不同成熟度烤烟色差参数与烘烤特性关系研究

陈飞程，白金莹，杨 洋，段卫东，鄢 敏，张明刚，杨懿德*

(1.河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002；2.河南中烟工业有限责任公司，河南 郑州 450016；3.四川省烟草公司 宜宾市公司，四川 宜宾 644000)

烟叶烘烤特性是衡量烟叶烘烤难度、影响烟叶烘烤质量的关键技术指标，烘烤前确定烟叶的烘烤特性，对制定配套烘烤工艺提供了依据[1]。目前，烟叶颜色是判断烤烟田间成熟度的主要研究依据[2]，又是烘烤技术操作修正的重要理论依据。因此，研究不同成熟度烟叶烘烤特性与颜色的动态变化及其关系，对建立配套烘烤工艺具有较大的现实意义。对于烘烤特性的研究，前人展开了大量的工作，徐光辉等[3]研究成熟期烟叶的颜色变化特征，为烤烟成熟采收标准的量化提供了一定的理论依据。烤烟的颜色参数可以作为判断成熟度和反映烘烤特性的量化指标[4]。张玉琴等[5]基于颜色参数指标建立的Fisher判别函数判别不同成熟度烟叶烘烤特性，得出颜色参数可作为烤烟鲜烟叶烘烤特性的判别指标。本研究从不同成熟度的烟叶的色度与烘烤特性的色度测定指标进行相关性研究，分析烤烟逐渐推进落黄程度的颜色参数与烘烤特性的变化规律，探究了颜色参数和烘烤特性之间的关系。旨在为解决不同成熟度烟叶的烘烤过程中的变黄不均匀，难定色的问题提供科学依据，从而减少烘烤损失、增加烟叶产量、提高烟叶内在品质，为精准制定烘烤工艺提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验于2018～2019年在四川省宜宾市兴文县大坝乡烟草科技园进行。供试烤烟品种为云烟116中部叶。土壤类型为黄壤土，肥力水平中等。

1.2 试验设计

试验田划分为3个小区，小区面积1380 m2，长60 m，宽23 m。行距为1.2 m，株距为0.5 m。各小区选取具有代表性的1行作为定位行，各定位行选取具有代表性的5株烟株作为定位株，各定位株选取第10～11叶位的叶片作为定位叶；选取各定位叶基部、中部、尖部沿主脉两侧的2个点(距主脉5 cm左右，避开叶脉)作为色差计的测定点。分别选取4个成熟度[6-7]的叶片作为处理(表1)。

表1 不同成熟度的划分标准

1.3 测定项目与方法

1.3.1 颜色参数的测定 采用CR-10型全自动色差计，参考贺帆等[8]的方法测定烟叶的颜色参数，以横向距离烟叶主脉5 cm处的对称点为测量点，每半片叶等距离测量3个点，以6个点的平均值作为该叶片的颜色参数。

1.3.2 烘烤特性测定 烘烤特性的测定参考《YC/T 311─2009烤烟品种烘烤特性评价》[9]中的方法，测定烟叶的变黄时间和变褐时间；参考藤田茂隆[10]与倪超[11]等的烘烤特性指标的研究方法，测定烟叶的变黄指数(YI)和变褐指数(BI)。

1.4 数据分析

数据采用Excel 2016和SPSS 25.0软件进行分析处理，利用Origin 2019b软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同成熟度烟叶的烘烤特性

2.1.1 不同成熟度烟叶变黄、变褐时间的变化 由图1可知，总体来说，4个成熟度的易烤性较好，其中适熟与过熟的变黄时间均短于易烤性较好所规定的下限值72 h，且过熟的变黄时间最短，仅为50.5 h，反映出云烟116中部叶4个成熟度的易烤性依次表现为过熟>适熟>尚熟>欠熟。4个成熟度的变褐时间均在84～120 h之间，这表明4个成熟度的耐烤性中等。不同成熟度的鲜烟叶随着成熟度的提高，烟叶的黄化时间呈现不断减小的趋势，说明烟叶相对而言越来越易烤；变褐时间在尚熟之后开始逐渐下降，说明鲜烟叶达到一定成熟度后，烟叶的耐烤性开始变差，具体表现为烟叶变黄未完全或变黄后便迅速褐变。

图1 不同成熟度烟叶变黄和变褐时间的变化

2.1.2 不同成熟度烟叶变黄、变褐指数的变化 变黄指数、变褐指数分别是易烤性、耐烤性的量化指标，变黄指数越大，表示易烤性越好；变褐指数越小，表示耐烤性越好。由表2可知，随着落黄的提高，云烟116的变黄指数不断增大，变褐指数则呈现先增大后减小再增大的趋势，由此可知，云烟116中部叶随着成熟度的提高，易烤性趋于改善，耐烤性则逐渐变差，故烘烤特性较好的烤烟需要在烟叶的变黄指数与变褐指数之间加以平衡。

表2 不同成熟度烟叶的变黄、变褐指数

2.2 不同成熟度烟叶颜色参数变化

由图2可知，不同成熟度的烟叶颜色随着时间的推移，a*值和c*值不断增大，L*值和b*值大体呈现先增大后减小的趋势，而H*值则表现为在某一时间段出现突跃的现象，表明烟叶烘烤特性测定过程中的某一时间段颜色发生由青转黄巨大的转变。不同成熟度的烟叶颜色参数随着时间的推移，欠熟的L*、a*值是4个处理中最小的，4个处理的L*值都在不同的时间段出现了一个变化幅度较大的峰，说明在该时间段内该烟叶表面亮度最亮;过熟、适熟和尚熟的b*值均在40～60 h时出现高峰，而欠熟则是烘烤特性测定的后期出现了高峰，故可以推测出云烟116的过熟、适熟和尚熟的变黄速度较快，而欠熟的变黄较慢。

图2 不同成熟度烟叶颜色参数的变化

对于饱和度c*值而言，欠熟、尚熟和适熟的饱和度均呈现逐渐增加的趋势，过熟则呈现逐渐下降的趋势，由于欠熟的绿色比重较大，故而欠熟的值最大，以此类推，4个处理的c*值大小依次为欠熟>尚熟>适熟>过熟。色相角主要反映人眼对某种颜色产生的感觉，数值越大则该颜色表现的纯度越高。

从H*值的变化趋势可知，随着时间的推移，4个处理的青色在人眼的感觉逐渐变弱，在某一个时间段黄色凸显，进而在人眼中对该颜色产生感觉，再随着时间推移而再次逐渐减弱。并且4个处理中过熟与尚熟的青色首先开始褪去，接着到适熟，最后才是欠熟褪去青色，并且在4个处理中褪青未完全前，欠熟的H*值是4个处理中最大的，与饱和度的规律相联系；而且在由青转黄后过熟的H*值比尚熟的大，说明过熟的黄色纯度比尚熟的高，且4个处理在由黄转褐的过程中尚熟纯度最低。

2.3 烟叶颜色参数与烘烤特性的关系

由表2可知，云烟116烟叶颜色参数中的黄度值b*值、饱和度c*值、色相角H*值与变褐指数呈极显著相关，烟叶颜色参数红度值a*值与变褐指数呈显著相关，说明烟叶颜色参数与烤烟的耐烤性关系密切，进而可以通过颜色参数的变化来指示烟叶的烘烤特性。

表2 不同成熟度烟叶颜色参数与烘烤特性的相关性

2.4 不同成熟度烟叶烘烤特性与颜色参数的回归分析

以颜色参数(a、b)为自变量、变褐指数(BI)为因变量，建立了不同成熟度烟叶的烘烤特性中变褐指数的线性回归方程为BI=56.970+1.043a-0.970b。由图3可知，对回归方程进行拟合优度分析，其决定系数R2为0.992，且其信度RE值为21%，说明模拟效果的稳定性较好，测验结果较为可靠。由此可知，基于烟叶颜色参数建立的变褐指数回归方程预测效果较好，利用该方程预测烟叶耐烤性具有可行性。

3 讨论与结论

在烘烤特性量化指标方面，变黄时间、变黄指数与变褐时间、变褐指数的大小均可以有效地反映烤烟的易烤性和耐烤性[9-11]。本研究结果表明，随着落黄程度的增加，烟叶的变黄时间与变黄指数所反映出来的易烤性较好，反之则耐烤性趋于变差，这与前人的研究结果相符[4,5,12]。这说明烤烟良好的烘烤特性需要在适合的成熟度区间做出协调。

烟叶在烘烤特性测定前期，烟叶的L*、a*、b*和c*值逐渐增加，这与王涛等[13]的研究结果相一致，说明烟叶在变黄期，颜色是由青转黄的过程。在烘烤特性测定的后期L*、b*和H*值呈现下降的趋势，这与孙阳等[14]的研究结果一致，烟叶在变黄后定色期间烟叶黄色开始被褐色所替代，因此b*值开始下降，而b*值的下降进而说明烟叶颜色组块的黄色的纯度下降，故H*值也开始下降，并且此时的烟叶因为色差的变化，深色系对光的吸收加大，反射减少[15-17]，故L*值开始下降。欠熟的L*值和a*值的变化程度小于另外3个成熟度，这可能是因为欠熟的叶片的化学成分转化和质体色素分解程度较低[18-20]，失绿时间滞后导致c*值明显过高，且H*值的拐点变化时间较慢。a*、b*值在烟叶变黄阶段随成熟度的增加而增加，说明烟叶于田间的物质积累代谢情况影响烘烤变黄阶段变黄程度和生化转变[21-22]。

本研究针对烤烟品种云烟116中部叶不同成熟度颜色参数与烘烤特性进行相关性分析，结果表明烟叶各颜色参数指标分别与耐烤性间呈显著或极显著相关，而变黄指数与颜色参数之间无显著相关的原因可能是烟叶在烘烤特性测量的变黄阶段环境光线的多变性，亮度产生误差导致各颜色参数间产生了误差。基于不同成熟度烟叶色差参数建立烘烤特性回归方程为BI=56.970+1.043a-0.970b(R2=0.992)。并对回归方程的拟合程度与精确度进行检验，发现方程结果的决定系数与信度较好，实测值与预测值呈显著相关。该方程可用于预测烟叶的耐烤性，为配套烘烤工艺的制定提供相应的依据和精准控制烟叶定色阶段的温湿度提供技术支持。