SPAD值與煙葉成熟度及品質的關系初探

胡靜宜，李 力，曾德武，宋 浩，符建國，錢 華，陳紅麗*

(1.河南農業大學 煙草學院，河南 鄭州 450002；2.湖南省煙草公司 長沙市公司 瀏陽市分公司，湖南 瀏陽 410300；3.湖南中煙責任有限公司，湖南 長沙 410007)

煙葉成熟度是指調制成熟度和田間成熟度，煙葉成熟度直接影響烤煙的品質[1-3]。調制成熟度和田間成熟度密切相關，田間成熟度是調制成熟度的基礎[4-5]。因此，煙葉適熟采收對烤煙的品質至關重要[6-7]。煙葉的顏色是判斷煙葉田間成熟度的一個重要依據[8]。隨著煙葉的成熟，葉片中葉綠素降解，煙葉顏色由綠變黃，葉綠素含量是一個重要的參考參數，葉綠素含量的高低不僅會影響煙葉的產量，并且對于收獲季節的確定都有較大的影響，同時葉綠素含量與煙葉成熟度及香氣質和香氣量密切相關。已有研究[9-11]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有非常好的線性關系，可以用SPAD值表示葉綠素含量的高低，但是依據烤后煙葉物理特性、主要化學成分、中性致香物質、感官質量得出適合煙葉采收的最佳SPAD值的研究鮮有報道。本試驗測定了G80品種不同部位、不同成熟度煙葉的SPAD值，分析了煙葉SPAD值與不同成熟度煙葉物理特性、主要化學成分、中性致香物質以及感官質量的關系，以確定最佳采收成熟度對應的SPAD值，為湖南長沙煙區主栽煙葉生產上的成熟采收提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗安排在湖南省瀏陽市沙市鎮中洲村。供試品種為G80。土壤為中壤土，地勢較平坦，土層深厚，肥力均勻，前作為水稻。土壤pH值為6.12，有機質含量為30.74 g/kg，堿解氮含量為145.23 mg/kg，速效鉀含量為214.65 mg/kg，有效磷含量為34.98 mg/kg。2018年3月22日采用井窖式移栽，行距1.2 m，株距0.5 m，施氮量為84 kg/hm2。

1.2 試驗處理

按照下(3～5葉位)、中(9～11葉位)、上(15～17葉位)3個部位，每個部位根據煙葉的成熟度表觀特征，分為欠熟、適熟、成熟、過熟4個成熟度(表1)，共設置12個處理。每個處理選取大田管理規范、長勢均勻的25 kg鮮采收煙葉(約5竿)，從中隨機選取20片煙葉測定SPAD值，同時進入烤房，按照當地烘烤工藝進行烘烤。

表1 各部位煙葉不同成熟度處理及主要外觀特征

注：M1代表煙葉欠熟，M2代表煙葉適熟，M3代表煙葉成熟，M4代表煙葉過熟。X代表下部葉，C代表中部葉，B代表上部葉。

1.3 測定項目

1.3.1 SPAD值測定 使用SPAD-520葉綠素儀分別測定每片煙葉以主脈為對稱的葉基、葉中、葉尖共6個點的SPAD值，測定部位為葉緣和主脈間的中間部位，測定的SPAD值的加權平均值為該片煙葉的SPAD值。

1.3.2 物理特性測定 葉片厚度參照GB 451.3-2002進行測定，填充值參照YC/T 152—2001進行測定，抗張強度參照GB/T 12914—2008進行測定，含梗率參照主脈率測定。

1.3.3 化學成分測定 總糖、還原糖按照YC/T 159—2002 的方法進行測定。煙堿按照YC/T 160—2002 的方法進行測定。總氮按照YC/T 33—1996 《煙草及煙草制品總氮的測定：克達爾法》進行測定。鉀按照YC/T 217—2007 《煙草及煙草制品鉀的測定：克達爾法》氯進行測定。氯按照YC/T 162—2002《煙草及煙草制品氯的測定：克達爾法》進行測定。蛋白質按照YC/T 166—2003《煙草及煙草制品總蛋白質含量的測定》進行測定。

1.3.4 中性致香物質測定 稱取20.0 g樣品置于水蒸氣同步蒸餾萃取裝置中，用二氯甲烷進行萃取濃縮后，采用美國HP 6890-5975氣質聯用儀對煙葉樣品進行定性定量分析。

1.3.5 感官評吸鑒定 按照 YC/T 138—1998的規定進行評吸，包括香氣質、香氣量、雜氣、濃度、刺激性、勁頭、余味、柔細度等。

1.4 數據處理

使用Excel 2010進行數據處理，使用SPSS 20.0和DPS 7.05進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 SPAD值與不同部位煙葉成熟度之間的關系

對各部位不同成熟度煙葉的SPAD值取平均值，進行差異顯著性分析，結果見表2。由表2可知，煙葉SPAD值隨成熟度的提高而減小，下、中、上3個部位的煙葉分別以XM1、CM1、BM1即欠熟時，煙葉SPAD值最大。不同成熟度的同部位煙葉，其SPAD值存在顯著性差異。由此可得，SPAD值能較好地區分下、中、上部葉成熟度差異。

表2 不同成熟度煙葉的SPAD值

注：同列不同小寫字母表示達到5%的顯著性差異水平。下同。

2.2 SPAD值與不同成熟度煙葉掛灰比例的關系

不同成熟度的煙葉，其葉綠素含量不同，造成煙葉易烤性不同。由表3可知，下、中、上3個部位的煙葉，均表現為煙葉成熟時(即M3處理)，正常煙比例最高；煙葉欠熟時(即M1處理)，正常煙比例最低。下部葉以XM3處理掛灰煙比例最低，XM2和XM4處理次之，XM1處理掛灰煙比例最高；中部葉以CM3處理掛灰煙比例最高，CM4和CM2處理次之，CM1處理掛灰煙比例最高；上部葉以BM3處理掛灰煙比例最低，BM2和BM4處理次之，BM1處理掛灰煙比例最高。總體上，3個部位分別以處理XM3(SPAD值16.36～20.63)、CM3(SPAD值16.13～22.40)、BM3(SPAD值22.60～26.94)的烤后煙葉掛灰煙比例最低，煙葉具有較好的易烤性。

表3 不同采收成熟度烤后煙葉的掛灰比例

2.3 SPAD值與不同成熟度煙葉物理特性的關系

煙葉的物理特性是判斷煙葉質量的一項重要指標。煙葉的物理特性是煙葉內在質量的直觀表現。由表4可知，下部葉XM3處理即成熟煙葉的填充值相對較小，與其他處理差異不顯著；XM3處理煙葉的含梗率相對較小，與其他處理存在顯著差異；XM3處理煙葉的抗張強度相對較大，與其他處理差異不顯著；厚度和拉力在4個處理間差異不顯著。中部葉CM3處理即成熟煙葉的含梗率相對較小，與其他處理存在顯著差異；CM3處理煙葉的單葉重相對較大，與其他處理差異不顯著；CM3處理煙葉的抗張強度相對較大，與CM1、CM2處理存在顯著性差異；填充值和拉力在4個處理間差異不顯著。上部葉BM3處理即成熟煙葉的含梗率最小，與其他處理存在顯著差異；BM3處理煙葉的抗張強度相對較大，與其他處理存在顯著差異；填充值、厚度和拉力在4個處理間差異不顯著。

總體上，3個部位分別以處理XM3(SPAD值16.36～20.63)、CM3(SPAD值16.13～22.40)、BM3(SPAD值22.60～26.94)的物理特性指標最佳，煙葉耐加工性能最優。

表4 不同采收成熟度烤后煙葉的物理特性

2.4 SPAD值與不同成熟度煙葉化學成分的關系

由表5可知，隨著成熟度的增大，3個部位煙葉的還原糖、煙堿、總氮、總糖含量大體表現為先增加后減小的趨勢，煙堿含量均表現為先增加后減小的趨勢。下、中、上3個部位均以處理XM3(SPAD值16.36～20.63)、CM3(SPAD值16.13～22.40)、BM3(SPAD值22.60～26.94)還原糖含量最高，煙堿含量相對較低，總糖含量最高，糖堿比相對較高。總體上，XM3、CM3、BM3這3個處理煙葉的主要化學成分相對較協調。

2.5 SPAD值與不同成熟度煙葉中性致香成分的關系

由表6可知，下部葉以XM3即成熟煙葉的棕色化降解產物含量最高，以XM1即欠熟煙葉的芳香族氨基酸裂解產物和類胡蘿卜素降解產物含量最高，以XM2即適熟煙葉的新植二烯含量和中性致香成分總量最高，以XM4即過熟煙葉的西柏烷類降解產物含量最高。由表7可知，中部葉以CM4即過熟煙葉的棕色化降解產物和類胡蘿卜素降解產物含量最高，以CM2即適熟煙葉處理的芳香族氨基酸裂解產物、新植二烯和中性致香成分總量的含量最高,以CM1即欠熟煙葉處理的西柏烷類降解產物含量最高。由表8可知，上部葉以BM3即成熟煙葉處理的棕色化降解產物和芳香族氨基酸裂解產物含量最高，以BM2即適熟處理的類胡蘿卜素降解產物、新植二烯和中性致香成分總量的含量最高，以BM4即過熟煙葉處理的西柏烷類降解產物含量最高。

表5 不同采收成熟度烤后煙葉的化學成分

表6 不同采收成熟度烤后下部煙葉的中性致香成分 μg/g

表7 不同采收成熟度烤后中部煙葉中性致香成分μg/g

表8 不同采收成熟度烤后上部煙葉的中性致香成分 μg/g

續表8：

香氣類型香氣成分BM1BM2BM3BM4b-環檸檬醛0.590.770.810.84β-大馬酮20.1422.5421.4020.99β-二氫大馬酮13.4814.8512.6812.77香葉基丙酮5.057.998.207.81二氫獼猴桃內酯0.580.981.051.12巨豆三烯酮12.572.452.422.38巨豆三烯酮29.6512.2011.4110.54巨豆三烯酮32.654.123.473.923-羥基-β-二氫大馬酮2.673.323.353.00巨豆三烯酮48.9711.069.989.15螺旋蘭草酮0.690.751.500.59法尼基丙酮14.8317.6018.4816.44總量82.89100.1296.3591.01西柏烷類降解產物茄酮46.8251.1757.2366.17其他類香氣成分2,6-壬二烯醛0.270.250.230.19藏花醛00.330.330.22愈創木酚1.381.862.001.75總量1.662.442.562.17新植二烯新植二烯571.69841.38785.53682.82香氣成分總量746.671046.50994.25886.30

總體上，XM2(SPAD值21.14～27.15)、CM2(SPAD值23.10～26.98)、BM2(SPAD值26.94～31.40)這3個處理中性致香成分總量最高。XM3(SPAD值16.36～20.63)、CM3(SPAD值16.13～22.40)、BM3(SPAD值22.60～26.94)這3個處理次之。

2.6 SPAD值與不同成熟度煙葉感官質量的關系

從表9可以看出，下部葉以XM2即適熟煙葉香氣質較好、香氣量足、濃度高，以XM3即成熟煙葉柔細度好、余味舒適、刺激性小、感官質量評價得分最高；中部葉以CM3即成熟煙葉柔細度好、雜氣相對較小、刺激性小，以CM2即適熟煙葉香氣量最足、柔細度較好、余味舒適，感官質量評價得分最高；上部葉以BM3即成熟煙葉香氣質較好、雜氣小，以BM1即欠熟煙葉香氣量增加、濃度高、余味舒適、雜氣小、感官質量評價得分最高。

總體上，3個部位分別以處理XM3(SPAD值16.36～20.63)，CM2(SPAD值23.10～26.98)、BM1(SPAD值31.40～33.93)的感官質量最佳。XM2(SPAD值21.14～27.15)、CM3(SPAD值16.13～22.40)、BM3(SPAD值22.60～26.94)這3個處理次之。

表9 不同采收成熟度烤后煙葉的感官質量

注：總分=香氣質×2.4+香氣量×2.4+濃度×1.6+柔細度×1+余味×1.6+雜氣×1+刺激性×1。

3 討論

煙葉在生長過程中，隨著成熟度的增加，葉片葉綠素逐漸降解，葉綠素與類胡蘿卜素比值逐漸減小，葉片顏色由綠變黃。煙葉顏色的變化，是田間判斷煙葉成熟的重要依據。煙葉成熟度與葉綠素含量呈負相關，煙葉成熟度越高，其葉綠素含量越低[10]。因此葉綠素含量是判斷煙葉是否適合采收的重要依據。但是葉綠素含量的測定存在操作麻煩、需要放置時間長、不具有實時性，且對煙葉有破壞性等缺點[12-14]。因此在實際生產中通過葉綠素含量來指導煙葉適熟采收的方法具有一定的弊端。手持SPAD-520葉綠素儀具有操作簡單、方便快捷、實時性強、對煙葉無破壞性等優點[10,15-18]。李佛琳等[8]通過實驗證明，應用SPAD葉綠素儀來表示煙葉中葉綠素含量這一方法是可行的。李旭華等[10]的研究結果表明，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非常好的線性關系。因此可以用SPAD值表示葉綠素含量的高低。在本研究中，煙葉SPAD值隨成熟度的增大而減小，與成熟度呈負相關，這個結果與孫陽陽等[18]的研究結果一致。因此可將煙葉田間SPAD值與其外觀顏色特征相結合，作為判斷煙葉是否適合采收的重要依據。本試驗對SPAD值與掛灰煙葉的比例的關系研究表明，下、中、上3個部位的煙葉，均在成熟度適中時，正常煙葉比例最高，掛灰煙葉比例最低。這可能是因為成熟煙葉的葉綠素含量相對較低，在烘烤過程中降解較快，其內在化學成分相對于未熟和過熟煙葉更協調，因此烘烤后外觀質量更好，掛灰煙比例最低[19-20]。煙葉成熟時，含梗率最小，填充值相對較小，單葉重和抗張強度相對較大，耐加工性較好，該研究結果與楊虹琦等的優質煙葉物理特性研究結果相一致[21]。本試驗還研究了SPAD值對烤后煙葉質量的影響，結果表明，下、中、上3個部位的煙葉，在煙葉成熟時，還原糖、總糖含量最高，煙堿含量相對較低，糖堿比相對最高，化學成分相對最協調，此實驗結果與王傳義等的研究結果相一致[19]。對SPAD值與中性致香成分和感官質量的關系研究表明，隨著成熟度的增加，煙葉中性致香成分總量相對較高，感官質量相對處于較高檔次，這與朱忠等的研究結果一致[22]。下、中、上3個部位煙葉成熟度適中時，SPAD值分別為16.36～20.63、16.13～22.40、22.60～26.94。本試驗僅針對湖南瀏陽地區G80品種進行了研究，對于其他地區以及其他煙草品種，用SPAD值與外觀顏色特征相結合來判斷適時采收，仍有待進一步研究。

4 結論

用SPAD值結合煙葉外觀顏色特征來指導湖南瀏陽主栽品種G80的成熟采收是可行的。在下部葉SPAD值為16.36～20.63、中部葉SPAD值為16.13～22.40、上部葉SPAD值為22.60～26.94時采收，烤后煙葉掛灰煙比例最小，煙葉耐加工性最優，內在化學質量最協調，中性致香成分總量相對較高，感官質量處于較高檔次，可為湖南主栽品種G80生產上的成熟采收提供理論依據。