基于SPAD值的烤煙上部葉成熟度分類烘烤對品質的影響

劉 芳， 陳國勝， 張 斌， 崔光周， 宗勝杰， 萬 鑫，王賜衛， 馬浩波， 高相彬， 李淑君*， 陳 初

(1.河南省農業科學院 煙草研究所， 河南 許昌 461000； 2.信陽市煙草公司， 河南 信陽 464000； 3.紅云紅河煙草(集團)有限責任公司， 云南 昆明 650231)

0 引言

【研究意義】烤煙的優質上部葉對卷煙風格特征具有較大影響[1-3]，隨著烤煙上部4～6片葉一次成熟采收技術的推廣，其可用性得到進一步提高[4-5]?？竞笊喜咳~品質會影響烤后煙葉品質的一致性；還存在組織結構緊密，感官刺激性大、雜氣重，化學成分不協調等質量問題，嚴重制約其在卷煙配方中的使用比例。因此，研究改進烤煙優質上部葉的烘烤工藝具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】上部葉在成熟過程中不同葉位間表現的成熟規律不一致[5-9]，且在相同葉位不同位點成熟度也不一致，煙葉成熟度分類缺乏科學性，且與烘烤工藝[10-16]的匹配度不夠。有研究表明，SPAD葉綠素儀讀數與不同葉位、不同成熟度煙葉的葉綠素含量呈線性相關[17-21]，SPAD值可以表示葉綠素含量，從而間接判斷煙葉成熟程度?！狙芯壳腥朦c】針對SPAD葉綠素儀讀數在相同葉位不同位點的葉綠素含量表達的穩定性方面缺少生產實際的研究，基于單位點SPAD值分類成熟度烘烤及工藝方向的研究報道相對較少。【擬解決的關鍵問題】通過SPAD穩定讀取上部6片煙葉不同葉位的葉綠素值，以成熟度分類為基礎，通過優化不同成熟度煙葉的烘烤工藝，分析不同成熟度分類烘烤及工藝對烤后煙葉外觀質量、感官評吸質量、中性致香物質主要化學成分等影響，探索上部葉精準成熟度分類烘烤技術，為彰顯信陽市上部煙葉特色品質提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在信陽市平橋區蘭店鄉開展。土壤類型為黃褐土，挑選田塊規整，肥力中等、均勻一致的地塊，行距為1.2 m，株距為0.5 m，其他技術措施和田間管理按當地優質煙生產技術規程實施。試驗烤房為國標密集烤房，烤房裝煙室規格為8 m×2.7 m×3.5 m。

1.2 材料

供試材料為當地主栽品種云煙87。

1.3 試驗設計

1.3.1 不同位點讀取SPAD值穩定性分析 中部葉采收結束后，將上部煙葉分6個葉位，采用SPAD葉綠素儀讀取每個葉位不同位點的SPAD值，分別取距離葉基1/5、2/5、3/5及4/5處4個位點，設置3組重復取平均值。隨著煙葉成熟比較不同位點讀取SPAD值的穩定性，確定試驗采用的SPAD值讀取位點。

1.3.2 成熟度分類烘烤工藝 基于SPAD值進行鮮煙分類，將上部煙葉分成低成熟度和高成熟度兩大類，設置5個試驗處理：CK，常規烘烤方法，即不分類直接編竿烘烤；T1，Ⅰ類成熟度(SPAD值≤25，高成熟度)常規烘烤方法(烘烤方法同CK)；T2，Ⅱ類成熟度(SPAD值>25，低成熟度)常規烘烤方法(烘烤方法同CK)；T3，Ⅰ類成熟度(SPAD值≤25，低成熟度)烘烤工藝參數優化方法(常規方法基礎上延長46℃烘烤時間，并降低46℃穩溫過程的濕球溫度)；T4，Ⅱ類成熟度(SPAD值>25，低成熟度)烘烤工藝參數優化方法(常規方法基礎上提高變黃干球溫度)。每個處理選取對應成熟度的煙葉，掛牌采收后同時進入烤房。

1.4 測定項目

1.4.1 SPAD值 自中部葉采收結束起，測定時間為每天上午8:00-10:00，采用SPAD-520葉綠素儀分別測定每片煙葉以主脈為對稱的距離葉基1/5、2/5、3/5及4/5處共8個位點的SPAD值，分析葉片不同位點SPAD值讀取的穩定性。

1.4.2 煙葉外觀質量評價 烤后煙葉出炕后回潮、平衡水分，組成外觀質量評價小組，依據GB 2635-1992標準對各處理煙葉成熟度、油分、顏色、身份、結構、色度、含青度、掛灰和雜色等外觀質量指標進行評價，并分別聞其嗅香。

1.4.3 中性致香物質 采用同時蒸餾萃取裝置，以二氯甲烷為萃取溶劑，采用美國安捷倫7890B-5977A氣質聯用儀離子掃描內標相對定量法對煙葉中性致香物質進行定性定量分析。

1.4.4 主要化學成分 鮮煙采集后立即進行殺青烘干處理，利用連續流動分析儀測定，總糖、還原糖參照行業標準《煙草及煙草制品 水溶性糖的測定 連續流動法》(YC/T 159—2002)，煙堿、總氮、淀粉、氯和鉀含量分別參照行業標準《煙草及煙草制品 總植物堿的測定 連續流動法》(YC/T 160—2002)、《煙草及煙草制品 總氮的測定 連續流動法》(YC/T 161—2002)、《煙草及煙草制品 淀粉的測定 連續流動法》(YC/T 216—2007)、《煙草及煙草制品 氯的測定 連續流動法》(YC/T 162—2002)和《煙草及煙草制品 鉀的測定 火焰光度法》(YC/T 173—2003)測定。

1.4.5 感官質量評價 取各處理烤后煙葉樣品1 kg，切絲卷制成單料煙并平衡水分，邀請8位具備煙草行業感官評吸鑒定資質的專家進行感官質量評價。單料煙評價參照行業標準《煙草及煙草制品 感官評價方法》(YC/T 138—1998)，按照風格特征5分標度法、品質特征9分標度法，進行感官質量及工業可用性評價，并計算各處理的評吸分值。

1.5 數據處理

采用Excel 2010和SPSS 19.0進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 不同位點讀取SPAD值的穩定性

從圖1可見，不同葉位的SPAD值隨著成熟度的增加均呈波動下降趨勢，但不同位點的SPAD值讀取穩定性存在差異，頂部第2片煙葉距葉基1/5處SPAD值波動相對較小，且后期變化規律趨于穩定，適宜直接作為田間成熟度分類采收標準。

2.2 烤后煙葉的外觀質量

由表1看出，分類后高成熟度煙葉(T1、T3)烤后煙含青和嗅香優于低成熟度煙葉(T2、T4)； CK結構、色度和掛灰雜色等指標的表現略差于T2和T4，整體上T2與T4的外觀評價結果基本一致。T1和T3結構、色度、掛灰雜色、含青和嗅香等指標的表現優于CK；T2和T4的外觀評價結果基本一致。

表1 不同處理烤后煙葉的外觀質量

2.3 烤后煙葉的中性致香物質含量

從表2看出，高成熟度煙葉(T1、T3)中性致香物質總量較高，分別比CK高0.58%和22.13%，低成熟度煙葉常規工藝(T2)條件下中性致香物質總量較CK低6.98%，低成熟度煙葉優化烘烤工藝(T4)烤后煙葉中性致香物質總量較CK高2.66%。分類成熟度差異對比，常規烘烤條件下，T1質體色素降解產物和其他香氣物質含量均高于T2，中性致香物質總量T1較T2高8.13%；優化后烘烤工藝條件下，T3質體色素降解產物、棕色化反應產物含量高于T4，中性致香物質總量T3較T4高18.97%，分類成熟度較高的烤后煙葉中性致香物質含量均高于分類成熟度較低的烤后煙葉。分類成熟度一致不同烘烤工藝對比，高成熟度煙葉T3質體色素降解產物、棕色化反應產物、苯丙氨酸裂解產物和西柏烷類產物等的含量均高于T1，T3較T1烤后煙葉中性致香物質總量提高21.43%；低成熟度煙葉T4質體色素降解產物、苯丙氨酸裂解產物及西柏烷類產物等的含量高于T1，T4較T2烤后煙葉中性致香物質總量提高10.36%。表明，通過煙葉分類和優化烘烤工藝能夠提升烤后煙葉中性致香物質總量，其中分類成熟度高的煙葉烘烤工藝優化后中性致香物質含量最高。

表2 不同處理烤后煙葉的中性致香物質含量

續表2

2.4 烤后煙葉的主要化學成分

由表3可見，不同處理烤后煙葉主要化學成分存在差異。分類成熟度高的煙葉烤后總糖、還原糖增多，T3的總糖與CK和T4存在顯著差異，T3的總糖分別比CK和T4高2.32%和18.51%，T1、T3的還原糖與T2、T4差異顯著，T3的還原糖分別比T2和T4高15.10%和24.23%；所有處理煙堿含量均偏高，大于3.5，T1、T3的煙堿含量較CK降低，T3與CK、T4差異顯著；T2的鉀離子含量最高，且與CK、T1、T4均差異顯著；氯離子含量T3最低，顯著低于其他處理；總氮含量各處理差異不顯著。派生值兩糖比各處理均表現良好，大于0.8，CK最大，且與T2、T4差異顯著，與其他處理差異不顯著；糖堿比T3>T1>CK>T2>T4，各處理間差異均顯著；氮堿比T2、T3顯著高于其他3個處理；鉀氯比T3最高，且與其他處理間差異均顯著。綜合考慮，T3化學成分協調性最好，T1次之，T2、T4相對較差。

表3 不同處理烤后煙葉的主要化學成分

2.5 不同成熟度分類烘烤工藝烤后煙葉的感官評吸質量

從表4看出，分類成熟度烘烤烤后煙葉感官質量綜合評價均優于CK。常規工藝條件下，分類成熟度較低的煙葉(T2)除勁頭和灰色指標稍優于成熟度較高的煙葉(T1)，其余指標均低于T1；優化后烘烤工藝條件下， T3的香氣質、香氣量、雜氣、刺激性和余味等指標均優于T4；總體評分分別為T1>T2和T3>T4，分類成熟度較高的烤后煙葉評吸質量優于低成熟度煙葉。分類成熟度一致不同烘烤工藝條件下， T3總體評價高于T1、T4和T2，表明分類烘烤、優化工藝能夠提升烤后煙葉的感官質量綜合評價。

表4 不同處理烤后煙葉的感官評吸質量

3 討論

隨著煙葉成熟度的提高，煙葉葉綠素含量呈逐漸降低趨勢，結合煙葉田間外觀特征與葉綠素變化規律，可以將葉綠素含量作為煙葉田間采收成熟度的重要指標之一[18]，且應用SPAD葉綠素儀測定值表示煙葉中葉綠素含量的方法可行[22]。李旭華等[23]研究表明，葉綠素儀讀數與不同葉位、不同成熟度煙葉的葉綠素含量有較好的線性關系。但大部分煙葉SPAD值研究對于數據讀取采用的方法均為葉面多位點平均值，由于產生的計算過程無法直接應用于實際生產，本研究對比上部葉同一葉位不同位點SPAD數值，單位點SPAD值隨煙葉成熟度的增加呈波動性降低，其波動性可能受天氣變化及讀取時間等因素影響，但整體數值走向與煙葉成熟度呈負相關關系，與陳乾錦等[17-19]的研究結果一致。通過比較上部葉的位點SPAD值發現，頂部第2片煙葉距離葉基1/5處的單位點SPAD值波動性最小，可以作為田間快速科學判斷煙葉成熟度的重要標準。

調制過程是色素降解、香味物質形成和轉化的關鍵時期，鮮煙素質和烘烤工藝的差異是影響煙葉色素降解幅度及香味物質生成的重要因素。黃志宏等[24]研究發現，成熟度顯著影響煙葉質量；詹軍等[25]研究發現，煙葉低濕變黃時色素降解早且速度快，而高濕變黃則降解遲且慢。在前期研究基礎上，采取科學手段對上部葉進行鮮煙分類采收與烘烤得出，成熟度高的煙葉物質轉化越充分、香氣越飽滿、煙葉質量整體提高，與黃志宏等[24-25]的研究結果一致。不同的是本研究在烘烤過程中對不同素質煙葉針對性地調整烤房溫濕度和某個階段的烘烤時間，優化后的烘烤工藝可以更大程度地提高煙葉的綜合質量，但成熟度較低的煙葉烤后化學成分之間的協調性不理想，可能由于不同成熟度煙葉自身生理生化變化存在差異，導致失水、變黃等特征與研究設計的條件存在差異，關于更細致的鮮煙分類和烘烤工藝有待進一步研究。

4 結論

從快速判定及實際應用等方面考慮，可用頂部第2片煙葉距離葉基1/5處葉位的SPAD值指導信陽市主栽品種云煙87的成熟分類采收。分類成熟度烘烤能夠提升烤后煙葉外觀質量及感官質量，協調化學成分，增加中性致香物質含量；優化后的烘烤工藝能夠進一步提高同類鮮煙素質的烤后煙葉中性致香物質總量，烤后化學成分之間更協調，感官品質更佳，其中高成熟度煙葉優化工藝烘烤后的品質最高，可為當地主栽品種云煙87成熟分類采收烘烤提供理論基礎和技術指導。