煙葉正背面顏色參數與色素和主要化學成分的關系研究

李青山??+矯海楠??+王傳義??+譚效磊??+張國超??+蔣佳祝??+馮冰??+張玉琴????+徐秀紅??

摘要：探討烤煙成熟過程中，鮮煙葉正背面顏色參數與色素、主要化學成分的相關關系，為準確判斷鮮煙葉成熟度提供理論依據。分析煙葉正背面的顏色參數和主要化學成分在成熟過程中的變化，并對顏色參數與色素、主要化學成分進行簡單的相關分析。結果發現，煙葉正面顏色參數與色素的相關系數較背面大，且正面各顏色參數與色素的相關關系達到顯著或極顯著水平；煙葉背面顏色參數C與總植物堿呈顯著正相關。表明煙葉正面顏色參數能更好地指示色素含量的變化，背面顏色參數C可以指示總植物堿的變化。色差計可以作為判斷鮮煙葉成熟度的輔助工具。

關鍵詞：鮮煙葉；正背面；成熟度；顏色參數；色素；化學成分

中圖分類號： S572.09文獻標志碼：

文章編號：1002-1302（2016）08-0332-04

煙葉采摘成熟度是衡量煙葉生產和質量的核心，影響并決定著煙葉的加工價值[1]。當前煙葉烘烤中出現掛灰、烤青，烤后煙葉等級質量不高的問題通常跟采摘成熟度有一定的關系[2]。所以，準確判斷鮮煙葉成熟度，適時采收是煙葉生產過程中至關重要的一個環節。

目前煙葉生產中成熟度判斷方法仍主要以定性描述為主，存在較強的主觀性和隨意性。例如韓錦峰等根據鮮煙葉葉面與主脈的顏色變化情況判斷成熟度[3-5]。煙葉顏色是判斷和確定烤煙田間成熟度的主要依據[1，6]，又是烘烤操作的重要依據。成熟過程中煙葉顏色的變化，實質上就是葉組織內葉綠素以及類胡蘿卜素占總葉綠體色素含量比例變化的外觀反映[7]。因此，研究鮮煙葉成熟過程中鮮煙葉顏色參數、色素含量、主要化學成分含量的動態變化及其相互關系，找出量化煙葉成熟度的指標，對于準確把握成熟度適時采收具有重要意義。色差計利用儀器內部的標準光源照明被測物體，測定其CIE 三刺激值（X，Y，Z），然后轉換成度量顏色的數值，能夠準確測定物體表面顏色。為了探討色差計是否能夠應用于判斷煙葉成熟，使煙葉適時采收。梁洪波等采用色度學方法研究烤后煙葉顏色與內在品質間的關系，得出葉色參數與煙葉常規化學成分存在顯著相關性的結論[8-10]；張軍剛等研究了烤煙成熟過程中鮮煙葉正面顏色值與色素含量變化及相關關系，得出成熟過程中烤煙葉片顏色值與色素含量關系密切，葉片顏色值變化能夠指示煙葉各色素含量的變化，色差計可以作為判斷煙葉成熟的輔助工具的結論[11]。而有關煙葉成熟采收過程中鮮煙葉背面顏色參數與色素以及主要化學成分的相關關系的研究鮮有報道。本試驗從分析煙葉成熟過程中顏色參數、色素含量、主要化學成分含量的變化和葉片顏色參數與色素、主要化學成分的相關關系入手，比較煙葉正面、背面的顏色參數與色素含量、主要化學成分含量的相關關系的大小，以期為色差計能夠更好的判斷煙葉成熟度提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗于2014年在山東諸城洛莊煙葉試驗站進行，供試品種為NC55。選取生產管理規范、煙葉長勢一致的煙田進行取樣。

1.2試驗設計

按照打頂后時間以及葉面、主脈、支脈的顏色、煙葉黃綠面積，對3個部位煙葉均設置3個成熟度處理，由低到高分別為M1、M2、M3，共9個處理（表1），用于葉片顏色參數和色素、主要化學成分含量的測定。

1.3測定項目與方法

1.3.1顏色參數的測定采用CR-10型全自動色差計，選取具有代表性的葉片取葉中部距離煙葉主脈5 cm處的對稱點測量葉色，每半張葉片等距離測量3個點，每張葉片則取6個點的平均值，測量煙葉正背面的顏色參數[（亮度值（L）、紅度值（a）和黃度值（b）]，正背面測定方法一致。計算色相角（H°）、飽和度（C）和色差值（ΔE）。色相角（H°）、飽和度（C）、色差值（ΔE）的計算公式分別為：H°=a/b、C=（a2+b2）1//2、ΔE=[（ΔL2+Δa2+Δb2）]1/2。

1.3.2色素含量的測定葉綠素、類胡蘿卜素含量測定采用分光光度法[12]。

1.3.3主要化學成分的測定總糖、還原糖、總植物堿、總氮、淀粉、蛋白質的檢測按照中華人民共和國煙草行業標準進行，具體測定方法分別為總糖和還原糖：YC/T 159—2002《煙草及煙草制品水溶性糖的測定：連續流動法》；總植物堿：YC/T 160—2002《煙草及煙草制品總植物堿的測定：連續流動法》；總氮：YC/T 33—1996《煙草及煙草制品總氮的測定：克達爾法》；淀粉：YC/T 216—2007《煙草及煙草制品淀粉的測定：連續流動法》；蛋白質：YC/T 166—2003《煙草及煙草制品總蛋白質含量的測定：克達爾法》。

1.4數據分析

數據采用Microsoft Excel 2003、SPSS 19.0進行處理與分析。

2結果與分析

2.1鮮煙葉顏色參數在成熟過程中的變化

2.1.1葉片亮度值（L）在成熟過程中的變化從圖1可知，在煙葉的成熟過程中各部位煙葉正背面亮度值的變化趨勢一致，除BM3處理外，各部位煙葉背面的亮度均高于葉片正面。隨著煙葉成熟度的提高，各部位煙葉的正背面L值均不斷增大。方差分析表明，下部葉各處理間正面L值差異均達到極顯著水平，背面L值僅XM2與XM3間差異達到極顯著水平；中部葉CM1與CM2、CM3間正背面差異均達到極顯著水平，CM2與CM3僅正面L值差異達到顯著水平；上部葉正面L值除BM1與BM2差異達到顯著水平，其他處理間差異均達到極顯著水平。從不同處理間煙葉正背的L值的增幅來分析，可知下部葉相鄰處理間較大，中部葉僅CM1與CM2相對較大，上部葉處理間相對較小。

2.1.2葉片紅度值（a）在成熟過程中的變化由圖2可知，煙葉成熟過程中，除下部葉外，其他部位煙葉正背面的a）值變化趨勢基本一致，各部位煙葉正面的a）值呈增大趨勢，說明成熟過程中葉面綠色逐漸褪去。方差分析表明，下部葉僅XM2與XM3的正面a值差異達到極顯著水平；中部葉各處理間背面a值差異均達到顯著水平；上部葉各處理間正背面a值的差異達到極顯著水平。從各部位不同處理間a值的增幅來分析，下部葉、中部葉正背面間相鄰處理間均較小，上部葉相鄰處理間較大。

2.1.3葉片黃度值（b）在成熟過程中的變化顏色參數b值表示從藍到黃的變化，其正值越大，黃色越濃。由圖3可知，各部位煙葉正背面b值變化趨勢一致，隨著成熟度的提高，各部位煙葉b值逐漸增大，說明葉面在成熟過程中逐漸變黃。方差分析表明，下部葉各處理間正面b值差異均達到極顯著水平；中部葉僅CM1與CM3間煙葉正面b值差異達到極顯著水平。不同部位各處理間正背面b值的增幅變化不同，相對于正面，各部位相鄰處理間背面b值的增幅較小。

[FK（W20][TPLQS3.tif][FK）]

2.1.4葉片相角（H°）在成熟過程中的變化

色相角是顏色的基本特征，其在0～360°連續變化，0是紅色，90°是黃色，180°是綠色，270°是藍色。由圖4可知，成熟過程中，各部位不同處理間煙葉正背面的色相角差別不大，變化趨勢一致，隨著成熟度的提高，各部位煙葉的正背面的H°均變小。方差分析表明，下部葉XM1與XM2間的正背面H°值的差異達到極顯著水平，XM2與XM3正面的H°值的差異僅達到顯著水平；中部葉各處理間正面H值差異均達到極顯著水平，背面H°值僅CM1與CM2間的差異達到極顯著水平；上部葉僅BM1與BM2間面的H°值的差異達到極顯著水平。

2.1.5葉片飽和度（C）在成熟過程中的變化飽和度（C）別稱純度，表示含色的多少，低飽和度意味著色澤稀疏暗淡，而高飽和度則表示飽滿、強烈的顏色，其值為0～60。從圖5可知，在煙葉成熟過程中，各部位煙葉正面的飽和度均大于葉片背面，但煙葉葉片正背面飽和度的變化趨勢不一致。隨著成熟度的提高，葉片正面飽和度的變化趨勢為：下部葉和上部葉逐漸增大，中部葉先增大再減小。葉片背面飽和度的變化趨勢為：下、中部葉逐漸減小，上部葉逐漸增大。方差分析表明：各部位相鄰處理間，下部葉XM1與XM2的正背面C值差異均達到顯著水平，XM2與XM3僅正面C值差異達到極顯著水平。

2.1.6葉片色差（ΔE）在成熟過程中的變化葉片色差是L、a和b的綜合差別，其值為0～0.5表示顏色差別極小，>0.5～1.5為稍有差異，>1.5～3.0表示感覺有點差異，>3～6表示差異顯著， >6～12表示差異極顯著， >12即為

2.2鮮煙葉在成熟過程中色素、主要化學成分的變化

表3顯示，不同部位，葉綠素含量隨著成熟度的提高而降低。對葉綠素含量方差分析表明，下部葉各處理間葉綠素含量差異達到顯著水平，且XM1與XM2間達到極顯著水平；中部葉各處理間差異達到極顯著水平；上部葉BM1與BM2、BM3間差異達到顯著水平。各部位煙葉的類胡蘿卜素含量隨著成熟度的提高也表現為降低，且降解幅度隨著成熟度的提高而減小。對類胡蘿卜素含量進行方差分析，下部葉XM1與XM2、中部葉CM2與CM3、上部葉BM2與BM3間差異達到顯著水平。

在鮮煙葉成熟過程中各部位M1、M2、M3這3個處理下，下部葉煙葉的蛋白質、淀粉、還原糖、總糖、總氮、總植物堿的含量先升高后小幅降低；中部葉煙葉的總糖、還原糖含量先降低后升高，總植物堿、總氮、淀粉、蛋白質的含量先升高后降低的；上部葉煙葉的總氮、蛋白質的含量先降低后升高，總糖、淀粉的含量先升高后降低，還原糖的含量則呈現不斷降低的趨勢，總植物堿含量不斷升高。

2.3鮮煙葉正背面顏色參數與色素、主要化學成分的相關分析

鮮煙葉成熟過程中顏色參數與色素、主要化學成分間的相關關系見表4。煙葉正面顏色參數L與葉綠素含量呈極顯著相關，與類胡蘿卜素含量呈極顯著相關；a與葉綠素含量呈顯著相關，與類胡蘿卜素含量呈極顯著相關；b與葉綠素含量呈極顯著相關，與類胡蘿卜素含量呈顯著相關；H°與葉綠素含量呈極顯著相關，與類胡蘿卜素含量呈極顯著相關；C與葉綠素含量呈顯著相關，與類胡蘿卜素含量呈顯著相關。煙葉背面顏色參數L與葉綠素含量呈顯著相關，與類胡蘿卜素含量呈顯著相關；b與葉綠素含量呈顯著相關；H°與葉綠素含量呈顯著相關，與類胡蘿卜素含量呈顯著相關；C與總植物堿含量呈顯著相關。表明顏色參數與色素關系密切。

煙葉背面顏色參數C與總植物堿含量達到顯著正相關。其他煙葉正背面顏色參數與各化學成分的相關關系未達到顯著水平。

3討論

各部位煙葉隨著成熟度的提高，葉片的顏色參數L、a、b的變化趨勢基本一致，均隨著成熟度的提高而不斷增大。這與張軍剛等的研究結果[11，13-14]相同。各部位不同處理間煙葉正背面色相角也差別不大，變化趨勢基本一致，均隨著成熟度的提高不斷減小。各部位煙葉正背面飽和度的變化趨勢不一致，表現為葉片正面的飽和度大于葉片背面。這主要是由于葉片上表皮靠近柵欄組織，柵欄組織排列緊密，含葉綠體多。鮮煙葉在成熟過程中，各部位煙葉的葉綠素、類胡蘿卜素的含量變化趨勢一致，表現為不斷減小，而類葉比則不斷增大，這可能是由于兩者在鮮煙葉成熟過程中的降解速率不同。

煙葉正面較背面的顏色參數與色素的關系更加密切，說明煙葉正面顏色參數就能夠指示色素含量的變化。下一步應該確定出能判斷煙葉成熟的顏色參數的范圍。煙葉背面顏色參數C與總植物堿含量呈顯著正相關。隨著煙葉成熟度的提高，總植物堿含量的變化也有一定的規律性，能否在利用色差計判斷鮮煙葉成熟度時，將煙葉顏色參數指示色素含量的變化和指示總植物堿含量的變化協同起來，以此來提高判斷成熟度的準確性。這為研究色差計判斷煙葉成熟提供了一個方向。

4結論

煙葉葉片正背面都存在與葉綠素、類胡蘿卜素含量顯著相關的顏色參數，通過比較發現煙葉正面的顏色參數與色素含量的相關關系較背面高。而煙葉背面存在與主要化學成分含量顯著相關的顏色參數，而正面顏色參數與主要化學成分含量的相關關系較小。

煙葉的顏色參數與色素的含量關系密切，顏色參數可以指示煙葉色素含量的變化，可以將色差計作為判斷鮮煙葉成熟度的輔助工具。

參考文獻：

[1]蔡憲杰，王信民，尹啟生，成熟度與煙葉質量的量化關系研究[J]. 中國煙草學報，2005，11（4）：42-46.

[2]高漢杰，陳漢新，彭世陽，等，煙葉成熟度鑒別方法與實用五段式烘烤新工藝應用研究的回顧[J]. 中國煙草科學，2002，23（4）：39-41.

[3]韓錦峰，宮長榮，王瑞新，等. 烤煙葉片成熟度的研究Ⅱ. 烤煙成熟標準及不同成熟度煙葉烘烤效應的研究[J]. 中國煙草，1991（4）：15-20.

[4]孫福山，王麗卿，劉偉，等. 煙葉成熟度及烘烤關鍵指標與煙葉質量關系的研究[J]. 中國煙草科學，2002，23（3）：25-27.

[5]龍明錦，厲福強，蔣玉梅，等. 煙葉不同田間成熟度外觀評價指標研究[J]. 貴州農業科學，2007，55（6）：35-37.

[6]李向陽，劉國順，史舟，等，利用室內光譜紅邊參數估測烤煙葉片成熟度[J]. 遙感學報，2007，11（2）：269-275.

[7]韓錦峰，宮長榮，黃海棠，等. 烤煙葉片成熟度的研究Ⅰ.烤煙葉片成熟和衰老過程中某些生理生化變化的研究[J]. 中國煙草，1990（1）：9-13.

[8]梁洪波，李念勝，元建，等. 烤煙煙葉顏色與內在品質的關系[J]. 中國煙草科學，2002，23（1）：9-11.

[9]劉新民. 烤煙顏色量化分析在烤煙品質評價中的應用研究[D]. 北京：中國農業科學研究院，2004：1-5.[ZK）]

[10]彭新輝，易建華，周清明，等，同部位不同等級烤煙的色澤和化學成分及其關系[J]. 湖南農業大學學報：自然科學版，2008，34（1）：39-43.

[11]張軍剛，王永利，呂國新，等. 烤煙成熟過程中鮮煙顏色值與色素含量變化及相關分析[J]. 中國煙草科學，2014，35（1）：54-60.

[12]趙銘欽，王文基，劉國順，等. 不同成熟度對烤后煙葉中質體色素及其降解產物的影響[J]. 植物學生理通報，2009，45（1）：8-12.

[13]霍開玲，宋朝鵬，武圣江，等. 不同成熟度煙葉烘烤中顏色值和色素含量的變化[J]. 中國農業科學，2011，44（10）：2013-2021.

[14]張麗英，鮮興明，楊杰，等. 烘烤過程中煙葉顏色特征參數與色素含量的關系[J]. 煙草科技，2013（8）：85-90.