不同成熟度烤煙色差參數與烘烤特性關系研究

陳飛程，白金瑩，楊 洋，段衛東，鄢 敏，張明剛，楊懿德*

(1.河南農業大學 煙草學院，河南 鄭州 450002；2.河南中煙工業有限責任公司，河南 鄭州 450016；3.四川省煙草公司 宜賓市公司，四川 宜賓 644000)

煙葉烘烤特性是衡量煙葉烘烤難度、影響煙葉烘烤質量的關鍵技術指標，烘烤前確定煙葉的烘烤特性，對制定配套烘烤工藝提供了依據[1]。目前，煙葉顏色是判斷烤煙田間成熟度的主要研究依據[2]，又是烘烤技術操作修正的重要理論依據。因此，研究不同成熟度煙葉烘烤特性與顏色的動態變化及其關系，對建立配套烘烤工藝具有較大的現實意義。對于烘烤特性的研究，前人展開了大量的工作，徐光輝等[3]研究成熟期煙葉的顏色變化特征，為烤煙成熟采收標準的量化提供了一定的理論依據。烤煙的顏色參數可以作為判斷成熟度和反映烘烤特性的量化指標[4]。張玉琴等[5]基于顏色參數指標建立的Fisher判別函數判別不同成熟度煙葉烘烤特性，得出顏色參數可作為烤煙鮮煙葉烘烤特性的判別指標。本研究從不同成熟度的煙葉的色度與烘烤特性的色度測定指標進行相關性研究，分析烤煙逐漸推進落黃程度的顏色參數與烘烤特性的變化規律，探究了顏色參數和烘烤特性之間的關系。旨在為解決不同成熟度煙葉的烘烤過程中的變黃不均勻，難定色的問題提供科學依據，從而減少烘烤損失、增加煙葉產量、提高煙葉內在品質，為精準制定烘烤工藝提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗于2018～2019年在四川省宜賓市興文縣大壩鄉煙草科技園進行。供試烤煙品種為云煙116中部葉。土壤類型為黃壤土，肥力水平中等。

1.2 試驗設計

試驗田劃分為3個小區，小區面積1380 m2，長60 m，寬23 m。行距為1.2 m，株距為0.5 m。各小區選取具有代表性的1行作為定位行，各定位行選取具有代表性的5株煙株作為定位株，各定位株選取第10～11葉位的葉片作為定位葉；選取各定位葉基部、中部、尖部沿主脈兩側的2個點(距主脈5 cm左右，避開葉脈)作為色差計的測定點。分別選取4個成熟度[6-7]的葉片作為處理(表1)。

表1 不同成熟度的劃分標準

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，參考賀帆等[8]的方法測定煙葉的顏色參數，以橫向距離煙葉主脈5 cm處的對稱點為測量點，每半片葉等距離測量3個點，以6個點的平均值作為該葉片的顏色參數。

1.3.2 烘烤特性測定 烘烤特性的測定參考《YC/T 311─2009烤煙品種烘烤特性評價》[9]中的方法，測定煙葉的變黃時間和變褐時間；參考藤田茂隆[10]與倪超[11]等的烘烤特性指標的研究方法，測定煙葉的變黃指數(YI)和變褐指數(BI)。

1.4 數據分析

數據采用Excel 2016和SPSS 25.0軟件進行分析處理，利用Origin 2019b軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同成熟度煙葉的烘烤特性

2.1.1 不同成熟度煙葉變黃、變褐時間的變化 由圖1可知，總體來說，4個成熟度的易烤性較好，其中適熟與過熟的變黃時間均短于易烤性較好所規定的下限值72 h，且過熟的變黃時間最短，僅為50.5 h，反映出云煙116中部葉4個成熟度的易烤性依次表現為過熟>適熟>尚熟>欠熟。4個成熟度的變褐時間均在84～120 h之間，這表明4個成熟度的耐烤性中等。不同成熟度的鮮煙葉隨著成熟度的提高，煙葉的黃化時間呈現不斷減小的趨勢，說明煙葉相對而言越來越易烤；變褐時間在尚熟之后開始逐漸下降，說明鮮煙葉達到一定成熟度后，煙葉的耐烤性開始變差，具體表現為煙葉變黃未完全或變黃后便迅速褐變。

圖1 不同成熟度煙葉變黃和變褐時間的變化

2.1.2 不同成熟度煙葉變黃、變褐指數的變化 變黃指數、變褐指數分別是易烤性、耐烤性的量化指標，變黃指數越大，表示易烤性越好；變褐指數越小，表示耐烤性越好。由表2可知，隨著落黃的提高，云煙116的變黃指數不斷增大，變褐指數則呈現先增大后減小再增大的趨勢，由此可知，云煙116中部葉隨著成熟度的提高，易烤性趨于改善，耐烤性則逐漸變差，故烘烤特性較好的烤煙需要在煙葉的變黃指數與變褐指數之間加以平衡。

表2 不同成熟度煙葉的變黃、變褐指數

2.2 不同成熟度煙葉顏色參數變化

由圖2可知，不同成熟度的煙葉顏色隨著時間的推移，a*值和c*值不斷增大，L*值和b*值大體呈現先增大后減小的趨勢，而H*值則表現為在某一時間段出現突躍的現象，表明煙葉烘烤特性測定過程中的某一時間段顏色發生由青轉黃巨大的轉變。不同成熟度的煙葉顏色參數隨著時間的推移，欠熟的L*、a*值是4個處理中最小的，4個處理的L*值都在不同的時間段出現了一個變化幅度較大的峰，說明在該時間段內該煙葉表面亮度最亮;過熟、適熟和尚熟的b*值均在40～60 h時出現高峰，而欠熟則是烘烤特性測定的后期出現了高峰，故可以推測出云煙116的過熟、適熟和尚熟的變黃速度較快，而欠熟的變黃較慢。

圖2 不同成熟度煙葉顏色參數的變化

對于飽和度c*值而言，欠熟、尚熟和適熟的飽和度均呈現逐漸增加的趨勢，過熟則呈現逐漸下降的趨勢，由于欠熟的綠色比重較大，故而欠熟的值最大，以此類推，4個處理的c*值大小依次為欠熟>尚熟>適熟>過熟。色相角主要反映人眼對某種顏色產生的感覺，數值越大則該顏色表現的純度越高。

從H*值的變化趨勢可知，隨著時間的推移，4個處理的青色在人眼的感覺逐漸變弱，在某一個時間段黃色凸顯，進而在人眼中對該顏色產生感覺，再隨著時間推移而再次逐漸減弱。并且4個處理中過熟與尚熟的青色首先開始褪去，接著到適熟，最后才是欠熟褪去青色，并且在4個處理中褪青未完全前，欠熟的H*值是4個處理中最大的，與飽和度的規律相聯系；而且在由青轉黃后過熟的H*值比尚熟的大，說明過熟的黃色純度比尚熟的高，且4個處理在由黃轉褐的過程中尚熟純度最低。

2.3 煙葉顏色參數與烘烤特性的關系

由表2可知，云煙116煙葉顏色參數中的黃度值b*值、飽和度c*值、色相角H*值與變褐指數呈極顯著相關，煙葉顏色參數紅度值a*值與變褐指數呈顯著相關，說明煙葉顏色參數與烤煙的耐烤性關系密切，進而可以通過顏色參數的變化來指示煙葉的烘烤特性。

表2 不同成熟度煙葉顏色參數與烘烤特性的相關性

2.4 不同成熟度煙葉烘烤特性與顏色參數的回歸分析

以顏色參數(a、b)為自變量、變褐指數(BI)為因變量，建立了不同成熟度煙葉的烘烤特性中變褐指數的線性回歸方程為BI=56.970+1.043a-0.970b。由圖3可知，對回歸方程進行擬合優度分析，其決定系數R2為0.992，且其信度RE值為21%，說明模擬效果的穩定性較好，測驗結果較為可靠。由此可知，基于煙葉顏色參數建立的變褐指數回歸方程預測效果較好，利用該方程預測煙葉耐烤性具有可行性。

3 討論與結論

在烘烤特性量化指標方面，變黃時間、變黃指數與變褐時間、變褐指數的大小均可以有效地反映烤煙的易烤性和耐烤性[9-11]。本研究結果表明，隨著落黃程度的增加，煙葉的變黃時間與變黃指數所反映出來的易烤性較好，反之則耐烤性趨于變差，這與前人的研究結果相符[4,5,12]。這說明烤煙良好的烘烤特性需要在適合的成熟度區間做出協調。

煙葉在烘烤特性測定前期，煙葉的L*、a*、b*和c*值逐漸增加，這與王濤等[13]的研究結果相一致，說明煙葉在變黃期，顏色是由青轉黃的過程。在烘烤特性測定的后期L*、b*和H*值呈現下降的趨勢，這與孫陽等[14]的研究結果一致，煙葉在變黃后定色期間煙葉黃色開始被褐色所替代，因此b*值開始下降，而b*值的下降進而說明煙葉顏色組塊的黃色的純度下降，故H*值也開始下降，并且此時的煙葉因為色差的變化，深色系對光的吸收加大，反射減少[15-17]，故L*值開始下降。欠熟的L*值和a*值的變化程度小于另外3個成熟度，這可能是因為欠熟的葉片的化學成分轉化和質體色素分解程度較低[18-20]，失綠時間滯后導致c*值明顯過高，且H*值的拐點變化時間較慢。a*、b*值在煙葉變黃階段隨成熟度的增加而增加，說明煙葉于田間的物質積累代謝情況影響烘烤變黃階段變黃程度和生化轉變[21-22]。

本研究針對烤煙品種云煙116中部葉不同成熟度顏色參數與烘烤特性進行相關性分析，結果表明煙葉各顏色參數指標分別與耐烤性間呈顯著或極顯著相關，而變黃指數與顏色參數之間無顯著相關的原因可能是煙葉在烘烤特性測量的變黃階段環境光線的多變性，亮度產生誤差導致各顏色參數間產生了誤差。基于不同成熟度煙葉色差參數建立烘烤特性回歸方程為BI=56.970+1.043a-0.970b(R2=0.992)。并對回歸方程的擬合程度與精確度進行檢驗，發現方程結果的決定系數與信度較好，實測值與預測值呈顯著相關。該方程可用于預測煙葉的耐烤性，為配套烘烤工藝的制定提供相應的依據和精準控制煙葉定色階段的溫濕度提供技術支持。