晾制湿度对雪茄茄衣烟叶颜色的影响

饶雄飞，樊俊*,2，吴哲宽，李宗平，杨春雷，付锦贤

1.湖北省烟草科学研究院，武汉市硚口区宝丰路6号 430030

2.湖北省烟草公司恩施州公司，湖北省恩施市市府路65号 445000

3.华中农业大学植物科学技术学院，武汉市洪山区狮子山街1号 430070

优质雪茄茄衣烟叶不仅具有良好的吸味和香味，还要有理想的颜色。不同颜色的雪茄茄衣烟叶在品质、档次等方面均存在较大差异［1］。晾制湿度决定着烟叶水分散失的快慢，是影响雪茄烟叶颜色的重要因素之一。烟叶晾制过程中随着细胞失水量的增加，烟叶的颜色变化加快［2］。高娅北等［3］、李峥等［4］研究发现，烟叶含水率与颜色特征参数之间存在密切关系。顾会战［5］试验认为，高温高湿条件有利于烟叶颜色的形成。烟叶颜色与化学成分、多酚类物质含量密切相关，在烟叶生产过程中倍受关注［6-7］。张长云等［8］、杨景全等［9］研究表明，烟叶颜色与蛋白质、淀粉、烟碱、总氮含量间存在显著相关关系。王佩等［10］研究认为，雪茄烟叶在晾制过程中色素降解及内部发生的化学反应导致了烟叶颜色的变化。范宁波等［11］研究得出，雪茄烟叶在晾制过程中的色素降解和膜脂代谢是烟叶颜色形成的重要因素。何健等［12］认为在晾制过程中烟叶的酚类物质在多酚氧化酶作用下氧化成醌类物质，从而导致烟叶变色，同时叶绿素和类胡萝卜素也逐渐降解［11］。因此，通过设置晾制湿度来合理调控晾制过程中雪茄烟叶色素、多酚和常规化学成分等的降解和转化对改善雪茄烟叶颜色和内在品质具有重要意义。色度学能够快速准确地对烟叶颜色进行量化［3-4，13］，成为烟叶颜色数字化的重要理论基础，已在烟叶生产中得到应用［14］。以往关于晾制湿度对雪茄烟叶颜色影响的研究多在恒温恒湿箱中进行［3，6，13］，与烟叶晾制生产实际有较大的差异，而关于雪茄烟叶在常规晾房中进行湿度控制对雪茄茄衣烟叶颜色影响关键因素的研究报道较少。因此，本研究设置了不同晾制湿度处理对茄衣烟叶含水率、色素含量、酶活性、化学成分含量的影响试验，并分析了常规晾制条件下湿度对雪茄烟叶颜色影响的主要因素，旨在为湖北省优质雪茄茄衣烟叶的生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验方法

供试雪茄茄衣品种为CX-10。试验地点设置在恩施市七里坪街道湖北省烟草科学研究院良繁基地。采收时选取大田长势相同、成熟度相对一致的烟株，以中部叶（第10~12叶位）为试验材料，设置3个不同的湿度晾制处理。分别为：中湿度处理（C，常规晾制方法），凋萎期相对湿度91%→变黄期相对湿度89%→变褐期相对湿度84%→干筋期相对湿度82%；低湿度处理（L，各时期较常规晾制平均相对湿度降低8~14百分点），凋萎期相对湿度83%→变黄期相对湿度75%→变褐期相对湿度76%→干筋期相对湿度73%；高湿度处理（H，各时期较常规晾制平均相对湿度提高2~4百分点），凋萎期相对湿度95%→变黄期相对湿度92%→变褐期相对湿度88%→干筋期相对湿度84%。采用控制门窗的开合、开启除湿机或加湿器等综合措施，控制雪茄烟叶晾制各阶段的相对湿度。每间标准化晾房在中间位置分上、中上、中下、下共悬挂4个相对湿度自动记录仪，每隔30 min自动记录相对湿度，在一天内计算记录数据的平均值，代表这一天晾房的相对湿度水平（表1）。试验期间每天观察烟叶的凋萎变色状况，防止烟叶腐烂、霉变。在2021年8月8日烟叶统一进入标准晾房（长、宽、高分别为7、6、4 m）开始晾制，9月8日晾制结束。为控制各处理的温度一致，选择晾房群中间相邻的晾房进行试验，并采取自然通风及常温加湿、常温排湿的方法调控晾房内的相对湿度，以避免不同湿度处理中温度变化对试验结果造成影响。

表1 晾制期间晾房的相对湿度①Tab.1 Relative humidity in curing barn during air-curing

1.2 检测指标及取样方法

在晾制的第1、3、5、10、15、20、25、30天各取样1次，每处理取40片烟叶。采用阿贝折射仪法测定烟叶含水率和自由水含量（质量分数）［15］；采用丙酮提取分光光度法测定叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量［16］；采用碘滴定法测定多酚氧化酶（PPO）活性，酶活性以1 g鲜烟叶在1 min时间氧化抗坏血酸的毫克数表示［mg·（g·min）-1］；用分光光度法测定过氧化物酶（POD）活性，以1 g鲜烟叶在1 mL反应体系中每分钟吸光值（470 nm处）变化0.01为1个POD活性单位U［17］；采用流动分析仪（AAS-305D，美国自动精密工程公司）测定烟碱、总氮、氯、总糖、还原糖含量；采用爱色丽Ci6X色差仪（美国爱色丽股份有限公司）测定晾制后雪茄烟叶的亮度值L*、红绿值a*、黄蓝值b*，参考高娅北等［3］的方法进行。色度值（E）计算公式：

式中：L*0、a*0、b*0表示标准白板的颜色参数（L*0=94.59、a*0=0.01、b*0=1.04）；亮度值L*表示颜色的明亮度，正数表示偏白，负数表示偏黑；a*表示红绿值，正数表示偏红，负数表示偏绿；b*表示黄蓝值，正数表示偏黄，负数表示偏蓝；E值越大表示所测样品颜色越深［18］。

1.3 数据处理

采用EXCEL 2007和SPSS 22.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 晾制湿度对雪茄茄衣烟叶含水率和自由水含量的影响

由图1可知，烟叶含水率在晾制第1~5天下降较慢，在晾制5 d之后迅速下降，晾制20 d后缓慢降低，之后稳定在20 %左右。烟叶自由水含量在晾制前期呈降低趋势，在晾制20 d后降为0。不同湿度处理烟叶含水率在晾制前期（1~5 d）差异较小，自由水含量较高；从第10天开始，低湿度处理的烟叶失水迅速，烟叶含水率和自由水含量低于中湿度和高湿度的处理；在晾制20 d后，不同湿度处理的烟叶自由水含量均为0，烟叶含水率差异较小，表明晾制湿度对雪茄烟叶的失水有较大的影响，以低湿度处理的烟叶失水较快，其次为中湿度处理，高湿度处理的烟叶失水较慢。

图1 晾制湿度对雪茄茄衣烟叶含水率和自由水含量的影响Fig.1 Effects of air-curing humidity on moisture content and free moisture content in tobacco leaves for cigar wrapper

2.2 晾制湿度对雪茄茄衣烟叶色素含量的影响

烟叶在晾制1~10 d叶绿素a含量降低较快，后期下降趋势变缓；叶绿素b含量呈持续下降趋势；类胡萝卜素含量呈增加趋势，在晾制后期（晾制25~30 d）达最大值（表2）。不同晾制湿度处理的叶绿素a降解速率为中湿度＞高湿度＞低湿度处理，叶绿素b为低湿度＞高湿度＞中湿度处理；类胡萝卜素增加速率为高湿度＞低湿度＞中湿度处理。

表2 晾制湿度对雪茄茄衣烟叶色素含量的影响①②Tab.2 Effects of air-curing humidity on pigment content in tobacco leaves for cigar wrapper（g·kg-1）

2.3 晾制湿度对雪茄茄衣烟叶氧化酶活性的影响

从图2可以看出，晾制期间雪茄茄衣烟叶PPO和POD活性均呈先增加再降低的趋势，在晾制第10~15天达到最大值。不同晾制湿度处理的两种酶活性均以高湿度处理较高，其次为中湿度处理，低湿度处理的酶活性较低，尤其是晾制后期（晾制第20~30天）。

图2 晾制湿度对雪茄茄衣烟叶氧化酶活性的影响Fig.2 Effects of air-curing humidity on oxidase activities of tobacco leaves for cigar wrapper

2.4 晾制湿度对雪茄茄衣烟叶颜色的影响

从表3中可以看出，与低湿度和中湿度处理相比，高湿度处理的雪茄烟叶L*值和b*值分别降低12.03%、7.46%和15.16%和1.30%，E值分别增加5.80%和5.39%，a*值整体差异较小。说明高湿度处理的烟叶颜色亮度值低、颜色较深；低湿度处理的烟叶亮度值较高、颜色较浅。

表3 晾制湿度对雪茄茄衣烟叶颜色参数的影响Tab.3 Effects of air-curing humidity on color parameters of tobacco leaves for cigar wrapper

2.5 晾制湿度对雪茄茄衣烟叶化学成分含量的影响

随着晾制湿度的增加，雪茄茄衣烟叶总氮含量有增加的趋势，总糖含量有降低的趋势，差异达显著（P≤0.05%）水平；烟碱、还原糖含量呈先增加再降低的趋势，在高湿度处理最低，分别为0.757%和0.153%；氯、钾含量差异不明显（表4）。综合分析，晾制期间高湿度处理不利于雪茄烟叶总糖、还原糖、烟碱含量的积累，但有利于烟叶总氮含量的提高，对烟叶钾、氯含量影响较小。

表4 晾制湿度对雪茄茄衣烟叶常规化学成分含量的影响Tab.4 Effects of air-curing humidity on routine chemical components in tobacco leaves for cigar wrapper（%）

2.6 色度值与化学成分的相关及逐步回归分析

相关性分析（图3）表明，雪茄烟叶色度值（E）与烟碱、还原糖、总糖、钾、叶绿素a、叶绿素b含量呈负相关，相关系数分别为-0.33、-0.84、-0.73、-0.12、-0.02、-0.29；与氯、总氮、类胡萝卜素含量、烟叶含水率呈正相关，相关系数分别为0.57、0.78、0.63、0.65。其中，雪茄烟叶色度值与还原糖、总氮含量的相关性达极显著（P≤0.01）水平、与总糖含量的相关性达显著（P≤0.05）水平。

图3 色度值与化学成分的相关性分析Fig.3 Correlation analysis of colorimetric values and chemical components

以色度值（E）为因变量（Y），选取常规化学成分、烟叶含水率、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量等指标进行逐步回归分析，并建立回归方程。

偏相关系数分别为r（Y，X1）=-0.76（P≤0.05）、r（Y，X2）=0.71（P≤0.05）。回归方程共筛选出2个对雪茄茄衣烟叶色度值（E）有重要影响的指标，即还原糖（X1）和总氮（X2），表明晾制期间降低还原糖含量和增加总氮含量有利于雪茄烟叶颜色加深。

3 讨论

烟叶在晾制过程中发生复杂的生理生化反应，其中自由水是重要的参与者，而空气湿度与叶片的自由水含量密切相关［19-20］。有研究表明，晾制过程中雪茄烟叶含水率呈逐渐降低的趋势，晾制前期散失的主要是自由水，后期主要为束缚水［3］，与本研究中从晾制开始到第15天，烟叶自由水含量从15%左右降为0的试验结果相似。另外，晾制期间低湿度处理雪茄烟叶失水速度较快，其次为中湿度处理，高湿度处理较慢。因此，可通过调控晾房湿度控制烟叶失水的快慢，调节烟叶中物质代谢和颜色变化，提高雪茄烟叶品质。

晾制过程中叶绿素的降解是影响雪茄烟叶颜色的重要因素，还影响晾制后烟叶的香味、吸味等。叶绿素不完全降解会导致晾制后烟叶出现青斑，对烟叶外观及可用性有较大影响［21］。本研究中整个晾制过程色素的变化趋势是一致的，随着晾制进程的推进，叶绿素a和叶绿素b含量呈持续下降的趋势；类胡萝卜素含量呈增加的趋势，与前人的研究结果一致［22］。烟叶中存在多种与颜色变化相关的氧化酶，是酶促棕色化反应的重要催化剂之一［23-25］，本试验结果表明，高湿度处理烟叶PPO和POD活性强，说明雪茄烟叶晾制过程中保持相对较高湿度、降低烟叶失水速度、提高叶片氧化酶活性均有助于酶促棕色化反应产生深色物质［8］，利于茄衣烟叶颜色加深。

烟叶颜色变化与烟叶内含物分解、转化等生理生化活动关系密切［26］。本试验中还原糖和总氮含量是影响雪茄烟叶色度值的两个重要指标。烟叶糖含量是决定烟气醇和度和吃味的主要因素［27］，还原糖含量高的烟叶富有弹性且色泽鲜亮，烟叶颜色较浅［28］。可能由于在晾房湿度较高的条件下，晾制期间雪茄烟叶含水率高，糖类物质的美拉德反应较完全，导致还原糖和总糖含量较中湿度和低湿度处理显著降低，深色物质产生量较多［29］。烟叶中总氮（蛋白质、氨基酸等）是非酶棕色化反应的底物，可使烟叶颜色加深［30］。这可能是常规晾房高湿度条件下烟叶还原糖含量低、总氮含量高导致烟叶颜色较深的重要原因，但对烟叶颜色的影响机制还有待进一步验证。

4 结论

①晾制过程中低湿度处理雪茄茄衣烟叶失水速度最快，其次为中湿度处理，高湿度处理较慢。②不同晾制湿度处理，叶绿素a降解速率为中湿度＞高湿度＞低湿度处理，叶绿素b为低湿度＞高湿度＞中湿度处理；类胡萝卜素增加速率为高湿度＞低湿度＞中湿度处理。③晾制期间雪茄茄衣烟叶PPO和POD活性均呈抛物线形变化趋势，高湿度处理两种酶活性高于低湿度和中湿度处理。④雪茄茄衣烟叶色度值以高湿度处理最高，低湿度处理最低；烟叶色度值与还原糖、总糖含量呈显著负相关，与总氮含量呈显著正相关。