不同烤烟品种不同成熟度上部叶烘烤特性研究

武圣江 莫静静 娄元菲 涂永高 赵会纳詹 军 韦克苏 赵德刚

(1贵州大学精细化工研究开发中心，贵州 贵阳 550025；2贵州省烟草科学研究院，贵州 贵阳 550081；3 贵州中烟工业有限责任公司，贵州 贵阳 550000；4云南省教育厅，云南 昆明 650223；5 教育部山地植物资源保护与种质创新重点实验室/贵州大学农业生物工程重点实验室，贵州 贵阳 550025；6贵州省农业科学院，贵州 贵阳 550006)

烤烟烘烤特性包括易烤性和耐烤性。 易烤性指烟叶在烘烤过程中变黄、脱水的难易及同步程度，主要反映烟叶的变黄特性；耐烤性是烟叶在烘烤中对烘烤环境条件的敏感性或耐受性[1]。 目前，烤烟上部叶工业可用性低是国内烤烟生产面临的一个突出问题[2-4]。明确烟叶烘烤特性差异是提高烟叶可用性的重要前提，而暗箱试验是检测烤烟品种烘烤特性的一种重要方法[5]。 近些年，为探讨烤烟品种烘烤特性差异，利用暗箱试验开展了大量研究，发现中下部烟叶变黄略快，中部烟叶变黄后维持时间较长，上部烟叶维持时间相对略短[6-7]。 土壤中供氮形态[8]、烟苗移栽期[9]、烟叶开片程度[10]、烟叶素质差异[11]和烘烤工艺措施[12]等对烟叶烘烤特性均具有重要的影响。 烤烟品种烘烤特性还受遗传基因控制，易烤性遗传符合E1 模型，耐烤性遗传符合E0 模型[13-14]，不同品种烤烟烘烤特性差异显著[6-7，15-17]。 此外，徐秀红等[18]发现烤烟烘烤性状与烤后烟叶各主要化学成分含量的相关性不同，与总氮和烟碱含量的相关性最大，特别是与总氮、与总糖和还原糖的相关性较大，与钾和氯无明显相关性。前人对不同烤烟品种烘烤特性的研究缺乏系统性，结论不一致，且缺少定量定性指标[19]。 毕纳1 号、遵烟6号、贵烟1 号、贵烟4 号是贵州自育特色烤烟品种，K326 和红大是国内特色烤烟品种，在贵州均有一定的种植面积。 本研究通过探讨烘烤和暗箱试验中K326、毕纳1 号、遵烟6 号、贵烟1 号、贵烟4 号、红大不同成熟度上部烟叶失水速率、变黄变褐特性、叶绿素相对含量(soil and plant analyzer development，SPAD)、颜色参数、多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)活性变化，并对烤后烟叶常规化学成分的适宜性进行分析评价，以期为烤烟烘烤特性差异判断、指标优化及品种烘烤提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验地概况

试验于2014-2016 年在贵州省烟草科学研究院福泉试验基地进行，烟田土壤肥力中等。 供试烤烟品种为K326、毕纳1 号、遵烟6 号、贵烟1 号、贵烟4 号、红大，种子由贵州省烟草科学研究院良种繁育中心提供。 试验地小区面积为0.670 hm2，单个小区面积0.033 hm2。 不同品种随机区组设计，3 次重复。 于4月中旬移栽，行距120 cm，株距50 cm，按照贵州优质烤烟进行规范化栽培管理。 8 月下旬以M1(尚熟，主脉发白，支脉一半至大部分变白，叶面有不明显成熟黄斑，叶尖和叶缘呈浅黄色)、M2(成熟，主脉发白，支脉大部分变白，叶面呈浅黄色至淡黄色，有黄色成熟斑，叶耳浅黄色，叶尖带黄白色，叶面起皱)和M3(完熟，主脉发白，支脉几乎全白，叶面呈浅黄色至淡黄色，有明显黄白色成熟斑、常伴有赤星病斑，叶耳浅黄色，叶尖带黄白色，叶面起皱)3 个成熟度烟叶(第16 位叶)为材料开展试验。

1.2 试验设计

暗箱试验[5]:设计长1.0 m、宽0.8 m、高0.2 m 的抽屉暗箱6 个，每个暗箱可平放不重叠的3 片烟叶，将K326、毕纳1 号、遵烟6 号、贵烟1 号、贵烟4 号、红大不同成熟度上部鲜烟叶分别取1 片(共18 片)，挂牌后，随机选取一个抽屉暗箱将烟叶样品放置其中，室温，避光密封，保持试验环境条件一致。 每24 h 观察一次，记录烟叶变黄、变褐情况，并测定烟叶水分含量、SPAD 值、颜色参数变化。 试验重复3 次。

烘烤试验:供试烤房为贵州省烟草科学研究院设计的双层温湿自控远红外试验专用气流上升式密集电

烤房，规格为长3.50m、宽1.35m。 采用插扦式散叶装烟方式，将烟叶均匀装进烤房，装烟密度为75 kg·m-3，将不同品种型烤烟样品装在同一烤房内相同位置。 在烤房侧面距离烤房门1/3 和2/3 处的烤房第二层(从底层起)设置取样窗，每个烤房共4 个。 按照行业标准烤烟散叶烘烤技术规程(YC/T 457-2013[20])进行烘烤操作。 分别于烘烤0、24、48、72、96 h 取样，一份烘烤过程中烟叶样品用于水分含量、PPO 活性的测定；另一份用于对烟叶变黄情况的统计。 散叶烘烤烤房装烟量大，烘烤变黄期排湿慢、烟叶干燥慢，一般认为0～72 h 为变黄期，72～96 h 为定色初期。 另取不同品种不同成熟度烤后烟叶样品测定常规化学成分含量。 试验重复3 次。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 烟叶失水特性 采用杀青烘干法[21]测定烟叶的水分含量；失水速率为单位时间内烟叶水分损失量，以0～72 h(变黄期)和72 ～96 h(定色初期)的失水速率之比为失水均衡性，上部烟叶失水均衡性为0.4 ～0.5 之间时易烤性好[5]；暗箱失水速率为暗箱试验0 ～120 h 之间的失水速率。

1.3.2 烟叶变黄变褐特性 对不同品种不同成熟度烟叶烘烤过程中烟叶全部变黄时间(每个处理10 片烟叶)，以及暗箱试验过程中烟叶全部变黄的时间和褐化30%叶片面积时间(每个处理3 片烟叶)进行统计分析。 暗箱试验上部叶变黄时间为72～84 h 的烟叶易烤性好，84～108 h 的易烤性中等，108 h 以上的易烤性较差；暗箱试验上部叶变褐30%叶片面积时间为60 h 以上的耐烤性较好，36～60 h 的耐烤性中等，36 h 以下的耐烤性较差[5]。

1.3.3 SPAD 值 利用SPAD-502 叶绿素仪(日本，柯尼卡美能达)测定暗箱烟叶SPAD 值[22]。

1.3.4 颜色值 利用CR-10 便携式色差计(日本，柯尼卡美能达)测定暗箱烟叶颜色参数值[23-24]，从L、a、b 3 个方向三维立体分别评价(图1)，并自动计算彩度C 和色相角H，公式为:C ＝(a2＋b2)1/2，H ＝arctan(b/a)。 在距离烟叶主脉5 cm 处测量对称点的叶色，每半片叶匀称测量3 个点，每片叶6 个点的平均值为此叶片的色差值。

1.3.5 PPO 活性 采用邻苯二酚氧化分光光度法测定上部烟叶PPO 活性，以每克干烟叶样品每分钟内吸光度值(OD398)变化1.00 为1 个酶活性单位(U)[5]。 以烘烤过程中24、48、72、96 h 烟叶PPO 活性的平均值来评价烟叶耐烤性；上部烟叶PPO 活性平均值低于0.4 U时，烤烟品种耐烤性较好；在0.4～0.5 U 之间，烤烟品种耐烤性中等；高于0.5 U 时，烤烟品种耐烤性较差[5]。

图1 烟叶色差测定三维图Fig.1 Chromaticity parameters of 3D graph of tobacco leaves

1.3.6 常规化学成分 将不同品种不同成熟度烤后烟叶样品60℃烘干，粉碎过60 目筛(YC/T 31-1996[25])，采用AUTOAnalyzer 3 连续流动分析仪(AA3，德国，Bran＋Luebbe)检测水溶性总糖、还原糖、总植物碱、钾和氯含量；采用Furura Ⅱ连续流动分析仪(法国，AMS Alliance)测定总氮含量。 水溶性总糖、还原糖、总植物碱、总氮、氯的测定采用连续流动法(YC/T 159～162-2002)[26]；钾的测定采用连续流动法(YC∕T 217-2007)[27]。

1.4 数据处理

利用SPSS 16.0 进行差异显著性分析，采用邓肯多重比较法，检测值以平均值±标准差(Mean±SD)表示。

2 结果与分析

2.1 烟叶失水特性

依据判断标准，上部烟叶失水均衡性在0.4 ～0.5之间时易烤性好[5]。 由表1 可知，不同品种变黄期(0～72 h)烟叶失水速率均小于定色前期(72～96 h)。 不同品种不同成熟度烟叶失水均衡性在0.24 ～0.78 之间，但变化规律不明显。 从不同品种来看，K326 和毕纳1 号上部叶失水均衡性值相对适宜，易烤性较好；贵烟1 号、红大上部叶失水均衡性值与适宜值差异较大。从暗箱试验中不同成熟度烟叶失水速率来看，不同品种烟叶失水速率表现相对一致，毕纳1 号失水速率较小，红大和贵烟1 号失水速率相对较大。

2.2 烟叶变黄变褐特性

由表2 可知，随着成熟度的提高，烘烤试验中烟叶变黄时间和暗箱试验中烟叶变黄、变褐时间均缩短。不同烤烟品种烘烤试验中烟叶变黄时间差异较大，甚至达到显著或极显著水平，其中毕纳1 号和K326 变黄时间最短，易烤性最好，红大变黄时间最长，易烤性最差。 不同烤烟品种暗箱试验中烟叶变黄规律与烘烤试验中变黄规律基本一致，但变黄时间不同。 依据暗箱试验易烤性判断标准，成熟度越高，易烤性越好；不同品种不同成熟度烟叶毕纳1 号和K326 易烤性最好，其他居中，红大易烤性最差。 从暗箱变褐时间来看，成熟度越高，耐烤性越差；不同品种不同成熟度烟叶毕纳1 号耐烤性最好，其他居中，贵烟1 号整体来看耐烤性最差。

2.3 烟叶SPAD 值

由表3 可知，暗箱试验0 ～96 h，不同烤烟品种上部叶SPAD 值逐渐减小，且成熟度越高烟叶SPAD 值越小，96 h 后，除了红大表现出明显绿色外(浮青)，其他烤烟品种均为黄色或黑褐色(基本检测不到SPAD值)。 暗箱试验0～72 h，红大24 h 时M1 成熟度的烟叶与毕纳1 号和遵烟6 号差异不显著，及48 h 时M2和M3 成熟度的烟叶SPAD 值小于遵烟6 号，但红大其他处理测定SPAD 值均大于其他烤烟品种，且差异显著。 暗箱试验48 h，不同烤烟品种同一成熟度处理SPAD 值差异甚至达到极显著水平，其中红大、遵烟6号SPAD 值较大。 暗箱试验48～72 h，贵烟1 号和红大叶绿素降解速率小于其他烤烟品种。 表明品种与成熟度对暗箱试验中烟叶叶绿素相对含量均有明显影响。

表1 烘烤与暗箱试验烟叶失水特性差异性分析Table 1 Difference of water loss characteristics of tobacco leaves during flue-curing and drawer testing

表2 烘烤和暗箱试验中烟叶变黄/变褐特性Table 2 Yellowing/browning characteristics of tobacco leaves during flue-curing and drawer testing /h

表3 暗箱试验中烟叶SPAD 值变化Table 3 Change in SPAD value of tobacco leaves during the drawer testing

2.4 烟叶颜色值

由表4、表5 可知，暗箱试验0 h 和24 h，随着烤烟叶片成熟度的提高烟叶L、a、b、C 值逐渐增加，H 值逐渐减小；整体来说，红大和遵烟6 号L、a、b、C 值较小，H 值较大，其他烤烟品种L、a、b、C 值较大，H 值较小，但个别参数值变化规律有差异。 综合来看，K326、毕纳1 号、贵烟1 号和贵烟4 号颜色值相对较好。

由表6 可知，暗箱试验48 h，随着烤烟叶片成熟度的提高烟叶颜色参数L、a、b、C 值呈增加趋势，H 值呈减小趋势。 不同烤烟品种红大和遵烟6 号L、a、b、C值较小，H 值较大，但个别参数值变化规律有差异。 综合来看，K326、毕纳1 号、贵烟1 号和贵烟4 号不同成熟度烟叶颜色值相对较好。

由表7 可知，暗箱试验72 h，随着烤烟叶片成熟度的提高红大烟叶L、a、b、C 值呈增加趋势，H 值呈减小趋势；毕纳1 号L 值呈增加趋势，b、C、H 值呈减小趋势；贵烟1 号a 值呈增加趋势，L、b、C、H 值呈减小趋势；其他品种颜色参数变化规律不明显。 综合来看，不同品种烟叶外观差异较大，K326、毕纳1 号和贵烟4号不同成熟度烟叶颜色值相对较好，红大颜色值相对较差，贵烟1 号最差。

由表8 可知，暗箱试验96 h，随着烤烟叶片成熟度的提高毕纳1 号、贵烟1 号烟叶L 值逐渐降低，K326、毕纳1 号、贵烟1 号、红大a 值逐渐增加，不同烤烟品种b、C、H 值逐渐减小(遵烟6 号和贵烟4 号H 值除外)，其他品种颜色参数无明显变化。 综合来看，K326、毕纳1 号和遵烟6 号不同成熟度烟叶颜色值相对较好，红大尚有青色，且已明显变褐，颜色值相对一般；贵烟1 号和贵烟4 号颜色值较差。

表4 暗箱测试0 h 烟叶颜色值差异Table 4 Difference in color parameters of tobacco leaves at 0 h during the drawer testing

表5 暗箱测试24 h 烟叶颜色值差异Table 5 Difference in color parameters of tobacco leaves at 24 h during the drawer testing

表6 暗箱测试48 h 烟叶颜色值差异Table 6 Difference in color parameters of tobacco leaves at 48 h during the drawer testing

表7 暗箱测试72 h 烟叶颜色值差异Table 7 Difference in color parameters of tobacco leaves at 72 h during the drawer testing

表8 暗箱测试96 h 烟叶颜色值差异Table 8 Difference in color parameters of tobacco leaves at 96 h during the drawer testing

表9 暗箱测试120 h 烟叶颜色值差异Table 9 Difference in color parameters of tobacco leaves at 120 h during the drawer testing

由表9 可知，暗箱试验120 h，随着烤烟叶片成熟度的提高不同烤烟品种烟叶L、b、C、H 值呈逐渐减小趋势，a 值呈逐渐增加趋势，但个别颜色参数变化规律有差异。 综合来看，成熟度越高烟叶颜色值越差，K326、毕纳1 号和遵烟6 号外观及颜色值相对较好，贵烟1 号和贵烟4 号相对较差。

2.5 烟叶PPO 活性

由表10 可知，随着烤烟叶片成熟度的提高烘烤过程中烟叶PPO 活性均值增加，耐烤性降低。 不同品种烤烟烘烤过程中烟叶PPO 活性均值有明显差异。 依据评判标准，贵烟1 号耐烤性最差，其M2 和M3 成熟度的烟叶PPO 活性均值大于0.5 U，其次是遵烟6 号。 毕纳1 号耐烤性最佳，PPO 活性均值均小于0.4 U；其次是K326、贵烟4 号和红大不同成熟度烟叶，PPO 活性均值在0.321 ～0.480 U 之间，耐烤性一般至较好。

表10 烘烤过程中烟叶耐烤性分析Table 10 Difference of endurable curing portential of tobacco leaves during flue-curing /U

2.6 烟叶化学成分

由表11 可知，不同烤烟品种不同成熟度烤后烟叶化学成分含量差异较为明显，甚至达到显著或极显著水平。 随着烤烟叶片成熟度的提高，烟叶总植物碱、总氮含量降低，水溶性总糖、还原糖含量增加，钾和氯含量无明显变化规律。 K326、红大和贵烟1 号不同成熟度烟叶总植物碱含量偏高，毕纳1 号、遵烟6 号和贵烟4 号水溶性总糖、还原糖含量较高，红大、贵烟1 号总氮含量偏高。 综合来看，毕纳1 号、遵烟6 号和贵烟4号烤后烟叶化学成分含量相对较为适宜，接近优质烤后烟叶常规化学成分含量。

3 讨论

研究表明，烘烤和暗箱试验中不同成熟度烟叶失水速率无明显变化规律；从烘烤和暗箱试验中不同品种烟叶失水速率来看，毕纳1 号失水速率值较小，红大和贵烟1 号失水速率相对较大。 本烘烤试验采用散叶装烟烘烤方式，一般变黄期采取保湿变黄，烟叶失水速率较小，且其烘烤过程本身排湿慢。 并且，由于散叶装烟烘烤与挂竿装烟烘烤有本质区别，导致烟叶失水均衡性的判断与标准存在一定误差[5]。 随着烤烟叶片成熟度的提高，烘烤试验中烟叶变黄时间和暗箱试验中烟叶变黄、变褐时间均缩短，不同烤烟品种暗箱试验中烟叶变黄时间规律与烘烤试验中烟叶变黄规律基本一致。 烘烤和暗箱试验中毕纳1 号和K326 变黄时间最短，易烤性最好，红大变黄时间最长，易烤性最差。从暗箱试验变褐时间来看，不同品种不同成熟度烟叶毕纳1 号耐烤性最好，贵烟1 号耐烤性最差，其他烤烟品种居中。 从成熟度方面来说，烤烟叶片成熟度越高，烘烤和暗箱试验中烟叶变黄变褐时间越短，烘烤试验中烟叶PPO 活性越大，易烤性越好，耐烤性越差。 从烘烤特性方面来说，K326 和毕纳1 号上部叶失水均衡性的值相对适宜，变黄时间短，变褐时间长，烘烤试验中PPO 活性相对较低，易烤性和耐烤性较好；贵烟1号和红大水分损失较快，较易烤青，其中贵烟1 号烘烤试验中PPO 活性相对较高，暗箱试验中烟叶变褐较严重，耐烤性较差；其他烤烟品种居中。 因此，建议贵烟1 号和红大以保湿变黄为主，变黄过程中注重保湿，而毕纳1 号可以边排湿边变黄、定色。

不同品种不同成熟度上部叶暗箱试验中红大SPAD 值较大，烟叶变黄慢，易烤性差，其次是遵烟6号，然后是贵烟1 号，毕纳1 号、贵烟4 号和K326 的SPAD 值较小，易烤性较好，这与王传义[6]对K326 和红大、郭文等[16]对贵烟4 号的研究结论基本一致。 肖志君等[17]认为，K326 上部烟叶易烤性和耐烤性中等，烘烤特性中等，但与本试验的结论并不完全一致。 随着烤烟叶片成熟度的提高烟叶SPAD 值减小，烟叶也更易烤，这与刘剑君[28]的研究结论一致。 因此，通过SPAD 叶绿素仪无损快速检测烟叶的叶绿素相对含量，进而判断烟叶的烘烤特性是可行的[29-30]。 质体色素含量与颜色参数显著相关，通过颜色参数可以反映烟叶质体色素含量及外观特征变化[31]。 因此，烟叶外观颜色参数不仅可以判断烤烟的易烤性，也可以判断其耐烤性。 颜色变化是采后烟叶在调制衰老过程中最明显的变化现象之一[32-33]。 随着烟叶不断失水衰老，叶绿素降解而类胡萝卜素积累，导致叶片逐步呈黄色[34-35]。 暗箱试验0 ～48 h，随着烤烟叶片成熟度的提高，不同烤烟品种烟叶L、a、b、C 值均呈逐渐增大趋势，H 值呈逐渐减小趋势；毕纳1 号、K326、贵烟1 号和贵烟4 号颜色值较好，红大和遵烟6 号变黄程度较差、易烤性较差，这与SPAD 值的研究结论基本一致，且与前人[6，16]的研究结论基本相符。 相对其他烤烟品种，红大和遵烟6 号烟叶变黄慢，颜色偏深，可能与其质体色素降解缓慢有关。 因此，建议红大和遵烟6 号上部叶烘烤过程中适当延长变黄时间，促使烟叶变黄后再定色。 如果烟叶变黄后不能及时失水定色，易导致烟叶变黄过度，促使烟叶发生酶促棕色化反应，使烟叶发生褐变。 暗箱试验72 ～120 h，不同烤烟品种烟叶L、b、C、H 值均呈减小趋势，a 值呈增大趋势；当叶片发青或浮青时，a 值反而减小。 综合来看，K326、毕纳1 号耐烤性较佳，烟叶变褐程度较轻；贵烟1 号和红大烟叶失水较多，在一定程度上促进了烟叶的变褐或干青，导致暗箱试验48～72 h 烟叶叶绿素相对含量较高，SPAD值较大。 另外，红大耐烤性优于贵烟1 号，但差于K326，这与王传义[6]对K326 和红大耐烤性的研究有差异；相对K326，贵烟4 号耐烤性一般，这与郭文等[16]对贵烟4 号耐烤性的研究结论相符。 在暗箱试验中，暗箱试验72 h 不同烤烟品种烟叶有部分烟叶叶尖开始变褐。 因此，在烘烤过程中应尽量在72 h 前完成叶尖的失水固色。

表11 烘烤烟叶化学成分含量差异分析Table 11 Difference of chemical composition content of flue-cured tobacco leaves /%

采后烟叶化学成分在调制过程中会发生显著变化[36-37]。 一般认为，成熟和完熟采烤的烟叶化学成分较为适宜[38]。 随着烤烟叶片成熟度的提高，不同烤烟品种烤后烟叶总植物碱、总氮含量降低，水溶性总糖、还原糖含量增加，钾和氯含量无明显变化规律。 徐秀红等[18]指出，化学成分含量与烟叶的烘烤特性密切相关。 本研究结果表明，毕纳1 号、贵烟4 号和遵烟6 号烤后烟叶化学成分含量相对较为适宜，接近优质烤烟常规化学成分含量。 不同品种烤烟易烤性与耐烤性与基因型密切相关[39]。 K326 上部叶易烤，但不耐烤，毕纳1 号上部叶烘烤特性优于K326，贵烟4 号烘烤特性与K326 相似。 遵烟6 号与红大相似，但上部叶易烤性优于红大，耐烤性偏差。 贵烟1 号易烤但不耐烤，暗箱试验中烟叶变黄快、失水快，导致变褐也快。 综合来看，K326、毕纳1 号、贵烟1 号、贵烟4 号上部叶易烤性相对较好，遵烟6 号易烤性相对较差，红大易烤性最差。 就烤烟上部叶耐烤性而言，毕纳1 号上部叶较好，其后依次是K326、贵烟4 号、红大、遵烟6 号，贵烟1号最差。 根据不同烤烟品种上部叶烘烤特性差异，建议K326、毕纳1 号和贵烟4 号按照正常的三段式烘烤工艺进行烘烤；贵烟1 号和红大易失水，应保湿变黄，促使烟叶充分变黄后再升温排湿定色，但贵烟1 号耐烤性差，易变褐，变黄程度不宜过高，需及时排湿定色；对于遵烟6 号，变黄期可适当延长10 ～15 h，但由于其耐烤性较差，故变黄程度不宜过高(7 ～8 成黄)，且需及时升温排湿定色。

4 结论

本研究分析了不同烤烟品种不同成熟度上部叶烘烤和暗箱试验中烘烤特性指标的差异性，发现品种与成熟度因素不仅影响烟叶的外观表型，而且对其内在生理也有显著影响。 本研究提出了SPAD 值可以作为烟叶易烤性的表型客观判断指标，颜色参数可以作为易烤性和耐烤性的表型客观判断指标；不同烤烟品种烘烤特性不仅与化学成分关系密切，且可能与基因型密切相关。 本研究明确了不同烤烟品种上部叶烘烤特性的差异性，并根据研究结果有针对性地提出了烘烤工艺措施，为烤烟品种上部叶烘烤和品质提升提供了重要理论依据。