李崢,張曉兵,夏琛,徐志強,鐘永健,劉建國,趙程虹,朱宏福

(浙江中煙工業(yè)有限責任公司 技術中心,浙江 杭州,310024)

成熟度是指導煙葉采收的主要判別指標,也是烤煙國標中劃分煙葉等級的重要指標之一[1-2]。鮮煙素質(zhì)是指田間鮮煙葉具備的應對烘烤環(huán)境的特征特性,煙葉采收成熟度會直接影響鮮煙素質(zhì)的形成,進而對煙葉烘烤特性及烤后品質(zhì)產(chǎn)生影響[3-4]。上部煙葉約占總產(chǎn)量的40%[5],目前上部葉存在烘烤難度大、烤后易出現(xiàn)雜色的情況,造成上部葉可用性低的主要原因在于對成熟度的把握不夠[6-7]。因此,研究不同成熟度上部葉鮮煙素質(zhì)的差異,對后續(xù)采烤工作的開展及烤后品質(zhì)的提升具有重要意義。肖志君等[6]研究了不同烤煙品種同一采收時間條件下鮮煙葉在暗箱中的變黃變褐特性;劉輝等[8]研究了云煙87不同成熟度煙葉鮮煙素質(zhì)的差異;仙立國等[9]研究了翠碧1號不同部位煙葉的鮮煙素質(zhì);陳頤等[10]以不同采收成熟度的K326中部葉為試驗材料,研究了鮮煙素質(zhì)對產(chǎn)質(zhì)量的影響。但鮮煙素質(zhì)判定指標中未采用暗箱試驗探究煙葉的變黃特性和變褐特性。K326品種是全國煙草品種審定委員會審定的推廣良種,該品種適宜性較強,在主要植煙區(qū)均有種植,具有較高的研究價值。目前,針對K326不同成熟度上部葉鮮煙素質(zhì)和烤后質(zhì)量的綜合分析尚未見報道。鑒于此,本研究以烤煙品種K326上部葉為試驗材料,以不同采收成熟度為處理,分析鮮煙葉組織結構、變黃特性、變褐特性、色素含量、水分含量、主要化學成分等表征鮮煙素質(zhì)的指標之間的差異,并對比分析不同成熟度初烤煙葉的化學成分協(xié)調(diào)性、感官質(zhì)量和經(jīng)濟性狀。旨在系統(tǒng)了解K326品種不同成熟度上部葉的鮮煙素質(zhì)特點和烤后煙葉品質(zhì),為煙葉采收標準的完善及烘烤工藝的改進提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試烤煙品種為K326,2020年3月18日移栽,種植行距120 cm,株距50 cm,試驗田土壤類型為黃壤,肥力適中。按照優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術規(guī)范進行田間農(nóng)藝管理,單株有效葉片數(shù)20片,以上部葉(第16～18葉位)作為供試材料進行采烤作業(yè)。

1.2 試驗方法

依據(jù)煙葉田間生長狀態(tài),將上部葉成熟度劃分為尚熟、適熟、過熟3個處理,各處理葉片和主脈外觀特征及具體采收時間如表1所示。不同成熟度葉片采收后,分別進行鮮煙葉組織結構測量、暗箱試驗、SPAD值和色素含量測量、煙葉含水量以及化學成分含量的測量,對不同成熟度處理的上部葉鮮煙素質(zhì)進行綜合分析。

表1 不同成熟度上部鮮煙葉外觀特征及采收時間

1.3 測定項目及方法

1.3.1 鮮煙葉組織結構

參照夏春等[11]方法,對鮮煙葉樣品進行切片、染色、顯微觀察,利用測微尺檢測樣品的葉片厚度、表皮厚度、柵欄組織厚度和海綿組織厚度,并計算緊密度和疏松度,公式如下:

緊密度(%)=(柵欄組織厚度/葉片厚度)×100,疏松度(%)=(海綿組織厚度/葉片厚度)×100。

1.3.2 暗箱試驗

通過觀測暗箱條件下煙葉的變黃、變褐速率,反映出煙葉的烘烤特性[6]。每個處理選取顏色基本一致的煙葉5片,懸掛在室溫、密閉環(huán)境下的暗箱中,每隔8 h觀察葉片的變黃程度和變褐程度,煙葉褐變30%時停止觀測。參照烤煙品種烘烤特性評價(YC/T 311-2009)判斷不同成熟度上部葉的易烤性和耐烤性(表2)。

表2 上部葉暗箱試驗烘烤特性判斷標準

1.3.3 SPAD值和色素含量

采用SPAD-502葉綠素儀測量煙葉樣品的SPAD值,葉片兩側(cè)葉尖至葉基部隨機選取6個測量位點,測量時避開支脈和病斑。鮮煙葉樣品色素含量的測定采用分光光度法[12]。

1.3.4 煙葉含水量

測量時將主脈和葉片剝離,采用烘箱法(YC/T 31-1996)分別測量葉片含水量和主脈含水量,并計算出整葉含水量;葉片自由水含量和束縛水含量的測量采用阿貝折射儀法[13]進行。

1.3.5 鮮煙葉及初烤煙葉化學成分含量

煙葉樣品中的總糖、還原糖、總氮、煙堿、淀粉、蛋白質(zhì)等指標的測定采用流動分析法[14]。具體參照標準如下:總糖(YC/T 159-2002)、還原糖(YC/T 216-2007)、總氮(YC/T 161-2002)、煙堿(YC/T 161-2002)、淀粉(YC/T 216-2007)、蛋白質(zhì)(YC/T 249-2008)。

1.3.6 感官質(zhì)量評價

組織專家按照行業(yè)標準(YC/T 138-1998)對烤后煙葉樣品進行感官質(zhì)量評價,評價指標包括:香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、濃度、勁頭、刺激性、余味、燃燒性,并依據(jù)各項指標得分統(tǒng)計出總分。

1.3.7 經(jīng)濟性狀分析

按照國家標準(GB2635-92)對烤后煙葉樣品進行外觀質(zhì)量評價,統(tǒng)計不同等級煙葉比例、單葉重和收購均價。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計和圖片制作采用Excel 2013軟件,應用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行差異顯著性分析,采用鄧肯多重比較法。

2 結果與分析

2.1 不同成熟度鮮煙葉組織結構

由表3可知,葉片厚度、上表皮厚度、柵欄組織厚度的大小均表現(xiàn)為:適熟＞過熟＞尚熟,且適熟煙葉與尚熟、過熟煙葉的差異均達到顯著水平及以上,下表皮厚度、海綿組織厚度的大小表現(xiàn)為:過熟＞適熟＞尚熟,過熟煙葉與尚熟煙葉差異均達到極顯著水平。組織比(柵欄/海綿)、緊密度兩項形態(tài)學指標均以適熟煙葉最大,且適熟煙葉的組織比顯著高于過熟煙葉,緊密度顯著高于尚熟煙葉。疏松度表現(xiàn)為過熟＞尚熟＞適熟,且過熟煙葉極顯著高于尚熟、適熟煙葉。表明不同成熟度處理的K326上部葉的組織結構存在較大差異。

表3 不同成熟度鮮煙葉組織結構

2.2 不同成熟度鮮煙葉變黃特性和變褐特性

由圖1可知,隨成熟度的提升,煙葉在暗箱環(huán)境中的變黃速率和變褐速率均有所加快。不同成熟度煙葉變黃速率和變褐速率的變化趨勢基本保持一致,變黃速率呈先快后慢的變化趨勢,變褐速率則表現(xiàn)為先慢后快的變化趨勢。依據(jù)暗箱試驗上部葉烘烤特性判斷標準,過熟和適熟煙葉的易烤性好,尚熟煙葉易烤性中等,但過熟煙葉變黃時間快于適熟煙葉,表明成熟度越高,易烤性越好;過熟煙葉耐烤性中等,尚熟和適熟煙葉耐烤性好,且適熟煙葉褐變耗時最長,表明成熟度越高,耐烤性越差。

圖1 暗箱條件下不同成熟度煙葉變黃速率和變褐速率

2.3 不同成熟度鮮煙葉SPAD值和色素含量

由表4可知,不同成熟度的上部葉SPAD值差異明顯,表現(xiàn)為:尚熟＞適熟＞過熟,且處理間差異均達到極顯著水平。隨成熟度提高,葉綠素和類胡蘿卜素含量呈明顯的降低趨勢,尚熟與過熟煙葉的差異均達到極顯著水平,類葉比表現(xiàn)為:過熟＞適熟＞尚熟,且過熟煙葉與尚熟煙葉差異達到顯著水平,表明成熟度越高,葉片色素含量中類胡蘿卜素占比越高,葉片黃色越明顯。

表4 不同成熟度鮮煙葉SPAD值和色素含量

2.4 不同成熟度鮮煙葉葉片含水量

綜合圖2、3對不同成熟度煙葉含水量指標進行對比分析可知,葉片含水量、主脈含水量、整葉含水量、葉片自由水含量、葉片束縛水含量均表現(xiàn)為:尚熟＞適熟＞過熟;自由水/束縛水的比例大小表現(xiàn)為:過熟＞適熟＞尚熟。處理之間各項含水量指標的差異均未達到極顯著水平,但尚熟煙葉的葉片含水量與適熟、過熟煙葉的差異達到顯著水平;尚熟煙葉的主脈含水量、整葉含水量、葉片自由水含量與過熟煙葉的差異也均達到顯著水平;不同成熟度處理之間,束縛水含量的差異均達到顯著水平;過熟煙葉的自由水/束縛水比例顯著高于尚熟煙葉。表明成熟度對煙葉含水量及水分狀態(tài)有一定的影響。

圖2 煙葉含水量

圖3 葉片自由水、束縛水含量

2.5 不同成熟度鮮煙葉主要化學成分含量

由表5可知,不同成熟度處理下鮮煙葉總糖、還原糖、蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為:適熟＞尚熟＞過熟,且適熟煙葉與過熟煙葉存在極顯著差異;煙堿、總氮含量表現(xiàn)為:適熟＞過熟＞尚熟,適熟煙葉與尚熟煙葉的差異均達到顯著水平及以上,過熟煙葉與尚熟煙葉存在顯著差異;淀粉含量表現(xiàn)為:尚熟＞適熟＞過熟,且尚熟、適熟煙葉與過熟煙葉的差異均達到極顯著水平,尚熟、適熟處理間存在顯著差異。表明不同成熟度處理對鮮煙葉內(nèi)在化學成分的積累消耗產(chǎn)生了較大的影響。

表5 不同成熟度鮮煙葉主要化學成分/%

2.6 不同成熟度初烤煙葉化學成分含量

由表6可知,不同成熟度初烤煙葉總糖、煙堿、總氮存在顯著差異,還原糖、淀粉、蛋白質(zhì)存在極顯著差異?？緹熁瘜W指標適宜值標準為:氮堿比0.95～1.05,且數(shù)值越接近1越好;糖堿比8.5～9.5,施木克值3.0～4.0,適宜范圍內(nèi)數(shù)值越高越好[15-16]。綜合來看過熟煙葉烤后化學成分協(xié)調(diào)性較好。

表6 不同成熟度初烤煙葉化學成分

2.7 不同成熟度初烤煙葉感官評吸質(zhì)量

如表7所示,隨成熟度提升,煙葉香氣質(zhì)和香氣量提高,燃燒性變差,且過熟與尚熟處理差異達到顯著水平,刺激性明顯降低,處理間得分均達到極顯著水平。雜氣、濃度、余味3項指標則以適熟煙葉得分最高。不同成熟度煙葉感官質(zhì)量總分表現(xiàn)為:過熟＞適熟＞尚熟,尚熟煙葉得分顯著低于適熟和過熟煙葉。

表7 不同成熟度初烤煙葉感官評吸指標得分

2.8 不同成熟度初烤煙葉經(jīng)濟性狀

由表8可知,適熟、過熟煙葉B1F、B2F等級占比較尚熟煙葉顯著提升,B3F等級占比顯著降低。單葉重表現(xiàn)為:適熟＞尚熟＞過熟,且適熟與過熟煙葉的差異達到顯著水平,表明適熟煙葉產(chǎn)量較高。由于適熟煙葉等級結構略低于過熟煙葉,均價表現(xiàn)為:過熟＞適熟＞尚熟。

表8 不同成熟度初烤煙葉經(jīng)濟性狀

3 結論與討論

鮮煙素質(zhì)是鮮煙葉組織結構、色素含量、水分含量、內(nèi)在化學成分含量等方面的綜合體現(xiàn)[3,9],不同成熟度煙葉由于生長發(fā)育周期不同,其外觀狀態(tài)和內(nèi)含物質(zhì)積累消耗程度會存在差異,也就表明不同成熟度煙葉的鮮煙素質(zhì)有所不同[17-19]。而煙葉采收通常以外觀狀態(tài)為主要判斷因素,缺乏對鮮煙素質(zhì)的綜合判定,直接影響到對煙葉烘烤特性的預判和烤后煙品質(zhì)。組織結構受部位、成熟度的影響較大[10],不同成熟度煙葉組織結構的差異會影響到烘烤過程中水分散失和內(nèi)含物質(zhì)轉(zhuǎn)化。K326上部葉從適熟到過熟,葉片厚度、柵欄組織厚度、組織比、緊密度等指標均呈先增長后降低的趨勢,與徐興陽等[20]對“紅大”品種的研究結果一致,過熟煙葉的疏松度明顯高于尚熟和適熟煙葉。暗箱試驗中變黃快的煙葉易烤性好,變黃后不易褐變的煙葉耐烤性好,不同成熟度上部葉暗箱放置過程中,成熟度高的葉片完全變黃較快,且褐變用時縮短,表明隨成熟度提高,K326上部葉易烤性變好,耐烤性變差。暗箱試驗和烘烤過程中煙葉顏色變黃的實質(zhì)是色素降解、類胡蘿卜素占比提升所致。隨成熟度提升,SPAD值急劇降低,且不同成熟度處理之間差異明顯,表明采用SPAD值實現(xiàn)煙葉成熟度的劃分具有較強的可行性。隨成熟度提升,葉綠素和類胡蘿卜素含量也呈降低趨勢,類葉比則呈增長趨勢,葉面黃色逐漸突顯。

鮮煙含水量與烘烤質(zhì)量形成密切相關,鮮煙含水量過高容易掛灰,含水量過低則容易烤青[21],上部葉成熟度從適熟至過熟,葉片含水量、主脈含水量、整葉含水量均呈降低趨勢,且適熟與過熟的差異均達到顯著水平。葉片自由水/束縛水比例隨成熟度提升呈增長趨勢,表明成熟度高的煙葉水分游離狀態(tài)較高,烘烤中具有較好的脫水特性。汪季濤[22]等認為適宜采收成熟度的煙葉烤后化學成分協(xié)調(diào),烤后具有較好的感官評吸質(zhì)量,而高品質(zhì)煙葉形成的前提是烤前鮮煙具備適宜的化學成分。隨成熟度提升,K326上部鮮煙葉總氮、煙堿含量先增長后略有降低,總糖、還原糖、蛋白質(zhì)含量先增長后明顯降低,淀粉含量呈降低趨勢,與劉輝等[8]、張燁[23]的研究結果存在部分差異,主要由于供試烤煙品種、種植區(qū)、農(nóng)藝管理等方面的綜合差異所致。

綜合來看,K326上部鮮煙葉隨成熟度提升,組織結構疏松度明顯提升;易烤性評價由“中等”變“好”,耐烤性評價由“好”變?yōu)椤爸械取?SPAD值明顯降低,色素含量也不斷降低,類葉比逐漸增高;煙葉含水量逐漸降低,葉片脫水特性有所增強,烘烤中水分更易散失;含氮化合物和含糖化合物以適熟煙葉含量最高。在煙葉烘烤環(huán)節(jié),可依據(jù)不同采收成熟度的鮮煙素質(zhì)制定對應烘烤工藝,以提升上部葉可用性。在烤后煙葉品質(zhì)方面,過熟煙葉烤后化學成分含量與優(yōu)質(zhì)煙葉最為接近,且感官評價得分和均價最高,表明過熟煙葉烤后具有較高的內(nèi)在質(zhì)量,但過熟煙葉單葉重顯著低于適熟煙葉,勢必會影響到煙葉產(chǎn)值,影響經(jīng)濟效益的提升。因此,針對采收成熟度的劃分標準有待進一步細化研究。