不同成熟度雪茄煙葉晾制過程中顏色表征及主要化學成分變化特征

向東，段淑輝，丁松爽，王振華，符昌武，王祖富，操張洪，覃瀟，時向東

（1.河南農業大學 煙草行業煙草栽培重點實驗室，河南 鄭州 450002；2.中國煙草總公司湖南省公司，湖南 長沙 410000；3.中國煙草總公司湖南省公司張家界市公司，湖南 張家界 427000；4.中國煙草總公司湖南省公司張家界市公司桑植縣分公司，湖南 桑植 427100）

雪茄煙是一類較為特殊的煙草制品，其煙葉經過晾制、發酵、醇化后手工卷制成吸用煙卷，供消費者吸食［1－3］。近年來隨著中式雪茄的興起，其強勁的發展勢頭激發了工業企業對優質雪茄煙原料的需求，同時也對國產雪茄煙葉原料的質量提出更高要求，所以突破相關的技術瓶頸及原料制約迫在眉睫。

適宜的采收成熟度作為優質煙葉原料形成其特色質量風格的重要前提之一，歷年來一直是行業研究熱點［4－8］。劉輝［9］研究了貴陽煙區采收成熟度與質量香韻之間的關系，確定了不同部位的適熟采收標準；張麗英［10］以紅花大金元為試驗材料，探究了采收成熟度對其烘烤品質的影響；王寒等［11］研究表明，適當提高采收成熟度可顯著提升下二棚及中上部葉的化學成分協調性；劉國順等［12］提出，較高的采收成熟度有利于香氣質的提高，彰顯上部葉的特色質量風格。可以看出，前人在烤煙采收成熟度方面的研究已頗為深入，而關于采收成熟度對雪茄煙葉顏色表征與化學成分的影響則鮮有研究報道。鑒于此，本試驗以雪茄煙品種ND－2為材料，研究不同采收成熟度雪茄煙葉晾制過程中顏色表征與化學成分的變化及二者之間的關系，旨在明確雪茄煙葉晾制機理，完善國產優質雪茄煙葉原料晾制技術體系，為國產雪茄煙葉原料綜合質量的提升提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為雪茄煙品種ND－2。栽培試驗于2020年在湖南省張家界市桑植縣龍潭坪鎮進行，5月7日移栽，行株距為120 cm×40 cm。施氮量為234 kg／hm2，氮磷鉀配比為1.0∶1.5∶2.0。各項大田管理措施按照優質雪茄煙生產技術規程執行，各項操作及時一致，同一管理措施當天完成。

1.2 試驗設計

中部葉（自下而上第8～12片）進入成熟采收期時，按照表1中的分類標準分批采收各成熟度煙葉，即從M1到M3煙葉的成熟度依次增高。采收后，分別選取質量均勻的鮮煙葉編20竿，按照優質雪茄煙晾制技術規程進行晾制。晾制結束后，將煙葉置于溫度45℃、濕度80%的恒溫恒濕箱中進行初次發酵，發酵結束后將煙葉取出待測。

表1 煙葉成熟度分類標準

1.3 測定項目及方法

1.3.1 顏色表征 測定明度色品指數L*（限值為0～100，0代表黑色度，100代表白色度）、紅綠色品指數a*（正值代表紅色度，負值代表綠色度）、黃藍色品指數b*（正值代表黃色度，負值代表藍色度），計算飽和度C（表示顏色的純度，其值越大代表顏色越飽滿強烈，值越小代表顏色越稀疏暗淡）、總色差△E（表示整體色澤的變化程度，是L*、a*、b*的綜合差別）、褐變指數BI（表示整體褐變程度，其值越大代表褐變程度越深，值越小代表褐變程度越淺）。

測定方法：煙葉于105℃殺青15 min后，45℃烘干至恒重，磨碎過60目篩，采用HP－C210色差儀測定。色差儀以廠家配備的標準白板、黑板校正作為基準，校正完成后測定煙末L*、a*及b*值，平行測定3次，取其平均值。

飽和度C、總色差△E、褐變指數BI計算公式為：

式中，L*為明度色品指數，a*為紅綠色品指數，b*為黃藍色品指數，為該變量在晾制過程中各取樣時期的特征值為該變量在晾制0天的特征值，x為褐變指數計算系數。

1.3.2 常規化學成分 發酵后煙樣水溶性總糖、還原糖含量按照YC／T 159—2019中的方法測定，總氮、煙堿、鉀、氯含量依次按照YC／T 161—2002、YC／T 160—2002、YC／T 217—2002、YC／T 162—2011中的方法進行測定。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2002和DPS 7.05、SPSS 25.0軟件對數據進行描述統計分析、差異顯著性分析、典型相關分析及作圖。

2 結果與分析

2.1 不同采收成熟度雪茄煙葉晾制過程中顏色表征及常規化學成分含量變化規律

采收成熟度主要通過影響色素含量進而影響煙葉晾制過程中的顏色表征。由圖1可知，各項顏色表征參數均表現為M3＞M2＞M1，總體表現為隨成熟度的提高而上升。本試驗所設成熟度處理只有M1采收時葉色透綠，M2與M3均已褪綠變黃，所以晾制開始（0 d）時a*僅M1存在負值。b*正值為黃，負值為藍，M1在0～6 d波動幅度最大，M1與M2均于6 d出現峰值，M3于18 d達到峰值，說明較高采收成熟度可以使雪茄煙葉在晾制中變黃更加徹底。L*各處理均呈右偏單峰變化，峰值出現在18 d。飽和度C，M1與M2均表現為左偏單峰，6 d為峰值，隨后緩慢下降；M3呈右偏單峰，18 d為峰值。△E整體表現為M3＞M2＞M1，各處理均為0～6 d變黃階段波動幅度最大，隨后呈波動性下降趨勢。M3與M2的BI峰值均出現在12 d，而M1峰值為6 d，且M3明顯大于M2與M1，表明較高的采收成熟度利于雪茄煙葉在晾制過程中深度褐變。

圖1 不同采收成熟度雪茄煙葉晾制過程中顏色表征變化規律

由圖2可知，雪茄煙葉晾制過程中總氮含量呈緩慢下降趨勢，總體表現為M3＞M2＞M1。總糖與還原糖含量規律類似，均呈左偏單峰變化，0～6 d含量上升，峰值出現在6 d，隨后下降，這是由于雪茄煙葉晾制初期，淀粉等大分子物質降解為單糖，導致總糖及還原糖含量增加，而隨著晾制進程，糖類物質持續供給一系列生理生化反應，導致其含量下降［13－15］。隨著采收成熟度的提高，煙堿持續由根部合成而后輸送至葉片儲存，所以各處理煙堿含量表現為M3＞M2＞M1。氯含量表現為隨采收成熟度的提高而上升，隨晾制進程呈下降趨勢。鉀含量表現為M1＞M2＞M3，這是由于煙株內部鉀在成熟期會由地上部經韌皮部向根部回流及通過根部外排，從而導致鉀含量降低［16－19］。

圖2 不同采收成熟度雪茄煙葉晾制過程中常規化學成分變化規律

2.2 不同采收成熟度雪茄煙葉晾制過程中顏色表征與化學成分的描述統計分析

對不同采收成熟度雪茄煙葉晾制過程中顏色表征進行描述統計分析，結果（表2）顯示，各處理晾制過程中L*、b*、C及BI均呈低變異性（變異系數＜10%），而a*與△E均表現為中變異性（變異系數在10%～100%之間），這是由于雪茄煙晾制后，葉色由綠變黃，進而變褐，導致a*與△E出現較大幅度波動。a*、△E、BI及M3的C偏度絕對值較大，其它指標偏度絕對值均小于1，基本符合正態分布。

將BIM技術應用于MEP預制和安裝技術，利用其參數化特點，進行分段預制、加工。據不完全統計，材料費用可以節省10%、人工費用節省30%、工期節省40%。在BIM模型的指導下，管道預制加工更精確、管件材料的計劃和采購更準確。確保設計和安裝的準確性、提高安裝一次成功率、減少因材料不到位造成施工現場窩工現象、同時降低不良采購造成沒必要損耗，節約工程施工成本。BIM技術在MEP安裝和預制加工中的應用，既提高了項目的建造品質，又節約了大量的資源。

表2 不同采收成熟度雪茄煙葉晾制過程中顏色表征描述統計分析

對不同采收成熟度雪茄煙葉晾制過程中常規化學成分進行描述統計分析，結果（表3）表明，隨著采收成熟度的提高，總糖及煙堿的變異系數逐漸下降，氯的變異系數逐漸上升。各處理總氮、M1與M3的鉀呈低變異性（變異系數＜10%），其它指標均表現為中變異性（變異系數在10%～100%之間）。M1的總氮及煙堿、M2的總氮偏度絕對值較大，其它指標偏度絕對值均小于1，基本符合正態分布。

表3 不同采收成熟度雪茄煙葉晾制過程中常規化學成分描述統計分析

2.3 不同采收成熟度雪茄煙葉晾制過程中顏色表征及化學成分的典型相關分析

2.3.1 顏色表征及化學成分之間典型相關系數的顯著性檢驗 為進一步分析顏色表征與常規化學成分之間的關系，采用SPSS 25.0軟件對晾制過程中雪茄煙葉顏色表征L*（x1）、a*（x2）、b*（x3）、C（x4）、△E（x5）、BI（x6）與常規化學成分總氮（y1）、煙堿（y2）、總糖（y3）、還原糖（y4）、鉀（y5）、氯（y6）進行典型相關分析，結果（表4）表明，共有4組典型變量間的相關性達到顯著或極顯著水平，因此，對這4組典型變量進行分析。

表4 晾制過程中顏色表征與常規化學成分 之間典型相關系數的顯著性檢驗

2.3.2 顏色表征及化學成分與典型變量之間的關系 由于原始變量的數據計量單位各不相同，不宜直接用于分析，故采用標準化典型相關系數建立典型相關模型mi和li，其中，mi表示顏色表征的典型相關模型，li表示常規化學成分的典型相關模型，并計算其原始變量與典型變量之間的相關系數（用ri表示，下同），結果見表5和表6。

表5 晾制過程中顏色表征與典型變量間的相關系數

表6 晾制過程中常規化學成分與典型變量間的相關系數

第Ⅰ組典型變量的構成如下：

在達到極顯著水平（P＜0.01）的第Ⅰ組典型變量（u1，v1）中，由u1與原始變量xi的相關系數rui可得，u1與L*（x1）、BI（x6）存在較高的負相關性，其相關系數分別是－0.949、－0.877，與△E原始變量的相關性則較低，由于a*（x2）、b*（x3）、C（x4）、△E（x5）在典型變量u1上的系數與其相關系數相反，故a*（x2）、b*（x3）、C（x4）、△E（x5）在典型變量u1中作為校正（或稱抑制）變量存在［20－22］，不予分析。由v1與原始變量yi的相關系數rvi可知，v1與煙堿（y2）呈較高負相關，其相關系數為－0.889，與鉀（y5）呈較高正相關，其相關系數為0.935，與其它常規化學成分原始變量的相關性較低。此線性組合表明，L*、BI與煙堿、鉀之間關系密切，在一定范圍內，隨著L*、BI數值的下降，煙堿呈上升趨勢，鉀含量則表現為下降趨勢。

第Ⅱ組典型變量構成如下：

在達到極顯著水平（P＜0.01）的第Ⅱ組典型變量（u2，v2）中，由u2與原始變量xi的相關系數rui可知，u2與△E（x5）存在較高負相關性，其相關系數為－0.935，與其它顏色表征原始變量的相關性則較低。由v2與原始變量yi的相關系數rvi可知，v2與總氮（y1）存在較高正相關，其相關系數為0.592，與其它常規化學成分原始變量的相關性較低。此線性組合表明，在一定范圍內，隨著△E的減小，煙葉總氮含量呈增加趨勢。

在達到極顯著水平（P＜0.01）的第Ⅲ組典型變量（u3，v3）中，除去校正（抑制）變量后，BI（x6）的載荷較大，為－0.191，其它顏色表征原始變量的載荷則較低。由v3與原始變量yi的相關系數rvi可知，v3與氯（y6）呈較高正相關，其相關系數為0.661，與其它常規化學成分原始變量的相關性則較低。此線性組合可以理解為，在一定范圍內，隨著BI數值的減小，氯離子含量呈上升趨勢。

第Ⅳ組典型變量構成如下：

在達到顯著水平（P＜0.05）的第Ⅳ組典型變量（u4，v4）中，由u4與原始變量xi的相關系數rui可知，u4與b*（x3）、C（x4）存在較高正相關，其相關系數分別是0.407、0.379，與其它顏色表征原始變量相關性較低。由v4與原始變量yi的相關系數rvi可知，v4與總糖（y3）、還原糖（y4）呈較高正相關，其相關系數分別為0.692、0.618，與其它常規化學成分原始變量的相關性較低。此線性組合表明，在一定范圍內，隨著b*、C數值的上升，總糖及還原糖含量均呈上升趨勢。

2.3.3 顏色表征與常規化學成分的典型冗余分析 由表7可知，4組典型變量共解釋顏色表征指標自身變異96.50%、常規化學成分指標自身變異67.00%的信息。其中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組典型變量分別解釋顏色表征自身變異57.20%、31.20%、2.20%、5.90%的信息，反映常規化學成分31.00%、8.40%、10.90%、16.70%的信息。顏色表征的4組典型變量分別反映常規化學成分總變異55.40%、27.00%、1.10%、1.70%，共計85.20%的信息；常規化學成分的4組典型變量分別反映顏色表征總變異30.00%、7.20%、5.30%、4.80%，共計47.30%的信息。

表7 晾制過程中顏色表征與常規化學成分 的典型冗余分析結果

3 討論與結論

采收成熟度決定了雪茄煙葉進入晾制階段的物質基礎，采收成熟度適宜的雪茄煙葉組織結構疏松、干物質積累豐富，有利于煙葉充分變黃、徹底變褐，提升其化學成分協調性［5，23－26］。煙葉化學成分的含量及其協調性作為質量評價體系的重要組成，代表了其內在品質的高低。本試驗中，隨著采收成熟度的提高，總氮、煙堿和氯表現為M3＞M2＞M1，總糖、還原糖與鉀表現為M1＞M2＞M3，這與林開創［27］、王潔［28］等的研究結果基本一致。晾制過程中的顏色表征不僅是煙葉晾制進程的主要外觀辨識特征，同時也反映了煙葉內部生理生化反應進程。本研究中，開始調制（0 d）時煙葉L*、a*、b*及C值均表現為M3＞M2＞M1，表明隨著煙葉成熟度的提高，煙葉亮度逐漸提高、綠色逐漸褪去、黃色逐漸凸顯，與本試驗所設成熟度檔次符合。晾制初期，葉綠素在相關酶的作用下轉化為甲醇、葉綠醇、葉綠素酸等物質［29－31］，類胡蘿卜素在相關酶的作用下降解生成巨豆三烯酮、β－大馬酮等致香物質，但類胡蘿卜素降解速率遠小于葉綠素降解速率，類葉比逐漸上升，顏色表征表現為褪綠變黃［32－36］，所以L*、a*、b*及C值在晾制前期均表現為上升。BI值隨成熟度的提高而上升，且隨著晾制的進行，先升高后趨于穩定，表明在一定范圍內，成熟度越高，褐變程度越徹底。

晾制作為雪茄煙葉生產過程中重要的一環，前承大田、后接發酵，是大田干物質積累水平的體現，也是順利進入發酵及充分完成發酵的基礎。雪茄煙葉在晾制過程中，內在化學成分在相關酶的作用下持續進行降解與轉化，外在表現則是煙葉顏色表征的變化。根據典型相關分析結果，雪茄煙葉顏色表征及化學成分在晾制過程中表現出不同程度的相關性，在一定范圍內，L*、BI與煙堿呈負相關，與鉀呈正相關，△E與總氮呈負相關，BI與氯呈負相關，b*、C與總糖、還原糖均呈正相關。這與陳飛程［37］、李志剛［38］等的研究結果基本一致，但存在一定差異，究其原因可能是，雪茄煙葉的晾制時長相對于烤煙更長且對于外觀顏色表征的調制目的不同，調制時長更長導致雪茄煙葉相關物質降解與轉化幅度更大，調制目的不同導致雪茄煙葉傾向于促進棕色化反應，使煙葉外觀由黃變褐以利于凸顯雪茄煙葉香型風格［39－41］。由典型冗余分析結果可知，4組典型變量共解釋顏色表征指標自身變異的96.50%、常規化學成分指標自身變異的67.00%的信息；顏色表征的4組典型變量反映常規化學成分85.20%的信息，常規化學成分的4組典型變量反映顏色表征47.30%的信息。這一分析結果表明，晾制過程中雪茄煙葉的顏色表征與化學成分內部指標之間關系密切，結合典型相關分析結果可知，不同的顏色表征指標受化學成分的影響各異。

本試驗通過研究晾制過程中雪茄煙葉顏色表征與常規化學成分的關系及二者的變化規律，可為產區提供關于雪茄煙晾制的理論參考，為提升雪茄煙葉晾制質量、深化雪茄煙葉晾制工藝研究、提高雪茄煙葉工業可用性提供理論支持。