酸碱处理对两种土壤类型初烤烟颜色变化的影响

胡亚杰 王闯 王维 龙晓彤 阚宏伟 陈燕红

摘要：【目的】探索酸堿处理对不同土壤类型烟叶颜色变化的影响，为烟农种植保管烟叶及烟叶的调拨运输、储存和醇化条件控制提供参考依据。【方法】选取烘烤时间一致的紫色土和沙泥田初烤烟叶（等级C3F），设4个酸碱处理，即分别喷施浓度（体积分数）为0.2%和0.4%的HCl和KOH，以喷施蒸馏水为对照（CK）。将处理后的烟叶置于恒温恒湿箱（相对湿度65%、温度22 ℃）平衡48 h，然后于室内自然光条件下存放，分别于存放0、12、24、36和48 h时测定不同处理烟叶的色度值、色差值和色素含量，并分析各指标的变化趋势。【结果】酸碱处理下烟叶的色度值、色差值和色素含量均随存放时间的延长呈下降趋势，存放48 h后，烟叶色度Y值和R值、色差L值及叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量较0 h的下降值排序均为0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，色差a值和b值也以0.4% HCl处理下降值最大。酸性处理对烟叶色度值、色差值和色素含量的影响程度大于碱性处理;沙泥田烟叶色度值、色差值和色素含量下降值大于紫色土烟叶。【结论】酸碱处理会使烟叶色素分解，造成烟叶变色，紫色土烟叶较沙泥田烟叶耐酸碱。在烟叶种植保管、运输和储存环节，应尽量避免接触酸碱等外界影响因素，减少烟叶因颜色变化而造成品质下降。

关键词： 烤烟;酸碱处理;土壤类型;颜色变化

中图分类号： S572                         文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2020）09-2261-08

Effects of acid-base treatment on color changes of flue-cured tobacco leaf in two soil types

HU Ya-jie1， WANG Chuang 2， WANG Wei3， LONG Xiao-tong1，

KAN Hong-wei1， CHEN Yan-hong1*

（1China Tobacco Guangxi Industrial Co.，Ltd.， Nanning  530001， China; 2Guangxi Administration Center of Foreign Funded Project for Agriculture， Nanning  530022， China; 3College of Agriculture， South China Agricultural

University， Guangzhou  510642， China）

Abstract：【Objective】This study explored the effect of different acid-base conditions on the discoloration of flue-cured tobacco leaves in different soil types，and to provide theoretical reference for the control of tobacco planting，kee-ping， allocation，transport，storage and aging conditions. 【Method】Four acid-base treatments were set up for the same cu-ring time flue-cured tobacco leaves （grade C3F） in purple soil field and sand mud field，HCl and KOH with 0.2% concentration（volume fraction） and 0.4% concentration（volume fraction） were sprayed respectively，distilled water was control（CK）. After the treated tobacco leaves were placed in incubator（relative humidity 65%， and  temperature 22 ℃） under the indoor natural light condition，the chroma value， color difference value and pigment content of different treated tobacco leaves were measured at 0，12，24，36 and 48 h，and the change trend was analyzed. 【Result】The results showed that the chroma value， color difference value and pigment content of tobacco leaves decreased under the condition of acid and alkalis as time extended. After 48 h， the Y value and R value in chroma value，L value in color difference value， chlorophyll a and chlorophyll b content and carotenoid content of tobacco leaves decreased compared with 0 h， and the range was 0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK. The color difference a and b values decreased the most with the treatment of 0.4% HCl. The effect of acid condition on tobacco leaves chroma  value， color difference value and pigment content were greater than those of alkaline. The decrease of mud field tobacco leaves chroma value， color difference value and pigment content were greater than those of purple soil field in general. 【Conclusion】The acid-base condition would decompose the pigment of tobacco leaves and cause the discoloration of tobacco leaves. Purple soil tobacco leaves are more resistant to acid-base than sand mud field tobacco. Therefore，in the link of tobacco planting，storage，transportation and storage， try to avoid contact with external factors such as acid and base，and avoid reducing the quality of tobacco leaves due to color changes.

Key words： flue-cured tobacco; acid-base treatment; soil type; color change

Foundation item： Guangxi Science and Technology Project（Guike AB18229001）; Science and Technology Project of China Tobacco Guangxi Industrial Co.，Ltd.（201645000034020）

0 引言

【研究意義】烤烟叶片质量的优劣决定其使用价值，衡量叶片质量的可看、可摸、可闻的指标有颜色、油分、大小及厚度等。在现行的烟叶分级标准中，颜色是烤烟烟叶分组的第二影响因素（陈玉廷等，1999;刘正玲等，2016），可为烟叶采购及打叶复烤提供指导作用和数据支撑（李悦等，2017）。但烟叶是一种较难储存的商品，在储存过程中易变色（李小兰等，2007），温度、湿度、光照及酸碱条件等均可对烟叶颜色产生影响。每年因变色导致的降级降质（尤其是南方烟区变色、霉变等）问题严重影响了烤烟的经济价值（杨尚明等，2016）。此外，不同土壤类型对烟叶叶绿素和类胡萝卜素含量及类胡萝卜素降解产物均有不同程度的影响（刘鹏飞等，2012），进而也对烟叶颜色产生影响。因此，探索影响初烤烟颜色变化的酸碱条件和土壤因素，对于指导烟农种植保管烟叶及烟叶的调拨运输、储存和醇化条件控制均具有重要意义。【前人研究进展】目前，已有较多为解决烟叶运输和储存环节变色问题而开展的相关研究。刘鹏飞等（2012）在研究不同土壤类型对烤烟烟叶质体色素及其降解产物含量的影响中发现，暗棕壤土质烟叶的叶绿素、类胡萝卜素及类胡萝卜素降解产物含量均高于黑砂土和白浆土烟叶。姜优胜等（2014）在初烤烟仓储水分控制管理研究中发现，烟叶水分控制不当极易引起烟叶褪色和霉变，在烟叶仓储过程中应严格做好水分控制管理。邵兰军等（2015）研究表明，高温、强光、潮湿对类胡萝卜素稳定性影响较大，酸会促进类胡萝卜素的降解，碱对类胡萝卜素的影响较小，烟叶适宜在低温、避光、干燥、偏碱性或适宜的还原剂处理下贮藏。王红丽等（2015）研究发现，叶绿素降解物新植二烯及类胡萝卜素降解物含量均随光照强度的降低而降低，色素残留量随光照强度的降低而升高。江春等（2018）研究发现，盖膜环境条件比不盖膜条件更适宜成件后初烤烟的醇化，盖膜环境条件下烟叶外观质量得到更好改善，化学成分更趋于协调。刘高等（2019）研究表明，光照会导致烟叶色素分解，随着光照强度提高，烤烟质体色素含量下降越多，褪色情况越严重，色差和色度值下降越大，且紫色土烤烟较沙泥田烤烟不易褪色。此外，在研究烟叶变色影响因素的同时，前人也对烟叶色素的降解机理进行了广泛而深入的研究，发现烤后烟叶绿色几乎完全降解（姚益群等，1988），烟叶颜色主要是由于类胡萝卜素比例和含量的增加，从而使烤后烟在外观上呈现黄色（杨立均等，2002）。宋朝鹏等（2008）的研究也表明，调制过程中烟叶颜色的呈现是由于烟叶中叶绿素和类胡萝卜素比例的变化引起的，烤后烟叶所呈现的颜色受其所含色素比例的影响，如何保持烤后烟叶中色素的稳定性是解决烟叶变色的关键所在。【本研究切入点】在烤后烟叶的仓储管理中，已广泛运用智能设备和设施解决了水分、光照等因素对烟叶变色的影响问题，有效减少和降低了烟叶的变色和霉变比例。但由于空气和水分通常有一定的酸碱性，在仓储过程中烟叶难免会接触到酸碱条件，而目前针对酸碱条件对不同土壤类型烟叶颜色变化影响的研究较少。【拟解决的关键问题】以紫色土和沙泥田烤后烟叶为试验材料，在室内自然光条件下，测定不同酸碱条件下两种土壤类型烟叶的色差值、色度值和色素含量，分析其变化趋势，旨在为烟农种植保管烟叶及烟叶的调拨运输、储存和醇化条件控制提供参考依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

试验在广东南雄烟区进行，土壤类型为当地典型的紫色土和沙泥田。供试烤烟品种为云烟87，栽培和烘烤均按当地生产技术标准进行，选取烘烤时间一致的初烤烟叶，等级为C3F。

1. 2 试验方法

参照邵兰军等（2015）的方法，设4个酸碱处理，即分别喷施浓度（体积分数）为0.2%和0.4%的HCl和KOH，以喷施蒸馏水为对照（CK），各处理每片烟叶正、反面各喷2 mL。将处理后的烟叶样品置于恒温恒湿箱，在环境相对湿度65%、温度22 ℃条件下平衡48 h;随后置于室内自然光条件下存放，分别于存放12、24、36和48 h时进行色度值、色差值和色素含量检测，并观察颜色变化。

1. 3 测定项目及方法

1. 3. 1 色度值和色差值测定 色度值可准确反映烟叶的颜色情况，烟叶基本可用色度Y（Yellow）和R（Red）值来表示，Y值大说明烟叶偏黄，R值大说明烟叶偏红。色差值推荐的表色系具有均匀的颜色空间，其中L（从黑到白，表示亮度，0～100）、a（从绿到红，-A～+A）和b（从蓝到黄，-B～+B）与人的视觉相一致，因此可用3个方向三维立体来定量表征叶色的色泽特性（刘高等，2019）。

每处理取3个重复样除去叶脉后放入烘箱，105 ℃下烘干3 h至恒重，粉碎，过20目筛，每个样品准确称取2.00 g，加40 mL蒸馏水，室温超声处理30 min，过滤，取滤液利用WSL-2比较测色仪进行比色测量，取3次样品的平均值作为色度值（王长征等，2007）。

选取每处理中面积大于16 cm2的烟叶6份，取叶中部距离烟叶主脉5 cm处的对称点，利用柯美达CR-10色差仪测量烟叶色差值，每张叶片取6个点的平均值（李青山等，2016）。

1. 3. 2 色素含量测定 每处理样品除去叶脉并剪碎，称取0.200 g样品置于25 mL的带塞试管中，加入95%乙醇溶液20 mL，盖好试管塞避光保存至烤后烟叶发白，以95%乙醇溶液在470、649和665 nm下测定溶液的吸光值，计算叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量（张志良，1990）。

1. 4 统计分析

采用SPSS 22.0和Excel 2010进行数据分析和制图。

2 结果与分析

2. 1 不同酸碱处理对初烤烟色度值的影响

2. 1. 1 不同酸碱处理对烟叶色度Y值的影响 由图1可知，不同酸碱处理下，两种土壤类型烟叶的色度Y值均随存放时间的延长呈下降趋势，其中存放0～12 h下降趨势明显，12 h后下降趋势逐渐变缓;存放48 h后，紫色土和沙泥田烟叶色度Y值分别比0 h下降4.4～7.0和2.7～14.5，下降值最大的均为0.4% HCl处理，不同处理烟叶色度Y值下降值排序为0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，CK色度Y值下降值最小，说明酸碱处理对烟叶色度Y值影响明显，且对沙泥田烟叶的影响大于紫色土烟叶。

2. 1. 2 不同酸碱处理对烟叶色度R值的影响 由图2可知，不同酸碱处理下，两种土壤类型烟叶的色度R值也随存放时间的延长呈下降趋势，其中存放0～12 h下降趋势明显，12 h后下降趋势逐渐变缓;存放48 h后，紫色土和沙泥田烟叶色度R值分别较0 h下降1.6～2.5和0.8～3.2，下降值最大的均为0.4% HCl处理，不同处理烟叶色度R值下降值排序为0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，CK色度R值下降值最小，说明酸碱处理对烟叶色度R值影响明显，且对沙泥田烟叶的影响大于紫色土烟叶。

2. 2 不同酸碱处理对初烤烟色差值的影响

2. 2. 1 不同酸碱处理对烟叶色差L值的影响 由图3可知，不同酸碱处理下，两种土壤类型烟叶的色差L值均随存放时间的延长呈下降趋势，处理后48 h，紫色土和沙泥田烟叶的色差L值分别比0 h时下降1.3～2.2和1.6～4.4;下降值最大的均为0.4% HCl处理，不同处理烟叶色差L值下降值排序为0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，CK色差L值下降值最小，说明酸碱处理对烟叶色差L值影响明显，且对沙泥田烟叶的影响大于紫色土烟叶。

2. 2. 2 不同酸碱处理对烟叶色差a值的影响 由图4可知，不同酸碱处理下，两种土壤类型烟叶的色差a值随存放时间的延长呈下降趋势，其中0～12 h下降趋势明显，随后下降趋势减缓;存放48 h后，紫色土各处理烟叶色差a值较0 h的下降值排序为0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，沙泥田各处理烟叶色差a值下降值排序为0.4% HCl>0.2% HCl>0.2% KOH>0.4% KOH>CK，均为0.4% HCl处理的下降值最大，CK的下降值最小，说明酸碱处理可明显降低烟叶红度值，且酸处理对烟叶色差a值的影响大于碱处理。不同处理紫色土烟叶的色差a值下降值（1.7～2.8）小于沙泥田烟叶色差a值下降值（2.6～3.1）。

2. 2. 3 不同酸碱处理对烟叶色差b值的影响 由图5可知，不同酸碱处理下，两种土壤类型烟叶的色差b值也随存放时间的延长呈下降趋势，存放48 h后，紫色土各处理烟叶色差b值较0 h的下降值排序为0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，砂泥田各处理烟叶色差b值下降值排序为0.4% HCl>0.2% HCl>0.2% KOH>0.4% KOH>CK，均为0.4% HCl处理的下降值最大，CK的下降值最小，紫色土烟叶色差b值下降值（2.8～3.6）小于沙泥田烟叶色差b值下降值（2.9～4.9）。说明酸碱处理对色差b值影响较大，可使烟叶黄度值降低，颜色变浅，且对沙泥田烟叶的影响大于紫色土烟叶。

2. 3 不同酸碱处理对初烤烟色素含量的影响

2. 3. 1 不同酸碱处理对烟叶叶绿素a含量的影响

由图6可知，不同酸碱处理下，两种土壤类型烟叶的叶绿素a含量均随存放时间的延长有不同程度的下降，各处理均在存放0～12 h内下降趋势明显，之后下降趋势减缓。存放48 h后，不同处理烟叶叶绿素a含量较0 h的下降值排序为0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK。紫色土烟叶叶绿素a含量下降值（27.9～42.0 μg/g）低于沙泥田烟叶（33.8～42.7 μg/g），且酸碱浓度越高，下降值越大。

2. 3. 2 不同酸碱处理对烟叶叶绿素b含量的影响

由图7可知，不同酸碱处理下，两种土壤类型烟叶的叶绿素b含量变化趋势与叶绿素a含量基本一致，存放48 h后，不同处理烟叶叶绿素b含量较0 h的下降值排序为0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK。紫色土烟叶叶绿素b含量下降值（27.6～43.4 μg/g）低于沙泥田烟叶（38.5～45.8 μg/g）。

2. 3. 3 不同酸碱处理对烟叶类胡萝卜素含量的影响 由图8可知，不同酸碱处理下，两种土壤类型烟叶的类胡萝卜素含量均随存放时间的延长呈下降趋势，存放48 h后，不同处理烟叶类胡萝卜素含量较0 h的下降值排序为0.4% HCl>0.2% HCl>0.4% KOH>0.2% KOH>CK，酸碱处理下降值均大于CK，且酸处理下紫色土烟叶的类胡萝卜素含量下降值（73.8～102.6 μg/g）小于泥沙田烟叶（102.4～112.2 μg/g）。

3 讨论

在高等植物中，叶片的颜色是由色素决定的（胡敬志等，2007）。烟叶颜色的形成受品种、区域、生态条件、栽培条件和调制方法等多种因素的影响。一般认为，烟叶叶片含有多种色素物质，主要包括叶绿素、类胡萝卜素和叶黄素、细胞液色素苷多酚类化合物及复杂复合体氨基酸、糖和酚聚合物等（任夏，2014）。烟叶颜色变化一般是由烟叶质体色素降解导致的，酸碱处理对烟叶色素具有破坏作用，在新鲜烟叶叶片中，质体色素物质主要是叶绿素和类胡萝卜素，烟叶颜色的呈现主要受叶绿素和类胡萝卜素含量的影响，随着成熟期的变化，叶绿素和类胡萝卜素发生降解，胡萝卜素的降解速度慢于叶绿素，从而使烟叶在成熟期呈现落黄（刘国顺，2003）。在调制过程中，叶绿素和类胡萝卜素也发生降解，其中类胡萝卜素是烟叶黄色品质得以体现的最基本物质（梁太波等，2012;贺帆等，2014）。本研究以紫色土和沙泥田烤后烟叶C3F为试验材料，分析了不同酸碱条件下烟叶色差值、色度值和色素含量的变化，结果显示，不同酸碱处理的烟叶色度值、色差值和色素含量均出现下降趋势，表明烟叶颜色的变化也是由烟叶中质体色素叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的降解引起的，酸碱处理加速色素降解的原因可能是酸碱会对色素造成破坏，与刘金海等（2005）通过对草金鱼总色素稳定性研究发现酸碱度对色素具有强烈破坏作用的结果一致。同时，本研究还发现，烤烟显色物质质体色素含量的变化趋势与烤烟颜色参数变化趋势一致，说明烤烟的颜色参数与色素显色物质密切相关。任夏等（2014）通过探讨色差仪在烤烟烟叶颜色检测中的应用，选取上部叶11个等级，对比不同颜色主组不同等级间的颜色参数和色差参数变化特征，发现色差仪测定的颜色参数与烟叶显色物质相关性显著，且能定量表征不同颜色主组及不同等级之间色度的差异。本研究结果表明，酸碱处理不但会促进烟叶色差值、色度值和色素含量下降，而且酸处理下降幅度大于碱处理，说明酸性条件对烟叶色差值、色度值和色素含量的影响程度大于碱性条件，烟叶颜色更易发生变化，与邵兰军等（2015）研究指出烤后烟叶类胡萝卜素稳定性受光照、温度、水分、金属离子、酸碱等条件的影响，酸碱条件下类胡萝卜素含量降低，且酸性条件对类胡萝卜素的影响大于碱性条件的结果相一致。

不同类型土壤的特性不同，其生产的烟叶特性也存在差异。王怡等（2014）通过对南雄不同植烟土壤养分状况分析，发现紫色土土壤pH偏高，有机质等含量丰富，属于低氮高钾型土壤，最适合优质烟叶的生产;泥沙土pH偏低，有机质等含量丰富，但钾含量缺乏，在生产中需采取一定措施改善土壤养分。本研究发现，在酸碱处理下，紫色土烟叶色度值、色差值和色素含量下降趋势小于沙泥田烟叶，紫色土生产的烟叶较沙泥田生产的烟叶耐酸碱。

影响烟叶颜色呈现的显色物质较多，但随着烟叶烘烤过程的进行，叶绿素和类胡萝卜素发生降解，叶绿素降解速度更快更彻底，胡萝卜素/叶绿素比值上升，从而使烤后烟呈现最佳着色橘黄色（矫海楠等，2014），烤后烟颜色呈现最主要的显色物质为类胡萝卜素（韦凤杰等，2005）。因此，为尽可能减少烟叶因变色而导致的品质下降，保持类胡萝卜素稳定性是有效减少烟叶变色的主要途径之一，但目前对类胡萝卜素稳定性的研究主要集中在栽培和调制阶段，关于烤后烟叶类胡萝卜素稳定性的研究较少。目前，就如何保持色素稳定性的研究方面，在食品行业已取得了良好的进展，其中通过酸碱诱导，可有效改善食品品质和延长保质期（范萌萌等，2015;张玮等，2019）。因此，在烟草行业中，对于一些烤后颜色过深的烟叶，在有限的醇化时间内，是否可通过酸碱处理改善烟叶颜色，使烟叶品质向着良性方向改善的问题仍需进一步探讨。

4 结论

不同酸碱处理下烟叶的色度值、色差值及色素含量均有一定程度下降，酸处理对烟叶颜色变化的影响大于碱处理，且影响程度随着酸碱浓度的增加而增大。不同土壤类型的烟叶，紫色土烟叶较沙泥田烟叶耐酸碱。因此，在烟叶种植保管、运输和储存环节，应尽量避免接触酸碱等外界影响因素，减少烟叶因颜色变化而造成品质下降。

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（责任编辑 王 晖）