烤煙僵硬度參比樣的制作和量化研究

摘""" 要：為定量定性探究烤煙僵硬度梯度，通過設立評價小組，對云南產區的樣品進行篩選分組，共設置7個僵硬度梯度，通過檢驗分析和質構儀實現參比樣設置梯度驗證和對應指標間的相關關系探究。結果表明：本研究設定的僵硬度參比樣梯度無交叉、易區分，量化后各梯度數值閾值范圍清晰，差異明顯;僵硬度與顏色參數的相關性均達到顯著水平或極顯著水平，與物理特性指標的相關性均達到極顯著水平。綜上，僵硬度參比樣的制備可為煙葉生產提供指導，相關量化研究可為烤煙數字化評級提供部分理論支持。

關鍵詞：烤煙;僵硬度;質構儀;顏色參數;物理特性

中圖分類號：S572"""""""""""" 文獻標識碼：A"""""""""""" DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2024.08.012

收稿日期：2024-03-10

基金項目：浙江中煙重點項目（基于數字賦能的煙葉采購精準管控關鍵技術研究與應用ZJZY2023E016）

作者簡介：陳富亮（1995—），男，浙江杭州人，經濟師，碩士，主要從事煙葉原料采購研究。

通訊作者簡介：李崢（1994—），男，浙江杭州人，助理農藝師，碩士，主要從事煙葉外觀質量評價研究。

Preparation and Quantification of Reference Samples for Tobacco Stiffness

CHEN Fuliang， GONG Zhixiang， ZHU Hongrui， GE Chuan， LI Zheng， ZHAO Yanping

（China Tobacco Zhejiang Industrial Company Limited， Hangzhou， Zhejiang 310024， China）

Abstract：In order to explore the stiffness gradient of tobacco from a quantitative and qualitative perspective， the evaluation teams were established to screen and group samples from Yunnan production areas. The evaluation team had divided 7 gradients. Conducted gradient research on reference sample settings through inspection and analysis， and explored the correlation between correspond. The results indicated that the gradient of the stiffness reference sample was non overlapped and easy to distinguish. The threshold range of each gradient value was cleared and the difference was significant. The correlation between stiffness and color parameters had reached a significant level or above. The correlation between stiffness and physical property indicators had reached a highly significant level. To sum up， the preparation of reference samples can be used to guide tobacco production. Quantitative research on stiffness provides a reference for digital grading of tobacco.

Key words： flue-cured tobacco; stiffness; texture analyzer; color parameter; physical property

葉片結構是烤煙分級的重要品質因素[1]，GB 2635—1992《烤煙》將葉片結構分為疏松、尚疏松、稍密、緊密4種。煙葉葉片結構的檔次與內在質量的高低密切相關。研究表明，葉片結構會影響卷煙產品的填充性和燃燒性[2-5]。葉片結構的概念不僅是指烤煙葉片的疏松或緊密程度，還體現了煙葉質量的綜合特征。例如，王亞平等[6]對烤煙外觀區域特征的感官評價指標進行篩選，并針對烤煙葉片結構進行分解研究;信俊峰[7]對烤煙感官評級因子進行分析，提出“疏松度”概念并進行相關參比樣品的制備;范建立等[8]將葉片結構分解為7項感官屬性因子，分別為吸濕性、疏松度、粗糙度、顆粒感、柔軟度、彈性和挺度。在烤煙分級過程中，由于葉片結構概念的復合性和操作人員技術水平的不同，相關人員很難準確判斷葉片結構。尤其是卷煙工業企業原料的選葉環節，由于選葉工人技術水平和選葉工作的特點，工人通常依據葉片的僵硬程度來判斷原料的葉片結構是否符合對應等級要求。煙葉僵硬度可以表征葉片能夠承受外力的特性，在一定程度上體現煙葉的葉片結構。

隨著現代學科的不斷發展和融合，越來越多的精密檢測設備和儀器應用于煙葉研究和生產過程中[9-12]。質構儀作為一種質地分析檢測儀器，能根據被檢測物品的物理特性特點做出準確表述[13]，較好地描述煙葉僵硬度的高低，實現了僵硬度的量化。精密色差儀也用于煙葉表觀顏色的量化研究[14]。本研究以云南產區的煙葉樣品為材料，經評價人員識別篩選后，制作出僵硬度參比樣，對參比樣梯度設置的合理性進行驗證，并且采用質構儀實現僵硬度參比樣的量化，探究僵硬度與顏色參數、物理特性指標之間的關系，以期為煙葉評級技術改進和數字化研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本研究選取2020年度云南省曲靖、玉溪、楚雄、紅河、大理、文山煙葉樣品作為供試材料，樣品等級為X2F、X3F、C2F、C3F、B2F、B3F。

1.2 材料處理

本研究選取葉片中段，距離主脈2～3 cm位置進行剪裁，樣品長度為8～10 cm，寬度為 6～8 cm，樣品要求葉面完整且無病斑等異常情況，具體檢測位置如圖1所示。每片煙葉樣品共剪裁出2個小片，1片用于識別和測量僵硬度，1片用于檢測顏色參數和物理特性。樣品做好標識后，放入恒溫恒濕箱（溫度22 ℃、濕度60%）中，平衡時間為48 h。

1.3 試驗方法

1.3.1 僵硬度參比樣制作 為保證參比樣檔次的合理性，避免單個評價人員主觀因素造成的結果誤差，本研究設立參比樣制作評價小組，小組共7名成員。僵硬度參比樣的選擇要具有代表性，參比樣梯度的劃分要遵循最小差別閾值原則和連續性原則。

僵硬度參比樣制備完成后，針對參比樣的合理性、可重復性、相鄰僵硬度梯度的差異是否明顯，分別采用弗里德曼（Friedman）檢驗和相鄰梯度樣品定向成對比較檢驗進行驗證[15]。最后，對參比樣的主要特征進行描述。

1.3.2 僵硬度量化研究 僵硬度的測量采用質構儀進行，質構儀購自英國Stable Micro System 公司。測量參數：選擇TPA模式，下壓探頭為P6探頭，探頭直徑為5 mm圓柱，下壓感應力為5 g，擠壓時間為5 s，預壓速度為0.3 mm·s-1，下壓速度為0.3 mm·s-1，上拉速度為0.3 mm·s-1，變形量為75%，觸發類型為儀器自動判定與測試樣品的接觸點。僵硬度數據由質構測試儀系統檢測生成并自動記錄。

顏色參數的測量采用精密色差儀進行，色差儀購自深圳漢譜光彩科技有限公司，型號為HP-C210，配備標準白板和CIE標準0/d測試探頭，測量孔徑20 mm。測量顏色參數時，儀器要避開支脈。測量指標：亮度值L*、紅度值a*、黃度值b*、飽和度C、色相角H°。

物理特性測量指標：單葉質量、厚度、填充值、葉面密度、拉力。測量儀器：Progage型測厚儀（美國Thwing-Albert公司）、DD60A型新型填充值測量儀（德國Kurt Burghart 公司）、LRX-PLUS多功能拉力機（英國LLOYD 公司）、JC-TP80-5A型電子天平（青島精誠儀器儀表有限公司）。

1.4 數據處理

數據的統計分析及圖片繪制采用Microsoft Excel 2013軟件，相關性分析采用IBM SPSS 21.0軟件。

2 結果與分析

2.1 僵硬度感官排序

依據國標GB/T 29604—2013《感官分析建立感官特性參比樣的一般導則》，評價小組共歸納出7個僵硬度檔次。為驗證梯度的劃分是否符合感官屬性因子確定的一般原則，本研究需進行 Friedman 試驗[15]。根據Friedman試驗方法，本研究對不同梯度樣品進行隨機編號，并組織7名評價人員對樣品僵硬度按照梯度1～7的順序進行排列。梯度越高，表示煙葉樣品越僵硬。感官排序評價結果如表1所示。由評價結果可知，煙葉樣品僵硬度的檢驗統計量為40.90。當α=0.01時，對應臨界值為15.35，樣品僵硬度的檢驗統計量明顯高于對應臨界值。這表明參比樣品的整體僵硬度排序存在極顯著差異。

為驗證僵硬度參比樣相鄰梯度樣品差異的顯著性，評價人員對樣品進行2輪定向成對比較檢驗，感官評價結果如表2所示。根據國家標準GB/T 12310—2012《感官分析法成對比較檢驗》，在答案個數為18的情況下，αlt;0.05所需肯定答案個數為13，αlt;0.01所需肯定答案個數為15。由表2可知，評價人員對相鄰梯度樣品比較的肯定答案個數均在15以上。這表明制備的僵硬度參比樣在相鄰梯度間的差異均達到極顯著水平，差異明顯，符合建立感官特性參比樣的一般導則。

2.2 僵硬度參比樣主要特征描述

評價人員對7個梯度的僵硬度參比樣進行定義和描述。僵硬度從弱至強的描述詞分別為柔軟、較柔軟、稍柔軟、中等、稍僵硬、較僵硬、僵硬。本研究依據樣品的葉面觸感、厚度、彈性、韌性等方面進行綜合描述，具體描述內容如表3所示。

2.3 僵硬度參比樣定量分析

參比樣僵硬度的描述性統計分析情況見表4。由表4可知，梯度越高，參比樣僵硬度數值越大，平均值也越高。在閾值范圍方面，煙葉樣品的僵硬度數值存在明顯的界限。在變異系數方面，梯度7的變異系數最低（4.38%），梯度7和梯度5的變異系數均小于5.0%，屬弱變異，梯度1的變異系數最高（9.90%）。這表明所有梯度數據的變異系數均在10%以下，各梯度僵硬度數據穩定性較好，具有良好的統計意義。

本研究采用各僵硬度檔次測量的平均值繪制出圖3。由圖3可知，隨著梯度的升高，參比樣僵硬度數值快速增長。從平均值增幅速率來看，隨著梯度的升高，增幅越發明顯。這表明在測量數值方面，梯度6和梯度7僵硬度的差值最明顯，梯度1和梯度2僵硬度的差值最小。

2.4 僵硬度與顏色參數的相關性分析

在參比樣實物樣品制備過程中，評價人員發現，隨著樣品僵硬度的提高，葉面顏色也發生規律性變化。因此，本研究采用CIELab顏色空間對參比樣進行色度學檢驗。其中，L*值反映煙葉表面亮度的大小，數值越高，亮度越高;a*值為紅度值，其數值越大，煙葉顏色中所包含的紅色越明顯;b*值為黃度值，其數值越大，黃色越明顯;C為飽和度，代表顏色的純度，數值越高，顏色越鮮明;H°為顏色空間的色相環，0°～90°表示顏色由紅至黃轉變，90°～180°表示顏色由黃向綠轉變，180°～270°表示綠色向藍色轉變[16]。

為驗證僵硬度與各項顏色參數之間的關系，對僵硬度數據及其對應的顏色參數進行相關性分析，結果如表5所示。由表5可知，僵硬度與L*、b*、C、H°均呈負相關，與L*、H°的相關性達到極顯著水平，與b*、C的相關性也達到顯著水平;僵硬度與a*呈正相關，相關性達到顯著水平。這表明僵硬度變化與顏色變化存在明顯的規律性，隨著僵硬度的提高，煙葉亮度值、黃度值、飽和度、色相角均呈降低趨勢，紅度值呈升高趨勢。

2.5 僵硬度與物理特性的相關性分析

在對參比樣的主要特征描述中，評價人員主要依據葉片結構、厚度、彈性、韌性等參數，這些參數與煙葉物理特性密切相關。為進一步驗證參比樣梯度的合理性以及僵硬度和物理特性指標的關系，本研究對僵硬度和物理特性指標進行相關性分析，結果如表6所示。由表6可知，僵硬度與拉力的相關性最強（0.925），與填充值的相關性最弱（0.797），僵硬度與單葉質量、厚度、葉面密度、填充值、拉力均呈正相關，并且相關性均達到極顯著水平。

3 討論與結論

3.1 討論

僵硬度是反映煙葉葉片結構的重要指標。結構疏松的煙葉內在質量更佳，配伍性更強，工業企業也更愿意采購此類煙葉。因此，防止或降低僵硬煙葉的出現是提高煙葉質量的重要課題。本研究探討了僵硬度與葉片物理特性及顏色指標的關系，可為煙葉生產提供指導。在煙葉種植時，通過農藝管理措施合理把控葉片的厚度和葉面積;烘烤過程中，注重把控葉片的顏色變化，防止烤紅和掛灰，在一定程度上可降低僵硬煙葉出現的比例，提高煙葉的整體品質。

本研究僅收集云南部分產區的煙葉樣品，參比樣制備以及對應僵硬度數據在全國煙葉產區應用的適用性有待于進一步研究。由于煙葉的農產品屬性，年度間煙葉質量也會存在波動，可進一步擴大樣品收集范圍，同時擴大樣品采集年限的跨度，制備更具代表性的僵硬度參比樣品，探究不同煙草種植區劃及不同年份煙葉僵硬度的變化特點。另一方面，葉片結構是烤煙的一個復合性感官評價指標，僵硬度僅對葉片結構的部分特性進行描述，隨著相關研究的逐步精細化，對葉片結構的量化研究也不僅僅局限于僵硬度，儀器設備也不限于質構儀。后期，筆者將進一步對參比樣品的葉肉細胞組織結構和排列疏密進行研究，為烤煙質量評價體系的完善及評價方法的改進提供參考。

3.2 結論

本研究通過對云南產區樣品的篩選排序，制備的僵硬度參比樣包含柔軟、較柔軟、稍柔軟、中等、稍僵硬、較僵硬、僵硬7個梯度。Friedman 檢驗和相鄰梯度樣品的定向成對比較檢驗結果表明，參比樣梯度之間存在明顯的差異，并且梯度不存在脫檔、交叉的現象，相鄰梯度容易區分識別，符合感官分析建立參比樣的一般導則。同時，依據參比樣各梯度外觀主要特征，本研究從葉面手感、厚度、彈性、韌性等方面進行綜合描述，對煙葉生產和相關培訓具有指導意義。

僵硬度參比樣的量化結果表明，檢測樣品數據的變異系數均在15%以下。這表明數據穩定性較好，不存在數據跳檔等異常情況，并且梯度間僵硬度數值差異明顯，可通過質構儀量化研究葉片僵硬度。在參比樣制備過程中，本研究對僵硬度和顏色指標之間的關系、僵硬度和物理特性指標的關系進行探究。相關性分析結果表明：僵硬度與L*、b*、C、H°呈顯著或極顯著負相關，與a*呈顯著正相關;僵硬度與單葉質量、拉力、葉面密度、厚度、填充值等物理特性指標均呈極顯著正相關。這進一步驗證了僵硬度數據的合理性，為烤煙分析的數字化研究提供了參考。

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