采收成熟度对烤烟上部叶不同分切区段质量的影响

周康 李青山 张富军 马兴华 谭效磊 刘莉 柏永超 谭青涛 徐秀红

摘要：为提高上部叶的工业可用性，以NC102品种3个不同采收成熟度（BM1、BM2、BM3）的烤后上部烟叶为材料，分析了叶尖、叶中、叶基3个分切区段的外观质量、物理性状、化学成分及其可用性指数（CCUI）和感官质量的差异。结果表明，同一成熟度下，烟叶外观质量总分表现为叶中》叶基》叶尖;填充值在低、中成熟度时表现为叶尖高于叶中和叶基，其他物理指标差异不显著;还原糖含量和糖碱比在低、中成熟度下表现为叶尖《叶中《叶基，在高成熟度下差异不显著，淀粉含量在各成熟度下均表现为叶尖《叶中《叶基，钾含量和钾氯比在各成熟度下均表现为叶尖》叶中》叶基，总氮含量、烟碱含量及氮碱比在不同区段及不同成熟度间差异不显著;低、中成熟度下烟叶CCUI为叶尖《叶中《叶基，且低成熟度处理中叶基段与叶尖和叶中段差异达到显著水平，高成熟度下则无显著差异。随成熟度提高，不同区段烟叶外观质量、物理性状、化学成分及CCUI间的差异总体呈逐渐缩小的趋势。烟叶感官质量得分表现为：低、中成熟度下叶尖《叶基《叶中，高成熟度下叶尖》叶中》叶基。综上，采收成熟度影响叶片不同区段的质量，低、中成熟度烟叶的叶中和叶基段综合质量优于叶尖段，而高成熟度下叶尖段化学成分整体协调性和感官质量优于叶中和叶基段。

关键词：采收成熟度;上部叶;烟叶区段;烟叶质量

烟叶原料是卷烟生产的物质基础。随着市场消费需求的转变以及行业高质量发展的要求，卷烟工业对烟叶原料的要求日益提高。目前国内外学者对烟叶品质的研究主要关注整个叶片，而对同一叶片不同区段烟叶质量的差异性研究重视不够。烟叶发育是一个渐进的过程，同一叶片不同区段在田间接受的光照条件不同，造成其内在物质代谢、转化和积累的程度不同，进而使不同区段烟叶在物理指标、外观质量和内在化学成分等方面存在差异，最终影响其在卷烟配方中的配伍性2。王建安等把整片烟叶按照其常规化学成分差异性划分成4个区域，发现不同区域烟叶烟碱、总糖、钾、氯4类化学物质含量差异显著。祁林等阿分析了同一叶片不同区段石油醚提取物的含量，通过系统聚类分析认为可将浓香型烟叶叶片分为3段进行后续加工处理。颜克亮等和徐安传等认为不同区段烟叶具有各自的品质特征和工业可用性。可见，同一叶片不同区段烟叶质量确有差异，且影响其利用价值。烟叶成熟度是影响烟叶质量的重要因素。随烟叶成熟进程的推进，烟叶的组织结构、光合和呼吸特性、酶活性、内源激素等均会呈现一定规律的变化。HWANG等指出，烟叶从未熟到成熟，总氮、铵态氮、总植物碱、烟碱和石油醚提取物含量显著减少，总糖、还原糖和淀粉含量增加。刘百战等发现，成熟度好的烟叶致香成分的总含量明显高于成熟度差的烟叶。但关于成熟度对同一叶片不同区域质量的影响研究尚少。实际生产中由于受多种因素的影响，采收成熟度可能无法完全一致，因此研究不同成熟度同一叶片各分切区段质量差异及最优化利用显得尤为重要。本文以不同采收成熟度的烤后上部烟叶为研究对象，将其分切成叶尖叶中和叶基3个区段，比较了不同区段烟叶的外观质量、物理性状和化学成分及可用性，并对其感官质量进行了评价，综合评价了不同区段烟叶的工业可用性，以及各区段质量对不同采收成熟度的响应差异，旨在为提高上部烟叶的工业可用性提供一定的理论支撑。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2019年在山东省沂水县四十里烟叶烘烤工场开展。试验地土壤类型为褐土，0～20cm土层的理化性状为：全氮0669kg，全磷0.37gkg，全钾22.65gkg，有效磷63.88mgkg，速效钾86.85mgkg，pH5.1l纯氮施用量为82.5kgm2，氮磷钾比例为1：1.12.8，所用肥料种类为太阳岛复合肥、豆饼、磷酸二铵、硫酸钾。4月上旬施肥起垄，709%的氮肥、钾肥和全部磷肥作基肥，条施于垄底;余下30%的氮肥和钾肥在团棵期追施。种植行距1.2m，株距0.5m。烟田管理按优质烟叶生产规范进行。供试烤烟品种为NC102。

1.2试验设计

试验采用随机区组设计，设3个烟叶成熟度处理，分别为BM、BM2、BM3，代表低、中、高3个成熟度。每个处理3次重复，小区面积为100m2待上部叶（第15-16叶位）达到不同的成熟标准时进行采集。具体成熟外观特征如表1所示。不同成熟度鲜烟叶采收后，采用梳式烟夹裝烟，每个小区装烟1夹，放于烤房的中层。所用烤房为8m（长）2.7m（宽）×3.5m（高）标准燃煤密集烤房。烘烤工艺参照“8点式精准密集烘烤工艺”。烤后烟叶留样分级。

烤后烟叶分级后，各处理选取B2等级烟叶0.5kg。将烟叶充分伸展后沿着垂直于主脉方向分切为叶尖、叶中和叶基3个区段，分切长度比为1：1：1，将分切后的不同区段烟叶进行外观质量评定、物理性状测定、化学成分检测以及感官质量评价。具体分切方法如图1所示。

1.3测定指标和方法

1.3.1外观质量评价参照蔡宪杰等方法选择颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度和柔韧性7项指标量化评价烤后烟叶外观质量（表2）。

1.3.2物理性状测定平衡含水率的测定：各处理随机抽取5片烟叶，等长度分切为3个区段，并将各区段切成宽度不超过5mm的小片，在标准环境条件下温度（22）℃，相对湿度（603）平衡7d。混匀后用烘箱法测定叶片含水率。

厚度测定：各处理随机抽取10片含水率为（1650.5）%的烟叶，分切后用厚度儀分别对每个分切区段的厚度进行2次测量，样品厚度为20次的平均值。

叶质重测定参照付秋娟等叫测定方法填充值的测定参照YC/T152-2001《卷烟烟丝填充值的测定》进行。

1.3.3化学成分测定各处理烟叶样品烘干磨碎后过025mm筛，利用Aatarisll近红外光谱仪（Thermo Fisher公司）测定烟碱、还原糖、总氮、钾、氯和淀粉等6项主要化学成分指标，并计算糖碱比、氮碱比、钾氯比3项衍生指标。

1.3.4化学成分可用性评价（1）确定各参评指标的隶属度值：选择烟叶化学成分中的原生指标（还原糖、烟碱、总氮、钾和淀粉）及其衍生指标糖碱比、氮碱比和钾氯比）共8个指标为参评指标。由于各参评指标的最适宜值范围不尽相同，根据各参评指标特征运用模糊数学理论选择隶属度函数1，使各参评指标的原始数据转换为0.1～1.0的数值，以消除参评指标量纲的影响。常用于综合评价的隶属度函数类型主要有反S型、S型和抛物线型，结合前人研究确定烤后烟的还原糖、烟碱、总氮、糖碱比、氮碱比的隶属度函数为抛物线型，其函数表达式为：

烤烟钾氯比、钾离子含量的隶属度函数为S型，其函数表达式为：

烤烟淀粉含量的隶属度函数为反S型，其函数表达式为

式（1）、（2）、（3）中x为各化学成分指标的实际数值，x、x2、x、x4分别代表各化学成分指标的下限临界值、最优下限值、最优上限值和上限临界值。结合山东烟区实际并参考烤烟质量标准的要求，确定各参评指标的隶属度函数临界值（表3）。

（2）确定各参评指标的权重系数：在烟叶常规化学成分综合评价中，各参评指标因对化学成分总体的贡献大小不同而具有不同的相对重要性。本研究采用《中国烟草种植区划》2中所确定的各常规化学成分权重，即还原糖0.14、烟碱0.17、总氮0.09、糖碱比0.25、氮碱比0.11、钾氯比0.09、钾离子含量0.08、淀粉0.07。

（3）确定烟叶化学成分可用性：烟叶化学成分可用性指数（Chemical Components Usability Index，CUI）越大表示烟叶化学成分可用性越强。

CCUI采用隶属度函数模型与指数和函数模型来确定：CCUI==1N：W。式中Nm表示第m个样本、第i个指标隶属度值，m表示第m个样本、第个指标的权重系数，其中0《Nm≤1，0《m≤1且满足∑1Wmi=1，为参评指标个数。

1.3.5感官质量评价由农业农村部烟草产业产品质量监督检验测试中心对分切的烟叶样品进行感官质量评价。

1.4数据处理

采用Microsoft Excel2016软件进行数据处理，用SAS9.4软件进行统计分析。

2结果

2.1外观质量

由表4可知，同一成熟度，各分切区段烟叶外观质量评分均表现为叶中》叶基》叶尖。叶中段外观质量相对较好，主要表现在成熟度、叶片结构、色度和油分上;叶基段的成熟度和结构略好于叶尖段，而叶尖段的油分和色度略好于叶基段。随成熟度的增加，各分切区段烟叶外观质量得分均呈递增趋势，其中叶尖段外观质量得分增加幅度较大，由42.5分（BMI）增加到50.0分（BM3），增加了17.6%，叶中段和叶基段分别增加了10.9%和14.8%。且不同区段间烟叶外观质量的差异随成熟度的提高减小，3个区段间外观质量得分最大差值由3.5（BMI）减小到1.0（BM3）。

2.2物理性状

由图2A-C可知，同一成熟度处理不同区段烟叶厚度、叶质重总体表现为叶尖》叶中》叶基，平衡含水率则表现为叶基叶中》叶尖，但多数未达到显著差异;填充值在低、中成熟度下表现为叶尖高于或显著高于叶中和叶基，高成熟下则差异不显著。随成熟度的提高，平衡含水率最大差值由BM时的2.82%6减小至BM3时的0.97%，填充值最大差值由BM时的106cm/g减小至BM3时的0.24cm/g（图2D）。

2.3化学成分

由图3A-C可见，同一成熟度烟叶烟碱含量总氮含量和氮碱比由叶尖段到叶基段总体呈递减趋势，但是大多数处理间未达到显著差异。随成熟度提高，烟碱含量、总氮含量和氮碱比整体呈降低趋势，且均表现为叶尖下降幅度》叶中段》叶基段导致烟碱含量、总氮含量和氮碱比在区段间的差异逐渐缩小：从BMI到BM3，不同区段间的烟碱含量、总氮含量和氮碱比的差值从0.249%、0.16%、002分别缩小到0.10%、0.03%、0.01在还原糖含量方面（图3D），BM和BM2成熟度，还原糖含量均由叶尖段到叶基段依次增加，不同区段间均存在显著差异（p《0.05）;BM3成熟度三区段间还原糖含量差异较小。随成熟度的提高，叶尖段还原糖含量整体呈升高趋势，而叶中段和叶基段呈先增加后降低的趋势;不同区段间还原糖含量最大差值由BMI时的5.75%减小至BM3时的1.62%。糖碱比在各区段间差异情况及随成熟度变化规律与还原糖类似（图3E）。

从各区段淀粉含量来看（图3F），同一成熟度，淀粉含量从叶尖段到叶基段呈增加趋势，叶基段淀粉含量显著高于叶尖段和叶中段（p《0.05）。随成熟度的提高，各区段淀粉含量均呈增加趋势，叶基段淀粉含量变化幅度大于叶尖段和叶中段。淀粉含量的区段间差异随成熟度的提高呈先增大后减小的趋势。

同一成熟度，钾含量从叶尖段到叶基段逐渐下降（图3G）。随成熟度提高，叶尖段钾含量不断降低，而叶中和叶基段不断增加;各区段钾含量的最大差值由BM时的1.10%减小到BM3时的0.45%。成熟度一致时，钾氯比（图3H）表现为由叶尖段到叶基段依次减小。随成熟度的提高，叶尖段钾氯比呈先降低后增加的趋势，而叶基段随成熟度的提高呈先增加后降低的趋势。

2.4化学成分可用性评价

由图4可知，BMI和BM2成熟度，各区段烟叶CCUI均呈现叶尖《叶中《叶基的规律，且BM1处理叶基段与叶尖和叶中段差异达到显著水平（p《0.05）。BM3成熟度不同区段间的CCUI无显著差异。随成熟度的提高，叶尖段CCUI呈逐渐增加趋势，而叶中段和叶基段呈先增加后降低的趋势。各分切区段CCUI差异性随成熟度的提高逐渐减小各区段间CCUI最大差值由BMI时的0.20降至BM3时的0.06。

2.5感官质量

由表5可知，不同成熟度处理各区段感官質量差异情况不同。BM1处理感官质量得分表现为叶中段最高（73.2），叶基段次之（72.8），叶尖段较低（70.2）;BM2处理感官质量也表现为叶中段最好，而叶尖段和叶基段相近;BM3处理感官质量得分则表现为叶尖段高于叶中和叶基段（p《0.05）。随成熟度的提高，叶尖段感官质量得分呈上升趋势，由BM1到BM3提高了3.0分，香气质变优，香气量增加，杂气和刺激性得到明显改善;叶中段和叶基段总评分却逐渐降低，由BMI到BM3分别降低了2.4和1.3分，余味和杂气明显变差。

3讨论

杨波等22将不同部位的烟叶分切为不同段位，发现叶中段的外观质量优于叶尖和叶基部。本研究在3个成熟度处理不同区段烟叶外观质量比较中均得出了相同结果，叶中区段烟叶的外观质量最好，其次是叶基区段，叶尖区段相对较差。孙建锋等研究表明，各分切区段烟叶厚度和叶质重表现为叶尖》叶中》叶基，与本研究结果相类似。在各区段化学成分分析比较中发现，烟碱、总氮、钾含量、钾氯比在不同成熟度处理中均表现为由叶尖段到叶基段大体呈递减趋势，这与前人的研究结果基本致。贺帆等2研究表明，淀粉含量以叶基较高，叶尖和叶中相对较低，本研究也得到了相同结果。还原糖和糖碱比在BM1、BM2处理中，表现为由叶尖段到叶基段递增;BM3处理中，叶尖、叶基段高于叶中段，这与其他相关研究结果不同2，可能与供试烟叶田间所处生态环境不同以及后期调制过程有关。陈伟等2对不同区段烟叶感官质量研究结果表明，叶尖区段感官质量优于叶中和叶基段，这与本研究中BM3处理结果相同。郑宏斌等29研究结果表明叶中区段感官质量优于叶尖和叶基段，这与本研究中BMI、BM2处理结果相同。部分研究结果与前人研究存在差异，进一步说明在利用区段分切分析烟叶质量时应同时将成熟度因素考虑在内。

黄珍平等研究烟叶成熟度与外观质量的关系时发现，在一定范围内，随成熟度的提高，烟叶外观质量得分逐渐增加。本研究在探究成熟度对不同区段烟叶外观质量变化影响时发现，各区段烟叶的外观质量得分随着成熟度的提高而增加，且各区段间的得分最大差值逐渐减小，即各区段外观质量表现逐渐趋于均匀。随成熟度的提高，叶尖和叶基段外观质量得分的增幅明显大于叶中段，说明提高采收成熟度对烤后烟外观质量的改善主要体现在叶尖和叶基段。贾琪光等研究发现淀粉含量越高，烟叶成熟度越高，淀粉含量高是充分成熟的标志。本研究得出了相同结果，随成熟度的提高，淀粉含量增加;各区段间化学成分差异减小。杨天沛等2和王珂等研究表明，随着烟叶采收成熟度的提高，烤后烟叶化学成分整体协调性呈规律性变化。本研究发现，随成熟度的提高，叶尖段化学成分可用性显著改善，化学成分可用性区段间差异减小;叶中段和叶基段感官质量整体逐渐降低，叶尖段则明显上升，且逐渐优于叶中段和叶基段，成熟度的提高缩小了不同区段烟叶感官质量差异。

另外需要指出的是，在本研究结果中，叶尖段外观质量与感官质量变化规律一致，均随成熟度的提高而上升;叶中和叶基段随成熟度的提高外观质量不断上升，但感官质量有所下降，这说明烟叶外观质量与感官质量对成熟度的响应并非一致。在有关烟叶外观质量与感官质量的关系研究中，结果也不尽相同。比如，黄珍平等研究发现上部烟叶不同采收成熟度烟叶感官评吸质量综合得分排序为成熟》充分成熟》尚熟》欠熟，而外观整体得分排序为充分成熟》成熟》尚熟》欠熟，即烟叶田间成熟度较高时，烤后烟叶外观质量仍保持较高水平，但感官质量有所下降。而李贤慧等研究表明烤后烟叶外观质量和感官质量得分随成熟度的提高变化规律一致，均呈现先升高后降低的趋势。因此，烟叶外观质量与感官质量间的关系仍需进一步深入研究。

4结论

上部烟叶不同区段烟叶的外观质量、物理性状化学成分和感官质量存在明显差异且随成熟度的提高呈现规律性变化。采收成熟度较低及适中时，烤后叶中段和叶基段外观质量、物理性状、化学成分整体协调性和感官质量较好，叶尖段较差。随成熟度提高，各区段烟叶外观质量和物理性状差异减小，且叶尖段化学成分整体协调性和感官质量逐渐优于叶中段和叶基段。因此，通过叶片分切处理可以实现对上部叶片的最优化利用。

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