烟叶正背面颜色参数与色素和主要化学成分的关系研究

李青山��+矫海楠��+王传义��+谭效磊��+张国超��+蒋佳祝��+冯冰��+张玉琴����+徐秀红��

摘要：探讨烤烟成熟过程中，鲜烟叶正背面颜色参数与色素、主要化学成分的相关关系，为准确判断鲜烟叶成熟度提供理论依据。分析烟叶正背面的颜色参数和主要化学成分在成熟过程中的变化，并对颜色参数与色素、主要化学成分进行简单的相关分析。结果发现，烟叶正面颜色参数与色素的相关系数较背面大，且正面各颜色参数与色素的相关关系达到显著或极显著水平；烟叶背面颜色参数C与总植物碱呈显著正相关。表明烟叶正面颜色参数能更好地指示色素含量的变化，背面颜色参数C可以指示总植物碱的变化。色差计可以作为判断鲜烟叶成熟度的辅助工具。

关键词：鲜烟叶；正背面；成熟度；颜色参数；色素；化学成分

中图分类号： S572.09文献标志码：

文章编号：1002-1302（2016）08-0332-04

烟叶采摘成熟度是衡量烟叶生产和质量的核心，影响并决定着烟叶的加工价值[1]。当前烟叶烘烤中出现挂灰、烤青，烤后烟叶等级质量不高的问题通常跟采摘成熟度有一定的关系[2]。所以，准确判断鲜烟叶成熟度，适时采收是烟叶生产过程中至关重要的一个环节。

目前烟叶生产中成熟度判断方法仍主要以定性描述为主，存在较强的主观性和随意性。例如韩锦峰等根据鲜烟叶叶面与主脉的颜色变化情况判断成熟度[3-5]。烟叶颜色是判断和确定烤烟田间成熟度的主要依据[1，6]，又是烘烤操作的重要依据。成熟过程中烟叶颜色的变化，实质上就是叶组织内叶绿素以及类胡萝卜素占总叶绿体色素含量比例变化的外观反映[7]。因此，研究鲜烟叶成熟过程中鲜烟叶颜色参数、色素含量、主要化学成分含量的动态变化及其相互关系，找出量化烟叶成熟度的指标，对于准确把握成熟度适时采收具有重要意义。色差计利用仪器内部的标准光源照明被测物体，测定其CIE 三刺激值（X，Y，Z），然后转换成度量颜色的数值，能够准确测定物体表面颜色。为了探讨色差计是否能够应用于判断烟叶成熟，使烟叶适时采收。梁洪波等采用色度学方法研究烤后烟叶颜色与内在品质間的关系，得出叶色参数与烟叶常规化学成分存在显著相关性的结论[8-10]；张军刚等研究了烤烟成熟过程中鲜烟叶正面颜色值与色素含量变化及相关关系，得出成熟过程中烤烟叶片颜色值与色素含量关系密切，叶片颜色值变化能够指示烟叶各色素含量的变化，色差计可以作为判断烟叶成熟的辅助工具的结论[11]。而有关烟叶成熟采收过程中鲜烟叶背面颜色参数与色素以及主要化学成分的相关关系的研究鲜有报道。本试验从分析烟叶成熟过程中颜色参数、色素含量、主要化学成分含量的变化和叶片颜色参数与色素、主要化学成分的相关关系入手，比较烟叶正面、背面的颜色参数与色素含量、主要化学成分含量的相关关系的大小，以期为色差计能够更好的判断烟叶成熟度提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2014年在山东诸城洛庄烟叶试验站进行，供试品种为NC55。选取生产管理规范、烟叶长势一致的烟田进行取样。

1.2试验设计

按照打顶后时间以及叶面、主脉、支脉的颜色、烟叶黄绿面积，对3个部位烟叶均设置3个成熟度处理，由低到高分别为M1、M2、M3，共9个处理（表1），用于叶片颜色参数和色素、主要化学成分含量的测定。

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，选取具有代表性的叶片取叶中部距离烟叶主脉5 cm处的对称点测量叶色，每半张叶片等距离测量3个点，每张叶片则取6个点的平均值，测量烟叶正背面的颜色参数[（亮度值（L）、红度值（a）和黄度值（b）]，正背面测定方法一致。计算色相角（H°）、饱和度（C）和色差值（ΔE）。色相角（H°）、饱和度（C）、色差值（ΔE）的计算公式分别为：H°=a/b、C=（a2+b2）1//2、ΔE=[（ΔL2+Δa2+Δb2）]1/2。

1.3.2色素含量的测定叶绿素、类胡萝卜素含量测定采用分光光度法[12]。

1.3.3主要化学成分的测定总糖、还原糖、总植物碱、总氮、淀粉、蛋白质的检测按照中华人民共和国烟草行业标准进行，具体测定方法分别为总糖和还原糖：YC/T 159—2002《烟草及烟草制品水溶性糖的测定：连续流动法》；总植物碱：YC/T 160—2002《烟草及烟草制品总植物碱的测定：连续流动法》；总氮：YC/T 33—1996《烟草及烟草制品总氮的测定：克达尔法》；淀粉：YC/T 216—2007《烟草及烟草制品淀粉的测定：连续流动法》；蛋白质：YC/T 166—2003《烟草及烟草制品总蛋白质含量的测定：克达尔法》。

1.4数据分析

数据采用Microsoft Excel 2003、SPSS 19.0进行处理与分析。

2结果与分析

2.1鲜烟叶颜色参数在成熟过程中的变化

2.1.1叶片亮度值（L）在成熟过程中的变化从图1可知，在烟叶的成熟过程中各部位烟叶正背面亮度值的变化趋势一致，除BM3处理外，各部位烟叶背面的亮度均高于叶片正面。随着烟叶成熟度的提高，各部位烟叶的正背面L值均不断增大。方差分析表明，下部叶各处理间正面L值差异均达到极显著水平，背面L值仅XM2与XM3间差异达到极显著水平；中部叶CM1与CM2、CM3间正背面差异均达到极显著水平，CM2与CM3仅正面L值差异达到显著水平；上部叶正面L值除BM1与BM2差异达到显著水平，其他处理间差异均达到极显著水平。从不同处理间烟叶正背的L值的增幅来分析，可知下部叶相邻处理间较大，中部叶仅CM1与CM2相对较大，上部叶处理间相对较小。

2.1.2叶片红度值（a）在成熟过程中的变化由图2可知，烟叶成熟过程中，除下部叶外，其他部位烟叶正背面的a）值变化趋势基本一致，各部位烟叶正面的a）值呈增大趋势，说明成熟过程中叶面绿色逐渐褪去。方差分析表明，下部叶仅XM2与XM3的正面a值差异达到极显著水平；中部叶各处理间背面a值差异均达到显著水平；上部叶各处理间正背面a值的差异达到极显著水平。从各部位不同处理间a值的增幅来分析，下部叶、中部叶正背面间相邻处理间均较小，上部叶相邻处理间较大。

2.1.3叶片黄度值（b）在成熟过程中的变化颜色参数b值表示从蓝到黄的变化，其正值越大，黄色越浓。由图3可知，各部位烟叶正背面b值变化趋势一致，随着成熟度的提高，各部位烟叶b值逐渐增大，说明叶面在成熟过程中逐渐变黄。方差分析表明，下部叶各处理间正面b值差异均达到极显著水平；中部叶仅CM1与CM3间烟叶正面b值差异达到极显著水平。不同部位各处理间正背面b值的增幅变化不同，相对于正面，各部位相邻处理间背面b值的增幅较小。

[FK（W20][TPLQS3.tif][FK）]

2.1.4叶片相角（H°）在成熟过程中的变化

色相角是颜色的基本特征，其在0～360°连续变化，0是红色，90°是黄色，180°是绿色，270°是蓝色。由图4可知，成熟过程中，各部位不同处理间烟叶正背面的色相角差别不大，变化趋势一致，随着成熟度的提高，各部位烟叶的正背面的H°均变小。方差分析表明，下部叶XM1与XM2间的正背面H°值的差异达到极显著水平，XM2与XM3正面的H°值的差异仅达到显著水平；中部叶各处理间正面H值差异均达到极显著水平，背面H°值仅CM1与CM2间的差异达到极显著水平；上部叶仅BM1与BM2间面的H°值的差异达到极显著水平。

2.1.5叶片饱和度（C）在成熟过程中的变化饱和度（C）别称纯度，表示含色的多少，低饱和度意味着色泽稀疏暗淡，而高饱和度则表示饱满、强烈的颜色，其值为0～60。从图5可知，在烟叶成熟过程中，各部位烟叶正面的饱和度均大于叶片背面，但烟叶叶片正背面饱和度的变化趋势不一致。随着成熟度的提高，叶片正面饱和度的变化趋势为：下部叶和上部叶逐渐增大，中部叶先增大再减小。叶片背面饱和度的变化趋势为：下、中部叶逐渐减小，上部叶逐渐增大。方差分析表明：各部位相邻处理间，下部叶XM1与XM2的正背面C值差异均达到显著水平，XM2与XM3仅正面C值差异达到極显著水平。

2.1.6叶片色差（ΔE）在成熟过程中的变化叶片色差是L、a和b的综合差别，其值为0～0.5表示颜色差别极小，>0.5～1.5为稍有差异，>1.5～3.0表示感觉有点差异，>3～6表示差异显著， >6～12表示差异极显著， >12即为

2.2鲜烟叶在成熟过程中色素、主要化学成分的变化

表3显示，不同部位，叶绿素含量随着成熟度的提高而降低。对叶绿素含量方差分析表明，下部叶各处理间叶绿素含量差异达到显著水平，且XM1与XM2间达到极显著水平；中部叶各处理间差异达到极显著水平；上部叶BM1与BM2、BM3间差异达到显著水平。各部位烟叶的类胡萝卜素含量随着成熟度的提高也表现为降低，且降解幅度随着成熟度的提高而减小。对类胡萝卜素含量进行方差分析，下部叶XM1与XM2、中部叶CM2与CM3、上部叶BM2与BM3间差异达到显著水平。

在鲜烟叶成熟过程中各部位M1、M2、M3这3个处理下，下部叶烟叶的蛋白质、淀粉、还原糖、总糖、总氮、总植物碱的含量先升高后小幅降低；中部叶烟叶的总糖、还原糖含量先降低后升高，总植物碱、总氮、淀粉、蛋白质的含量先升高后降低的；上部叶烟叶的总氮、蛋白质的含量先降低后升高，总糖、淀粉的含量先升高后降低，还原糖的含量则呈现不断降低的趋势，总植物碱含量不断升高。

2.3鲜烟叶正背面颜色参数与色素、主要化学成分的相关分析

鲜烟叶成熟过程中颜色参数与色素、主要化学成分间的相关关系见表4。烟叶正面颜色参数L与叶绿素含量呈极显著相关，与类胡萝卜素含量呈极显著相关；a与叶绿素含量呈显著相关，与类胡萝卜素含量呈极显著相关；b与叶绿素含量呈极显著相关，与类胡萝卜素含量呈显著相关；H°与叶绿素含量呈极显著相关，与类胡萝卜素含量呈极显著相关；C与叶绿素含量呈显著相关，与类胡萝卜素含量呈显著相关。烟叶背面颜色参数L与叶绿素含量呈显著相关，与类胡萝卜素含量呈显著相关；b与叶绿素含量呈显著相关；H°与叶绿素含量呈显著相关，与类胡萝卜素含量呈显著相关；C与总植物碱含量呈显著相关。表明颜色参数与色素关系密切。

烟叶背面颜色参数C与总植物碱含量达到显著正相关。其他烟叶正背面颜色参数与各化学成分的相关关系未达到显著水平。

3讨论

各部位烟叶随着成熟度的提高，叶片的颜色参数L、a、b的变化趋势基本一致，均随着成熟度的提高而不断增大。这与张军刚等的研究结果[11，13-14]相同。各部位不同处理间烟叶正背面色相角也差别不大，变化趋势基本一致，均随着成熟度的提高不断减小。各部位烟叶正背面饱和度的变化趋势不一致，表现为叶片正面的饱和度大于叶片背面。这主要是由于叶片上表皮靠近栅栏组织，栅栏组织排列紧密，含叶绿体多。鲜烟叶在成熟过程中，各部位烟叶的叶绿素、类胡萝卜素的含量变化趋势一致，表现为不断减小，而类叶比则不断增大，这可能是由于两者在鲜烟叶成熟过程中的降解速率不同。

烟叶正面较背面的颜色参数与色素的关系更加密切，说明烟叶正面颜色参数就能够指示色素含量的变化。下一步应该确定出能判断烟叶成熟的颜色参数的范围。烟叶背面颜色参数C与总植物碱含量呈显著正相关。随着烟叶成熟度的提高，总植物碱含量的变化也有一定的规律性，能否在利用色差计判断鲜烟叶成熟度时，将烟叶颜色参数指示色素含量的变化和指示总植物碱含量的变化协同起来，以此来提高判断成熟度的准确性。这为研究色差计判断烟叶成熟提供了一个方向。

4结论

烟叶叶片正背面都存在与叶绿素、类胡萝卜素含量显著相关的颜色参数，通过比较发现烟叶正面的颜色参数与色素含量的相关关系较背面高。而烟叶背面存在与主要化学成分含量显著相关的颜色参数，而正面颜色参数与主要化学成分含量的相关关系较小。

烟叶的颜色参数与色素的含量关系密切，颜色参数可以指示烟叶色素含量的变化，可以将色差计作为判断鲜烟叶成熟度的辅助工具。

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