變黃期變溫烘烤對上部葉顏色參數與色素含量協同關系的影響

摘要：為優化烤煙上部葉烘烤工藝，以‘云煙87’為試驗材料，當地常規烘烤工藝為對照（CK），分別在煙葉烘烤過程中的變黃期設置變溫處理（T1：變溫幅度±1 ℃，變溫頻率3 h；T2：變溫幅度±1.5 ℃，變溫頻率5 h），利用相關性分析和逐步回歸對煙葉顏色參數及色素的協同關系進行系統分析，研究煙葉烘烤過程中變溫處理對煙葉外觀質量的影響。結果表明， 3種工藝處理煙葉烘烤過程中的明度值（lightness value， L）、紅度值（rednessvalue， a）、黃度值（yellowness value， b）、飽和度值（chroma， C）、色相角（hue angle， h）、色澤比（color ratio， H）和色差值（color difference， ΔE）的變化趨勢基本一致；煙葉內在色素的降解規律也較一致。當煙葉烘烤結束時，不同工藝處理煙葉的L、a、b值均存在顯著差異，T1處理的L和b值最大，a值最小，即T1工藝處理變黃結束時及烤后煙葉的黃度值較好，煙葉顏色飽和度高，富有光澤。相關性分析表明，煙葉L值與a、b、C和H值呈顯著或極顯著正相關；L、a、b值與葉綠素a和葉綠素b呈顯著或極顯著負相關。T1工藝處理煙葉的葉綠素a（?1）、葉綠素b（ ?2）和類胡蘿卜素含量（?3）與各顏色參數的回歸方程分別為?1=-0.158-0.013a+0.005h（R2=0.931，F=122.08），?2=0.148-0.189H（R2=0.808，F=79.97），?3=0.051-0.003a+0.001b（R2=0.754，F=27.59），a、b、h和H與煙葉色素含量協同關系較大。T1工藝處理的還原糖、總糖及淀粉含量均降低，其中淀粉含量為4.65%，與優質煙葉淀粉含量要求（2%～4%）較為接近；烤后煙葉的上等煙和中上等煙比例均最大，外觀質量和感官質量得以明顯改善。綜上所述，在38 ℃定溫變黃的基礎上采用幅度±1 ℃，頻率3 h的正弦式程序控制的溫度變化，能夠促進上部葉顏色參數與色素含量協同變化，并提高烤后煙葉的質量。

關鍵詞：烤煙；烘烤工藝；顏色參數；色素；相關性doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0362

中圖分類號：S572 文獻標志碼：A 文章編號：1008‐0864（2025）02‐0238‐12

煙葉烘烤是通過設置不同的溫、濕度條件來調控煙葉生理生化的變化以完成變黃、脫水、增香和干燥，進而更加彰顯在田間形成的質量特色[1-4]。在煙葉烘烤過程中的變黃階段，香氣前體物質大量降解，小分子香氣物質不斷積累，是改良和提高煙葉品質的重要時期[5-7]。溫度是影響煙葉變黃的重要因素[8‐9]，煙葉內部各類生理生化變化和大分子物質的降解轉化往往由烘烤過程中烤房內溫度變化決定，煙葉主要酶類的活性和作用時間也受溫度影響，從而影響色素、蛋白質及淀粉等大分子物質的降解，其影響甚至決定著烤后煙葉的質量，對改善煙葉品質具有重要意義[10-13]。高相彬等[14]研究認為，‘豫煙10號’采用中溫中濕變黃烘烤工藝更有利于碳代謝進程及烤后煙葉品質的形成；孟智勇等[15] 研究認為，烤煙變黃階段38 ℃延長12 h可改善上6片葉烤后外觀質量，協調煙葉內在化學成分，增加中性致香物質含量，提高感官質量；任杰等[13]研究認為，中低溫變黃較高溫變黃、中低溫變筋較高溫變筋更有利于‘紅大品種’類胡蘿卜素降解產物等致香物質總量的提高。裴曉東等[16]研究表明，在54 ℃適當延長時間，可進一步降低正反面色差，從而改善煙葉的內在和外觀質量。綜上所述，變黃期不同溫度對煙葉生理生化變化以及生物大分子的降解轉化影響不同，低溫、中溫、高溫3種不同溫度各自都存在著有利于煙葉品質的效果，而如何將變黃期不同溫度對煙葉烘烤作用后產生的優良效果最大化融合起來的報道較少?；诖?，本研究以云南臨滄煙區主栽品種‘云煙87’為試驗材料，以其上部葉為研究對象，在煙葉烘烤的前期采用煙葉變溫變黃的烘烤工藝，研究煙葉烘烤過程中變黃期變溫處理對煙葉外觀質量的影響，旨在為密集烤房優化上部煙葉烘烤工藝提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021—2022年在云南滄源縣團結煙站（23°17′N、99°34′E，海拔1 780 m，）進行，當地煙區月平均氣溫22 ℃，月平均降雨量96.5 mm。試驗地前茬作物為玉米，土壤為磚紅土，肥力均勻，且為中上等水平。

以烘烤特性較好的‘云煙87’為試驗材料，按當地煙葉采收成熟度（上部葉充分成熟采收）在上午8：00—11：30采收長勢長相、成熟度基本一致以頂部從上往下3～5 葉位煙葉（上部葉）進行烘烤。按當地編煙方式進行編煙裝箱，采收、編煙夾、裝煙在1 d內完成，并點火開烤。烘烤設備為3 臺供變溫調控試驗的煙葉烤箱，裝煙空間2.65 m3，上部葉為12～13 夾，裝鮮煙葉重約165～195 kg，1 100～1 300片。

1.2 試驗設計

采用烘烤比較試驗，以常規烘烤工藝為對照（CK），設置2個變溫烘烤處理T1和T2，共3個處理，3 種烘烤工藝如圖1 所示。常規烘烤工藝（CK）為干球溫度30 ℃，濕球溫度29 ℃，穩溫時長2 h；干球溫度35 ℃，濕球溫度34 ℃，穩溫時長13 h；干球溫度38 ℃，濕球溫度35 ℃，穩溫時長33 h；干球溫度42 ℃，濕球溫度35.5 ℃，穩溫時長17 h；干球溫度45 ℃，濕球溫度36 ℃，穩溫時長12 h；干球溫度48 ℃，濕球溫度37 ℃，穩溫時長21 h；干球溫度54 ℃，濕球溫度38 ℃，穩溫時長15 h；干球溫度62 ℃，濕球溫度39 ℃，穩溫時長12 h；干球溫度67 ℃，濕球溫度40 ℃，穩溫時長3 h。T1處理在當地常規烘烤工藝主變黃溫度38 ℃的基礎上進行正弦式程序變溫，變溫幅度±1 ℃，變溫范圍37～39 ℃，變溫頻率3 h，變溫總時長32 h，其他烘烤溫度階段與當地烘烤工藝一致。T2處理在當地常規烘烤工藝主變黃溫度38 ℃的基礎上進行正弦式程序變溫，變溫幅度±1.5 ℃，變溫范圍36.5～39.5 ℃，變溫頻率5 h，變溫總時長31 h，其他烘烤溫度階段與當地烘烤工藝一致。烘烤過程中各處理分別在烘烤0、36、48、60、72、84和96 h時進行煙葉取樣，共取樣7次，用于顏色參數值和色素含量的測定。取完樣后將煙葉間空隙用麻布填補，以此來避免局部葉片間隙增大而風速過大影響煙葉的烘烤效果。變溫試驗烤箱烘烤工藝濕球溫度通過排濕窗、擋風板、進氣口及風機頻率等來進行適當調整，以此來保障烘烤工藝濕球溫度。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 煙葉顏色特征參數 采用色差儀（NR110型，深圳三恩時科技有限公司）參照張佳佳等[17]的方法測量煙葉顏色參數值，分別于煙葉主脈兩側距離主脈5 cm處的葉尖、葉中和葉基部均勻取點測量，每處理每次取5片煙葉進行測量，取平均值。顏色參數指標包括明度值（lightness value，L）、紅度值（redness value，a）、黃度值（yellowness value，b）[18]，并計算出飽和度（chroma，C）、色相角（hueangle，h）、色澤比（color ratio，H）和各時間點煙葉正面相對于鮮煙葉的色差值（color difference，ΔE），相關計算公式如下。

C=（a2+b2）1/2 （1）

h=arctan（b/a） （2）

H=a/b （3）

ΔE=[（ΔL2+Δa2+Δb2）]1/2 （4）

根據顏色特征參數L、a、b 值，采用Color tell色彩管理軟件生成標準色卡。

1.3.2 質體色素 采用可見分光光度法[19]測定煙葉色素含量。

1.3.3 常規化學成分 參照YC/T 160—2002[20]測定煙堿含量，參照YC/T 161—2002[21]測定總氮含量，參照YC/T 159—2002[22]測定水溶性總糖和還原糖含量，參照YC/T 217—2007[23] 測定鉀含量，參照YC/T 162—2011[24] 測定氯含量，參照YC/T 216—2013[25]測定淀粉含量。

1.3.4 經濟性狀 對烤后煙進行分級整理，統計上等煙比例、中上等煙比例和均價等經濟性狀。

1.3.5 外觀質量和感官質量 由云南中煙工業有限責任公司5位外觀品質鑒定專家參照GB 2635—1992[26]和YC/T 530—2015[27]對烤后煙葉樣品進行外觀質量和感官質量評價。

1.4 數據分析

采用Excel 2016、Origin 2021、DPS 7.05、SPSS26.0和Photoshop 2021進行數據處理、繪圖和統計分析。

2 結果與分析

2.1 烘烤過程中煙葉顏色變化

2.1.1 煙葉在烘烤過程中L、a、b 值的變化 由表1可知，3種工藝處理煙葉在烘烤過程中的L和b值均呈現出先迅速升高、而后穩定上升、最后下降的變化趨勢；a值則呈現出變黃前期大幅度上升、變黃后期小幅度上升的變化趨勢。CK處理的L值在0～36和48～60 h的上升幅度較大，且在60 h達到最大值。T1 和T2 處理在72 和60 h 達到最大；在96 h時，T2處理的L值顯著小于CK和T1處理。對于a值來說，CK和T1處理均在48～60 h的烘烤階段中由負轉正，而T2處理由負向正的轉變則發生在36～48 h階段；3個處理在變黃結束時的a值差異不顯著。3個處理烘烤煙葉的b值在0～36 h均有較大程度地上升，其中CK處理在72 h上升到最大值，T1和T2處理在60 h上升到最大值；在煙葉變黃結束時，CK和T1處理與T2處理存在顯著差異。當煙葉烘烤結束時，不同工藝處理煙葉的L、a、b值均存在顯著差異，T1處理的L和b值最大，a 值最小。由圖2 和圖3 標準色卡結果可知，T1工藝處理變黃結束時及烤后煙葉黃度值較好，煙葉顏色飽和度高，富有光澤。

2.1.2 煙葉在烘烤過程中C、h、H 和ΔE 值的變化 由圖4可知，在煙葉烘烤變黃期過程中，3種工藝處理煙葉的C、h、ΔE值均呈現先增加后減少的變化趨勢，H值在烘烤過程中整體上表現為持續上升。對于C值，3種工藝處理在0～36 h均劇烈增加；在96 h時，T2處理的C值顯著小于CK和T1處理，且T1處理最大，表明T1工藝處理下煙葉顏色更飽和。對于h值，各處理煙葉在0～36 h上升幅度較大，但T1處理較CK和T2處理上升的變化趨勢更加明顯；隨著烘烤進程的推進，3種工藝處理煙葉的h值均逐漸下降；在96 h時，T2處理的h值與CK和T1處理差異顯著。對于H值，當煙葉烘烤推進到36～48 h時，T2處理煙葉的H值在此期間由負值轉為正值，且上升的變化趨勢最為劇烈；而CK和T1處理煙葉的H值由負轉正的轉變趨勢則發生在48～60 h期間，此時3種工藝處理間差異不顯著。對于ΔE值，T2最大，T1最小，表明煙葉在T2工藝處理下相較于鮮煙葉顏色變化大，但3 種工藝處理烘烤結束后的ΔE 值無顯著差異。

2.2 烘烤過程中煙葉色素含量的變化

質體色素是存在于煙葉質體內進行光合作用的重要物質，是煙葉中很多小分子香氣物質的前體物[20]。由圖5可知，3種工藝處理煙葉的葉綠素a在烘烤變黃期均持續降解，降解速率呈“慢-快-慢”的變化趨勢。在變黃結束時，3種工藝處理煙葉的葉綠素a含量差異不顯著，但T1最小，由此可見，T1工藝處理有利于煙葉中葉綠素a的降解。3種工藝處理煙葉的葉綠素b在烘烤變黃期整體上呈穩定下降的趨勢，變黃前期各工藝處理間無顯著差異，變黃后期差異逐漸顯現。在烘烤變黃期結束時，T2工藝處理煙葉的葉綠素b降解速率和降解比例顯著高于CK和T1處理。由此可見，T2工藝處理有利于煙葉中葉綠素b的降解。3種工藝處理煙葉的類胡蘿卜素含量均呈穩定下降的趨勢。在整個變黃期，T1處理煙葉的類胡蘿卜素含量均高于其他處理；在烘烤變黃期結束時，T2處理的類胡蘿卜素降解速率和降解比例顯著低于CK和T1處理；由此可見，T2工藝處理有利于煙葉中類胡蘿卜素的降解。3種工藝處理煙葉的類葉比變化趨勢基本一致，整體上均表現為先增后降。在烘烤變黃期結束時，T2工藝處理煙葉的類葉顯著低于T1處理。

2.3 烘烤過程中煙葉顏色參數與色素含量的相關分析

由圖6可知，在CK處理中，煙葉的L與a、b、C和H均呈極顯著正相關，與各色素含量呈極顯著負相關；a與b、C和H均呈極顯著正相關，與各色素含量均呈極顯著負相關；b與h和H均呈極顯著正相關，與各色素含量呈顯著或極顯著負相關；C與h和H呈極顯著正相關，與各色素含量呈顯著或極顯著負相關；h與b和C達到極顯著正相關；H與各色素含量均呈極顯著負相關；各色素含量間均呈極顯著正相關。

在T1處理中，煙葉L與各顏色參數均呈極顯著正相關，與葉綠素a和b呈極顯著負相關；a除與h不存在顯著相關外，與其他各指標均達到顯著或極顯著水平，其中與L、b、C和H呈正相關，與各色素含量呈負相關；b與h、H和C呈顯著或極顯著正相關，與葉綠素a和b均呈極顯著負相關；C與h和H呈顯著或極顯著正相關，與葉綠素a、葉綠素b呈極顯著負相關；h與L、b和C呈顯著或極顯著正相關；各色素含量間均呈極顯著正相關。

在T2處理中，煙葉L與各顏色參數均呈極顯著正相關，與葉綠素a和b呈顯著或極顯著負相關；a與b、C和H均呈極顯著正相關，與各色素含量均呈極顯著負相關；b與C、h和H均呈極顯著正相關，與葉綠素a和b呈顯著或極顯著負相關；C與h和H均呈極顯著正相關，與葉綠素a和b呈顯著或極顯著負相關；h與L、b和C呈顯著正相關；H與各色素含量均呈極顯著負相關，與各顏色參數均呈正相關；各色素含量間均呈極顯著正相關。

2.4 烘烤過程中煙葉顏色參數與色素含量的逐步回歸分析

由于3種工藝處理煙葉顏色參數均與其色素含量在一定程度上有著不同的密切相關性，大體上均達到顯著或極顯著水平。由此，通過對烘烤過程中煙葉顏色參數與色素含量進行逐步回歸分析建立“最優”回歸模型。以烤煙煙葉L（x1）、a（x2）、b（x3）、C（x4）、h（x5）和H（x6）為自變量，以煙葉葉綠素a（?1）、葉綠素b （?2）和類胡蘿卜素含量（?3）為因變量，進行多元回歸方程擬合。結果（表2）表明，烘烤過程中煙葉顏色參數與色素含量的多元回歸方程擬合度較好，經F 檢驗均達到了極顯著水平，表明建立的多元回歸方程可信度高、精密度高。在CK工藝處理中，與煙葉色素含量關系密切的顏色參數是a和H；在T1工藝處理中，與煙葉色素含量關系密切的顏色參數是a、b、h和H；在T2工藝處理中，與煙葉色素含量關系密切的顏色參數是L、a、C、h和H，其中a和H在3種工藝處理中均與煙葉的色素含量變化關系密切。

2.5 烘烤過程中煙葉顏色參數與色素含量的回歸模型驗證

對烘烤變黃期過程中質體色素含量動態變化的預測回歸方程進行檢驗，由圖7可知，烘烤變黃期過程中3種工藝處理煙葉內在色素含量的實測值與預測值相接近。對煙葉內在色素含量的實測值與預測值做相關分析表明，CK處理下葉綠素與類胡蘿卜素的決定系數分別為0.978、0.898，T1處理下葉綠素與類胡蘿卜素的決定系數分別為0.969、0.882，T2處理下葉綠素與類胡蘿卜素的決定系數分別為0.985、0.957，3種工藝處理下均達到了極顯著水平。

2.6 烤后煙葉品質評價

由表3可知，與CK相比，T1工藝處理的還原糖、總糖及淀粉含量均降低，其中淀粉含量為4.65%，與優質煙葉淀粉含量要求（2%～4%）較為接近；T2工藝處理的還原糖、總糖及淀粉含量均增加，CK和T2工藝處理淀粉含量較不符合優質煙葉淀粉含量要求。3個處理烤后煙葉的鉀、氯含量均以CK處理最高；3個處理烤后煙葉的煙堿和總氮含量分別為2.02%～3.24% 和2.02%～2.72%，均符合優質煙葉煙堿含量和總氮含量要求（1.5%～3.5%）。綜上所述，T1工藝處理可有效促進煙葉淀粉降解。

由圖8可知，3種工藝處理烤后煙葉的等級結構和均價有所差異。T1工藝處理烤后煙葉的上等煙和中上等煙比例均最大，烤后煙葉的均價也高于其他2個處理。由表4可知，不同工藝處理烤后煙葉外觀質量表現為T1gt;CKgt;T2，其中T1工藝處理烤后煙葉的外觀質量得以明顯改善，具體表現為油分增加，身份變薄，結構尚疏松，色度濃，掛灰雜色和含青煙比例減少。由圖9可知，T1工藝處理的煙支甜度好，香氣質好，成熟煙香顯露，整體質量較好；CK常規處理煙支濃度稍高，甜度稍欠，柔細度稍差，刺激性稍大，整體質量一般；T2工藝處理煙支甜度、潤度稍差，濃度也稍低，雜氣、余味較差，整體質量稍差。

3 討論

煙葉顏色是烤煙品質的重要指標之一，會隨著不同的處理工藝和煙葉內部化學成分的變化而發生改變，通?？梢苑从碂熑~中不同化學成分的含量和比例，從而反映煙葉自身的品質特點[28-30]；因此，顏色不同的煙葉必然具有不同的內在品質特點。本研究結果表明，在烘烤變黃期過程中，3種工藝處理后煙葉顏色參數L和b值的變化趨勢基本一致，均表現為“上升-穩定上升-下降”的變化趨勢，a值則表現為前期增幅較大、后期增幅較小的變化趨勢，這與張佳佳等[17]、武圣江等[31]的研究結果一致。在烘烤變黃期過程中，煙葉C和H 值的變化趨勢與賀帆等[18]的研究結果基本一致，但是在煙葉h和色差值上與其存在差異。本研究表明，h值在0～48 h呈持續上升趨勢，這可能與b/a值的大小差異有關，有可能是此期間煙葉內在色素大量降解引起；在變黃期36～60 h期間，煙葉相對于鮮煙葉的色差值逐漸增加，這可能與供試烤煙品種以及烘烤工藝參數不同有關。不同產地同一品種、同一位置的煙葉，由于生態條件的不同，其顏色往往也存在差異。因此，不同產地煙葉的相關研究結果在某些指標上可能存在差異。在未來研究中，應最大限度地控制供試烤煙品種及煙葉部位等變量，減小試驗誤差。

本研究結果表明，在烘烤變黃期過程中，3種工藝處理煙葉質體色素的降解規律基本一致，葉綠素含量表現為前期降幅較大、后期趨于穩定下降的變化趨勢，類胡蘿卜素含量表現為穩定下降的變化趨勢，這與孟可愛等[32]、楊立均等[33]的研究結果基本一致。在變黃期結束時，T2工藝處理煙葉的葉綠素b和類胡蘿卜素含量均最低，且葉綠素a含量也較低，說明T2工藝處理更有利于煙葉色素的降解，即較高的變黃溫度有利于煙葉色素的降解。研究表明，煙葉中類胡蘿卜素含量較高時，煙葉香氣質好、香氣量足，但類胡蘿卜素含量也并非越多越好[34-36]。本研究中類葉比呈先升后降的變化趨勢，這與董淑君等[37]的研究結果存在差異，類葉比降低可能與煙葉變黃后期葉綠素降解量小、類胡蘿卜素降解量大有關。在烘烤變黃結束時，T2工藝處理煙葉的類葉比顯著低于T1處理，表明T1處理煙葉的變黃程度較好，雖然T2處理有利于色素的大量降解，但不利于煙葉外觀品質。在烘烤過程中，煙葉由綠變黃，葉綠素降解較多，而類胡蘿卜素降解緩慢，逐漸使類胡蘿卜素占主導地位，這可能是類葉比升高的原因[38]。

在當地常規烘烤工藝主變黃溫度38 ℃的基礎上，通過不同變溫幅度和變溫頻率的設置，對變黃期煙葉進行2個變溫處理，結果表明，變黃結束時T1工藝處理煙葉的顏色變化差異較小，葉片黃度較好，顏色飽滿，富有光澤，較有利于煙葉內在色素的降解，且烘烤過程中煙葉顏色參數與色素含量的多元回歸方程擬合度較好，經F 檢驗均達到極顯著水平。T1工藝處理有利于淀粉降解，烤后煙葉的經濟性狀最優，外觀質量表現最佳，感官評吸整體質量較好。綜上所述，云南臨滄煙區烤煙上部葉烘烤變黃期過程中煙葉外觀顏色與內在色素含量顯著相關，可以將煙葉顏色參數作為輔助指標來判斷煙葉在烘烤過程中的色素含量。烘烤過程中煙葉顏色變化及內在色素代謝的分子機制還有待進一步研究。

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