譚永浩， 劉勇軍， 符昌武， 王振華， 汪薇， 操?gòu)埡椋?時(shí)向東

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草行業(yè)煙草栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450002； 2.中國(guó)煙草總公司湖南省公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004； 3.中國(guó)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(guó)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)

不同雪茄煙葉質(zhì)量及原料配比形成了不同的雪茄煙風(fēng)格，優(yōu)質(zhì)的煙葉原料是生產(chǎn)出高品質(zhì)雪茄的關(guān)鍵[1]。調(diào)制作為雪茄煙葉生產(chǎn)中不可或缺的一環(huán)，較大程度地影響了煙葉的內(nèi)在品質(zhì)和外觀質(zhì)量。調(diào)制過程中煙葉顏色變化在一定程度上可以反映內(nèi)部生理生化進(jìn)程[2]。研究發(fā)現(xiàn)，雪茄煙葉在調(diào)制過程中的顏色變化與環(huán)境溫濕度[3-4]、煙葉中水分含量[5]、色素類物質(zhì)的降解與生成[6]、葉肉細(xì)胞的膜脂過氧化[7]等多種因素密切相關(guān)。

近年來，CIEL*a*b*顏色空間模型在煙葉分級(jí)[8]、煙葉評(píng)價(jià)[9]、再造煙葉[10]、煙用材料[11]等多方面得到廣泛的應(yīng)用。在烤煙烘烤過程中煙葉顏色變化的量化也取得了一定的研究進(jìn)展[12]，霍開玲等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在烘烤過程中煙葉顏色參數(shù)與淀粉、總氮、總酚、總糖和還原糖密切相關(guān)，李生棟等[14-15]研究發(fā)現(xiàn)，煙葉顏色參數(shù)與色素和含氮化合物也存在一定的相關(guān)性。但是雪茄煙葉在調(diào)制過程中顏色變化與內(nèi)在化學(xué)成分之間的關(guān)系尚不完善。本研究以湖南張家界種植的“哈伯納斯”品種為試驗(yàn)材料，選取3個(gè)不同部位的煙葉，通過CIEL*a*b*均勻顏色空間量化煙葉顏色，探明調(diào)制過程中顏色變化情況，及其與煙葉內(nèi)在化學(xué)成分、質(zhì)體色素、多酚類物質(zhì)含量的相關(guān)關(guān)系，旨在為優(yōu)化雪茄煙葉調(diào)制工藝提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2021年在湖南省張家界市桑植縣龍?zhí)镀烘?zhèn)進(jìn)行，供試品種為“哈伯納斯”，試驗(yàn)選取3個(gè)不同部位的煙葉，分別為A1-下二棚，A2-腰葉，A3-上二棚。試驗(yàn)地前茬作物為水稻，土壤pH值為5.87，有機(jī)質(zhì)含量為29.7 g·kg-1、速效磷為69.6 mg·kg-1，速效鉀為286.2 mg·kg-1、堿解氮為104.0 mg·kg-1，行距為120 cm，株距為35 cm，選用大田管理規(guī)范、鮮煙素質(zhì)基本一致的煙葉為試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)方法

凋萎期：相對(duì)濕度為85%，溫度為26～28 ℃；變黃期：相對(duì)濕度為80%～85%，溫度為28～30 ℃；變褐期：溫度為30～32 ℃，相對(duì)濕度為75%～80%；定色期：相對(duì)濕度為60%～70%，溫度為32～35 ℃；干筋期：相對(duì)濕度為50%～60%，溫度為35～40 ℃。

記調(diào)制開始當(dāng)天為0 d(鮮煙葉)，每5 d取1次樣，每次取樣40片，部分用于顏色參數(shù)的測(cè)定，部分殺青(105 ℃，15 min)烘干(40～45 ℃，烘干至質(zhì)量恒定)后用于葉綠素含量、化學(xué)成分以及多酚類物質(zhì)含量的測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 雪茄煙葉顏色參數(shù)的測(cè)定 煙葉上架前挑選出5片鮮煙素質(zhì)基本一致的煙葉作為顏色參數(shù)測(cè)定的固定樣品，采用HP-C210色差計(jì)，先對(duì)儀器進(jìn)行黑白板校正，然后在每片煙葉兩側(cè)1/3、1/2和2/3處(主脈與葉緣的中間點(diǎn))分別測(cè)定，每片煙葉每次測(cè)定6個(gè)位點(diǎn)，每5 d測(cè)定1次，測(cè)定完成后將煙葉重新上架放回原位。測(cè)量時(shí)將煙葉正面朝上置于黑色背景板上，取點(diǎn)時(shí)保證煙葉平展。測(cè)定的色度學(xué)參數(shù)指標(biāo)如表1所示：

表1 各項(xiàng)顏色參數(shù)表示意義及測(cè)定方法Table 1 Various color parameters indicate the significance and the determination methods

1.3.2 常規(guī)化學(xué)成分測(cè)定 采用YC/T 159—2019[16]、YC/T 468—2013[17]方法測(cè)定煙葉內(nèi)總糖、還原糖、煙堿含量。采用分光光度法[18]測(cè)定煙葉內(nèi)葉綠素、類胡蘿卜素含量。采用YC/T 202—2006[19]的方法測(cè)定多酚類物質(zhì)含量。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析采用 Microsoft Excel2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、SPSS25進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和相關(guān)性分析、Python進(jìn)行圖表的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 雪茄煙葉調(diào)制過程中煙葉顏色參數(shù)的變化

由圖1可知，3個(gè)部位煙葉顏色參數(shù)值隨調(diào)制時(shí)間的推進(jìn)變化趨勢(shì)不盡相同。就L*值而言，隨著煙葉著生點(diǎn)的升高，達(dá)到的峰值越高(A1：55.93，A2：63.63，A3：65.50)；3個(gè)部位煙葉的明度值均在調(diào)制第5天達(dá)到峰值，隨后呈逐漸下降趨勢(shì)。調(diào)制前后A1、A2和A3的L*值變化幅度較小，變化幅度分別僅為-2.60%、-5.46%、2.82%。隨著調(diào)制的進(jìn)行，煙葉b*值的變化趨勢(shì)與L*值變化趨勢(shì)相似，整體呈左偏單峰變化趨勢(shì)，達(dá)到峰值的時(shí)間也在第5天，在調(diào)制結(jié)束后，A2的b*值(A2：30.33)略高于A1和A3的b*值(A1：25.48，A3：25.30)。此外，在調(diào)制過程中煙葉的a*值與L*值、b*值的變化情況明顯不同，即隨著調(diào)制的進(jìn)行，3個(gè)部位煙葉的a*值逐漸上升，在約15d達(dá)到峰值；調(diào)制前后上升幅度明顯，上升幅度分別為292.83%、247.45%、224.57%。

圖1 雪茄煙葉調(diào)制過程中顏色參數(shù)的變化Fig.1 Changes in color parameter values during cigar leaf modulation

色相角H°、飽和度C、色澤比H由L*、a*和b*值計(jì)算得出，調(diào)制期間煙葉色澤比H逐漸升高，在晾制15d以后逐漸趨于平穩(wěn)，其與a*值變化趨勢(shì)相似；飽和度C在調(diào)制過程中呈先升高后下降的單峰變化趨勢(shì)；A1處理的色相角在調(diào)制前期增幅較大，0～10d內(nèi)的增幅為175.53%，調(diào)制中后期逐漸趨于穩(wěn)定；A2、A3處理的色相角H°在調(diào)制0～5d內(nèi)稍有下降，后急劇升高，在晾制第10天達(dá)到峰值。

2.2 雪茄煙葉調(diào)制過程中煙葉常規(guī)化學(xué)成分的變化

由圖2可知，調(diào)制過程中，3個(gè)部位煙葉的常規(guī)化學(xué)成分變化規(guī)律較為一致。煙葉的總糖、還原糖含量變化主要集中在0～10 d內(nèi)。調(diào)制0～5 d內(nèi)煙葉總糖含量的增幅分別為A1：42.44%、A2：47.08%、A3：86.11%，還原糖含量的增幅分別為A1：77.36%、A2：80.18%、A3：50.71%。這說明調(diào)制前期大分子碳水化合物質(zhì)降解速率較快，水溶性總糖和還原糖生成量高于消耗量。此外，3個(gè)處理煙葉煙堿含量在調(diào)制前期略有升高，第5天達(dá)到峰值后(峰值分別為5.95%、6.83%、7.38%)，逐漸降低，但下降趨勢(shì)相對(duì)平緩，并在整個(gè)調(diào)制過程中煙堿含量始終保持上二棚>腰葉>下二棚。3個(gè)處理調(diào)制前后的總糖分別含量下降了87.18%、83.93%、72.12%，還原糖含量下降了84.05%、73.33%、82.63%。說明雪茄煙葉的調(diào)制過程是內(nèi)含物消耗的過程。

圖2 雪茄煙葉調(diào)制過程中化學(xué)成分的變化Fig.2 Changes in the chemical composition during the cigar leaf modulation process

2.3 雪茄煙葉調(diào)制過程中煙葉質(zhì)體色素含量的變化

圖3為調(diào)制過程中不同部位煙葉質(zhì)體色素含量的變化?？梢钥闯觯黝愘|(zhì)體色素含量均呈現(xiàn)隨調(diào)制的進(jìn)行而降低的趨勢(shì)。調(diào)制0～10 d內(nèi)各處理葉綠素a含量分別下降61.94%、77.57%和69.63%，葉綠素b含量分別下降77.31%、69.74%和80.09%，調(diào)制10 d以后雖仍有降解，但降解速率較慢。類胡蘿卜素含量在調(diào)制前期降解速率(調(diào)制0～10 d內(nèi)各處理分別下降41.91%、39.15%和42.44%)小于葉綠素a和葉綠素b降解速率，整個(gè)過程中降解速率相對(duì)穩(wěn)定。進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)，調(diào)制過程中3個(gè)部位煙葉的葉綠素a和葉綠素b含量降解規(guī)律均呈前期快后期慢的特點(diǎn)。而不同部位煙葉的類胡蘿卜素含量隨調(diào)制的進(jìn)行逐漸減少，降解速率相對(duì)穩(wěn)定。故而在調(diào)制前10 d煙葉內(nèi)類胡蘿卜素相對(duì)含量上升，葉綠素相對(duì)含量下降，煙葉顏色表現(xiàn)出褪綠顯黃的特點(diǎn)。

圖3 雪茄煙葉調(diào)制過程中質(zhì)體色素含量變化Fig.3 Changes in plastid pigment content during cigar leaf modulation

2.4 雪茄煙葉調(diào)制過程中煙葉多酚類物質(zhì)含量的變化

由圖4可以看出，不同部位雪茄煙葉的多酚類物質(zhì)含量均呈現(xiàn)隨調(diào)制的進(jìn)行而波動(dòng)降低的趨勢(shì)。3個(gè)部位煙葉的綠原酸含量在調(diào)制前期稍有增加，在第5天達(dá)到峰值(分別為4.78、5.55和4.36 mg·g-1)，隨后逐漸降低。煙葉的蕓香苷含量在調(diào)制過程中的變化趨勢(shì)與綠原酸含量的變化趨勢(shì)類似，但達(dá)到峰值的時(shí)間略有不同，在調(diào)制第10天，煙葉的蕓香苷含量達(dá)到峰值。而隨著調(diào)制的進(jìn)行，煙葉的莨菪亭含量呈逐漸減少的趨勢(shì)，在調(diào)制30 d達(dá)到最低值，調(diào)制前后相比各處理分別下降了81.84%、87.07%和73.01%。進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)，3個(gè)部位煙葉的綠原酸與蕓香苷含量均呈先升高后降低的單峰變化趨勢(shì)，并在調(diào)制前期腰葉的含量始終大于其他2個(gè)部位的煙葉；各部位煙葉的莨菪亭含量在調(diào)制過程中始終保持下降趨勢(shì)。調(diào)制過程中多酚類物質(zhì)被氧化，生成的類黑素等物質(zhì)，促使煙葉顏色由黃變褐。

圖4 雪茄煙葉調(diào)制過程中多酚類物質(zhì)含量變化Fig.4 Changes in polyphenolic content during cigar leaf modulation

2.5 雪茄煙葉調(diào)制過程中煙葉顏色參數(shù)與內(nèi)在化學(xué)成分的相關(guān)性分析

2.5.1 簡(jiǎn)單相關(guān)分析 為探明不同部位調(diào)制過程中產(chǎn)生顏色變化的原因，進(jìn)行了不同部位煙葉顏色參數(shù)與主要常規(guī)化學(xué)成分、質(zhì)體色素含量以及多酚類物質(zhì)含量之間的相關(guān)性分析(表2)。結(jié)果表明，各項(xiàng)顏色指標(biāo)與多種化學(xué)成分、質(zhì)體色素間存在相關(guān)性。其中，L*、b*、C值與總糖、還原糖、綠原酸以及蕓香苷含量之間均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與莨菪亭含量之間無顯著相關(guān)關(guān)系。a*、H°、H值與總糖、還原糖、葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、綠原酸、莨菪亭均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與煙堿含量之間無顯著相關(guān)關(guān)系。說明了在雪茄煙葉的調(diào)制過程中，煙葉顏色變化受總糖、還原糖、質(zhì)體色素及多酚類物質(zhì)含量變化的影響較大。

表2 雪茄煙葉調(diào)制過程中顏色參數(shù)與內(nèi)在化學(xué)成分的簡(jiǎn)單相關(guān)分析Table 2 Simple correlation analysis of color parameters and intrinsic chemical composition during cigar leaf modulation

2.5.2 典型相關(guān)分析 為進(jìn)一步分析雪茄煙葉調(diào)制過程中顏色參數(shù)變化與化學(xué)成分、質(zhì)體色素及多酚類物質(zhì)等變量的組內(nèi)與組間關(guān)系，采用SPSS 25.0對(duì)調(diào)制過程3個(gè)部位煙葉的總糖(X1)、煙堿(X2)、還原糖(X3)、葉綠素a(X4)、葉綠素b(X5)、類胡蘿卜素(X6)、綠原酸(X7)、蕓香苷(X8)和莨菪亭(X9)與L*(Y1)、a*(Y2)、b*(Y3)、H°(Y4)、H(Y5)和C(Y6)等顏色參數(shù)進(jìn)行典型相關(guān)分析。

表3顯示，不同部位顏色參數(shù)與化學(xué)成分和質(zhì)體色素含量的典型相關(guān)分析提取到2組典型變量，其中，第1組典型變量的相關(guān)系數(shù)達(dá)為0.996，達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，第2組典型相關(guān)系數(shù)為0.987，同樣達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)，其余組不顯著。

由表4可得第1組典型變量為：

u1=-0.591X1-0.196X2-0.233X3-0.004X4+0.910X5+0.538X6+0.296X7-0.090X8-0.124X9；

v1=0.598Y1+1.056Y2-2.314Y3-0.453Y4-1.892Y5+1.233Y6。

在典型變量(u1，v1)中，u1代表了不同部位雪茄煙葉調(diào)制過程中的化學(xué)成分、質(zhì)體色素及多酚類物質(zhì)含量情況，由u1與原始數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)可知，X4(0.834)、X5(0.883)、X6(0.793)、X7(0.680)和X9(0.766)的載荷較大。v1代表了不同部位煙葉調(diào)制過程中的顏色參數(shù)變化情況，由v1與原始數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)可知，Y2(-0.910)、Y4(-0.746)和Y5(-0.924)的載荷較大。雖然X4、X9和Y2的系數(shù)較大，但其與相對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)互為反號(hào)，所以,這幾個(gè)變量在該組變量中為校正(或抑制)變量[20]，本文不予分析。因此可理解為，在一定范圍內(nèi)隨著葉綠素b、類胡蘿卜素和綠原酸含量的升高，H°、H值呈升高趨勢(shì)。

由表4得第2組典型變量為：

u2=-0.870X1+0.013X2+1.424X3-0.852X4-0.680X5+0.663X6+1.530X7-0.081X8-0.627X9;

v2=-0.397Y1-1.129Y2+3.498Y3+0.778Y4+0.721Y5-1.958Y6。

從第2組典型變量可以看出，化學(xué)成分、質(zhì)體色素及多酚類物質(zhì)含量中X1(0.767)、X3(0.811)的載荷較大，顏色參數(shù)中Y1(0.931)、Y3(0.913)、Y6(0.859)載荷較大。但X1和Y6與其相對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)互為反號(hào)，在該組變量中為校正變量。因此第2組典型變量可理解為，在一定范圍內(nèi)隨著還原糖含量的升高，引起L*值和b*值的升高。

表3 雪茄煙葉調(diào)制過程中顏色參數(shù)與內(nèi)在化學(xué)成分的典型相關(guān)性Table 3 Typical correlation of color parameters and intrinsic chemical composition during cigar leaf modulation

表4 雪茄煙葉調(diào)制過程中顏色參數(shù)與內(nèi)在化學(xué)成分的顯著典型變量構(gòu)成Table 4 Significant typical variables composition of color parameters and intrinsic chemical composition during cigar leaf modulation

續(xù)表4 Continuing table 4

3 結(jié)論與討論

雪茄煙的調(diào)制是由綠變黃再變褐的過程，煙葉顏色的變化是葉片內(nèi)各種色素不同比例所表現(xiàn)出來的綜合結(jié)果[21]。近年來，通過CIEL*a*b*顏色模型實(shí)現(xiàn)了煙葉顏色的量化[22]。本研究就調(diào)制期間雪茄煙葉顏色的變化進(jìn)行了分析，通過顏色參數(shù)的變化，反映調(diào)制中煙葉顏色的轉(zhuǎn)變過程。結(jié)果顯示，3個(gè)部位煙葉的L*值與b*值在調(diào)制過程中均呈先上升后下降的單峰變化趨勢(shì)，a*值在調(diào)制前中期逐漸增加，由負(fù)值轉(zhuǎn)為正值，調(diào)制約15 d達(dá)到峰值，調(diào)制后期趨于穩(wěn)定。這與高婭北等[5]，范寧波等[23]研究結(jié)果基本一致。其中在調(diào)制前期煙葉的L*、a*和b*值波動(dòng)幅度較大，L*值與b*值的峰值均出現(xiàn)在調(diào)制第5天，a*值也在此階段由負(fù)值變?yōu)檎?。宋朝鵬等[24]研究結(jié)果顯示，烤煙在變黃期淀粉等不溶性多糖類物質(zhì)的逐漸降解，水溶性總糖、還原糖的生成量大于消耗量，細(xì)胞內(nèi)氫離子增多，導(dǎo)致葉綠素脫鎂反應(yīng)加劇，此時(shí)葉肉細(xì)胞內(nèi)的類胡蘿卜素雖有降解，但降解速率小于葉綠素的降解速率，煙葉褪綠，呈現(xiàn)出淡黃色。本研究中總糖、還原糖及質(zhì)體色素含量的變化也從側(cè)面證實(shí)了雪茄煙的調(diào)制具有類似的規(guī)律。其中，下二棚煙葉的各項(xiàng)顏色參數(shù)在此階段的變化與腰葉、上二棚煙葉相比較為平緩?？赡苁怯捎诓煌课粺熑~在煙株上的著生位點(diǎn)不同，下二棚煙葉在田間生長(zhǎng)過程中光溫條件以及采收成熟度與上二棚煙葉相比有所差異，加之在采收時(shí)根系對(duì)上部葉營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)的優(yōu)先級(jí)要大于下部葉，致使其生物質(zhì)積累量較少，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性略差，調(diào)制過程中內(nèi)部生理生化反應(yīng)較為溫和[15,25-27]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，綠原酸和莨菪亭含量在調(diào)制前期會(huì)有短暫的升高，調(diào)制中后期逐漸降低。這與盧紹浩等[28]研究結(jié)果一致?？赡苁怯捎谡{(diào)制前期煙葉內(nèi)的木質(zhì)素、纖維素等發(fā)生熱解轉(zhuǎn)化作用，導(dǎo)致多酚含量上升[29]；調(diào)制中后期，煙葉細(xì)胞生命活性相對(duì)較弱，細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)膜逐漸溶解，膜選擇通透性喪失，活性氧、PPO與多酚類物質(zhì)接觸更加頻繁，加之總糖、還原糖的消耗量大于生成量，還原態(tài)氫減少，導(dǎo)致多酚類物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)失衡，氧化反應(yīng)占據(jù)主要，僅有少量多酚類物質(zhì)被還原，從而致使棕色化反應(yīng)產(chǎn)物增多，L*、b*值降低，顏色由黃變褐[30]。

典型相關(guān)分析是通過線性組合構(gòu)造出互不相關(guān)的若干配對(duì)的典型變量，再通過組內(nèi)相關(guān)與組間相關(guān)，化簡(jiǎn)為配對(duì)內(nèi)典型變量間的相關(guān)[20]。典型相關(guān)分析中第1組典型變量表明，隨著葉綠素b、類胡蘿卜素、綠原酸含量在一定范圍內(nèi)的降低，a*、H°和H值呈升高趨勢(shì)，這主要是因?yàn)橘|(zhì)體色素的降解導(dǎo)致煙葉褪綠顯黃，棕色化反應(yīng)產(chǎn)物的增多，進(jìn)一步促使煙葉由黃變褐[31]，a*值由負(fù)值轉(zhuǎn)為正值；第2組典型變量表明，總糖、還原糖對(duì)L*、b*值和C值的影響較大。由典型載荷可知，還原糖含量的升高，在一定程度上可以引起L*、b*值的升高。由典型相關(guān)分析結(jié)果可以看出，調(diào)制過程中煙葉顏色變化與化學(xué)成分含量間具有密切的聯(lián)系。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，可以通過色差儀測(cè)定煙葉顏色參數(shù)構(gòu)建化學(xué)成分動(dòng)態(tài)變化預(yù)測(cè)模型，以便于及時(shí)調(diào)整晾制工藝，使煙葉化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)。

通過研究雪茄煙在調(diào)制過程中煙葉外觀顏色與內(nèi)在化學(xué)成分變化，明確了其變化規(guī)律及相互關(guān)系。研究結(jié)果表明，隨著調(diào)制的進(jìn)行，煙葉顏色參數(shù)值(L*、b*和C)呈先升高后降低的單峰變化趨勢(shì)；a*值和H值在調(diào)制前期逐漸增加，后期趨于穩(wěn)定，對(duì)應(yīng)的煙葉顏色由綠轉(zhuǎn)黃，最終定為褐色。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，葉綠素b、類胡蘿卜素、綠原酸含量的升高導(dǎo)致H°、H值升高，還原糖含量的升高導(dǎo)致L*、b*值的升高。該研究為今后進(jìn)一步明確雪茄煙晾制過程中內(nèi)含物變化情況以及構(gòu)建煙葉顏色與化學(xué)成分預(yù)測(cè)模型，提供理論參考。