晾制濕度對雪茄茄衣煙葉顏色的影響

饒雄飛，樊俊*,2，吳哲寬，李宗平，楊春雷，付錦賢

1.湖北省煙草科學研究院，武漢市硚口區寶豐路6號 430030

2.湖北省煙草公司恩施州公司，湖北省恩施市市府路65號 445000

3.華中農業大學植物科學技術學院，武漢市洪山區獅子山街1號 430070

優質雪茄茄衣煙葉不僅具有良好的吸味和香味，還要有理想的顏色。不同顏色的雪茄茄衣煙葉在品質、檔次等方面均存在較大差異［1］。晾制濕度決定著煙葉水分散失的快慢，是影響雪茄煙葉顏色的重要因素之一。煙葉晾制過程中隨著細胞失水量的增加，煙葉的顏色變化加快［2］。高婭北等［3］、李崢等［4］研究發現，煙葉含水率與顏色特征參數之間存在密切關系。顧會戰［5］試驗認為，高溫高濕條件有利于煙葉顏色的形成。煙葉顏色與化學成分、多酚類物質含量密切相關，在煙葉生產過程中倍受關注［6-7］。張長云等［8］、楊景全等［9］研究表明，煙葉顏色與蛋白質、淀粉、煙堿、總氮含量間存在顯著相關關系。王佩等［10］研究認為，雪茄煙葉在晾制過程中色素降解及內部發生的化學反應導致了煙葉顏色的變化。范寧波等［11］研究得出，雪茄煙葉在晾制過程中的色素降解和膜脂代謝是煙葉顏色形成的重要因素。何健等［12］認為在晾制過程中煙葉的酚類物質在多酚氧化酶作用下氧化成醌類物質，從而導致煙葉變色，同時葉綠素和類胡蘿卜素也逐漸降解［11］。因此，通過設置晾制濕度來合理調控晾制過程中雪茄煙葉色素、多酚和常規化學成分等的降解和轉化對改善雪茄煙葉顏色和內在品質具有重要意義。色度學能夠快速準確地對煙葉顏色進行量化［3-4，13］，成為煙葉顏色數字化的重要理論基礎，已在煙葉生產中得到應用［14］。以往關于晾制濕度對雪茄煙葉顏色影響的研究多在恒溫恒濕箱中進行［3，6，13］，與煙葉晾制生產實際有較大的差異，而關于雪茄煙葉在常規晾房中進行濕度控制對雪茄茄衣煙葉顏色影響關鍵因素的研究報道較少。因此，本研究設置了不同晾制濕度處理對茄衣煙葉含水率、色素含量、酶活性、化學成分含量的影響試驗，并分析了常規晾制條件下濕度對雪茄煙葉顏色影響的主要因素，旨在為湖北省優質雪茄茄衣煙葉的生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗方法

供試雪茄茄衣品種為CX-10。試驗地點設置在恩施市七里坪街道湖北省煙草科學研究院良繁基地。采收時選取大田長勢相同、成熟度相對一致的煙株，以中部葉（第10~12葉位）為試驗材料，設置3個不同的濕度晾制處理。分別為：中濕度處理（C，常規晾制方法），凋萎期相對濕度91%→變黃期相對濕度89%→變褐期相對濕度84%→干筋期相對濕度82%；低濕度處理（L，各時期較常規晾制平均相對濕度降低8~14百分點），凋萎期相對濕度83%→變黃期相對濕度75%→變褐期相對濕度76%→干筋期相對濕度73%；高濕度處理（H，各時期較常規晾制平均相對濕度提高2~4百分點），凋萎期相對濕度95%→變黃期相對濕度92%→變褐期相對濕度88%→干筋期相對濕度84%。采用控制門窗的開合、開啟除濕機或加濕器等綜合措施，控制雪茄煙葉晾制各階段的相對濕度。每間標準化晾房在中間位置分上、中上、中下、下共懸掛4個相對濕度自動記錄儀，每隔30 min自動記錄相對濕度，在一天內計算記錄數據的平均值，代表這一天晾房的相對濕度水平（表1）。試驗期間每天觀察煙葉的凋萎變色狀況，防止煙葉腐爛、霉變。在2021年8月8日煙葉統一進入標準晾房（長、寬、高分別為7、6、4 m）開始晾制，9月8日晾制結束。為控制各處理的溫度一致，選擇晾房群中間相鄰的晾房進行試驗，并采取自然通風及常溫加濕、常溫排濕的方法調控晾房內的相對濕度，以避免不同濕度處理中溫度變化對試驗結果造成影響。

表1 晾制期間晾房的相對濕度①Tab.1 Relative humidity in curing barn during air-curing

1.2 檢測指標及取樣方法

在晾制的第1、3、5、10、15、20、25、30天各取樣1次，每處理取40片煙葉。采用阿貝折射儀法測定煙葉含水率和自由水含量（質量分數）［15］；采用丙酮提取分光光度法測定葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量［16］；采用碘滴定法測定多酚氧化酶（PPO）活性，酶活性以1 g鮮煙葉在1 min時間氧化抗壞血酸的毫克數表示［mg·（g·min）-1］；用分光光度法測定過氧化物酶（POD）活性，以1 g鮮煙葉在1 mL反應體系中每分鐘吸光值（470 nm處）變化0.01為1個POD活性單位U［17］；采用流動分析儀（AAS-305D，美國自動精密工程公司）測定煙堿、總氮、氯、總糖、還原糖含量；采用愛色麗Ci6X色差儀（美國愛色麗股份有限公司）測定晾制后雪茄煙葉的亮度值L*、紅綠值a*、黃藍值b*，參考高婭北等［3］的方法進行。色度值（E）計算公式：

式中：L*0、a*0、b*0表示標準白板的顏色參數（L*0=94.59、a*0=0.01、b*0=1.04）；亮度值L*表示顏色的明亮度，正數表示偏白，負數表示偏黑；a*表示紅綠值，正數表示偏紅，負數表示偏綠；b*表示黃藍值，正數表示偏黃，負數表示偏藍；E值越大表示所測樣品顏色越深［18］。

1.3 數據處理

采用EXCEL 2007和SPSS 22.0軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 晾制濕度對雪茄茄衣煙葉含水率和自由水含量的影響

由圖1可知，煙葉含水率在晾制第1~5天下降較慢，在晾制5 d之后迅速下降，晾制20 d后緩慢降低，之后穩定在20 %左右。煙葉自由水含量在晾制前期呈降低趨勢，在晾制20 d后降為0。不同濕度處理煙葉含水率在晾制前期（1~5 d）差異較小，自由水含量較高；從第10天開始，低濕度處理的煙葉失水迅速，煙葉含水率和自由水含量低于中濕度和高濕度的處理；在晾制20 d后，不同濕度處理的煙葉自由水含量均為0，煙葉含水率差異較小，表明晾制濕度對雪茄煙葉的失水有較大的影響，以低濕度處理的煙葉失水較快，其次為中濕度處理，高濕度處理的煙葉失水較慢。

圖1 晾制濕度對雪茄茄衣煙葉含水率和自由水含量的影響Fig.1 Effects of air-curing humidity on moisture content and free moisture content in tobacco leaves for cigar wrapper

2.2 晾制濕度對雪茄茄衣煙葉色素含量的影響

煙葉在晾制1~10 d葉綠素a含量降低較快，后期下降趨勢變緩；葉綠素b含量呈持續下降趨勢；類胡蘿卜素含量呈增加趨勢，在晾制后期（晾制25~30 d）達最大值（表2）。不同晾制濕度處理的葉綠素a降解速率為中濕度＞高濕度＞低濕度處理，葉綠素b為低濕度＞高濕度＞中濕度處理；類胡蘿卜素增加速率為高濕度＞低濕度＞中濕度處理。

表2 晾制濕度對雪茄茄衣煙葉色素含量的影響①②Tab.2 Effects of air-curing humidity on pigment content in tobacco leaves for cigar wrapper（g·kg-1）

2.3 晾制濕度對雪茄茄衣煙葉氧化酶活性的影響

從圖2可以看出，晾制期間雪茄茄衣煙葉PPO和POD活性均呈先增加再降低的趨勢，在晾制第10~15天達到最大值。不同晾制濕度處理的兩種酶活性均以高濕度處理較高，其次為中濕度處理，低濕度處理的酶活性較低，尤其是晾制后期（晾制第20~30天）。

圖2 晾制濕度對雪茄茄衣煙葉氧化酶活性的影響Fig.2 Effects of air-curing humidity on oxidase activities of tobacco leaves for cigar wrapper

2.4 晾制濕度對雪茄茄衣煙葉顏色的影響

從表3中可以看出，與低濕度和中濕度處理相比，高濕度處理的雪茄煙葉L*值和b*值分別降低12.03%、7.46%和15.16%和1.30%，E值分別增加5.80%和5.39%，a*值整體差異較小。說明高濕度處理的煙葉顏色亮度值低、顏色較深；低濕度處理的煙葉亮度值較高、顏色較淺。

表3 晾制濕度對雪茄茄衣煙葉顏色參數的影響Tab.3 Effects of air-curing humidity on color parameters of tobacco leaves for cigar wrapper

2.5 晾制濕度對雪茄茄衣煙葉化學成分含量的影響

隨著晾制濕度的增加，雪茄茄衣煙葉總氮含量有增加的趨勢，總糖含量有降低的趨勢，差異達顯著（P≤0.05%）水平；煙堿、還原糖含量呈先增加再降低的趨勢，在高濕度處理最低，分別為0.757%和0.153%；氯、鉀含量差異不明顯（表4）。綜合分析，晾制期間高濕度處理不利于雪茄煙葉總糖、還原糖、煙堿含量的積累，但有利于煙葉總氮含量的提高，對煙葉鉀、氯含量影響較小。

表4 晾制濕度對雪茄茄衣煙葉常規化學成分含量的影響Tab.4 Effects of air-curing humidity on routine chemical components in tobacco leaves for cigar wrapper（%）

2.6 色度值與化學成分的相關及逐步回歸分析

相關性分析（圖3）表明，雪茄煙葉色度值（E）與煙堿、還原糖、總糖、鉀、葉綠素a、葉綠素b含量呈負相關，相關系數分別為-0.33、-0.84、-0.73、-0.12、-0.02、-0.29；與氯、總氮、類胡蘿卜素含量、煙葉含水率呈正相關，相關系數分別為0.57、0.78、0.63、0.65。其中，雪茄煙葉色度值與還原糖、總氮含量的相關性達極顯著（P≤0.01）水平、與總糖含量的相關性達顯著（P≤0.05）水平。

圖3 色度值與化學成分的相關性分析Fig.3 Correlation analysis of colorimetric values and chemical components

以色度值（E）為因變量（Y），選取常規化學成分、煙葉含水率、葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量等指標進行逐步回歸分析，并建立回歸方程。

偏相關系數分別為r（Y，X1）=-0.76（P≤0.05）、r（Y，X2）=0.71（P≤0.05）。回歸方程共篩選出2個對雪茄茄衣煙葉色度值（E）有重要影響的指標，即還原糖（X1）和總氮（X2），表明晾制期間降低還原糖含量和增加總氮含量有利于雪茄煙葉顏色加深。

3 討論

煙葉在晾制過程中發生復雜的生理生化反應，其中自由水是重要的參與者，而空氣濕度與葉片的自由水含量密切相關［19-20］。有研究表明，晾制過程中雪茄煙葉含水率呈逐漸降低的趨勢，晾制前期散失的主要是自由水，后期主要為束縛水［3］，與本研究中從晾制開始到第15天，煙葉自由水含量從15%左右降為0的試驗結果相似。另外，晾制期間低濕度處理雪茄煙葉失水速度較快，其次為中濕度處理，高濕度處理較慢。因此，可通過調控晾房濕度控制煙葉失水的快慢，調節煙葉中物質代謝和顏色變化，提高雪茄煙葉品質。

晾制過程中葉綠素的降解是影響雪茄煙葉顏色的重要因素，還影響晾制后煙葉的香味、吸味等。葉綠素不完全降解會導致晾制后煙葉出現青斑，對煙葉外觀及可用性有較大影響［21］。本研究中整個晾制過程色素的變化趨勢是一致的，隨著晾制進程的推進，葉綠素a和葉綠素b含量呈持續下降的趨勢；類胡蘿卜素含量呈增加的趨勢，與前人的研究結果一致［22］。煙葉中存在多種與顏色變化相關的氧化酶，是酶促棕色化反應的重要催化劑之一［23-25］，本試驗結果表明，高濕度處理煙葉PPO和POD活性強，說明雪茄煙葉晾制過程中保持相對較高濕度、降低煙葉失水速度、提高葉片氧化酶活性均有助于酶促棕色化反應產生深色物質［8］，利于茄衣煙葉顏色加深。

煙葉顏色變化與煙葉內含物分解、轉化等生理生化活動關系密切［26］。本試驗中還原糖和總氮含量是影響雪茄煙葉色度值的兩個重要指標。煙葉糖含量是決定煙氣醇和度和吃味的主要因素［27］，還原糖含量高的煙葉富有彈性且色澤鮮亮，煙葉顏色較淺［28］。可能由于在晾房濕度較高的條件下，晾制期間雪茄煙葉含水率高，糖類物質的美拉德反應較完全，導致還原糖和總糖含量較中濕度和低濕度處理顯著降低，深色物質產生量較多［29］。煙葉中總氮（蛋白質、氨基酸等）是非酶棕色化反應的底物，可使煙葉顏色加深［30］。這可能是常規晾房高濕度條件下煙葉還原糖含量低、總氮含量高導致煙葉顏色較深的重要原因，但對煙葉顏色的影響機制還有待進一步驗證。

4 結論

①晾制過程中低濕度處理雪茄茄衣煙葉失水速度最快，其次為中濕度處理，高濕度處理較慢。②不同晾制濕度處理，葉綠素a降解速率為中濕度＞高濕度＞低濕度處理，葉綠素b為低濕度＞高濕度＞中濕度處理；類胡蘿卜素增加速率為高濕度＞低濕度＞中濕度處理。③晾制期間雪茄茄衣煙葉PPO和POD活性均呈拋物線形變化趨勢，高濕度處理兩種酶活性高于低濕度和中濕度處理。④雪茄茄衣煙葉色度值以高濕度處理最高，低濕度處理最低；煙葉色度值與還原糖、總糖含量呈顯著負相關，與總氮含量呈顯著正相關。