破壞作用的結果一致。同時，本研究還發現，烤煙顯色物質質體色素含量的變化趨勢與烤煙顏色參數變化趨勢一致，說明烤煙的顏色參數與色素顯色物質密切相關。任夏等（2014）通過探討色差儀在烤煙煙葉顏色檢測中的應用，選取上部葉11個等級，對比不同顏色主組不同等級間的顏色參數和色差參數變化特征，發現色差儀測定的顏色參數與煙葉顯色物質相關性顯著，且能定量表征不同顏色主組及不同等級之間色度的差異。本研究結果表明，酸堿處理不但會促進煙葉色差值、色度值和色素含量下降，而且酸處理下降幅度大于堿處理，說明酸性條件對煙葉色差值、色度值和色素含量的影響程度大于堿性條件，煙葉顏色更易發生變化，與邵蘭軍等（2015）研究指出烤后煙葉類胡蘿卜素穩定性受光照、溫度、水分、金屬離子、酸堿等條件的影響，酸堿條件下類胡蘿卜素含量降低，且酸性條件對類胡蘿卜素的影響大于堿性條件的結果相一致。

不同類型土壤的特性不同，其生產的煙葉特性也存在差異。王怡等（2014）通過對南雄不同植煙土壤養分狀況分析，發現紫色土土壤pH偏高，有機質等含量豐富，屬于低氮高鉀型土壤，最適合優質煙葉的生產;泥沙土pH偏低，有機質等含量豐富，但鉀含量缺乏，在生產中需采取一定措施改善土壤養分。本研究發現，在酸堿處理下，紫色土煙葉色度值、色差值和色素含量下降趨勢小于沙泥田煙葉，紫色土生產的煙葉較沙泥田生產的煙葉耐酸堿。

影響煙葉顏色呈現的顯色物質較多，但隨著煙葉烘烤過程的進行，葉綠素和類胡蘿卜素發生降解，葉綠素降解速度更快更徹底，胡蘿卜素/葉綠素比值上升，從而使烤后煙呈現最佳著色橘黃色（矯海楠等，2014），烤后煙顏色呈現最主要的顯色物質為類胡蘿卜素（韋鳳杰等，2005）。因此，為盡可能減少煙葉因變色而導致的品質下降，保持類胡蘿卜素穩定性是有效減少煙葉變色的主要途徑之一，但目前對類胡蘿卜素穩定性的研究主要集中在栽培和調制階段，關于烤后煙葉類胡蘿卜素穩定性的研究較少。目前，就如何保持色素穩定性的研究方面，在食品行業已取得了良好的進展，其中通過酸堿誘導，可有效改善食品品質和延長保質期（范萌萌等，2015;張瑋等，2019）。因此，在煙草行業中，對于一些烤后顏色過深的煙葉，在有限的醇化時間內，是否可通過酸堿處理改善煙葉顏色，使煙葉品質向著良性方向改善的問題仍需進一步探討。

4 結論

不同酸堿處理下煙葉的色度值、色差值及色素含量均有一定程度下降，酸處理對煙葉顏色變化的影響大于堿處理，且影響程度隨著酸堿濃度的增加而增大。不同土壤類型的煙葉，紫色土煙葉較沙泥田煙葉耐酸堿。因此，在煙葉種植保管、運輸和儲存環節，應盡量避免接觸酸堿等外界影響因素，減少煙葉因顏色變化而造成品質下降。

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（責任編輯 王 暉）