基于SPAD值的烤烟上部叶成熟度分类烘烤对品质的影响

刘 芳， 陈国胜， 张 斌， 崔光周， 宗胜杰， 万 鑫，王赐卫， 马浩波， 高相彬， 李淑君*， 陈 初

(1.河南省农业科学院 烟草研究所， 河南 许昌 461000； 2.信阳市烟草公司， 河南 信阳 464000； 3.红云红河烟草(集团)有限责任公司， 云南 昆明 650231)

0 引言

【研究意义】烤烟的优质上部叶对卷烟风格特征具有较大影响[1-3]，随着烤烟上部4～6片叶一次成熟采收技术的推广，其可用性得到进一步提高[4-5]。烤后上部叶品质会影响烤后烟叶品质的一致性；还存在组织结构紧密，感官刺激性大、杂气重，化学成分不协调等质量问题，严重制约其在卷烟配方中的使用比例。因此，研究改进烤烟优质上部叶的烘烤工艺具有重要意义。【前人研究进展】上部叶在成熟过程中不同叶位间表现的成熟规律不一致[5-9]，且在相同叶位不同位点成熟度也不一致，烟叶成熟度分类缺乏科学性，且与烘烤工艺[10-16]的匹配度不够。有研究表明，SPAD叶绿素仪读数与不同叶位、不同成熟度烟叶的叶绿素含量呈线性相关[17-21]，SPAD值可以表示叶绿素含量，从而间接判断烟叶成熟程度。【研究切入点】针对SPAD叶绿素仪读数在相同叶位不同位点的叶绿素含量表达的稳定性方面缺少生产实际的研究，基于单位点SPAD值分类成熟度烘烤及工艺方向的研究报道相对较少。【拟解决的关键问题】通过SPAD稳定读取上部6片烟叶不同叶位的叶绿素值，以成熟度分类为基础，通过优化不同成熟度烟叶的烘烤工艺，分析不同成熟度分类烘烤及工艺对烤后烟叶外观质量、感官评吸质量、中性致香物质主要化学成分等影响，探索上部叶精准成熟度分类烘烤技术，为彰显信阳市上部烟叶特色品质提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在信阳市平桥区兰店乡开展。土壤类型为黄褐土，挑选田块规整，肥力中等、均匀一致的地块，行距为1.2 m，株距为0.5 m，其他技术措施和田间管理按当地优质烟生产技术规程实施。试验烤房为国标密集烤房，烤房装烟室规格为8 m×2.7 m×3.5 m。

1.2 材料

供试材料为当地主栽品种云烟87。

1.3 试验设计

1.3.1 不同位点读取SPAD值稳定性分析 中部叶采收结束后，将上部烟叶分6个叶位，采用SPAD叶绿素仪读取每个叶位不同位点的SPAD值，分别取距离叶基1/5、2/5、3/5及4/5处4个位点，设置3组重复取平均值。随着烟叶成熟比较不同位点读取SPAD值的稳定性，确定试验采用的SPAD值读取位点。

1.3.2 成熟度分类烘烤工艺 基于SPAD值进行鲜烟分类，将上部烟叶分成低成熟度和高成熟度两大类，设置5个试验处理：CK，常规烘烤方法，即不分类直接编竿烘烤；T1，Ⅰ类成熟度(SPAD值≤25，高成熟度)常规烘烤方法(烘烤方法同CK)；T2，Ⅱ类成熟度(SPAD值>25，低成熟度)常规烘烤方法(烘烤方法同CK)；T3，Ⅰ类成熟度(SPAD值≤25，低成熟度)烘烤工艺参数优化方法(常规方法基础上延长46℃烘烤时间，并降低46℃稳温过程的湿球温度)；T4，Ⅱ类成熟度(SPAD值>25，低成熟度)烘烤工艺参数优化方法(常规方法基础上提高变黄干球温度)。每个处理选取对应成熟度的烟叶，挂牌采收后同时进入烤房。

1.4 测定项目

1.4.1 SPAD值 自中部叶采收结束起，测定时间为每天上午8:00-10:00，采用SPAD-520叶绿素仪分别测定每片烟叶以主脉为对称的距离叶基1/5、2/5、3/5及4/5处共8个位点的SPAD值，分析叶片不同位点SPAD值读取的稳定性。

1.4.2 烟叶外观质量评价 烤后烟叶出炕后回潮、平衡水分，组成外观质量评价小组，依据GB 2635-1992标准对各处理烟叶成熟度、油分、颜色、身份、结构、色度、含青度、挂灰和杂色等外观质量指标进行评价，并分别闻其嗅香。

1.4.3 中性致香物质 采用同时蒸馏萃取装置，以二氯甲烷为萃取溶剂，采用美国安捷伦7890B-5977A气质联用仪离子扫描内标相对定量法对烟叶中性致香物质进行定性定量分析。

1.4.4 主要化学成分 鲜烟采集后立即进行杀青烘干处理，利用连续流动分析仪测定，总糖、还原糖参照行业标准《烟草及烟草制品 水溶性糖的测定 连续流动法》(YC/T 159—2002)，烟碱、总氮、淀粉、氯和钾含量分别参照行业标准《烟草及烟草制品 总植物碱的测定 连续流动法》(YC/T 160—2002)、《烟草及烟草制品 总氮的测定 连续流动法》(YC/T 161—2002)、《烟草及烟草制品 淀粉的测定 连续流动法》(YC/T 216—2007)、《烟草及烟草制品 氯的测定 连续流动法》(YC/T 162—2002)和《烟草及烟草制品 钾的测定 火焰光度法》(YC/T 173—2003)测定。

1.4.5 感官质量评价 取各处理烤后烟叶样品1 kg，切丝卷制成单料烟并平衡水分，邀请8位具备烟草行业感官评吸鉴定资质的专家进行感官质量评价。单料烟评价参照行业标准《烟草及烟草制品 感官评价方法》(YC/T 138—1998)，按照风格特征5分标度法、品质特征9分标度法，进行感官质量及工业可用性评价，并计算各处理的评吸分值。

1.5 数据处理

采用Excel 2010和SPSS 19.0进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同位点读取SPAD值的稳定性

从图1可见，不同叶位的SPAD值随着成熟度的增加均呈波动下降趋势，但不同位点的SPAD值读取稳定性存在差异，顶部第2片烟叶距叶基1/5处SPAD值波动相对较小，且后期变化规律趋于稳定，适宜直接作为田间成熟度分类采收标准。

2.2 烤后烟叶的外观质量

由表1看出，分类后高成熟度烟叶(T1、T3)烤后烟含青和嗅香优于低成熟度烟叶(T2、T4)； CK结构、色度和挂灰杂色等指标的表现略差于T2和T4，整体上T2与T4的外观评价结果基本一致。T1和T3结构、色度、挂灰杂色、含青和嗅香等指标的表现优于CK；T2和T4的外观评价结果基本一致。

表1 不同处理烤后烟叶的外观质量

2.3 烤后烟叶的中性致香物质含量

从表2看出，高成熟度烟叶(T1、T3)中性致香物质总量较高，分别比CK高0.58%和22.13%，低成熟度烟叶常规工艺(T2)条件下中性致香物质总量较CK低6.98%，低成熟度烟叶优化烘烤工艺(T4)烤后烟叶中性致香物质总量较CK高2.66%。分类成熟度差异对比，常规烘烤条件下，T1质体色素降解产物和其他香气物质含量均高于T2，中性致香物质总量T1较T2高8.13%；优化后烘烤工艺条件下，T3质体色素降解产物、棕色化反应产物含量高于T4，中性致香物质总量T3较T4高18.97%，分类成熟度较高的烤后烟叶中性致香物质含量均高于分类成熟度较低的烤后烟叶。分类成熟度一致不同烘烤工艺对比，高成熟度烟叶T3质体色素降解产物、棕色化反应产物、苯丙氨酸裂解产物和西柏烷类产物等的含量均高于T1，T3较T1烤后烟叶中性致香物质总量提高21.43%；低成熟度烟叶T4质体色素降解产物、苯丙氨酸裂解产物及西柏烷类产物等的含量高于T1，T4较T2烤后烟叶中性致香物质总量提高10.36%。表明，通过烟叶分类和优化烘烤工艺能够提升烤后烟叶中性致香物质总量，其中分类成熟度高的烟叶烘烤工艺优化后中性致香物质含量最高。

表2 不同处理烤后烟叶的中性致香物质含量

续表2

2.4 烤后烟叶的主要化学成分

由表3可见，不同处理烤后烟叶主要化学成分存在差异。分类成熟度高的烟叶烤后总糖、还原糖增多，T3的总糖与CK和T4存在显著差异，T3的总糖分别比CK和T4高2.32%和18.51%，T1、T3的还原糖与T2、T4差异显著，T3的还原糖分别比T2和T4高15.10%和24.23%；所有处理烟碱含量均偏高，大于3.5，T1、T3的烟碱含量较CK降低，T3与CK、T4差异显著；T2的钾离子含量最高，且与CK、T1、T4均差异显著；氯离子含量T3最低，显著低于其他处理；总氮含量各处理差异不显著。派生值两糖比各处理均表现良好，大于0.8，CK最大，且与T2、T4差异显著，与其他处理差异不显著；糖碱比T3>T1>CK>T2>T4，各处理间差异均显著；氮碱比T2、T3显著高于其他3个处理；钾氯比T3最高，且与其他处理间差异均显著。综合考虑，T3化学成分协调性最好，T1次之，T2、T4相对较差。

表3 不同处理烤后烟叶的主要化学成分

2.5 不同成熟度分类烘烤工艺烤后烟叶的感官评吸质量

从表4看出，分类成熟度烘烤烤后烟叶感官质量综合评价均优于CK。常规工艺条件下，分类成熟度较低的烟叶(T2)除劲头和灰色指标稍优于成熟度较高的烟叶(T1)，其余指标均低于T1；优化后烘烤工艺条件下， T3的香气质、香气量、杂气、刺激性和余味等指标均优于T4；总体评分分别为T1>T2和T3>T4，分类成熟度较高的烤后烟叶评吸质量优于低成熟度烟叶。分类成熟度一致不同烘烤工艺条件下， T3总体评价高于T1、T4和T2，表明分类烘烤、优化工艺能够提升烤后烟叶的感官质量综合评价。

表4 不同处理烤后烟叶的感官评吸质量

3 讨论

随着烟叶成熟度的提高，烟叶叶绿素含量呈逐渐降低趋势，结合烟叶田间外观特征与叶绿素变化规律，可以将叶绿素含量作为烟叶田间采收成熟度的重要指标之一[18]，且应用SPAD叶绿素仪测定值表示烟叶中叶绿素含量的方法可行[22]。李旭华等[23]研究表明，叶绿素仪读数与不同叶位、不同成熟度烟叶的叶绿素含量有较好的线性关系。但大部分烟叶SPAD值研究对于数据读取采用的方法均为叶面多位点平均值，由于产生的计算过程无法直接应用于实际生产，本研究对比上部叶同一叶位不同位点SPAD数值，单位点SPAD值随烟叶成熟度的增加呈波动性降低，其波动性可能受天气变化及读取时间等因素影响，但整体数值走向与烟叶成熟度呈负相关关系，与陈乾锦等[17-19]的研究结果一致。通过比较上部叶的位点SPAD值发现，顶部第2片烟叶距离叶基1/5处的单位点SPAD值波动性最小，可以作为田间快速科学判断烟叶成熟度的重要标准。

调制过程是色素降解、香味物质形成和转化的关键时期，鲜烟素质和烘烤工艺的差异是影响烟叶色素降解幅度及香味物质生成的重要因素。黄志宏等[24]研究发现，成熟度显著影响烟叶质量；詹军等[25]研究发现，烟叶低湿变黄时色素降解早且速度快，而高湿变黄则降解迟且慢。在前期研究基础上，采取科学手段对上部叶进行鲜烟分类采收与烘烤得出，成熟度高的烟叶物质转化越充分、香气越饱满、烟叶质量整体提高，与黄志宏等[24-25]的研究结果一致。不同的是本研究在烘烤过程中对不同素质烟叶针对性地调整烤房温湿度和某个阶段的烘烤时间，优化后的烘烤工艺可以更大程度地提高烟叶的综合质量，但成熟度较低的烟叶烤后化学成分之间的协调性不理想，可能由于不同成熟度烟叶自身生理生化变化存在差异，导致失水、变黄等特征与研究设计的条件存在差异，关于更细致的鲜烟分类和烘烤工艺有待进一步研究。

4 结论

从快速判定及实际应用等方面考虑，可用顶部第2片烟叶距离叶基1/5处叶位的SPAD值指导信阳市主栽品种云烟87的成熟分类采收。分类成熟度烘烤能够提升烤后烟叶外观质量及感官质量，协调化学成分，增加中性致香物质含量；优化后的烘烤工艺能够进一步提高同类鲜烟素质的烤后烟叶中性致香物质总量，烤后化学成分之间更协调，感官品质更佳，其中高成熟度烟叶优化工艺烘烤后的品质最高，可为当地主栽品种云烟87成熟分类采收烘烤提供理论基础和技术指导。