成熟度对K326上部叶鲜烟素质及烤后质量的影响

李峥,张晓兵,夏琛,徐志强,钟永健,刘建国,赵程虹,朱宏福

(浙江中烟工业有限责任公司 技术中心,浙江 杭州,310024)

成熟度是指导烟叶采收的主要判别指标,也是烤烟国标中划分烟叶等级的重要指标之一[1-2]。鲜烟素质是指田间鲜烟叶具备的应对烘烤环境的特征特性,烟叶采收成熟度会直接影响鲜烟素质的形成,进而对烟叶烘烤特性及烤后品质产生影响[3-4]。上部烟叶约占总产量的40%[5],目前上部叶存在烘烤难度大、烤后易出现杂色的情况,造成上部叶可用性低的主要原因在于对成熟度的把握不够[6-7]。因此,研究不同成熟度上部叶鲜烟素质的差异,对后续采烤工作的开展及烤后品质的提升具有重要意义。肖志君等[6]研究了不同烤烟品种同一采收时间条件下鲜烟叶在暗箱中的变黄变褐特性;刘辉等[8]研究了云烟87不同成熟度烟叶鲜烟素质的差异;仙立国等[9]研究了翠碧1号不同部位烟叶的鲜烟素质;陈颐等[10]以不同采收成熟度的K326中部叶为试验材料,研究了鲜烟素质对产质量的影响。但鲜烟素质判定指标中未采用暗箱试验探究烟叶的变黄特性和变褐特性。K326品种是全国烟草品种审定委员会审定的推广良种,该品种适宜性较强,在主要植烟区均有种植,具有较高的研究价值。目前,针对K326不同成熟度上部叶鲜烟素质和烤后质量的综合分析尚未见报道。鉴于此,本研究以烤烟品种K326上部叶为试验材料,以不同采收成熟度为处理,分析鲜烟叶组织结构、变黄特性、变褐特性、色素含量、水分含量、主要化学成分等表征鲜烟素质的指标之间的差异,并对比分析不同成熟度初烤烟叶的化学成分协调性、感官质量和经济性状。旨在系统了解K326品种不同成熟度上部叶的鲜烟素质特点和烤后烟叶品质,为烟叶采收标准的完善及烘烤工艺的改进提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试烤烟品种为K326,2020年3月18日移栽,种植行距120 cm,株距50 cm,试验田土壤类型为黄壤,肥力适中。按照优质烤烟生产技术规范进行田间农艺管理,单株有效叶片数20片,以上部叶(第16～18叶位)作为供试材料进行采烤作业。

1.2 试验方法

依据烟叶田间生长状态,将上部叶成熟度划分为尚熟、适熟、过熟3个处理,各处理叶片和主脉外观特征及具体采收时间如表1所示。不同成熟度叶片采收后,分别进行鲜烟叶组织结构测量、暗箱试验、SPAD值和色素含量测量、烟叶含水量以及化学成分含量的测量,对不同成熟度处理的上部叶鲜烟素质进行综合分析。

表1 不同成熟度上部鲜烟叶外观特征及采收时间

1.3 测定项目及方法

1.3.1 鲜烟叶组织结构

参照夏春等[11]方法,对鲜烟叶样品进行切片、染色、显微观察,利用测微尺检测样品的叶片厚度、表皮厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度,并计算紧密度和疏松度,公式如下:

紧密度(%)=(栅栏组织厚度/叶片厚度)×100,疏松度(%)=(海绵组织厚度/叶片厚度)×100。

1.3.2 暗箱试验

通过观测暗箱条件下烟叶的变黄、变褐速率,反映出烟叶的烘烤特性[6]。每个处理选取颜色基本一致的烟叶5片,悬挂在室温、密闭环境下的暗箱中,每隔8 h观察叶片的变黄程度和变褐程度,烟叶褐变30%时停止观测。参照烤烟品种烘烤特性评价(YC/T 311-2009)判断不同成熟度上部叶的易烤性和耐烤性(表2)。

表2 上部叶暗箱试验烘烤特性判断标准

1.3.3 SPAD值和色素含量

采用SPAD-502叶绿素仪测量烟叶样品的SPAD值,叶片两侧叶尖至叶基部随机选取6个测量位点,测量时避开支脉和病斑。鲜烟叶样品色素含量的测定采用分光光度法[12]。

1.3.4 烟叶含水量

测量时将主脉和叶片剥离,采用烘箱法(YC/T 31-1996)分别测量叶片含水量和主脉含水量,并计算出整叶含水量;叶片自由水含量和束缚水含量的测量采用阿贝折射仪法[13]进行。

1.3.5 鲜烟叶及初烤烟叶化学成分含量

烟叶样品中的总糖、还原糖、总氮、烟碱、淀粉、蛋白质等指标的测定采用流动分析法[14]。具体参照标准如下:总糖(YC/T 159-2002)、还原糖(YC/T 216-2007)、总氮(YC/T 161-2002)、烟碱(YC/T 161-2002)、淀粉(YC/T 216-2007)、蛋白质(YC/T 249-2008)。

1.3.6 感官质量评价

组织专家按照行业标准(YC/T 138-1998)对烤后烟叶样品进行感官质量评价,评价指标包括:香气质、香气量、杂气、浓度、劲头、刺激性、余味、燃烧性,并依据各项指标得分统计出总分。

1.3.7 经济性状分析

按照国家标准(GB2635-92)对烤后烟叶样品进行外观质量评价,统计不同等级烟叶比例、单叶重和收购均价。

1.4 数据处理与分析

试验数据整理、统计和图片制作采用Excel 2013软件,应用SPSS 17.0统计软件进行差异显著性分析,采用邓肯多重比较法。

2 结果与分析

2.1 不同成熟度鲜烟叶组织结构

由表3可知,叶片厚度、上表皮厚度、栅栏组织厚度的大小均表现为:适熟＞过熟＞尚熟,且适熟烟叶与尚熟、过熟烟叶的差异均达到显著水平及以上,下表皮厚度、海绵组织厚度的大小表现为:过熟＞适熟＞尚熟,过熟烟叶与尚熟烟叶差异均达到极显著水平。组织比(栅栏/海绵)、紧密度两项形态学指标均以适熟烟叶最大,且适熟烟叶的组织比显著高于过熟烟叶,紧密度显著高于尚熟烟叶。疏松度表现为过熟＞尚熟＞适熟,且过熟烟叶极显著高于尚熟、适熟烟叶。表明不同成熟度处理的K326上部叶的组织结构存在较大差异。

表3 不同成熟度鲜烟叶组织结构

2.2 不同成熟度鲜烟叶变黄特性和变褐特性

由图1可知,随成熟度的提升,烟叶在暗箱环境中的变黄速率和变褐速率均有所加快。不同成熟度烟叶变黄速率和变褐速率的变化趋势基本保持一致,变黄速率呈先快后慢的变化趋势,变褐速率则表现为先慢后快的变化趋势。依据暗箱试验上部叶烘烤特性判断标准,过熟和适熟烟叶的易烤性好,尚熟烟叶易烤性中等,但过熟烟叶变黄时间快于适熟烟叶,表明成熟度越高,易烤性越好;过熟烟叶耐烤性中等,尚熟和适熟烟叶耐烤性好,且适熟烟叶褐变耗时最长,表明成熟度越高,耐烤性越差。

图1 暗箱条件下不同成熟度烟叶变黄速率和变褐速率

2.3 不同成熟度鲜烟叶SPAD值和色素含量

由表4可知,不同成熟度的上部叶SPAD值差异明显,表现为:尚熟＞适熟＞过熟,且处理间差异均达到极显著水平。随成熟度提高,叶绿素和类胡萝卜素含量呈明显的降低趋势,尚熟与过熟烟叶的差异均达到极显著水平,类叶比表现为:过熟＞适熟＞尚熟,且过熟烟叶与尚熟烟叶差异达到显著水平,表明成熟度越高,叶片色素含量中类胡萝卜素占比越高,叶片黄色越明显。

表4 不同成熟度鲜烟叶SPAD值和色素含量

2.4 不同成熟度鲜烟叶叶片含水量

综合图2、3对不同成熟度烟叶含水量指标进行对比分析可知,叶片含水量、主脉含水量、整叶含水量、叶片自由水含量、叶片束缚水含量均表现为:尚熟＞适熟＞过熟;自由水/束缚水的比例大小表现为:过熟＞适熟＞尚熟。处理之间各项含水量指标的差异均未达到极显著水平,但尚熟烟叶的叶片含水量与适熟、过熟烟叶的差异达到显著水平;尚熟烟叶的主脉含水量、整叶含水量、叶片自由水含量与过熟烟叶的差异也均达到显著水平;不同成熟度处理之间,束缚水含量的差异均达到显著水平;过熟烟叶的自由水/束缚水比例显著高于尚熟烟叶。表明成熟度对烟叶含水量及水分状态有一定的影响。

图2 烟叶含水量

图3 叶片自由水、束缚水含量

2.5 不同成熟度鲜烟叶主要化学成分含量

由表5可知,不同成熟度处理下鲜烟叶总糖、还原糖、蛋白质含量表现为:适熟＞尚熟＞过熟,且适熟烟叶与过熟烟叶存在极显著差异;烟碱、总氮含量表现为:适熟＞过熟＞尚熟,适熟烟叶与尚熟烟叶的差异均达到显著水平及以上,过熟烟叶与尚熟烟叶存在显著差异;淀粉含量表现为:尚熟＞适熟＞过熟,且尚熟、适熟烟叶与过熟烟叶的差异均达到极显著水平,尚熟、适熟处理间存在显著差异。表明不同成熟度处理对鲜烟叶内在化学成分的积累消耗产生了较大的影响。

表5 不同成熟度鲜烟叶主要化学成分/%

2.6 不同成熟度初烤烟叶化学成分含量

由表6可知,不同成熟度初烤烟叶总糖、烟碱、总氮存在显著差异,还原糖、淀粉、蛋白质存在极显著差异。烤烟化学指标适宜值标准为:氮碱比0.95～1.05,且数值越接近1越好;糖碱比8.5～9.5,施木克值3.0～4.0,适宜范围内数值越高越好[15-16]。综合来看过熟烟叶烤后化学成分协调性较好。

表6 不同成熟度初烤烟叶化学成分

2.7 不同成熟度初烤烟叶感官评吸质量

如表7所示,随成熟度提升,烟叶香气质和香气量提高,燃烧性变差,且过熟与尚熟处理差异达到显著水平,刺激性明显降低,处理间得分均达到极显著水平。杂气、浓度、余味3项指标则以适熟烟叶得分最高。不同成熟度烟叶感官质量总分表现为:过熟＞适熟＞尚熟,尚熟烟叶得分显著低于适熟和过熟烟叶。

表7 不同成熟度初烤烟叶感官评吸指标得分

2.8 不同成熟度初烤烟叶经济性状

由表8可知,适熟、过熟烟叶B1F、B2F等级占比较尚熟烟叶显著提升,B3F等级占比显著降低。单叶重表现为:适熟＞尚熟＞过熟,且适熟与过熟烟叶的差异达到显著水平,表明适熟烟叶产量较高。由于适熟烟叶等级结构略低于过熟烟叶,均价表现为:过熟＞适熟＞尚熟。

表8 不同成熟度初烤烟叶经济性状

3 结论与讨论

鲜烟素质是鲜烟叶组织结构、色素含量、水分含量、内在化学成分含量等方面的综合体现[3,9],不同成熟度烟叶由于生长发育周期不同,其外观状态和内含物质积累消耗程度会存在差异,也就表明不同成熟度烟叶的鲜烟素质有所不同[17-19]。而烟叶采收通常以外观状态为主要判断因素,缺乏对鲜烟素质的综合判定,直接影响到对烟叶烘烤特性的预判和烤后烟品质。组织结构受部位、成熟度的影响较大[10],不同成熟度烟叶组织结构的差异会影响到烘烤过程中水分散失和内含物质转化。K326上部叶从适熟到过熟,叶片厚度、栅栏组织厚度、组织比、紧密度等指标均呈先增长后降低的趋势,与徐兴阳等[20]对“红大”品种的研究结果一致,过熟烟叶的疏松度明显高于尚熟和适熟烟叶。暗箱试验中变黄快的烟叶易烤性好,变黄后不易褐变的烟叶耐烤性好,不同成熟度上部叶暗箱放置过程中,成熟度高的叶片完全变黄较快,且褐变用时缩短,表明随成熟度提高,K326上部叶易烤性变好,耐烤性变差。暗箱试验和烘烤过程中烟叶颜色变黄的实质是色素降解、类胡萝卜素占比提升所致。随成熟度提升,SPAD值急剧降低,且不同成熟度处理之间差异明显,表明采用SPAD值实现烟叶成熟度的划分具有较强的可行性。随成熟度提升,叶绿素和类胡萝卜素含量也呈降低趋势,类叶比则呈增长趋势,叶面黄色逐渐突显。

鲜烟含水量与烘烤质量形成密切相关,鲜烟含水量过高容易挂灰,含水量过低则容易烤青[21],上部叶成熟度从适熟至过熟,叶片含水量、主脉含水量、整叶含水量均呈降低趋势,且适熟与过熟的差异均达到显著水平。叶片自由水/束缚水比例随成熟度提升呈增长趋势,表明成熟度高的烟叶水分游离状态较高,烘烤中具有较好的脱水特性。汪季涛[22]等认为适宜采收成熟度的烟叶烤后化学成分协调,烤后具有较好的感官评吸质量,而高品质烟叶形成的前提是烤前鲜烟具备适宜的化学成分。随成熟度提升,K326上部鲜烟叶总氮、烟碱含量先增长后略有降低,总糖、还原糖、蛋白质含量先增长后明显降低,淀粉含量呈降低趋势,与刘辉等[8]、张烨[23]的研究结果存在部分差异,主要由于供试烤烟品种、种植区、农艺管理等方面的综合差异所致。

综合来看,K326上部鲜烟叶随成熟度提升,组织结构疏松度明显提升;易烤性评价由“中等”变“好”,耐烤性评价由“好”变为“中等”;SPAD值明显降低,色素含量也不断降低,类叶比逐渐增高;烟叶含水量逐渐降低,叶片脱水特性有所增强,烘烤中水分更易散失;含氮化合物和含糖化合物以适熟烟叶含量最高。在烟叶烘烤环节,可依据不同采收成熟度的鲜烟素质制定对应烘烤工艺,以提升上部叶可用性。在烤后烟叶品质方面,过熟烟叶烤后化学成分含量与优质烟叶最为接近,且感官评价得分和均价最高,表明过熟烟叶烤后具有较高的内在质量,但过熟烟叶单叶重显著低于适熟烟叶,势必会影响到烟叶产值,影响经济效益的提升。因此,针对采收成熟度的划分标准有待进一步细化研究。