采收成熟度對烤煙上部葉不同分切區段質量的影響

周康 李青山 張富軍 馬興華 譚效磊 劉莉 柏永超 譚青濤 徐秀紅

摘要：為提高上部葉的工業可用性，以NC102品種3個不同采收成熟度（BM1、BM2、BM3）的烤后上部煙葉為材料，分析了葉尖、葉中、葉基3個分切區段的外觀質量、物理性狀、化學成分及其可用性指數（CCUI）和感官質量的差異。結果表明，同一成熟度下，煙葉外觀質量總分表現為葉中》葉基》葉尖;填充值在低、中成熟度時表現為葉尖高于葉中和葉基，其他物理指標差異不顯著;還原糖含量和糖堿比在低、中成熟度下表現為葉尖《葉中《葉基，在高成熟度下差異不顯著，淀粉含量在各成熟度下均表現為葉尖《葉中《葉基，鉀含量和鉀氯比在各成熟度下均表現為葉尖》葉中》葉基，總氮含量、煙堿含量及氮堿比在不同區段及不同成熟度間差異不顯著;低、中成熟度下煙葉CCUI為葉尖《葉中《葉基，且低成熟度處理中葉基段與葉尖和葉中段差異達到顯著水平，高成熟度下則無顯著差異。隨成熟度提高，不同區段煙葉外觀質量、物理性狀、化學成分及CCUI間的差異總體呈逐漸縮小的趨勢。煙葉感官質量得分表現為：低、中成熟度下葉尖《葉基《葉中，高成熟度下葉尖》葉中》葉基。綜上，采收成熟度影響葉片不同區段的質量，低、中成熟度煙葉的葉中和葉基段綜合質量優于葉尖段，而高成熟度下葉尖段化學成分整體協調性和感官質量優于葉中和葉基段。

關鍵詞：采收成熟度;上部葉;煙葉區段;煙葉質量

煙葉原料是卷煙生產的物質基礎。隨著市場消費需求的轉變以及行業高質量發展的要求，卷煙工業對煙葉原料的要求日益提高。目前國內外學者對煙葉品質的研究主要關注整個葉片，而對同一葉片不同區段煙葉質量的差異性研究重視不夠。煙葉發育是一個漸進的過程，同一葉片不同區段在田間接受的光照條件不同，造成其內在物質代謝、轉化和積累的程度不同，進而使不同區段煙葉在物理指標、外觀質量和內在化學成分等方面存在差異，最終影響其在卷煙配方中的配伍性2。王建安等把整片煙葉按照其常規化學成分差異性劃分成4個區域，發現不同區域煙葉煙堿、總糖、鉀、氯4類化學物質含量差異顯著。祁林等阿分析了同一葉片不同區段石油醚提取物的含量，通過系統聚類分析認為可將濃香型煙葉葉片分為3段進行后續加工處理。顏克亮等和徐安傳等認為不同區段煙葉具有各自的品質特征和工業可用性。可見，同一葉片不同區段煙葉質量確有差異，且影響其利用價值。煙葉成熟度是影響煙葉質量的重要因素。隨煙葉成熟進程的推進，煙葉的組織結構、光合和呼吸特性、酶活性、內源激素等均會呈現一定規律的變化。HWANG等指出，煙葉從未熟到成熟，總氮、銨態氮、總植物堿、煙堿和石油醚提取物含量顯著減少，總糖、還原糖和淀粉含量增加。劉百戰等發現，成熟度好的煙葉致香成分的總含量明顯高于成熟度差的煙葉。但關于成熟度對同一葉片不同區域質量的影響研究尚少。實際生產中由于受多種因素的影響，采收成熟度可能無法完全一致，因此研究不同成熟度同一葉片各分切區段質量差異及最優化利用顯得尤為重要。本文以不同采收成熟度的烤后上部煙葉為研究對象，將其分切成葉尖葉中和葉基3個區段，比較了不同區段煙葉的外觀質量、物理性狀和化學成分及可用性，并對其感官質量進行了評價，綜合評價了不同區段煙葉的工業可用性，以及各區段質量對不同采收成熟度的響應差異，旨在為提高上部煙葉的工業可用性提供一定的理論支撐。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗于2019年在山東省沂水縣四十里煙葉烘烤工場開展。試驗地土壤類型為褐土，0～20cm土層的理化性狀為：全氮0669kg，全磷0.37gkg，全鉀22.65gkg，有效磷63.88mgkg，速效鉀86.85mgkg，pH5.1l純氮施用量為82.5kgm2，氮磷鉀比例為1：1.12.8，所用肥料種類為太陽島復合肥、豆餅、磷酸二銨、硫酸鉀。4月上旬施肥起壟，709%的氮肥、鉀肥和全部磷肥作基肥，條施于壟底;余下30%的氮肥和鉀肥在團棵期追施。種植行距1.2m，株距0.5m。煙田管理按優質煙葉生產規范進行。供試烤煙品種為NC102。

1.2試驗設計

試驗采用隨機區組設計，設3個煙葉成熟度處理，分別為BM、BM2、BM3，代表低、中、高3個成熟度。每個處理3次重復，小區面積為100m2待上部葉（第15-16葉位）達到不同的成熟標準時進行采集。具體成熟外觀特征如表1所示。不同成熟度鮮煙葉采收后，采用梳式煙夾裝煙，每個小區裝煙1夾，放于烤房的中層。所用烤房為8m（長）2.7m（寬）×3.5m（高）標準燃煤密集烤房。烘烤工藝參照“8點式精準密集烘烤工藝”。烤后煙葉留樣分級。

烤后煙葉分級后，各處理選取B2等級煙葉0.5kg。將煙葉充分伸展后沿著垂直于主脈方向分切為葉尖、葉中和葉基3個區段，分切長度比為1：1：1，將分切后的不同區段煙葉進行外觀質量評定、物理性狀測定、化學成分檢測以及感官質量評價。具體分切方法如圖1所示。

1.3測定指標和方法

1.3.1外觀質量評價參照蔡憲杰等方法選擇顏色、成熟度、葉片結構、身份、油分、色度和柔韌性7項指標量化評價烤后煙葉外觀質量（表2）。

1.3.2物理性狀測定平衡含水率的測定：各處理隨機抽取5片煙葉，等長度分切為3個區段，并將各區段切成寬度不超過5mm的小片，在標準環境條件下溫度（22）℃，相對濕度（603）平衡7d。混勻后用烘箱法測定葉片含水率。

厚度測定：各處理隨機抽取10片含水率為（1650.5）%的煙葉，分切后用厚度儀分別對每個分切區段的厚度進行2次測量，樣品厚度為20次的平均值。

葉質重測定參照付秋娟等叫測定方法填充值的測定參照YC/T152-2001《卷煙煙絲填充值的測定》進行。

1.3.3化學成分測定各處理煙葉樣品烘干磨碎后過025mm篩，利用Aatarisll近紅外光譜儀（Thermo Fisher公司）測定煙堿、還原糖、總氮、鉀、氯和淀粉等6項主要化學成分指標，并計算糖堿比、氮堿比、鉀氯比3項衍生指標。

1.3.4化學成分可用性評價（1）確定各參評指標的隸屬度值：選擇煙葉化學成分中的原生指標（還原糖、煙堿、總氮、鉀和淀粉）及其衍生指標糖堿比、氮堿比和鉀氯比）共8個指標為參評指標。由于各參評指標的最適宜值范圍不盡相同，根據各參評指標特征運用模糊數學理論選擇隸屬度函數1，使各參評指標的原始數據轉換為0.1～1.0的數值，以消除參評指標量綱的影響。常用于綜合評價的隸屬度函數類型主要有反S型、S型和拋物線型，結合前人研究確定烤后煙的還原糖、煙堿、總氮、糖堿比、氮堿比的隸屬度函數為拋物線型，其函數表達式為：

烤煙鉀氯比、鉀離子含量的隸屬度函數為S型，其函數表達式為：

烤煙淀粉含量的隸屬度函數為反S型，其函數表達式為

式（1）、（2）、（3）中x為各化學成分指標的實際數值，x、x2、x、x4分別代表各化學成分指標的下限臨界值、最優下限值、最優上限值和上限臨界值。結合山東煙區實際并參考烤煙質量標準的要求，確定各參評指標的隸屬度函數臨界值（表3）。

（2）確定各參評指標的權重系數：在煙葉常規化學成分綜合評價中，各參評指標因對化學成分總體的貢獻大小不同而具有不同的相對重要性。本研究采用《中國煙草種植區劃》2中所確定的各常規化學成分權重，即還原糖0.14、煙堿0.17、總氮0.09、糖堿比0.25、氮堿比0.11、鉀氯比0.09、鉀離子含量0.08、淀粉0.07。

（3）確定煙葉化學成分可用性：煙葉化學成分可用性指數（Chemical Components Usability Index，CUI）越大表示煙葉化學成分可用性越強。

CCUI采用隸屬度函數模型與指數和函數模型來確定：CCUI==1N：W。式中Nm表示第m個樣本、第i個指標隸屬度值，m表示第m個樣本、第個指標的權重系數，其中0《Nm≤1，0《m≤1且滿足∑1Wmi=1，為參評指標個數。

1.3.5感官質量評價由農業農村部煙草產業產品質量監督檢驗測試中心對分切的煙葉樣品進行感官質量評價。

1.4數據處理

采用Microsoft Excel2016軟件進行數據處理，用SAS9.4軟件進行統計分析。

2結果

2.1外觀質量

由表4可知，同一成熟度，各分切區段煙葉外觀質量評分均表現為葉中》葉基》葉尖。葉中段外觀質量相對較好，主要表現在成熟度、葉片結構、色度和油分上;葉基段的成熟度和結構略好于葉尖段，而葉尖段的油分和色度略好于葉基段。隨成熟度的增加，各分切區段煙葉外觀質量得分均呈遞增趨勢，其中葉尖段外觀質量得分增加幅度較大，由42.5分（BMI）增加到50.0分（BM3），增加了17.6%，葉中段和葉基段分別增加了10.9%和14.8%。且不同區段間煙葉外觀質量的差異隨成熟度的提高減小，3個區段間外觀質量得分最大差值由3.5（BMI）減小到1.0（BM3）。

2.2物理性狀

由圖2A-C可知，同一成熟度處理不同區段煙葉厚度、葉質重總體表現為葉尖》葉中》葉基，平衡含水率則表現為葉基葉中》葉尖，但多數未達到顯著差異;填充值在低、中成熟度下表現為葉尖高于或顯著高于葉中和葉基，高成熟下則差異不顯著。隨成熟度的提高，平衡含水率最大差值由BM時的2.82%6減小至BM3時的0.97%，填充值最大差值由BM時的106cm/g減小至BM3時的0.24cm/g（圖2D）。

2.3化學成分

由圖3A-C可見，同一成熟度煙葉煙堿含量總氮含量和氮堿比由葉尖段到葉基段總體呈遞減趨勢，但是大多數處理間未達到顯著差異。隨成熟度提高，煙堿含量、總氮含量和氮堿比整體呈降低趨勢，且均表現為葉尖下降幅度》葉中段》葉基段導致煙堿含量、總氮含量和氮堿比在區段間的差異逐漸縮小：從BMI到BM3，不同區段間的煙堿含量、總氮含量和氮堿比的差值從0.249%、0.16%、002分別縮小到0.10%、0.03%、0.01在還原糖含量方面（圖3D），BM和BM2成熟度，還原糖含量均由葉尖段到葉基段依次增加，不同區段間均存在顯著差異（p《0.05）;BM3成熟度三區段間還原糖含量差異較小。隨成熟度的提高，葉尖段還原糖含量整體呈升高趨勢，而葉中段和葉基段呈先增加后降低的趨勢;不同區段間還原糖含量最大差值由BMI時的5.75%減小至BM3時的1.62%。糖堿比在各區段間差異情況及隨成熟度變化規律與還原糖類似（圖3E）。

從各區段淀粉含量來看（圖3F），同一成熟度，淀粉含量從葉尖段到葉基段呈增加趨勢，葉基段淀粉含量顯著高于葉尖段和葉中段（p《0.05）。隨成熟度的提高，各區段淀粉含量均呈增加趨勢，葉基段淀粉含量變化幅度大于葉尖段和葉中段。淀粉含量的區段間差異隨成熟度的提高呈先增大后減小的趨勢。

同一成熟度，鉀含量從葉尖段到葉基段逐漸下降（圖3G）。隨成熟度提高，葉尖段鉀含量不斷降低，而葉中和葉基段不斷增加;各區段鉀含量的最大差值由BM時的1.10%減小到BM3時的0.45%。成熟度一致時，鉀氯比（圖3H）表現為由葉尖段到葉基段依次減小。隨成熟度的提高，葉尖段鉀氯比呈先降低后增加的趨勢，而葉基段隨成熟度的提高呈先增加后降低的趨勢。

2.4化學成分可用性評價

由圖4可知，BMI和BM2成熟度，各區段煙葉CCUI均呈現葉尖《葉中《葉基的規律，且BM1處理葉基段與葉尖和葉中段差異達到顯著水平（p《0.05）。BM3成熟度不同區段間的CCUI無顯著差異。隨成熟度的提高，葉尖段CCUI呈逐漸增加趨勢，而葉中段和葉基段呈先增加后降低的趨勢。各分切區段CCUI差異性隨成熟度的提高逐漸減小各區段間CCUI最大差值由BMI時的0.20降至BM3時的0.06。

2.5感官質量

由表5可知，不同成熟度處理各區段感官質量差異情況不同。BM1處理感官質量得分表現為葉中段最高（73.2），葉基段次之（72.8），葉尖段較低（70.2）;BM2處理感官質量也表現為葉中段最好，而葉尖段和葉基段相近;BM3處理感官質量得分則表現為葉尖段高于葉中和葉基段（p《0.05）。隨成熟度的提高，葉尖段感官質量得分呈上升趨勢，由BM1到BM3提高了3.0分，香氣質變優，香氣量增加，雜氣和刺激性得到明顯改善;葉中段和葉基段總評分卻逐漸降低，由BMI到BM3分別降低了2.4和1.3分，余味和雜氣明顯變差。

3討論

楊波等22將不同部位的煙葉分切為不同段位，發現葉中段的外觀質量優于葉尖和葉基部。本研究在3個成熟度處理不同區段煙葉外觀質量比較中均得出了相同結果，葉中區段煙葉的外觀質量最好，其次是葉基區段，葉尖區段相對較差。孫建鋒等研究表明，各分切區段煙葉厚度和葉質重表現為葉尖》葉中》葉基，與本研究結果相類似。在各區段化學成分分析比較中發現，煙堿、總氮、鉀含量、鉀氯比在不同成熟度處理中均表現為由葉尖段到葉基段大體呈遞減趨勢，這與前人的研究結果基本致。賀帆等2研究表明，淀粉含量以葉基較高，葉尖和葉中相對較低，本研究也得到了相同結果。還原糖和糖堿比在BM1、BM2處理中，表現為由葉尖段到葉基段遞增;BM3處理中，葉尖、葉基段高于葉中段，這與其他相關研究結果不同2，可能與供試煙葉田間所處生態環境不同以及后期調制過程有關。陳偉等2對不同區段煙葉感官質量研究結果表明，葉尖區段感官質量優于葉中和葉基段，這與本研究中BM3處理結果相同。鄭宏斌等29研究結果表明葉中區段感官質量優于葉尖和葉基段，這與本研究中BMI、BM2處理結果相同。部分研究結果與前人研究存在差異，進一步說明在利用區段分切分析煙葉質量時應同時將成熟度因素考慮在內。

黃珍平等研究煙葉成熟度與外觀質量的關系時發現，在一定范圍內，隨成熟度的提高，煙葉外觀質量得分逐漸增加。本研究在探究成熟度對不同區段煙葉外觀質量變化影響時發現，各區段煙葉的外觀質量得分隨著成熟度的提高而增加，且各區段間的得分最大差值逐漸減小，即各區段外觀質量表現逐漸趨于均勻。隨成熟度的提高，葉尖和葉基段外觀質量得分的增幅明顯大于葉中段，說明提高采收成熟度對烤后煙外觀質量的改善主要體現在葉尖和葉基段。賈琪光等研究發現淀粉含量越高，煙葉成熟度越高，淀粉含量高是充分成熟的標志。本研究得出了相同結果，隨成熟度的提高，淀粉含量增加;各區段間化學成分差異減小。楊天沛等2和王珂等研究表明，隨著煙葉采收成熟度的提高，烤后煙葉化學成分整體協調性呈規律性變化。本研究發現，隨成熟度的提高，葉尖段化學成分可用性顯著改善，化學成分可用性區段間差異減小;葉中段和葉基段感官質量整體逐漸降低，葉尖段則明顯上升，且逐漸優于葉中段和葉基段，成熟度的提高縮小了不同區段煙葉感官質量差異。

另外需要指出的是，在本研究結果中，葉尖段外觀質量與感官質量變化規律一致，均隨成熟度的提高而上升;葉中和葉基段隨成熟度的提高外觀質量不斷上升，但感官質量有所下降，這說明煙葉外觀質量與感官質量對成熟度的響應并非一致。在有關煙葉外觀質量與感官質量的關系研究中，結果也不盡相同。比如，黃珍平等研究發現上部煙葉不同采收成熟度煙葉感官評吸質量綜合得分排序為成熟》充分成熟》尚熟》欠熟，而外觀整體得分排序為充分成熟》成熟》尚熟》欠熟，即煙葉田間成熟度較高時，烤后煙葉外觀質量仍保持較高水平，但感官質量有所下降。而李賢慧等研究表明烤后煙葉外觀質量和感官質量得分隨成熟度的提高變化規律一致，均呈現先升高后降低的趨勢。因此，煙葉外觀質量與感官質量間的關系仍需進一步深入研究。

4結論

上部煙葉不同區段煙葉的外觀質量、物理性狀化學成分和感官質量存在明顯差異且隨成熟度的提高呈現規律性變化。采收成熟度較低及適中時，烤后葉中段和葉基段外觀質量、物理性狀、化學成分整體協調性和感官質量較好，葉尖段較差。隨成熟度提高，各區段煙葉外觀質量和物理性狀差異減小，且葉尖段化學成分整體協調性和感官質量逐漸優于葉中段和葉基段。因此，通過葉片分切處理可以實現對上部葉片的最優化利用。

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