成熟度和采收方式对上部烟叶品质及等级结构的影响

李丽, 王怀鑫, 兰春茶, 宗春梅, 罗丽菊, 张金峰

(云南省烟草公司 保山市公司, 云南 保山 678000)

烤烟上部烟叶包括上二棚和顶叶在内的5 ～6片烟叶, 约占全株总产量的30%～40%。随着卷烟工业企业对烟叶原料要求的提高, 下部烟叶不断优化, 上部烟叶的产量占比甚至达到40%以上[1]。优质的上部烟叶对卷烟香气、香味及其整体风格具有很大贡献, 深受国内外卷烟工业企业青睐[2]。但生态环境因素和传统的栽培技术措施导致我国烟区上部烟叶质量普遍较低, 表现为组织结构致密、僵硬、填充性差、内在化学成分欠协调、烟叶香气质差等[3], 工业可用性较差。为此, 国内研究人员围绕提升上部烟叶工业可用性开展了大量研究,大多都涉及了烟叶采收成熟度。烟叶采收成熟度是影响烤烟产质量的核心因素, 是保证烤后烟叶品质和工业可用性的重要前提[4]。采收成熟度对烟叶质量的贡献占整个烤烟生产技术环节的1/3 还要多[5], 并且也是分级评定的首要因素[6]。宋明军等[7]认为, 上部烟叶田间成熟度偏低是制约烟叶原料有效稳定供应和烟叶质量改善的主要问题。李齐霖等[8]研究认为, 上部烟叶延迟7 d 采收有利于降低烤后烟叶杂色烟和烤青烟比例, 优化等级结构。王廷清等[9]认为, 烟叶品质随成熟度的提高而提高。叶贤文等[10]认为, 烟叶致香成分随成熟度的提高而提高, 并在成熟时达到最大值, 随后开始下降, 且成熟度对烟叶香气量、杂气、刺激性的影响较大。除成熟度外, 采收方式也是提升上部烟叶可用性的研究重点。高卫锴等[11-12]研究发现,上部烟叶4 ～6 片一次成熟采收可提高烤后烟叶的上等烟比例以及外观质量, 并且降低烟叶总氮和烟碱含量, 增加了烟叶还原糖和可溶性糖含量, 同时烟叶感官质量明显提升。赖秀清等[13]研究认为,上部叶带茎烘烤能提高上等烟比例10 百分点, 降低烟碱含量, 提高烟叶钾含量及上部叶可用性。

保山烟区是云南省重要优质烟叶原料产区, 一套提升上部叶可用性的关键采收成熟度技术和配套采烤方式是当前烟区急需解决的问题。本研究拟从采收成熟度及采收方式2 个方面出发, 研究其对上部烟叶综合品质及等级结构的影响, 确定适宜烟区的上部烟叶采收特征和采收方式, 为提升上部烟叶工业可用性提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2021 年在云南省保山市昌宁县基地单元开展, 试验田块规整, 供试土壤为红壤, 质地疏松,肥力中等, pH 值6.64, 有机质含量为25.73 g·kg-1, 碱解氮含量为110.54 mg·kg-1, 速效磷含量为14.36 mg·kg-1, 速效钾含量为249.10 mg·kg-1;供试烤烟品种为红花大金元, 5 月5 日移栽, 烟株长势均匀一致, 生长良好, 7 月15 日打顶抹芽, 留叶数18 片, 按照当地优质烟叶生产栽培管理措施进行; 供试烤房为气流下降式标准密集烤房。

1.2 试验设计

试验设置2 个因素, 分别为成熟度和采收方式, 其中成熟度设2 个水平, 采收方式设2 个水平(上部烟叶4 ～6 片一次性采收和一次性砍收), 共设置4 个处理, 成熟度特点以田间烟株从上往下第3 片叶为标准 (表1); T1、T2 为上部烟叶4 ～6 片一次性采收, T3、T4 为上部烟叶4 ～6 片一次性砍收 (带茎烘烤), 每个处理一座密集烤房。烟叶烘烤均采取三段式烘烤工艺, 整个烘烤过程, 按“四看、四定、四严、四灵活” 的烘烤原则进行调控。

表1 试验设计

1.3 测定项目与方法

1.3.1 烟叶物理特性

参照标准GB/T 21136—2007、DB53/T 644—2014、GB/T 22838.8—2009、GB/T24328.2—2020、GB/T 31786—2015 的方法对烟叶含梗率、抗张力、抗张强度、平衡含水率、厚度和叶面密度进行测定。

1.3.2 烟叶外观质量评价

依据GB 2635—1992 对烤后烟叶颜色、结构、身份、油分、色度、成熟度进行打分评价。

1.3.3 烟叶常规化学成分

参 照 YC/T 160—2002、YC/T 159—2002、YC/T 162—2011、YC/T 173—2003、YC/T 161—2002 对烟叶常规化学成分进行检测。

1.3.4 烟叶感官评吸

将各处理烟叶切丝后卷制成单料烟, 平衡水分后, 由7 名持证评吸专家按照YC/T 138—1998 标准中 “九分制” 的方法对烟气的香型、浓度、余味、燃烧性、刺激性、香气质、香气量、灰色、杂气和劲头等指标进行打分。

1.3.5 上部烟叶等级结构

依据GB 2635—1992 《烤烟》 对烟叶分级并记录。

1.4 数据处理

采用SPSS 23.0 和Excel 2010 进行数据处理。烟叶物理特性、外观质量、感官评吸质量以及综合品质均参照 《中国烟草种植区划》 采用赋值权重指数和法进行评价[14]。烟叶常规化学成分采用模糊数学隶属函数的数据模型进行评价[15]。

2 结果与分析

2.1 上部烟叶外观质量

不同处理外观质量见表2, 颜色得分在8.0 ～9.0, 以T3 (9.0) 处理最高, 其次为T1、T4, T2得分最低; 成熟度得分在8.0 ～9.0, 以T3 处理最高, 其次为T1、T2, T4 得分最低; 叶片结构得分在6.0 ～7.0, 以T1 处理最高, T2、T3、T4 较低,均为6.0; 各个处理身份得分一致, 均为6.0; 油分得分在6.0 ～6.5, 以T1、T4 处理最高, T2、T3得分较低; 各个处理色度得分一致, 均为6.0。综合各项指标可知, T3 得分最高, 为0.77, 相较于其他处理外观质量得分提升1.32% ～6.94%, 颜色、成熟度均表现较好, T1 略低于T3, 为0.76,其颜色、成熟度略差于T3, 但叶面结构更为疏松,油分较T3 更足, T2、T4 得分相对较低, 分别为0.72、0.73, 其颜色、成熟度表现不突出, 且叶片结构、身份、色度表现较差。

表2 外观质量比较

2.2 上部烟叶物理特性

不同处理物理特性见表3, 厚度在0.138 ～0.164 mm, T2、T3 相对较厚, 其次为T4、T1; 含梗率在25.74%～29.09%, T3 含梗率最低, 其次为T2, T1、T4 含梗率相对较高; 叶面密度在82.85 ～93.71 g·m-2, T3 稍 高, T1、T2、T4 较 为 适 宜;抗张力在1.74 ～2.67 N, 以T1 最好, 其次为T4,T2、T3 稍低; 抗张强度在0.116 ～0.178 kN·m-1,变化规律与抗张力一致; 平衡含水率在13.03%～13.93%, 以T2 最高, 其次为T1, T3、T4 稍低;填充值在2.94 ～3.35 cm3·g-1, T4 最高, 其次为T2、T3, T1 最低。综合各项指标可知, T2 处理烟叶物理特性表现最高, 其各项指标均符合工业需求, 其次为T3, T3 处理烟叶含梗率最低, 工业可用性较好, 但叶面密度稍高, 平衡含水率稍低,T1、T4 得分相对较低, 两处理烟叶含梗率稍高。

表3 物理特性分析

2.3 上部烟叶化学成分

不同处理烟叶化学成分见表4, 各处理总糖含量在18.2%～22.7%, 均较适宜, 以T1、T4 较高, 其次为 T3, T2 较低; 还原糖含量在14.2%～15.5%, 稍低于优质烟叶标准, 其中T1、T4 相对较高; 总氮含量在2.15 ～3.03, 均适宜,其中T2 含量较高, 其次为T1, T3、T4 相对较低; 总植物碱含量在5.62%～7.14%, 含量偏高;钾离子含量在1.60%～1.93%, 较适宜, 以T1 含量最高, 其次为T3、T4, T2 含量相对较低; 氯离子含量在0.36% ～0.45%, 均符合优质烟叶标准; 淀粉含量在3.93% ～6.16%, 以T3 含量最高, 其次为T1、T4, T2 较低。由于还原糖含量稍低, 总植物碱含量偏高, 导致各处理糖碱比、氮碱比均偏低, 糖碱比在1.99 ～2.76, 氮碱比在0.37 ～0.48。一般认为, 优质烟叶糖碱比要求在8 ～10, 氮碱比越接近于1 越好。综上, 还原糖含量稍低, 总植物碱含量偏高导致各个处理烟叶化学成分综合得分稍低, 以T4 较高, 其次为T1、T3, T2 最低。

表4 化学成分结果

2.4 上部烟叶感官质量

不同处理烟叶化学成分见表5, 各处理烟叶均为清香型, 香气质得分在6.5 ～7.0, T1、T3 得分较高; 香气量得分在6.5 ～7.5, T3 得分最高, 其次为T1、T4, T2 得分最低; 杂气得分在6.0 ～7.0, T3 得分最高, 其次为T1、T4, T2 最低; 浓度得分在6.5 ～7.5, T3 得分最高, 其次为T1、T2, T4 最低; 刺激性得分均为6.0; 余味得分在6.0 ～6.5, T1、T3 得 分 较 高; 燃 烧 性 得 分 均 为7.0; 灰色得分在6.5 ～7.0, T1、T3 得分较高; 劲头表现为中+或中++。从综合得分来看, T3 处理感官评吸质量最好, 综合得分较其他处理提升4.00%～11.43%, 清香型突出, 香气质细腻, 香气量足, 杂气小, 浓度大, 刺激性略有, 余味残留少, 燃烧性较好, 灰色灰白; 其次为T1, 其香气质、香气量表现较好, 浓度较大, 燃烧性较好, 但稍有杂气及刺激性; T4 得分稍低于T1, 香气质稍差, 浓度稍淡, 有杂气、刺激, 余味有残留; T2除浓度、燃烧性较好外, 其余指标表现不理想。

表5 感官质量分析

2.5 上部烟叶综合品质

综合化学成分、感官质量、外观质量、物理特性4 项指标计算烟叶综合品质, 化学成分权重为0.22, 感官质量权重为0.66, 外观质量、物理特性权重均为0.06。结果见表6, T3 处理总分最高,为0.73, 较其他处理提升了2.82%～10.61%, 其感官评吸质量及外观质量均为最高, 分别为0.78、0.77, 化学成分得分仅次于T4 处理, 物理特性得分仅次于T2, 综合品质最好; 其次为T1 处理, 其外观质量较好, 得分较高, 感官质量仅次于T3;T4 处理总分稍低于T1, 其感官质量稍低于T1, 但化学成分得分最高, 而外观质量、物理特性均略差; T2 处理得分最低, 其烟叶化学成分、感官质量、外观质量得分均最低, 但物理特性表现较好,得分最高。

表6 烟叶综合品质分析

2.6 上部烟叶等级结构

不同处理上部烟叶等级结构见表7, 主组共统计到3 个等级, 分别为B1F、B2F、B3F, 各处理B1F 等级烟叶占比在11.80%～19.34%, 以T3处理占比最高, 其次为T1, 再次为T4, T2 占比最低; B2F 等级烟叶占比在45.39% ～50.86%,以T1 处理占比最高, 其次为T3, 再次为T4, T2占比最低; B3F 等级烟叶占比在 10.36% ～17.99%, 以T2 处理占比最高, 其次为T4, 再次为T1, T3 占比最低。副组共统计到3 个等级,分别为B1K、B2K、B2V, B1K 等级烟叶占比在3.82%～6.90%, 以T2 处理占比最高, 其次为T4, 再次为T3, T1 占比最低; B2K 等级烟叶占比在3.90%～6.03%, 以T2 处理占比最高, 其次为T1, 再次为T4, T3 占比最低; B2V 等级烟叶占比在9.77% ～11.89%, 以T2 处理占比最高,其次为T4, 再次为T1, T3 占比最低; 从均价来看, T3 处理均价最高, 达到29.66 元, 其次为T1, 达28.98 元, 再次为T4, 达27.81 元, T2处理最低, 为26.94 元。

表7 上部烟叶等级结构

3 讨论

成熟度是烟叶品质形成的中心因素, 烟叶田间成熟是获得优质烟叶的前提和基础[16]。本研究表明, 采收成熟度较好的烟叶其烤后烟叶成熟度也较好, 且颜色更接近橘黄, 香气质好, 香气量足, 评吸质量更佳, 同时等级结构明显提升。邓小华等[17]研究认为, 随着成熟度提高, 烟叶品质得到提升, 微带青、杂色烟叶比例下降, 但产量有所下滑。吴有祥等[18]研究表明, 上部烟叶推迟4 d 采收可有效协调烟叶化学成分, 提高烟叶致香成分,与本研究结果较为一致。烟叶成熟度并非越高越好, 随着成熟度的不断提高, 内含物过度消耗, 容易导致叶片偏薄、产量下滑。因此, 正确把握适宜的田间烟叶采收成熟度至关重要, 在本研究中, 当上部烟叶达到叶面8 ～9 成黄、主脉变白3/4 以上、茸毛基本脱落、成熟斑明显时即可进行采收。杨丽丽等[19]研究发现, 湘南稻茬种植的烤烟上部烟叶以叶面基本全黄 (9 ～10 成黄)、主脉全白的烟叶质量较优。孟智勇等[20]研究认为, 河南许昌旱地上部烟叶全黄、主支脉基本变白、成熟斑明显的时候采收, 上部烟叶化学成分协调和感官评吸效果较好, 与本研究结果一致。

目前, 云南各大烟区最常规的上部烟叶采收方式为上部烟叶4 ～6 片一次性采收, 采用带茎采烤的方式相对较少。杨秀军等[21]研究认为, 带茎采收烟叶在烘烤过程中能够保持较高的烟叶含水率、呼吸强度与能量供应状态, 可为烟叶烘烤过程中物质转化和品质提升提供充足水分与能量供应。徐秀红等[22]研究表明, 上部叶带茎采收烘烤过程中进行着一系列有利于品质形成的生理生化反应。杨青玺等[23-24]研究表明, 采用上部烟叶带茎烘烤技术,烟叶物理特性、外观质量、感官质量提升效果显著, 且具有明显的增收效应。在本研究中, 带茎采烤处理的外观质量、化学成分、感官质量均优于常规采烤, 且上等烟比例、均价均有所提高, 低次等烟比例下降, 与前人研究一致。

含梗率和填充值是体现烟叶工业可用性的重要物理特性指标, 含梗率会影响卷烟机的运行效率和卷烟产品的质量, 填充值则对卷烟产品单箱耗丝量、吸阻、抽吸口数及安全性指标等均有影响[25-26]。本研究结果表明, 待上部烟叶充分成熟后进行一次性砍收, 并带茎挂竿烘烤可以有效降低烟叶含梗率, 填充值则较常规采烤方式有所提高,烟叶工业可用性明显提高。