采收成熟度对雪茄烟叶晾制过程中颜色变化的影响

高云鹏，方 松，王以慧，谭效磊，马志远，温 亮，刘 莉，孟 霖，宁 扬，徐秀红*

（1.中国农业科学院烟草研究所，农业农村部烟草生物学与加工重点实验室，青岛 266101；2.中国农业科学院研究生院，北京 100081；3.山东中烟工业有限责任公司，济南 250100；4.山东临沂烟草有限公司，山东 临沂 276000；5.山东淄博烟草有限公司，山东 淄博 255000）

雪茄是一种纯烟叶卷制而成的特殊的烟草制品，外观质量是衡量其品质的重要方面，而雪茄烟叶晾制过程中的颜色变化对其外观质量具有直接影响[1-2]。在晾制过程中，烟叶水分逐渐散失，丙二醛（MDA）含量和多酚氧化酶（PPO）活性受到影响[3]，色素降解与褐色物质沉积，雪茄烟叶外部呈现由绿变黄，再由黄变褐的过程[4]。MDA 是细胞膜脂过氧化的最终产物，高水平MDA 积累体现了细胞中膜脂过氧化程度加剧和活性氧物质增加[5]。膜脂过氧化作用和活性氧累积使细胞内的膜系统遭到破坏，不仅导致叶绿素大量降解[6-7]，引起叶片内部组织色素比例变化，且使多酚类物质得以从液泡中释放，进一步被氧化[8-9]。PPO 是酶促棕色化反应中重要的介导物，能够将多酚类物质氧化为醌，醌经过累积聚合成褐色物质[10]。在较高湿度条件下，PPO 活性上调，使得烟叶多酚氧化水平升高[11]。

成熟度是烟叶品质形成的重要因素[12]。不同成熟度烟叶活性氧积累差异较大[13]，MDA 含量不同[14]，因此雪茄烟叶在晾制过程中多酚类物质氧化程度不一，影响雪茄烟叶颜色。颜色变化是晾制进程是否合理的直接反映，是体现雪茄茄衣烟叶外观质量的一个重要方面。现阶段，前人研究大多集中于采收成熟度对晾制后雪茄烟叶品质的影响[15-16]，对不同采收成熟度雪茄烟叶晾制过程中颜色变化的研究较少。本文主要探讨采收成熟度对雪茄烟叶晾制过程中颜色指标及相关色素、含水率、MDA、多酚和相关酶活性等的影响，明确其颜色变化规律，以期为雪茄烟叶成熟采收及晾制颜色的定向调控提供理论和技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2022 年在山东省临沂市沂水县进行，供试品种为雪茄烟品种QX103。试验田土壤有机质14.82 g/kg，速效氮83.82 mg/kg，速效磷28.27 mg/kg，速效钾120.61 mg/kg，pH 5.8。烟株遮荫栽培，其他大田管理按当地优质雪茄烟叶生产技术规程管理措施执行。

1.2 试验设计

在采收期选取大田长势基本一致的烟株，设M1、M2、M3 三个成熟度，各处理烟叶外观特征见表1。在中部叶（第11～12 叶位）达到相应成熟标准时进行采收编竿，每个处理标记6 竿，每竿随机选取3 片烟叶测定SPAD 值。编烟密度为38～40 片/竿，竿距为35 cm。按照当地优质雪茄烟叶生产技术规程进行晾制。选取代表性烟叶3 片，在晾制的第0（鲜烟叶）、5、10、15、20 天测定水分指标，另选3 片去除主脉后置于液氮中并转移至–80 ℃冰箱保存，用于生理指标的测定。自晾制第0 天起选3 片叶在测定颜色参数后使用数码相机采集图像，至第25 天晾制结束。所有指标均进行3 次生物学重复。

表1 不同成熟度试验设计Table 1 Different maturity test design

1.3 测定项目及方法

1.3.1 SPAD 值 使用SPAD-502 叶绿素测定仪沿烟叶一侧叶缘分别测定叶尖、叶中、叶基SPAD 值，取3 点平均值为SPAD 值。

1.3.2 含水率 采用烘箱法[17]测定。

1.3.3 MDA 含量 利用MDA 试剂盒（南京博研生物科技有限公司）进行测定。

1.3.4 PPO 活性 利用PPO 酶试剂盒（南京博研生物科技有限公司）进行测定。

1.3.5 多酚类物质 采用YC/T 202—2006[18]的方法测定。

1.3.6 质体色素含量 采用紫外分光光度法[19]测定。

1.3.7 颜色表征 利用专利技术[20]量化判定烟叶绿色面积、黄色面积和褐色面积占比。通过色差计测定L*、a*、b*，计算褐变指数BI[21]。

1.4 数据处理

采用Excel 2019 和GraphPad Prism 9.5 进行作图及数据统计，利用SPSS 21.0 对数据进行统计分析。

2 结 果

2.1 不同雪茄采收成熟度SPAD 值

如图1所示，M1、M2和M3处理雪茄烟叶SPAD值平均值分别为41.79、40.69、39.51，且3 个采收成熟度处理的SPAD 值差异显著（p<0.05）。可见雪茄烟叶SPAD 值的变化反映了成熟度的变化，随SPAD 值下降，成熟度提高。

图1 不同采收成熟度雪茄烟叶SPAD 值Fig.1 SPAD value of cigar tobacco leaves with different harvest maturity

2.2 不同成熟度叶片晾制过程中的色素降解和颜色变化

2.2.1 色素降解特征 如图2 所示，各质体色素含量均随晾制的进行而降低。晾制10 d，M1、M2、M3 处理叶绿素a 含量较晾制开始时分别下降了45.26%、57.52%、66.72%，晾制15 d，分别下降了79.53%、94.68%、95.93%。晾制10 d，M1、M2、M3 处理叶绿素b 含量较晾制开始时分别下降了51.97%、67.74%、84.67%，15 d 时M2、M3 处理分别下降了98.34%、98.78%，而M1 处理叶绿素b含量下降了79.4%。在0～15 d 内，M1 处理叶绿素a、b 下降幅度均小于M2、M3。3 个处理的类胡萝卜素降解在整个晾制时期相对较缓。

图2 晾制过程中烟叶色素变化Fig. 2 Changes of pigment in tobacco leaves during air-curing

2.2.2 颜色变化 由图3可以看出，烟叶绿色面积占比随晾制时间的延长不断下降。在0～10 d，M3处理的绿色面积占比下降最快，其次是M2，M1处理下降最慢。烟叶黄色面积占比整体呈现先上升后下降的趋势。在0～5 d，M3处理黄色面积占比上升最快，M1最慢。在5～10 d，M3处理黄色面积占比开始下降，M2、M3上升，表现为M3>M2>M1。烟叶褐色面积占比随晾制进程的推进逐渐上升。在0～10 d，M2、M3处理褐色面积占比缓慢上升，较M1快。在10～15 d，M1、M2、M3处理褐色面积占比分别上升了31.67%、41.63%、24.1%，至第15天，3个处理的褐色面积占比分别为33.36%、63.33%、41.90%。总体而言，M3处理的变黄速率最快，M1最慢；M2处理的变褐速率最快，M1最慢。

图3 不同成熟度雪茄烟叶晾制过程颜色变化Fig. 3 Color changes of cigar tobacco leaves with different maturity during air-curing

如表2 所示，不同成熟度处理雪茄烟叶晾制结束时褐变指数BI值差异显著。其中，M2 处理BI值最高，为185.2，M3 处理次之，M1 处理最低。晾制后，烟叶颜色由深到浅依次为M2、M3、M1。

表2 不同采收成熟度雪茄烟叶晾制结束颜色表征描述统计分析Table 2 Statistical analysis of color characterization of cigar tobacco leaves with different harvest maturity after air-curing

2.3 不同成熟度叶片晾制过程中的理化指标变化

2.3.1 叶片水分含量 如表3 所示，在整个晾制过程中，各成熟度处理雪茄烟叶的含水量呈“慢-快-慢”下降趋势。各成熟度处理烟叶含水率在0～5 d缓慢下降，在5～10 d 大幅度下降，其中M2 处理水分下降最快，减少了37.85 个百分点，其次是M3，M1 水分下降最慢。在10～15 d，M1 处理水分下降了40.01 个百分点，下降幅度高于M2、M3。

表3 不同成熟度雪茄烟叶晾制过程中含水率变化Table 3 Changes of moisture content in cigar leaves with different maturity during air-curing %

2.3.2 丙二醛含量 如图4 所示，雪茄烟叶在整个晾制过程，其MDA 含量呈现先上升后下降的单峰趋势。各处理雪茄烟叶MDA 含量在采后0～5 d 内缓慢上升。在5～10 d，M2 处理的MDA 含量大幅度上升，达到61.05 nmol/g，增加146.54%，高于M1 和M3。在10～15 d，M1 处理的MDA 含量快速上升，M3 处理上升变缓，M2 处理则呈下降趋势。在15～20 d，各成熟度处理的MDA 含量均呈下降趋势。

图4 不同成熟度雪茄烟叶晾制过程中MDA 含量变化Fig. 4 Changes of MDA content in cigar leaves with different maturity during air-curing

2.3.3 多酚氧化酶活性 由图5 可知，不同处理烟叶PPO 活性在晾制过程中均呈先升高后降低的变化趋势。在0～10 d，各处理的PPO 活性均逐渐上升，并在第10 天达到峰值，表现为M2>M3>M1，各处理之间差异显著。在第15 天，各处理PPO 活性下降，活性高低表现为M1>M3>M2，较第10 天分别下降了15.88%、57.93%、31.18%，各处理之间差异显著。在第20 天时，各处理之间PPO 活性无显著性差异。

图5 不同成熟度雪茄烟叶晾制过程中PPO 活性变化Fig. 5 Changes of PPO activity in cigar leaves with different maturity during air-curing

2.3.4 多酚含量 由图6 可以看出，在整个晾制期间各处理绿原酸含量呈由快到慢的下降趋势，0～10 d各处理雪茄烟叶绿原酸含量降幅分别为50.16%、90.81%、75.88%，M2 处理绿原酸含量下降最快，其次是M3，M1 处理绿原酸含量下降最慢。在10～15 d，M1 处理绿原酸含量下降最快，M3 下降趋缓，M2 下降最慢。在第20 天，各处理绿原酸含量表现为M1>M3>M2，差异显著。与绿原酸变化规律不同，M1 处理芸香苷含量在0～5 d 上升后快速下降，M2、M3 处理芸香苷含量则随晾制的进行不断下降，在第20 天芸香苷含量表现为M1 显著高于M2、M3。各处理的莨菪亭含量变化与芸香苷含量变化规律类似，在第20 天各处理莨菪亭含量无显著差异。

图6 雪茄烟叶晾制过程中多酚含量变化Fig. 6 Changes of polyphenol content in cigar leaves during air-curing

3 讨 论

晾制过程中不同成熟度雪茄烟叶内部化学成分变化存在差异，导致烟叶外部变黄、变褐速度和程度不同，并进一步影响烟叶外观质量[22]。本研究中，在晾制前期烟叶绿色面积占比减小幅度、黄色面积占比增加幅度均表现为M3>M2>M1，表明随着采收成熟度的提高，烟叶变黄速度逐渐变快，这与武圣江等[23]研究结果一致。晾制0～10 d，各处理叶绿素a、b 降解幅度较大，类胡萝卜素降解幅度较小，使得烟叶颜色由绿色转为黄色，这与谭永浩等[24]研究结果相似。随晾制的进行，发现烟叶褐色面积占比上升幅度表现为M2>M3>M1，且在晾制结束时，其褐变指数表现为M2>M3>M1，这与前人研究不一致[21,25]，原因有待进一步研究。

水分是细胞内多种酶及物质反应的物质基础，直接影响雪茄晾制过程中烟叶的抗氧化能力和酶促棕色化反应，在晾制过程中与雪茄烟叶颜色的变化关系密切[26]。本研究中，各成熟度雪茄烟叶大量失水集中在5～15 d，这与刘博远等[27]研究结果相似。中间成熟度M2 处理在5～10 d 水分下降幅度最高，结合膜脂过氧化作用后的产物MDA 含量变化趋势，发现此时间段M2 处理雪茄烟叶的MDA 含量快速上升，大量积累，远高于M1、M3，说明此时间段烟叶细胞膜脂过氧化作用剧烈，导致细胞膜系统的损伤和破坏，细胞裂解并大量失水。PPO 作为雪茄烟叶酶促棕色化反应的重要参与者，主要贮存在叶绿体中[28]，在烟叶水分逐渐散失、膜脂过氧化剧烈的条件下得以从叶绿体中释放，活性随着水分散失先上升后下降。M2 处理的PPO 活性在5～10 d 的上升速率和10～15 d 的下降速率均快于M1、M3。

多酚是一类独特的化学物质，其含量直接影响晾制后雪茄烟叶的品质[29]。烟叶中主要的多酚类物质是绿原酸、芸香苷、莨菪亭，共占烟叶中多酚类物质的90%左右。在烟叶失水过程中，由于膜通透性增大，PPO 氧化多酚，使烟叶褐色物质累积。本研究发现在晾制过程中M2、M3 处理的绿原酸、莨菪亭、芸香苷含量呈下降趋势，M1 处理的莨菪亭、芸香苷含量在晾制前期稍有上升，与刘慧等[30]研究结果相似，可能是烟叶内木质素等物质分解转化导致[31]。3 种多酚类物质从晾制5 d 后大幅度下降，以含量最高的绿原酸降解幅度最大，芸香苷、莨菪亭的降解量较小。M2 处理晾制前期绿原酸含量下降快于M1、M3，这可能是M2 变褐快于M1、M3的原因；后期因为水分散失过快，酶活性迅速降低且底物变少，下降缓于M1、M3。

本研究还发现，M2 处理雪茄烟叶由于失水快，多酚类物质氧化也快，晾出的雪茄烟叶颜色较深。M1 处理雪茄烟叶部分出现青斑，颜色不均匀，一方面是叶绿素分解不完全，另一方面可能是绿原酸没有被完全氧化[32]。

4 结 论

本研究表明，在一定范围内提高雪茄烟叶采收成熟度会使晾制过程中的质体色素降解和失水变快，膜脂过氧化作用剧烈，促进酶促褐变，进一步加快雪茄烟叶的变色进程及加深晾制后颜色。以采收烟叶叶色为主要成熟度判断指标，绿色烟叶晾制期间变黄、变褐均慢，晾制后颜色较浅；绿黄烟叶晾制期间变黄速度适中、变褐较快，晾制后颜色较深；黄绿烟叶晾制期间变黄、变褐均较快，晾制后颜色深浅居中。本研究为调整采收时的烟叶成熟度，调控晾制过程中的颜色和理化性状变化从而进一步提高雪茄烟叶质量提供了理论依据和技术支撑。