霍開玲,張勇剛,樊軍輝,高 遠(yuǎn),宋朝鵬,宮長(zhǎng)榮
(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院,河南 鄭州 450002;
2.云南省煙草公司玉溪市公司,云南 玉溪 653100)
成熟度是影響煙葉質(zhì)量和等級(jí)劃分的核心因素,影響并決定著煙葉最終的使用價(jià)值[1-3]。煙葉在成熟和烘烤過程中進(jìn)行復(fù)雜的生理生化轉(zhuǎn)化,而煙葉顏色是其生理生化反應(yīng)的集中外觀體現(xiàn)[4]。蔡憲杰等[1]指出,隨著成熟度的提高,煙葉顏色逐漸加深。梁洪波[5]采用L*(明亮度)、a*(色度指標(biāo)中表示紅綠值)、b*(色度指標(biāo)中表示黃藍(lán)值)色度學(xué)方法對(duì)烤后煙葉顏色進(jìn)行深入研究指出,不同成熟度、不同色組間顏色值差異顯著,顏色指標(biāo)L*、a*、b*等與煙葉內(nèi)在化學(xué)成分顯著相關(guān),所測(cè)顏色值基本能反映煙葉的內(nèi)在品質(zhì)。彭新輝[6]研究結(jié)果表明,C3L的正、反兩面的顏色指標(biāo)L*、a*、b*值都分別高于對(duì)應(yīng)的C3F;顏色指標(biāo)a*、b*與β-胡蘿卜素含量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系;指標(biāo)L*與β-胡蘿卜素含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。目前,研究集中于密集烘烤中影響煙葉顏色變化的色素及其關(guān)鍵降解酶等主要生理指標(biāo)[7-10],而對(duì)如何量化煙葉顏色及其與主要化學(xué)成分的關(guān)系涉及的較少。因此,試驗(yàn)采用色差計(jì)測(cè)定不同成熟度煙葉顏色的動(dòng)態(tài)變化,分析顏色參數(shù)與主要化學(xué)成分的相關(guān)關(guān)系,以期為密集烘烤工藝的優(yōu)化和完善提供理論依據(jù)。
試驗(yàn)于2008~2009年進(jìn)行。試驗(yàn)材料取自于湖北省襄樊市保康縣龍坪煙站,供試土壤為黃粘土,弱酸性至中性,肥力中等。煙草品種為K326,5月5日移栽,種植行距120 cm,株距50 cm。施純氮45.0 kg/hm2,N∶P2O5∶K2O=1∶2∶3。田間管理按優(yōu)質(zhì)烤煙栽培生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。以下部煙葉(第5~6位葉)為試驗(yàn)材料,設(shè)置未熟、尚熟、適熟和過熟4種田間采收成熟度處理。其外觀特征為:(1)未熟,主脈1/2發(fā)白,支脈青,葉色淡綠;(2)尚熟,主脈全白、發(fā)亮,支脈2/3變白,葉面黃色明顯,茸毛部分脫落;(3)適熟,主脈全白、發(fā)亮,支脈2/3變白,葉面黃而均勻,尖枯邊焦,茸毛較多脫落;(4)過熟,主脈和支脈全白、發(fā)亮,葉面黃泡變白,茸毛大部分脫落。
取樣前選取大田煙株長(zhǎng)勢(shì)基本一致,葉色、葉片大小相對(duì)一致,素質(zhì)基本相同的煙葉。采用小型密集烤房(裝煙室規(guī)格4m×1.5m×3.6m)以三段式烘烤工藝正常烘烤。裝煙密度為70 kg/m3。4個(gè)處理分別在煙葉烘烤的關(guān)鍵溫度點(diǎn)取樣:(1)干球38℃,濕球 35℃左右;(2)干球 42℃,濕球 36~37℃;(3)干球 48℃,濕球 38℃左右;(4)干球 54℃,濕球 39℃左右。鮮樣和烤后樣在圖表中分別以30℃、68℃表示,本試驗(yàn)每次選取45片具有代表性的完整煙葉,其中15片用于葉色參數(shù)的測(cè)定,另外30片剔除主脈和支脈、取葉中部于烘箱中105℃下殺青5min,然后在60℃下烘干、粉碎,過60目篩,用于化學(xué)成分的測(cè)定。重復(fù)3次。
選擇大小和外觀色澤基本一致的煙葉,采用WSC-3型全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)測(cè)定煙葉距離葉主脈約5 cm處對(duì)稱點(diǎn)的葉色,包括L*(表示亮度,從黑到白,0~100),a*(從綠到紅,-a~+a),b*(從藍(lán)到黃,-b~+b)、C(飽和度)、H(色度角)值,每半片葉等距離測(cè)量3個(gè)點(diǎn),每片葉6個(gè)點(diǎn)的平均值為此葉片的色差值,重復(fù)15次。葉綠素、類胡蘿卜素含量采用黎娟的方法[11]測(cè)定,總氮、總酚、總糖和還原糖含量采用參考文獻(xiàn)[12-14]的方法測(cè)定,淀粉采用酸解法測(cè)定[15]。
采用EXCEL和SPSS16.0對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
色差儀利用儀器內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)光源照明被測(cè)物體,在整個(gè)可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行一次積分測(cè)量,通過測(cè)定出CIE三刺激值(X,Y,Z),然后轉(zhuǎn)換成易于表示成顏色的數(shù)值。由圖1可知,煙葉明亮度L*值隨成熟度的提高而升高,且隨烘烤過程的進(jìn)行逐漸升高;未熟煙葉在38~48℃升高幅度最大,而其余3種處理在30~38℃增大幅度較大;在48℃之前4種處理的差別較大,之后差別不明顯。烘烤過程中煙葉L*值的大小為:過熟>適熟>尚熟>未熟。方差分析表明:烘烤關(guān)鍵溫度點(diǎn)和不同成熟度間的L*值差異均達(dá)極顯著水平。
隨著烘烤過程的進(jìn)行,4種不同成熟度煙葉的a*值變化均呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。其中尚熟、適熟和過熟煙葉的a*值在38℃之前、48~54℃的烘烤溫度段上升的速率較快,38~48℃的溫度段變化趨緩,54℃以后保持在相對(duì)較高的水平。而未熟煙葉卻在42~54℃上升速率較快,比其他3種處理上升時(shí)間提前。方差分析表明:烘烤關(guān)鍵溫度點(diǎn)和不同成熟度間煙葉a*值的差異均達(dá)極顯著水平。
過熟鮮煙葉的b*值最大,其次為適熟、尚熟、未熟煙葉。不同成熟度鮮煙葉正反面b*值烘烤過程中變化趨勢(shì)基本一致,均在48℃之前升高,48~54℃有所下降,之后稍有回升??竞笪词旌蜕惺鞜熑~的b*值較大,適熟和過熟煙葉相對(duì)較小。方差分析表明:烘烤關(guān)鍵溫度點(diǎn)和不同成熟度煙葉間b*值的差異均達(dá)極顯著水平。
C值代表煙葉的飽和度,由圖1可知,不同成熟度煙葉的C值在烘烤過程中的變化趨勢(shì)和b*值相似。在48℃之前不同處理的煙葉C值均增大且成熟度高的煙葉C值相對(duì)較大,在48~54℃的溫度段4種處理均下降,之后稍有回升,烤后成熟度低的煙葉C值相對(duì)較大。方差分析表明:烘烤關(guān)鍵溫度點(diǎn)和不同成熟度煙葉間C值的差異均達(dá)極顯著水平。
H值是煙葉的色度角,是根據(jù)a、b值計(jì)算的綜合色度指標(biāo),其值越大代表綠色越深,越小代表紅色越深。由圖2可知,在烘烤過程中,不同成熟度處理的煙葉H值總體上呈降低的趨勢(shì)。4種處理的煙葉H值在48℃之前均緩慢降低,在48~54℃的烘烤溫度段內(nèi)快速下降,之后下降趨緩。方差分析表明:烘烤關(guān)鍵溫度點(diǎn)和不同成熟度煙葉間H值的差異均達(dá)極顯著水平。
圖1 不同成熟度烤煙的L*、a*、b*、C值在密集烘烤過程中的變化
表1 不同成熟度烤煙主要化學(xué)成分含量在密集烘烤中的變化
圖2 不同成熟度煙葉H值在烘烤過程中的變化
表1為不同成熟度烤煙主要化學(xué)成分含量在密集烘烤中的變化。鮮煙葉色素含量均隨成熟度的提高而降低,即表現(xiàn)為:未熟>尚熟>適熟>過熟。在38℃之前葉綠素含量降解量最大,之后降解緩慢。在密集烘烤中,成熟度不同的烤煙類胡蘿卜素的降解速度差異較大。適熟煙葉在烘烤過程中降解量最少為0.08mg/g DW,而未熟、尚熟和過熟煙葉降解量相對(duì)較大分別為0.16、0.13、0.16mg/g DW??竞筮^熟煙葉葉綠素含量與其他3處理的差異達(dá)極顯著水平,不同成熟度煙葉類胡蘿卜素含量在烘烤過程中的差異均達(dá)極顯著水平。
在烘烤過程中,不同成熟度煙葉總糖和還原糖含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。不同處理均在48℃之前含量增大,之后降低。不同成熟度煙葉淀粉、總氮含量在烘烤中呈降低趨勢(shì),在48℃之前降低幅度較大,之后降解緩慢??偡雍靠傮w上呈上升趨勢(shì),在42℃之前其含量升高,42~48℃之間降低,之后升高。烘烤中不同成熟度處理煙葉總糖、淀粉、總氮含量差異均達(dá)到極顯著水平,烤后總酚含量差異不顯著。
不同成熟度烤煙顏色參數(shù)與主要化學(xué)成分間的相關(guān)關(guān)系見表2。顏色參數(shù)L*值與淀粉、總氮均呈極顯著負(fù)相關(guān);適熟、過熟煙葉L*值分別與其還原糖、總糖呈顯著正相關(guān)。不同成熟度煙葉a*值與總酚呈顯著正相關(guān);過熟煙葉a*值與總氮呈極顯著負(fù)相關(guān),其余處理相關(guān)性達(dá)到顯著水平。H值與總酚顯著負(fù)相關(guān),其中尚熟和適熟煙葉達(dá)到極顯著水平。就顏色參數(shù)和色素指標(biāo)的關(guān)系而言,尚熟和適熟煙葉的L*值與類胡蘿卜素呈極顯著負(fù)相關(guān),過熟煙葉達(dá)到顯著負(fù)相關(guān)水平。尚熟、適熟和過熟煙葉a*值與類胡蘿卜素顯著負(fù)相關(guān)。葉綠素與顏色參數(shù)的相關(guān)性不顯著。
表2 不同成熟度烤煙顏色參數(shù)與主要化學(xué)成分含量的相關(guān)分析
顏色參數(shù)是利用色差計(jì)來定量表征色澤在三維空間中變化的變量值,可以實(shí)現(xiàn)葉片色澤的量化。本試驗(yàn)研究表明,在烘烤過程中,成熟度不同的煙葉其顏色參數(shù)的變化也不盡相同。未熟煙葉的L*、a*、b*、C 值均最小,且烘烤中 L*、b*、C 值在 38℃開始增大,較其余處理滯后,但是在30~38℃未熟煙葉葉綠素隨著葉綠體結(jié)構(gòu)的解體及其降解酶的作用下不斷降解,達(dá)到總降解量的91.40%,類胡蘿卜素在30~42℃降解量為32.47%,說明未熟煙葉顏色變化比色素降解時(shí)間滯后[4]。尚熟、適熟和過熟煙葉的 L*、a*、b*、C、H 值在烘烤過程中的變化趨勢(shì)基本一致,在同一溫度點(diǎn)均隨成熟度的提升(除個(gè)別)而升高,說明不同成熟度的煙葉在田間的生物質(zhì)積累程度不一致,導(dǎo)致其在烘烤過程中的變黃程度和生理生化轉(zhuǎn)化程度不一致[16],進(jìn)而影響煙葉顏色的變化。烘烤中4種成熟度間L*、a*、b*值差異極顯著。相關(guān)分析表明:烘烤過程中,未熟、適熟和過熟煙葉L*值與a*值均呈極顯著正相關(guān),尚熟煙葉L*值與a*值呈顯著正相關(guān);不同成熟度煙葉H值與a*值均呈極顯著負(fù)相關(guān),與L*值均顯著負(fù)相關(guān)。C值與b*值達(dá)到極顯著正相關(guān)水平。
煙葉顏色與其化學(xué)成分關(guān)系密切,可在一定程度上反映煙葉的內(nèi)在品質(zhì)[17]。在烘烤過程中,不同成熟度煙葉顏色參數(shù)L*值與淀粉、總氮均呈極顯著負(fù)相關(guān),a*值與總酚呈顯著正相關(guān),H值與總酚顯著負(fù)相關(guān),適熟煙葉達(dá)到極顯著水平;適熟煙葉L*值與其還原糖、總糖呈顯著正相關(guān)。這些結(jié)論與梁洪波等[5]、彭新輝[6]、劉新民等[17]的研究結(jié)果稍有出入,差異可能是由煙葉樣品不同所致,本試驗(yàn)側(cè)重于密集烘烤中烤煙顏色變化與化學(xué)成分變化的關(guān)系。未熟煙葉的b*、C值與其還原糖、總糖分別呈顯著正相關(guān),與淀粉、總氮顯性負(fù)相關(guān)。過熟煙葉的顏色參數(shù)L*、a*值與還原糖、總糖分別呈顯著正相關(guān),與淀粉、總氮呈極顯著負(fù)相關(guān),說明成熟度不夠或過熟煙葉在密集烘烤中的碳氮代謝對(duì)煙葉顏色值的影響較大。色素的含量及組成比例是煙葉顏色變化的物質(zhì)基礎(chǔ),就顏色參數(shù)和色素指標(biāo)的關(guān)系而言,尚熟和適熟煙葉的L*與類胡蘿卜素呈極顯著負(fù)相關(guān),過熟煙葉達(dá)到顯著負(fù)相關(guān)水平。尚熟、適熟和過熟煙葉a*與類胡蘿卜素顯著負(fù)相關(guān)。葉綠素與顏色參數(shù)的相關(guān)性不明顯。
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