不同素质烟叶烘烤过程中颜色值与含氮化合物的关系分析

李生栋， 谭方利， 黄克久， 吴文信， 陈少鹏， 郭保银， 宋朝鹏

(1河南农业大学烟草学院，河南 郑州450002； 2湖南省烟草公司郴州市公司，湖南 郴州423000； 3中国烟草总公司重庆市公司，重庆 404100)

不同素质烟叶烘烤过程中颜色值与含氮化合物的关系分析

李生栋1， 谭方利2， 黄克久3， 吴文信2， 陈少鹏3， 郭保银3， 宋朝鹏1

(1河南农业大学烟草学院，河南 郑州450002； 2湖南省烟草公司郴州市公司，湖南 郴州423000； 3中国烟草总公司重庆市公司，重庆 404100)

为明确嫩黄烟、返青烟、高温逼熟烟及贪青晚熟烟等不同素质烟叶含氮化合物与外观颜色参数的变化规律及影响程度，使用SPAD-502及WSC-3型全自动测色色差计测定烘烤过程外观颜色参数(SPAD、明度值L*、红绿值a*、黄蓝值b*)，考马斯亮蓝法及流动分析法测定不同素质烟叶含氮化合物含量。结果表明，嫩黄烟与其他素质烟叶的SPAD值分别在30～42，30～38 ℃下降比例最大。返青烟L*在30～38 ℃上升最多，高温逼熟烟则在38～68 ℃呈下降趋势；嫩黄烟在30～38 ℃时a*增加最小，其他处理均在30～38 ℃增量较大；贪青晚熟烟与其他素质烟叶b*增量最大时期分别为38～42，30～38 ℃。不同素质烟叶在烘烤过程中烟碱、总氮、蛋白质含量均呈现下降趋势，但降解转化时期不同。相关分析结果表明，烟叶外观颜色参数与含氮化合物含量之间呈不同程度相关，且不同种类含氮化合物对烟叶外观颜色直接影响程度不同。可依据烟叶外观颜色变化参数较为精准地预测不同素质烟叶内在含氮化合物的含量变化，克服单纯以色素降解为烘烤判断依据的问题。

不同素质烟叶；颜色参数；含氮化合物；营养转化

生态、栽培等综合因素造成的烟叶内在营养素质不同，在烘烤环节对不同烟叶品质的影响会进一步扩大，特殊素质烟叶的烘烤单纯以传统“黄、鲜、净”为标准则会造成大分子营养物质转化不充分，加剧烤后烟叶化学成分不协调，从而降低烟叶品质。因此，明确不同素质烟叶内在大分子含氮化合物与烟叶颜色直观变化规律至关重要。烤烟色素含量与颜色值变化研究较多，如霍开玲等[1]、张丽英等[2]以不同成熟度烟叶为研究对象探究其在烘烤过程中的颜色参数变化；贺帆等[3-4]、王涛等[5]、霍开玲等[6]对烟叶烘烤过程中颜色参数与主要化学成分进行研究，建立了烘烤过程中主要化学成分的预测模型，相对提高了烟叶烘烤操作的准确性；段玉林等[7]利用原烟颜色参数进行烤烟分级研究，表明烤烟级别与外观颜色具有关联性；此外，颜色参数与内在物质之间的关系在农业其他领域有较为广泛的应用[8-9]。烘烤过程中烟叶颜色与化学成分之间的研究较为广泛，但试验材料多以成熟度为处理或涉及烟叶内在成分较为广泛，对以综合因素造成的特殊素质烟叶含氮化合物与颜色参数的研究尚未涉及。本研究通过监测烟叶生育期生态条件、栽培管理等综合因素，对不同素质烟叶含氮化合物烘烤中变化及对应颜色参数变化规律进行研究，探究两者之间的相关性及影响程度，为特殊营养素质烟叶烤黄、烤香提供精准的烘烤判断依据。

1 材料与方法

1.1试验材料

试验于2015年在湖南省桂阳县正合烟草站进行。供试土壤为典型水稻土，前茬作物水稻，土壤pH值弱酸性至中性。供试烟草品种为K 326。2015-03-20移栽，种植行距120 cm，株距20 cm，打顶后株高110～120 cm，可采叶片数18～20片。通过湖南省桂阳县2015年烟草生育期生态数据采集，并参考桂阳县烟草气象局提供数据，结合宫长荣[10]、朱佩等[11]、陈颐等[12]研究，确定湖南省桂阳县K 326不同素质烟叶类型如表1所示。

表1 不同素质烟叶基本信息Table 1 The basic information of differentquality tobacco leaves

1.2测定项目与方法

试验样品颜色数据采集使用SPAD-502(日本产)及WSC-3型全自动测色色差计(北京光学仪器厂)，测定方法参照谢晓金等[13]、霍开玲等[1]方法，并依据实际情况改进并扩大样品数量。留样方法采用杀青烘干法[14]，总氮、烟碱含量采用流动分析法测定[15]，使用考马斯亮蓝测定样品蛋白质含量[16]。

1.3数据处理与分析方法

采用Excel 2010进行试验数据整理、作图及试验数据的量纲一处理，以此来消除不同指标、不同量纲对数据处理的影响。处理方法如下公式所示：

(1)

2 结果与分析

2.1不同素质烟叶烘烤过程中颜色值变化

SPAD数值可反映样品的绿色程度，数值越大绿色越浓，反之越小。由表2可知，不同素质烟叶在烘烤至48 ℃后SPAD数值均为0，但在变黄期与定色前期数值变化差异较大。嫩黄烟与贪青晚熟烟在30～42 ℃下降比例最大，分别为99.42%，96.34%，42～68 ℃基本稳定；返青烟与高温逼熟烟在30～38 ℃的SPAD值下降比例分别为92.00%，89.72%，38～42 ℃，分别下降7.96%，10.28%，均呈现“先快速下降，再缓慢下降，后趋于稳定” 的趋势；除贪青晚熟烟在42～48 ℃SPAD值仍有下降外，其余处理均在42 ℃时降为最低。

表2 不同素质烟叶烘烤过程中颜色值变化Table 2 The change of color parameters during bulk curing process

注：小写字母表示差异显著，大写字母表示差异极显著。下同。

Note: Lowercase letters indicate significant difference at 5% level. Capital letters indicate very significant difference at 1% level.The same as below.

采用测色色差计可从L*，a*，b*方面说明烘烤过程中烟叶颜色的变化规律。由表1可知，烘烤过程中不同素质烟叶色度参数基本均呈现上升趋势。而不同素质烟叶30～38 ℃的L*以返青烟上升最多，贪青晚熟烟上升最少，分别为24.87，7.76；在整个变黄期(30～42 ℃)的L*数值上升以返青烟最大，贪青晚熟烟次之，嫩黄烟再次，高温逼熟烟最小，且烘烤过程中高温逼熟烟L*变化明显区别于其他处理，其在38～68 ℃期间L*呈下降趋势。在30～38 ℃嫩黄烟a*增加最小，为9.30，且在38～42 ℃增量为8.57，变黄期a*基本呈匀速增加，而其他处理均在30～38 ℃增量较大，变黄后期增量较小。变黄期贪青晚熟烟b*变化明显区别于其他烟叶，其在变黄前期、变黄后期的增量分别为1.20，13.72，且在定色期仍有5.08的增长，定色期前呈“缓慢增加、快速增加、缓慢增加”的趋势，而其他素质烟叶在30～38 ℃增长较快，除嫩黄烟与返青烟在38～42 ℃略有下降外，均呈基本稳定趋势。

2.2不同素质烟叶烘烤过程中含氮化合物的变化

烤烟含氮化合物的含量高低与相应的烟草品质密切相关[17]，如表3所示。不同素质烟叶在烘烤过程中烟碱、总氮、蛋白质含量均呈现下降趋势，这与前人研究结果基本吻合[18-20]，但不同素质烟叶之间存在差异性。综合表3中数据可知，鲜烟蛋白质含量以贪青晚熟烟最高，高温逼熟烟次之，返青烟再次，嫩黄烟最小；但在烘烤过程中30～38 ℃，返青烟降解量最大，为25.2 mg·g-1；其次为高温逼熟烟，降解量为18.9 mg·g-1；返青烟与高温逼熟烟在38～42 ℃的降解量分别为2.9 mg·g-1，2.4 mg·g-1，随后均呈基本稳定趋势；但嫩黄烟与贪青晚熟烟在42～48 ℃时蛋白质仍有相对较大降低，分别为3.0，2.2 mg·g-1，随后呈现稳定趋势；烘烤过程蛋白质总降低比例以返青烟最大，贪青晚熟烟次之，高温逼熟烟再次，嫩黄烟最小；但烤后烟叶蛋白质含量以贪青晚熟烟最大，高温逼熟烟次之，返青烟再次，嫩黄烟最小。烟碱含量在烘烤过程中均呈现小幅度下降，不同素质烟叶烟碱总降解比例嫩黄烟最大，返青烟次之，高温逼熟烟再次，贪青晚熟烟最小，分别为29.07%，28.80%，17.15%，11.12%，但烤后烟叶烟碱含量以高温逼熟烟最大，贪青晚熟烟次之，返青烟再次，嫩黄烟最小。在烘烤过程中总氮与烟碱变化趋势基本相同，除贪青晚熟烟外，其余素质烟叶在烘烤过程中变化基本一致；而贪青晚熟烟在38～42℃降解幅度最大，为2.4 mg·g-1，随后呈现稳定小幅度下降；烤后烟叶总氮含量高温逼熟烟最高，贪青晚熟烟次之，返青烟再次，嫩黄烟最小。氮碱比可反映出烟叶内部总氮与烟碱的协调性，由表2可知，嫩黄烟、返青烟氮碱比呈上升趋势，变化规律基本稳定，但贪青晚熟烟在38～42 ℃则呈现下降趋势，烤后烟氮碱比以嫩黄烟最大，返青烟次之，贪青晚熟烟再次，高温逼熟烟最小。

表3 不同素质烟叶烘烤过程中含氮化合物的转化规律Table 3 The change of nitrogen-containing during bulk curing process of different quality tobacco leaves mg·g-1

2.3不同素质烟叶颜色值与含氮化合物的相关分析

如表4所示，不同素质烟叶绿色度(SPAD值)均与蛋白质、烟碱、总氮含量呈极显著正相关，而红绿值(a*)则与上述物质含量均呈现极显著负相关。嫩黄烟明度值L*与蛋白质含量呈极显著负相关，而与其他2种物质含量呈显著负相关；黄蓝值(b*)与蛋白质含量呈显著负相关。返青烟烘烤过程中L*，b*与蛋白质、总氮含量呈极显著负相关。高温逼熟烟L*与蛋白质、烟碱含量呈负相关，但显著性不明显，与总氮含量呈正相关，其相关性明显区别于其他素质烟叶；b*则与含氮化合物的含量均呈现极显著负相关。贪青晚熟烟L*与蛋白质、总氮的含量呈极显著负相关，与烟碱呈显著负相关；b*与含氮化合物的相关性与高温逼熟烟相同，均呈现极显著负相关。

表4 不同素质烟叶颜色值与含氮化合物的相关分析Table 4 Correlation between leaf color parameters and nitrogen-containing of tobacco leaves with differentquality during the flue-curing process

注：*为显著差异(P<0.05),**为极显著差异(P<0.01)。

Note: * indicates significant difference at 5% level, ** indicates very significant difference at 1% level.

3 结论与讨论

绿色度(SPAD)及红绿值(a*)参数均能反映烟叶由绿变黄程度。在烘烤过程中不同素质烟叶与外观颜色均由绿转黄，SPAD值逐渐减小为0，a*则从负值逐渐升高为正值；明度值(L*)及黄蓝值(b*)则在烘烤前期呈逐渐升高趋势，中后期则呈平稳变化或逐渐轻微减小趋势；但不同素质烟叶外观颜色参数明显变化时期不同。烟叶在烘烤过程中烟碱、总氮、蛋白质含量均呈现下降趋势，但由于不同素质烟叶选取部位不同、形成因素不同、生育期生态条件不同等导致不同素质烟叶内在含氮化合物含量及明显转化时期存在较大差异。相关分析表明，SPAD值与总氮、烟碱、蛋白质含量均呈极显著正相关，L*，a*，b*则在不同素质烟叶中与总氮、烟碱、蛋白质含量表现出不同程度的相关性。

烟叶不同素质的本质在于内部营养积累量与积累比例的不同，田间生长及烘烤过程中最直观的表现为颜色变化，而内部色素的转化是决定烟叶颜色变化的最直接因素[21]。但单纯以色素转化为参考会增加烤后烟叶黄、香不协调的问题，单纯追求传统的“黄、鲜、净”标准已不能满足烟叶的工业与消费需求[22-23]，因此，以色素转化来简单判断烟叶调制成熟度具有局限性。蛋白质、烟碱、总氮等含氮化合物不仅与烟叶外观颜色有关，而且与烟叶身分、组织结构、致香前体物质等有密切联系。[24]

综合考虑品种特性、部位特征及生态等因素，湖南烟草下部叶生育期中多遭受连续多雨寡日照天气，嫩黄烟叶位较低、叶片发生较早，且下部叶采收时烟株根系供应营养较为优先供应叶龄较小的叶片，而对于下部叶叶龄较大的“老叶”供应较少等因素造成叶内在营养物质积累不充分，在烘烤过程中含氮化合物降解转化比例相对较小，色素分解较快。[25]返青烟由于成熟期遭遇连续阴雨，较多的水分促进烟株根系对土壤中肥料的再次吸收，造成烟株氮代谢相对增强，外观表现为原有成熟特征消失。但由于采收相对及时，加之为中部叶特有素质特点，因此，除叶绿素含量相对较高外，其余含氮化合物在烘烤过程中变化较为缓和。上部烟叶高温逼熟是湖南特有生态条件决定的，也是湖南烟区浓香型烟叶特点形成的主要因素之一；但长时间的高温、强光会促使烟叶部分色素降解，但同时促使烟叶抗逆保水性增强，从而促使脯氨酸[25-27]及其他含氮化合物含量的增加，且在烘烤过程中需要较高的温度、相对较长的时间进行分解转化。上部烟叶的贪青晚熟烟发生的主要原因在于连续雨水促使烟叶光解的色素得到恢复，且烟株根系活力得到激发加之叶片数减少，造成烟叶含氮化合物得到较多积累。除此之外，高温逼熟之后遭遇低温多雨促使烟叶抗逆机制进一步增强，因此，在烘烤过程中湖南上部叶贪青晚熟较难烘烤，大分子营养物质的转化需要相对较高的温度于较长的时间。

本试验从烟叶营养积累特点及生育期所处的生态特点入手，以烘烤过程中烟叶外观颜色参数与内在含氮化合物转化程度相结合，探明了不同素质烟叶外观颜色变化与内在含氮化合物转化规律的特点，明确了不同外观颜色参数与含氮化合物之间的关系，避免了单纯以色素降解转化程度来判断烟叶烘烤进程的缺陷，从含氮化合物降解转化的角度，结合不同素质烟叶特征特性及生态环境确保烟叶“黄、鲜、净”的基础上，充分降解大分子含氮物质，增加烟叶致香前体物质，促进烟叶烤黄、烤香。

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(责任编辑：常思敏)

Relationshipbetweenthecolorvalueandthecontentofnitrogencompoundsduringbulkcuringprocessoftobaccoleavesofdifferentquality

LI Shengdong1, TAN Fangli2, HUANG Kejiu3, WU Wenxin2, CHEN Shaopeng3, GUO Baoyin3， SONG Chaopeng1

(1.Tobacco College of Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2.Chenzhou Company of Hunan Tobacco Company, Chenzhou 423000, China; 3. Chongqing Company of China National Tobacco Corporation, Chongqing 404100, China)

In order to find out the relationship and dynamic change regularity among nitrogen compounds and color parameters of tender leaves, re-greening leaves, heat-forced maturity leaves and over-green and late-maturing leaves, SPAD-502 and WSC-3 automatic color difference meters were used to determine the color parameters, and coomassie brilliant blue technique and continuous flow analytical system(CFA) were used to determine the nitrogen compounds content of tobacco different quality. The results showed that the SPAD value of tender leaves declined most at 30～42 ℃ and that of other leaves declined most at 30～38 ℃; the SPAD value of re-greening leavesL*increased most at 30～38 ℃, and that of heat-forced maturity leaves increased at 38～68 ℃; the SPAD value of tender leavesa*declined at 30～38 ℃, but that of others increased at this stage; the SPAD value of over-green and late-maturing leavesb*and others increased most at 38～42 ℃ and 30～38 ℃. The content of nicotine, total N and protein all declined during bulk curing process in tobacco leaves of different quality, however the conversion stage was different. The correlation analysis showed that the correlativity between color parameters and nitrogen compounds was somewhat different, and different kinds of nitrogen compounds had different direct influence on color parameters in tobacco leaves of different quality. This study indicated that we can use color parameters to make more accurate prediction of nitrogen compounds content in tobacco leaves of different quality during bulk curing process, and avoid the disadvantages of judging only by pigment content as bulk curing basis.

tobacco leaves of different quality; color parameters; nitric compounds; nutrition conversion

2015-06-04

湖南省烟草公司彬州市公司资助项目(201543100094001)

李生栋(1991-)，男，河南南阳人，硕士研究生，从事烟草调制加工研究。

宋朝鹏(1978-)，男，河南南阳人，副教授，博士。

1000-2340(2016)06-0709-06

S 572

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