烤后烟叶表面颜色特征参数及其与外观质量指标的关系

李 悦， 符云鹏， 甄焕菊， 魏春阳， 胡建军， 王改丽

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002；2.中国烟草总公司职工进修学院，河南 郑州 450008)

烤后烟叶表面颜色特征参数及其与外观质量指标的关系

李 悦1， 符云鹏1， 甄焕菊2， 魏春阳2， 胡建军2， 王改丽2

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002；2.中国烟草总公司职工进修学院，河南 郑州 450008)

为探究烤后烟表面颜色及其与外观质量指标的相关性，以烤烟CB-1，K 326，云烟87为试验材料，采用大田挂牌试验的方法，研究了烤烟表面颜色特征参数的变化规律和差异、基本色颜色特征参数的差异及与外观质量指标的关系。结果表明：①烤烟表面颜色特征参数随叶位上升，明度L*逐渐降低，红度a*逐渐升高，黄度b*和饱和度C*的变化较为一致，均先缓慢升高后逐渐降低，在第7～10叶位达到最大值，不同部位间烤烟表面颜色特征参数差异显著；②基本色的颜色特征参数差异显著，橘黄色烟叶黄度b*值和饱和度C*值普遍高于柠檬色和红棕色烟叶，柠檬色烟叶的明度L*值最高，红棕色烟叶的红度a*值最高；③烤烟表面颜色特征参数与外观质量指标之间存在显著或极显著相关关系，明度L*和红度a*与外观质量评价总分呈明显的“∩”形曲线关系，明度L*为53～54，红度a*为13～15时外观评价总分最高，明度L*与叶片结构呈正相关、与身份和油分呈负相关，黄度b*和饱和度C*与颜色、叶片结构、总分呈正相关。

烤烟；颜色；特征参数；外观质量

烤烟的颜色是其外观质量评价体系中的重要指标之一，是烤烟分级国标中除部位外的另一分组因素，与烟叶外观质量和内在质量密切相关[1-2]。目前国内对烤烟外观质量的评价多以眼观、手摸、鼻闻等感官方法为主，评价烟叶颜色时多采用肉眼观测和定性描述[3-4]，而在实际的烟叶分级收购中，由于环境条件的影响，不同验级人员对不同的颜色体系具有不同的敏感度，对烟叶外观颜色及均匀性的差异度把握不一致，进而对烟叶外观质量的判定结果容易产生分歧。开展烟叶色泽定量分析及其与外观质量关系研究势在必行。CIEL*a*b*均匀颜色空间与人眼观察到的颜色较为接近，并且具有较高的色差分辨力，非常适合较小色差情况下的颜色测量，在医学、印刷和纺织等多行业得到广泛应用[5-9]。近年来，CIEL*a*b*均匀颜色空间在烟叶颜色分析方面也多有涉及，甄焕菊等[10]、魏春阳等[11]利用分光光谱仪研究了不同产区烤烟表面颜色的差异，谢鹏飞等[12]、王涛等[13]运用CIEL*a*b*色度学理论和色差仪研究了密集烘烤过程中烟叶颜色的变化，过伟民等[14]采用L*a*b*均匀颜色空间的颜色表征方法研究了烤烟颜色的色空间分布指标与类胡萝卜素含量的关系。前人对于烟叶颜色的量化分析与相关化学成分、吸食品质的关系研究较多[15-20]，缺乏烟叶色度学指标与外观质量的关系研究。本研究对福建三明烟区主栽品种翠碧一号(CB-1)，K 326和云烟87的CIEL*a*b*颜色色空间指标进行测定，采用统计学方法分析烟叶色度学指标中的颜色特征参数与外观质量指标的关系，为科学评价烟叶外观质量以及烟叶智能化分级提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选用福建省三明市泰宁县翠碧一号(CB-1)，K 326和云烟87初烤烟叶样品，采样点选择能代表当地烟叶生产水平的地点。每个品种选3块地，每块地选取50株长势正常且生长一致的烟株为试验材料，初花期打顶，优化等级结构后，CB-1、云烟87可采叶14片·株-1，K 326可采叶18片·株-1。每株从下到上按叶位依次编号挂牌，带牌采收。采用三段式烘烤工艺进行烘烤。烤后按叶位绑捆待用。

1.2 方法

1.2.1 烟叶颜色定量测量方法 利用Color-Eye 7000A 型分光光谱仪(美国，GretagMac-beth公司)测定样品的L*(明度)、a*(红度)、b*(黄度)、C*(饱和度)值。每个品种每个叶位由专家选取10片代表性烟叶，从每片烟叶的叶尖、叶中和叶基部对称选取6个测量点待测，选取时避开叶脉、残伤和病斑等，其具体测量原理和方法见文献[12]。

1.2.2 外观质量指标量化及评定方法 由中国烟草总公司职工进修学院召集10名农业标准化委员会烤烟烟叶分级专家进行烤烟外观质量评价指标的筛选，确定指标量化方法及评分标准(表1)和烤烟烟叶外观质量指标权重(表2)。根据烤烟分级标准[1]进行烟叶外观质量鉴评和烟叶部位的划分样品在进行外观质量鉴定前，含水率平衡到16%～18%。根据视觉和触觉感受及相应的标度分值对样品外观质量指标各单项逐一进行判断评分[21]。然后计算出加权平均值作为该样品的鉴定分值。

表1 烤烟烟叶外观质量评价指标及评分标准

(表3)，对外观质量指标各档次赋予不同分值，各项外观质量指标最大标度值均为10。分值越高，质量越好。

表2 烤烟烟叶外观质量评价指标权重Table 2 Evaluating index weights of appearance quality of flue-cured tobacco

表3 烟叶部位对应的叶位Table 3 Stalk portion and its corresponding leaf-position of flue-cured tobacco

2 结果与分析

2.1 烤烟表面颜色特征参数分析

2.1.1 烤烟表面颜色特征参数随叶位变化规律

从图1可以看出，3个品种的烤烟颜色表面特征值存在相似的规律性变化。随叶位上升，明度L*逐渐降低，红度a*逐渐升高，黄度b*和饱和度C*的变化较为一致，均先缓慢升高后逐渐降低，在第7～第10叶位时达到最高值。

图1 烟叶表面颜色特征参数变化曲线Fig.1 Change curve of the surface color characteristic parameters of flue-cured tobacco

2.1.2 烤烟表面颜色特征参数部位间差异性分析 由表4可以看出，3个品种的明度L*值均是下部叶最高，上部叶最低，CB-1和云烟87的3个部位间差异显著，K 326下部叶和中部叶无差异，与上部叶差异显著。红度a*值均是上部叶最高，下部叶最低，且3个部位差异显著。K 326和云烟87的黄度b*值均是中部叶最高，且显著高于下部叶和上部叶，CB-1的黄度b*值在下部叶和中部叶间无显著差异，二者均显著高于上部叶。饱和度C*值均是中部叶最高，CB-1品种下部叶和中部叶无显著差异，均显著高于上部叶；K 326品种3个部位间差异显著，下部叶的饱和度C*值最低；云烟87的下部叶和上部叶无显著差异，均显著低于中部叶。

2.2 烤烟烟叶基本色的颜色特征参数

根据专家对烟叶外观质量的定性评价，筛选出橘黄色、柠檬色和红棕色3种基本色烟叶共398片，其中橘黄色烟叶296片，柠檬色烟叶68片，红棕色烟叶34片。再用Color-Eye 7000A 分光光谱仪次测定，统计CB-1，K 326和云烟87不同基本色烟叶的颜色特征参数(表5)。

表4 烟叶表面颜色特征参数同一品种不同部位差异Table 4 Differences of the surface color characteristic parameters of flue-cured tobacco in different stalk portions

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0．05)，下同。

Note：In the same column，different lowercase letters mean significant difference (P<0．05)．The same as below．

由表5可知，同一品种不同颜色烟叶的颜色特征参数差异显著。不同颜色烟叶明度L*表现为红棕色<橘黄色<柠檬色；红度a*与明度L*相反，表现为柠檬色<橘黄色<红棕色；黄度b*和饱和度C*均表现为红棕色<柠檬色<橘黄色。橘黄色烟叶黄度b*和饱和度C*普遍高于柠檬色和红棕色烟叶，柠檬色烟叶的明度L*显著高于橘黄色和红棕色烟叶，红棕色烟叶的红度a*显著高于柠檬色和橘黄色烟叶。黄度b*和饱和度C*以云烟87最高，CB-1的柠檬色烟叶明度L*高于另外2个品种，红度a*低于另外2个品种。

表5 烤烟烟叶基本色的颜色特征参数Table 5 The color characteristic parameters of base colors of flue-cured tobacco

2.3 烤烟表面颜色特征参数与外观质量评价指标的相关性分析

由表6看出，CB-1的颜色和总分与黄度b*和饱和度C*呈极显著正相关，叶片结构与各颜色特征参数均存在极显著的相关性，与红度a*呈极显著负相关，色度与明度L*呈显著负相关，与红度a*呈显著正相关，成熟度与各颜色特征参数无相关性；K 326的颜色和总分与黄度b*和饱和度C*呈显著正相关，成熟度与红度a*和黄度b*呈显著正相关，与饱和度C*呈极显著正相关，色度与黄度b*和饱和度C*呈极显著正相关；云烟87的颜色和总分与黄度b*和饱和度C*呈极显著正相关，成熟度与明度L*呈显著正相关，与黄度b*和饱和度C*呈极显著正相关，色度与黄度b*和饱和度C*呈显著正相关。叶片结构与黄度b*和饱和度C*均呈极显著正相关。

由图2可看出，3个品种的明度L*和红度a*与外观质量评价总分呈近似“∩”形抛物线关系，其中，CB-1明度L*为54，红度a*为13时总分最高；K 326明度L*为53，红度a*为14.5时总分最高；云烟87明度L*为53，红度a*为15时总分最高。CB-1和云烟87的黄度b*和饱和度C*与外观质量评价总分呈指数型关系，黄度b*和饱和度C*分值越高，总分越高；K 326与外观质量评价总分呈半“∩”形抛物线关系，黄度b*为43，饱和度C*为45时总分最高。结合表6来看，3个品种的明度L*和红度a*与外观质量评价总分基本没有达到5%显著水平，主要是由于明度L*和红度a*与外观质量评价总分呈“∩”形抛物线关系，K 326的黄度b*和饱和度C*与外观质量评价总分达到5%显著水平而未达到1%显著水平，主要是由于K 326的黄度b*和饱和度C*与外观质量评价总分呈半“∩”形抛物线关系。从决定系数R2可以看出，CB-1的明度L*和红度a*、K 326的饱和度C*和红度a*、云烟87的黄度b*对总分的影响最为重要。

表6 烤烟表面颜色特征参数与外观质量评价指标的相关系数Table 6 Correlation coefficient of evaluating index of appearance quality and the surface color characteristic parameters of flue-cured tobacco

注：*和**分别表示相关系数达到0.05和0.01显著水平。

Note：*and ** mean correlation coefficient at 0.05 and 0.01 significant level, respectively．

图2 烤烟表面颜色参数与外观质量评价总分的非线性关系曲线Fig.2 Nonlinear regression curve of the total score of evaluating index of appearance quality and the surface color characteristic parameters of flue-cured tobacco

从图2的关系曲线可以看出，颜色特征参数与外观质量总分并不是简单的线性关系，由表7可见，两对典型变量的相关系数达到了极显著水平，其累计方差贡献率达到了92.25%，说明烟叶外观质量指标与颜色特征参数之间存在极显著的典型相关。

从典型变量构成线性表达式看,第1对典型变量中叶片结构(X3)、身份(X4)、油分(X5)、明度(Y1)、红度(Y2)的载荷量相对较大，主要反映了明度与叶片结构正相关、与身份和油分负相关，红度与叶片结构负相关、与身份和油分正相关。第2对典型变量中颜色(X1)、叶片结构(X3)、总分(X7)、黄度(Y3)、饱和度(Y4)的载荷量相对较大，主要反映了黄度和饱和度与颜色、叶片结构、总分的正相关关系。

表7 烤烟表面颜色特征参数与外观质量评价指标的典型相关系数Table 7 Canonical correlation coefficient of evaluating index of appearance quality and the surface color characteristic parameters of flue-cured tobacco

注：X1～X7依次为颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度、总分，Y1～Y4依次为L*(明度)、a*(红度)、b*(黄度)、C*(饱和度)。

Note：X1～X7represent color，mature，leaf structure，body，oil，chroma，total score in turn．Y1～Y4representL*，a*，b*，C*in turn．

3 结论与讨论

烤烟表面颜色参数和外观质量指标相关性显著，这可能是因为烤烟外观质量评价指标间存在极显著的相关关系[22]，颜色因子(色泽、色均匀度)是影响烟叶外观质量的主要因素之一[23]，说明本研究中的烤烟表面颜色参数基本接近于人眼所观察到的颜色[24]。黄度b*和饱和度C*与总分关系最为密切，说明烟叶的黄度和饱和度对整体外观质量影响最大。颜色特征参数与叶片结构关系极显著，原因可能是颜色因子对烟叶组织结构有重要的支配作用[23]，有待进一步研究。CB-1的成熟度指标与各颜色特征参数无显著相关性，这可能与CB-1采收成熟度难把握[25]，初烤烟叶残存色素量高，青烟率高[26]，颜色特征参数无法较好地反映其成熟度有关。在简单分析的基础上进一步做典型相关分析，结果表明，外观质量指标中的叶片结构、油分、身份和烤烟表面颜色参数关系密切，主要影响烟叶的红度和明度，黄度和外观质量评价总分密切相关。一般情况下，烟叶颜色越浅淡(红度较低，明度较高)，叶片身份越薄，油分较少，结构疏松[27]。这间接说明了用颜色特征参数反映外观质量评价指标具有一定可行性。

梁洪波等[3]认为，红度a*有随部位上升而上升的趋势，黄度b*以中部最高。本研究的定量分析结果与其基本相符。通过L*a*b*色彩模式测量了烤烟表面颜色并进行了分析，结果显示，随叶位上升，明度L*逐渐降低，红度a*逐渐升高，黄度b*和饱和度C*以第7～10叶位最高。云烟87品种初烤烟叶多金黄色，色度强[28]，其表面颜色特征参数均高于另外2个品种，CB-1居中。魏春阳等[11]测量了不同产区CB-1，K 326和云烟87中部叶的烤烟表面颜色参数，其中福建产区的烤烟表面颜色参数与本研究结果相比，明度L*较低，红度a*明显偏高，可能与样品存放时间有关。前者采用的是存放一年以上的烟叶样品，本试验样品均为初烤烟叶样品。片烟在库存过程中发生棕色化反应，烟叶颜色会转深[29]。

烤烟分级国标中，根据部位、颜色和性质用途进行烤烟分组，颜色方面分为橘黄、柠檬和红棕3个基本色组[30]。3个基本色组的颜色特征参数差异显著，橘黄色烟叶黄度b*和饱和度C*普遍高于柠檬色和红棕色，柠檬色烟叶的明度L*较高，红棕色烟叶的红度a*较高。梁洪波等[3]提出的福建产区优质烟颜色指标中，橘黄色烟叶的红度a*范围为12.0～16.5，柠檬色烟叶的红度a*范围为10～12。本研究结果与此基本相符。

总体来看，烤烟表面颜色特征参数与烟叶外观质量密切相关，通过3个基本色组颜色值的界定，对照烤烟表面颜色特征参数的颜色值，对烟叶颜色做出判断，一定程度上减少了烟叶评级过程中主观因素的影响。

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(责任编辑：常思敏)

The relationship between the characteristic parameters of surface color and the index of appearance quality of flue-cured tobacco

LI Yue1， FU Yunpeng1， ZHEN Huanju2， WEI Chunyang2， HU Jianjun2， WANG Gaili2

(1．College of Tobacco Science， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450002， China; 2．Worker Institute of Further Education， China National Tobacco Corporation， Zhengzhou 450008， China)

In order to study the relationship between the surface color characteristic parameters and the index of appearance quality of flue-cured tobacco, variety CB-1, K 326 and Yunyan87 were taken as materials for the field experiments. The results showed that: 1) With the leaf-position rising, theL*value decreased, thea*value increased, theb*value increased at first and then decreased, reaching the highest at 7～10 leaf-position, similar to the change ofC*value. The variance of the surface color characteristic parameters of flue-cured tobacco was significant between stalk portions； 2) the color characteristic parameters of base-color was different. Theb*value and theC*value of orange tobacco leaves were generally higher than that of the lemon and red brown tobacco leaves. TheL*value of lemon tobacco leaves was the highest. Thea*value of red brown tobacco leaves was the highest； 3) the surface color characteristic parameters of flue-cured tobacco were significantly or extremely significantly correlated to the index of appearance quality. There was an obvious “∩”-shaped curve between theL*value, thea*value and the total value of appearance quality evaluation. When theL*value was 53～54 or thea*value was 13～15, the total value of appearance quality evaluation reached the highest. There was a significant positive correlation between lightness and oil, and a significant positive correlation between yellowness and total score．

flue-cured tobacco； color； characteristic parameter； appearance quality

2016-08-08

中国烟草总公司特色优质烟叶开发重大专项(Ts-01-2011005)

李 悦(1992-)，女，河南信阳人，硕士研究生，主要从事烟草栽培生理生化研究。

符云鹏(1964-)，女，河南内乡人，教授，博士。

1000-2340(2017)01-0001-07

S 572

A