SPAD值与烟叶成熟度及品质的关系初探

胡静宜，李 力，曾德武，宋 浩，符建国，钱 华，陈红丽*

(1.河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002；2.湖南省烟草公司 长沙市公司 浏阳市分公司，湖南 浏阳 410300；3.湖南中烟责任有限公司，湖南 长沙 410007)

烟叶成熟度是指调制成熟度和田间成熟度，烟叶成熟度直接影响烤烟的品质[1-3]。调制成熟度和田间成熟度密切相关，田间成熟度是调制成熟度的基础[4-5]。因此，烟叶适熟采收对烤烟的品质至关重要[6-7]。烟叶的颜色是判断烟叶田间成熟度的一个重要依据[8]。随着烟叶的成熟，叶片中叶绿素降解，烟叶颜色由绿变黄，叶绿素含量是一个重要的参考参数，叶绿素含量的高低不仅会影响烟叶的产量，并且对于收获季节的确定都有较大的影响，同时叶绿素含量与烟叶成熟度及香气质和香气量密切相关。已有研究[9-11]表明，SPAD叶绿素仪读数与不同叶位、不同成熟度烟叶的叶绿素含量有非常好的线性关系，可以用SPAD值表示叶绿素含量的高低，但是依据烤后烟叶物理特性、主要化学成分、中性致香物质、感官质量得出适合烟叶采收的最佳SPAD值的研究鲜有报道。本试验测定了G80品种不同部位、不同成熟度烟叶的SPAD值，分析了烟叶SPAD值与不同成熟度烟叶物理特性、主要化学成分、中性致香物质以及感官质量的关系，以确定最佳采收成熟度对应的SPAD值，为湖南长沙烟区主栽烟叶生产上的成熟采收提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试材料

试验安排在湖南省浏阳市沙市镇中洲村。供试品种为G80。土壤为中壤土，地势较平坦，土层深厚，肥力均匀，前作为水稻。土壤pH值为6.12，有机质含量为30.74 g/kg，碱解氮含量为145.23 mg/kg，速效钾含量为214.65 mg/kg，有效磷含量为34.98 mg/kg。2018年3月22日采用井窖式移栽，行距1.2 m，株距0.5 m，施氮量为84 kg/hm2。

1.2 试验处理

按照下(3～5叶位)、中(9～11叶位)、上(15～17叶位)3个部位，每个部位根据烟叶的成熟度表观特征，分为欠熟、适熟、成熟、过熟4个成熟度(表1)，共设置12个处理。每个处理选取大田管理规范、长势均匀的25 kg鲜采收烟叶(约5竿)，从中随机选取20片烟叶测定SPAD值，同时进入烤房，按照当地烘烤工艺进行烘烤。

表1 各部位烟叶不同成熟度处理及主要外观特征

注：M1代表烟叶欠熟，M2代表烟叶适熟，M3代表烟叶成熟，M4代表烟叶过熟。X代表下部叶，C代表中部叶，B代表上部叶。

1.3 测定项目

1.3.1 SPAD值测定 使用SPAD-520叶绿素仪分别测定每片烟叶以主脉为对称的叶基、叶中、叶尖共6个点的SPAD值，测定部位为叶缘和主脉间的中间部位，测定的SPAD值的加权平均值为该片烟叶的SPAD值。

1.3.2 物理特性测定 叶片厚度参照GB 451.3-2002进行测定，填充值参照YC/T 152—2001进行测定，抗张强度参照GB/T 12914—2008进行测定，含梗率参照主脉率测定。

1.3.3 化学成分测定 总糖、还原糖按照YC/T 159—2002 的方法进行测定。烟碱按照YC/T 160—2002 的方法进行测定。总氮按照YC/T 33—1996 《烟草及烟草制品总氮的测定：克达尔法》进行测定。钾按照YC/T 217—2007 《烟草及烟草制品钾的测定：克达尔法》氯进行测定。氯按照YC/T 162—2002《烟草及烟草制品氯的测定：克达尔法》进行测定。蛋白质按照YC/T 166—2003《烟草及烟草制品总蛋白质含量的测定》进行测定。

1.3.4 中性致香物质测定 称取20.0 g样品置于水蒸气同步蒸馏萃取装置中，用二氯甲烷进行萃取浓缩后，采用美国HP 6890-5975气质联用仪对烟叶样品进行定性定量分析。

1.3.5 感官评吸鉴定 按照 YC/T 138—1998的规定进行评吸，包括香气质、香气量、杂气、浓度、刺激性、劲头、余味、柔细度等。

1.4 数据处理

使用Excel 2010进行数据处理，使用SPSS 20.0和DPS 7.05进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 SPAD值与不同部位烟叶成熟度之间的关系

对各部位不同成熟度烟叶的SPAD值取平均值，进行差异显著性分析，结果见表2。由表2可知，烟叶SPAD值随成熟度的提高而减小，下、中、上3个部位的烟叶分别以XM1、CM1、BM1即欠熟时，烟叶SPAD值最大。不同成熟度的同部位烟叶，其SPAD值存在显著性差异。由此可得，SPAD值能较好地区分下、中、上部叶成熟度差异。

表2 不同成熟度烟叶的SPAD值

注：同列不同小写字母表示达到5%的显著性差异水平。下同。

2.2 SPAD值与不同成熟度烟叶挂灰比例的关系

不同成熟度的烟叶，其叶绿素含量不同，造成烟叶易烤性不同。由表3可知，下、中、上3个部位的烟叶，均表现为烟叶成熟时(即M3处理)，正常烟比例最高；烟叶欠熟时(即M1处理)，正常烟比例最低。下部叶以XM3处理挂灰烟比例最低，XM2和XM4处理次之，XM1处理挂灰烟比例最高；中部叶以CM3处理挂灰烟比例最高，CM4和CM2处理次之，CM1处理挂灰烟比例最高；上部叶以BM3处理挂灰烟比例最低，BM2和BM4处理次之，BM1处理挂灰烟比例最高。总体上，3个部位分别以处理XM3(SPAD值16.36～20.63)、CM3(SPAD值16.13～22.40)、BM3(SPAD值22.60～26.94)的烤后烟叶挂灰烟比例最低，烟叶具有较好的易烤性。

表3 不同采收成熟度烤后烟叶的挂灰比例

2.3 SPAD值与不同成熟度烟叶物理特性的关系

烟叶的物理特性是判断烟叶质量的一项重要指标。烟叶的物理特性是烟叶内在质量的直观表现。由表4可知，下部叶XM3处理即成熟烟叶的填充值相对较小，与其他处理差异不显著；XM3处理烟叶的含梗率相对较小，与其他处理存在显著差异；XM3处理烟叶的抗张强度相对较大，与其他处理差异不显著；厚度和拉力在4个处理间差异不显著。中部叶CM3处理即成熟烟叶的含梗率相对较小，与其他处理存在显著差异；CM3处理烟叶的单叶重相对较大，与其他处理差异不显著；CM3处理烟叶的抗张强度相对较大，与CM1、CM2处理存在显著性差异；填充值和拉力在4个处理间差异不显著。上部叶BM3处理即成熟烟叶的含梗率最小，与其他处理存在显著差异；BM3处理烟叶的抗张强度相对较大，与其他处理存在显著差异；填充值、厚度和拉力在4个处理间差异不显著。

总体上，3个部位分别以处理XM3(SPAD值16.36～20.63)、CM3(SPAD值16.13～22.40)、BM3(SPAD值22.60～26.94)的物理特性指标最佳，烟叶耐加工性能最优。

表4 不同采收成熟度烤后烟叶的物理特性

2.4 SPAD值与不同成熟度烟叶化学成分的关系

由表5可知，随着成熟度的增大，3个部位烟叶的还原糖、烟碱、总氮、总糖含量大体表现为先增加后减小的趋势，烟碱含量均表现为先增加后减小的趋势。下、中、上3个部位均以处理XM3(SPAD值16.36～20.63)、CM3(SPAD值16.13～22.40)、BM3(SPAD值22.60～26.94)还原糖含量最高，烟碱含量相对较低，总糖含量最高，糖碱比相对较高。总体上，XM3、CM3、BM3这3个处理烟叶的主要化学成分相对较协调。

2.5 SPAD值与不同成熟度烟叶中性致香成分的关系

由表6可知，下部叶以XM3即成熟烟叶的棕色化降解产物含量最高，以XM1即欠熟烟叶的芳香族氨基酸裂解产物和类胡萝卜素降解产物含量最高，以XM2即适熟烟叶的新植二烯含量和中性致香成分总量最高，以XM4即过熟烟叶的西柏烷类降解产物含量最高。由表7可知，中部叶以CM4即过熟烟叶的棕色化降解产物和类胡萝卜素降解产物含量最高，以CM2即适熟烟叶处理的芳香族氨基酸裂解产物、新植二烯和中性致香成分总量的含量最高,以CM1即欠熟烟叶处理的西柏烷类降解产物含量最高。由表8可知，上部叶以BM3即成熟烟叶处理的棕色化降解产物和芳香族氨基酸裂解产物含量最高，以BM2即适熟处理的类胡萝卜素降解产物、新植二烯和中性致香成分总量的含量最高，以BM4即过熟烟叶处理的西柏烷类降解产物含量最高。

表5 不同采收成熟度烤后烟叶的化学成分

表6 不同采收成熟度烤后下部烟叶的中性致香成分 μg/g

表7 不同采收成熟度烤后中部烟叶中性致香成分μg/g

表8 不同采收成熟度烤后上部烟叶的中性致香成分 μg/g

续表8：

香气类型香气成分BM1BM2BM3BM4b-环柠檬醛0.590.770.810.84β-大马酮20.1422.5421.4020.99β-二氢大马酮13.4814.8512.6812.77香叶基丙酮5.057.998.207.81二氢猕猴桃内酯0.580.981.051.12巨豆三烯酮12.572.452.422.38巨豆三烯酮29.6512.2011.4110.54巨豆三烯酮32.654.123.473.923-羟基-β-二氢大马酮2.673.323.353.00巨豆三烯酮48.9711.069.989.15螺旋兰草酮0.690.751.500.59法尼基丙酮14.8317.6018.4816.44总量82.89100.1296.3591.01西柏烷类降解产物茄酮46.8251.1757.2366.17其他类香气成分2,6-壬二烯醛0.270.250.230.19藏花醛00.330.330.22愈创木酚1.381.862.001.75总量1.662.442.562.17新植二烯新植二烯571.69841.38785.53682.82香气成分总量746.671046.50994.25886.30

总体上，XM2(SPAD值21.14～27.15)、CM2(SPAD值23.10～26.98)、BM2(SPAD值26.94～31.40)这3个处理中性致香成分总量最高。XM3(SPAD值16.36～20.63)、CM3(SPAD值16.13～22.40)、BM3(SPAD值22.60～26.94)这3个处理次之。

2.6 SPAD值与不同成熟度烟叶感官质量的关系

从表9可以看出，下部叶以XM2即适熟烟叶香气质较好、香气量足、浓度高，以XM3即成熟烟叶柔细度好、余味舒适、刺激性小、感官质量评价得分最高；中部叶以CM3即成熟烟叶柔细度好、杂气相对较小、刺激性小，以CM2即适熟烟叶香气量最足、柔细度较好、余味舒适，感官质量评价得分最高；上部叶以BM3即成熟烟叶香气质较好、杂气小，以BM1即欠熟烟叶香气量增加、浓度高、余味舒适、杂气小、感官质量评价得分最高。

总体上，3个部位分别以处理XM3(SPAD值16.36～20.63)，CM2(SPAD值23.10～26.98)、BM1(SPAD值31.40～33.93)的感官质量最佳。XM2(SPAD值21.14～27.15)、CM3(SPAD值16.13～22.40)、BM3(SPAD值22.60～26.94)这3个处理次之。

表9 不同采收成熟度烤后烟叶的感官质量

注：总分=香气质×2.4+香气量×2.4+浓度×1.6+柔细度×1+余味×1.6+杂气×1+刺激性×1。

3 讨论

烟叶在生长过程中，随着成熟度的增加，叶片叶绿素逐渐降解，叶绿素与类胡萝卜素比值逐渐减小，叶片颜色由绿变黄。烟叶颜色的变化，是田间判断烟叶成熟的重要依据。烟叶成熟度与叶绿素含量呈负相关，烟叶成熟度越高，其叶绿素含量越低[10]。因此叶绿素含量是判断烟叶是否适合采收的重要依据。但是叶绿素含量的测定存在操作麻烦、需要放置时间长、不具有实时性，且对烟叶有破坏性等缺点[12-14]。因此在实际生产中通过叶绿素含量来指导烟叶适熟采收的方法具有一定的弊端。手持SPAD-520叶绿素仪具有操作简单、方便快捷、实时性强、对烟叶无破坏性等优点[10,15-18]。李佛琳等[8]通过实验证明，应用SPAD叶绿素仪来表示烟叶中叶绿素含量这一方法是可行的。李旭华等[10]的研究结果表明，叶绿素仪读数与不同叶位、不同成熟度烟叶的叶绿素含量有非常好的线性关系。因此可以用SPAD值表示叶绿素含量的高低。在本研究中，烟叶SPAD值随成熟度的增大而减小，与成熟度呈负相关，这个结果与孙阳阳等[18]的研究结果一致。因此可将烟叶田间SPAD值与其外观颜色特征相结合，作为判断烟叶是否适合采收的重要依据。本试验对SPAD值与挂灰烟叶的比例的关系研究表明，下、中、上3个部位的烟叶，均在成熟度适中时，正常烟叶比例最高，挂灰烟叶比例最低。这可能是因为成熟烟叶的叶绿素含量相对较低，在烘烤过程中降解较快，其内在化学成分相对于未熟和过熟烟叶更协调，因此烘烤后外观质量更好，挂灰烟比例最低[19-20]。烟叶成熟时，含梗率最小，填充值相对较小，单叶重和抗张强度相对较大，耐加工性较好，该研究结果与杨虹琦等的优质烟叶物理特性研究结果相一致[21]。本试验还研究了SPAD值对烤后烟叶质量的影响，结果表明，下、中、上3个部位的烟叶，在烟叶成熟时，还原糖、总糖含量最高，烟碱含量相对较低，糖碱比相对最高，化学成分相对最协调，此实验结果与王传义等的研究结果相一致[19]。对SPAD值与中性致香成分和感官质量的关系研究表明，随着成熟度的增加，烟叶中性致香成分总量相对较高，感官质量相对处于较高档次，这与朱忠等的研究结果一致[22]。下、中、上3个部位烟叶成熟度适中时，SPAD值分别为16.36～20.63、16.13～22.40、22.60～26.94。本试验仅针对湖南浏阳地区G80品种进行了研究，对于其他地区以及其他烟草品种，用SPAD值与外观颜色特征相结合来判断适时采收，仍有待进一步研究。

4 结论

用SPAD值结合烟叶外观颜色特征来指导湖南浏阳主栽品种G80的成熟采收是可行的。在下部叶SPAD值为16.36～20.63、中部叶SPAD值为16.13～22.40、上部叶SPAD值为22.60～26.94时采收，烤后烟叶挂灰烟比例最小，烟叶耐加工性最优，内在化学质量最协调，中性致香成分总量相对较高，感官质量处于较高档次，可为湖南主栽品种G80生产上的成熟采收提供理论依据。