烤烟成熟期质体色素含量和颜色值的变化

孙 谋，武劲草，路晓崇，陈寿明，常安然，王佩雯，张凯伦，贺 帆*

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002；2.四川省烟草公司攀枝花市公司，四川 攀枝花 510400)



烤烟成熟期质体色素含量和颜色值的变化

孙 谋1，武劲草1，路晓崇1，陈寿明2，常安然1，王佩雯1，张凯伦1，贺 帆1*

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002；2.四川省烟草公司攀枝花市公司，四川 攀枝花 510400)

【目的】本文研究了成熟期烤烟质体色素含量和颜色参数值的关系。【方法】以云烟87和红花大金元为试验材料，定量测定了成熟期烟叶颜色参数值和质体色素含量并进行了相关分析。【结果】成熟期烟叶绿色素含量和颜色参数H*值整体均呈下降趋势，其余颜色参数值整体均呈增加趋势，黄色素含量先升高后降低。相关分析表明，成熟期烟叶绿色素含量与H*值呈极显著正相关，与其余颜色参数值均呈极显著负相关，烟叶黄色素与H*值呈极显著负相关。线性回归分析表明，绿色素的决定系数R2值较大(R2>0.990)，紫黄质值最小(R2=0.663)，但模型预测不同品种烟叶质体色素含量具有一定的局限性。【结论】颜色参数a*和C*值是反映成熟期绿色素含量的较佳指标，C*、H*值是反映成熟期黄色素含量的较佳指标。

成熟期；质体色素；颜色值；相关分析

【研究意义】成熟期烟叶质体色素含量的高低反映了叶片生理功能的强弱[1]，烟叶质体色素含量的变化会导致烟叶颜色的变化，研究烟叶叶色的变化可为烤烟精益化种植、成熟采收等提供依据。L*、a*、b*颜色空间色差分辨率较高，能够定量描述植物颜色[2]。【前人研究进展】目前，在蔬菜、水果[3-5]及植物叶片检测方面有广泛的应用，并利用颜色参数值估测色素含量的变化。张军刚等[6]研究表明，不同成熟度烤烟叶片颜色值与色素含量关系密切。武圣江[7]等研究表明，生育期烤烟烟叶颜色值与叶绿素类含量相关性较好。然而有关成熟期烟叶类胡萝卜素类色素含量与颜色参数值的关系鲜有报道。【本研究切入点】本研究对成熟期烟叶质体色素与颜色参数值的定量关系进行了研究，并对模型进行了验证。【拟解决的关键问题】以期揭示成熟过程中二者的变化规律、内在联系并为烤烟质体色素含量的预测提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2014-2015年在四川省米易县进行。试验田土壤质地为红壤土，土壤肥力中等。供试烤烟品种为云烟87和红花大金元，种植株行距为50 cm×120 cm，按照当地移栽技术于5月3日进行移栽。按照当地优质烤烟栽培生产技术进行规范化栽培管理。

1.2 样品制备

从烟叶进入成熟期开始，每隔5 d利用5点取样法选取有代表性的烟株10～15株，均测定烟株中部定位烟叶的颜色参数，同时取样用真空冷冻干燥机冻干后测定质体色素含量。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 烟叶质体色素含量的测定 采用RP-HPLC法[8]。称取0.200 g新鲜冻干烟叶样品，用25 mL 90 %丙酮溶液超声萃取20 min，取约1 mL萃取液过滤后采用配套紫外检测仪的HPLC仪同时测定烟草样品中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、β-胡萝卜素、叶黄素、新黄质与紫黄质。色谱柱为Waters Nova-Pak-C18，流动相为乙腈-水和异丙醇，梯度洗脱，流速为0.5 mL/min。平衡时间为6 min；进样量为10 μl；采用外标法分析测定叶黄素、β-胡萝卜素、新黄质与紫黄质。

采用分光光度计法[9]测量烟叶的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量，烟叶的质体色素含量均已干重计算。

1.3.2 颜色参数值测定 用HP-C210便携式精密色差仪(上海汉普光电科技有限公司)参照霍开玲等[10]的方法测量烟叶正面的颜色参数；分别测得烟叶的亮度值L*、红度值a*、黄度值b*、饱和度C*与色相角H*。选择有代表性的中部叶15～20片，测量叶中部距离主脉约 5 cm 处对称点的颜色参数，每半片叶等距离测量共 3个点，具体测定位置如图1 。每片叶 6个点的平均值为此叶片的色差值。

图1 色差仪测定烟叶位点Fig.1 Determination of the location with colorimeter

1.4 数据处理

数据处理和绘图采用Microsoft Excel 2010，用SPSS 16.0进行数据统计分析。对云烟87的数据进行相关性和线性回归分析，并以红花大金元的颜色参数与质体色素对回归模型进行验证。

2 结果与分析

2.1 烤烟成熟期质体色素含量的变化

2.1.1 成熟过程中烤烟绿色素的变化 由图2可知，随着成熟期的推进，烟叶的绿色素含量总体呈下降趋势，但在移栽后78 d略有上升；烟叶绿色素含量在整个成熟期发生大量降解，采收时绿色素含量降至最低值。绿色素降解速率在移栽后78～88 d最高，此阶段的降幅均高于65.3 %。

2.1.2 成熟过程中烤烟黄色素的变化 由图3可知，烟叶的黄色素含量整体呈先上升后下降趋势。黄色素含量从移栽后63 d开始迅速增加，移栽后73d达到最高值，73 d以后开始缓慢下降，在83 d稍有升高后降低；移栽后73～88 d，黄色素含量的降幅均高于15.9 %，其中新黄质的降幅最高，降幅为27.5 %，类胡萝卜素的降幅最低，降幅为15.9 %。

图2 成熟期烟叶绿色素的变化Fig.2 Change of green content of flue-cured tobacco leaves in mature stage

图3 成熟期烟叶黄色素的变化Fig.3 Change of yellow content of flue-cured tobacco leaves in mature stage

图4 成熟期烟叶颜色参数值的变化Fig.4 Change of color parameters value of flue-cured tobacco leaves in mature stage

2.2 烟叶成熟期颜色参数值的变化

CIE色度系统中，L*代表明度值；红度a*值正值越大，绿色越淡，红色愈浓；黄度值b*正值越大，黄色越浓；饱和度C*值越大，颜色纯度越高；H*代表色相角[11-12]。由图4可知， 烟叶颜色参数值L*值在成熟期整体呈升高趋势，在移栽后78～83 d有所下降，烟叶颜色参数a*、b*与C*值在成熟期整体均呈升高趋势，在移栽后78 d有所下降，整体变化趋势与烟叶的绿色素变化规律相反。烟叶颜色参H*值在成熟期整体均呈下降趋势，在移栽后78d有所升高，整体变化趋势与烟叶绿色素变化趋势相同。烟叶采收时颜色参数值L*、a*、b*与C*值均达至最高值，而H*值降至最低值。

2.3 质体色素含量和颜色参数值的简单相关分析

由表1可知，整个成熟期烟叶绿色素含量与颜色参数L*、a*、b*与C*值均呈极显著负相关，与H*值呈极显著正相关；烟叶黄色素与颜色参数H*值均呈极显著负相关，与a*值呈正相关，但未达至显著水平；类胡萝卜素、β-胡萝卜素、叶黄素与颜色参数L*、a*、b*、C*值均呈正相关，但未达至显著水平；新黄质、紫黄质与颜色参数L*、b*值呈正相关，达至显著性水平，其中紫黄质与颜色参数L*值的相关性达至极显著水平；烟叶黄色素与颜色参数C*值呈正相关，其中紫黄素与C*值呈显著性正相关。成熟期烤烟绿色素含量与颜色参数a*、b*、C*值的相关系数绝对值较大，在0.851～0.992；其次是H*、L*值，相关系数绝对值在0.754～0.868；黄色素与颜色参数H*值的相关系数绝对值较大，在0.486～0.676。

表1 成熟期烤烟颜色与烟叶质体色素含量的简单相关分析

注： 表中*表示(P<5 %)的相关性显著水平；**表示(P<1 %)的相关性极显著水平。

Notes: * indicates significant correlation at 0.05 level； ** indicates very significant correlation difference at 0.01 level.

表2 成熟期烤烟颜色与烟叶质体色素含量的线性回归分析

图5 红花大金元质体色素实际值与预测值图Fig.5 Scatter map of the measured and estimated values of plastid pigment content of Honghuadajinyuan

2.4 成熟期烟叶质体色素变化模型的建立与验证

2.4.1 烟叶颜色参数与质体色素的回归分析 由表2可知，整个成熟期烟叶颜色参数a*、C*值与烤烟绿色素具有线性关系，C*、H*值与烤烟黄色素均具有线性关系。不同变量，其中绿色素含量决定系数R2值较大(R2>0.990)，黄色素含量决定系数R2值较小(R2>0.663)，其中紫黄质值最小(R2=0.663)；烤烟成熟期烟叶质体色素含量与颜色参数的回归方程拟合度较高，方差分析表明质体色素均达至极显著水平。

2.4.2 烤烟叶片质体色素回归模型的验证 以红花大金元中部叶为试验材料，对成熟期烟叶质体色素动态变化的预测方程进行验证(图5)可知，烟叶质体色素预测值与实测值的线性程度较好，其中新黄质含量测定系数R2最大(R2=0.9803)，叶黄素值最小(R2=0.86)。但烟叶质体色素预测值与实测值的差异较大，模型预测准确度较差，可能与烤烟品种不同烟叶质体色素降解率不同有关。杨虹琦[13]等研究表明红花大金元在成熟期黄色素整体呈降低趋势，与云烟87的黄色素降解规律不同，导致烟叶黄色素预测值与实测值呈负线性相关。

3 讨 论

烟叶绿色素含量随着烤烟成熟期的推进整体呈降低趋势，这与冯连军等[14]研究结果基本一致。成熟期，云烟87的黄色素含量呈先升高后降低趋势，与龙春芬等[15]研究结果不符，这可能与实验所选的烟叶品种不同有关。烟叶质体色素在移栽后78 d略有升高，可能由于降雨过多，色素含量突然升高[16]。烟叶颜色参数L*、a*、b*与C*值在成熟期整体均呈升高趋势，与烟叶绿色素含量变化趋势相反；H*值呈降低趋势，与烟叶绿色素变化趋势相同。

相关分析表明，整个成熟期烟叶绿色素含量与颜色参数L*、a*、b*与C*值均呈极显著负相关，与H*值呈极显著正相关，与前人[17,18]研究结果相同；烟叶黄色素与颜色参数L*、a*、b*与C*值均呈正相关，与H*值呈极显著负相关，与武圣江[7]研究结果相反，可能与烟叶在生育期和成熟期质体色素降解规律不同有关。其中绿色素含量与颜色参数a*、b*、C*值关联度较大，黄色素与H*值关联度最大。线性回归分析表明，模型均达至极显著水平；其中变量绿色素含量决定系数R2值较大(R2>0.990)，紫黄质值最小(R2=0.663)。在自变量中，负值XC*回归系数较大；颜色参数a*、C*值与绿色素含量的线性关系较好，C*、H*值与黄色素含量的线性关系较好。a*和C*值是反映成熟期绿色素含量的较佳指标，C*、H*值是反映成熟期黄色素含量的较佳指标。用线性模型对红花大金元成熟期质体色素含量进行预测，结果表明所建预测模型具有一定的局限性。通过建立线性回归模型将烟叶质体色素含量与颜色参数值相联系[19-21]，借助无损检测烟叶颜色值的变化，来指示烟叶内在质体色素含量的变化。

4 结 论

成熟期烤烟烟叶绿色素含量和颜色参数H*值整体均呈下降趋势，颜色参数值L*、a*、b*和C*值整体均呈增加趋势，成熟期烟叶黄色素含量先升高后降低。线性回归模型的拟合度较高，均达至极显著水平，但模型预测不同品种烟叶质体色素含量具有一定的局限性。综上所述，a*和C*值是反映成熟期绿色素含量的较佳指标，C*、H*值是反映成熟期黄色素含量的较佳指标。由于不同品种、地区的烟叶在成熟期质体色素的积累与降解不同，今后应在不同条件下对模型进行进一步的修正和验证，提高预测模型的适用性。

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(责任编辑 陈 虹)

Changes of Pigment Contents and Color Parameters Value with Mature Stage of Flue-cured Tobacco Leaves

SUN Mou1, WU Jin-cao1, LU Xiao-chong1, CHEN Shou-ming2, CHANG An-ran1,WANG Pei-wen1,ZHANG Kai-lun1,HE Fan1*

(1.College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Henan Zhengzhou 450002, China; 2.Sichuan Panzhihua Tobacco Company, Sichuan Panzhihua 510400, China)

【Objective】This paper aimed to study the correlation of plastid pigment contents and color parameter values of flue-cured tobacco leaves during the mature stage.【Method】Taken tobacco varieties, Yunyan87 and Honghuadajinyuan as tested materials, the plastid pigment contents, color parameter values of flue-cured tobacco leaves were quantitatively analyzed and their correlation in the mature stage were studied. 【Result】The green pigment content andH*values in the mature stage of flue-cured tobacco reduced, while their other color parameters values increased, and the yellow pigment content increased at first and then reduced. Correlation between the green pigment content andH*values were very significant, but the other color parameter values was very significant inversely among tobacco leaves. Correlation between the yellow pigment content andH*values were very significant inversely, but the other color parameter values were very significant among tobacco leaves. Regression analysis indicated thatR2value (R2>0.990) of the green pigment content was bigger whileR2value (R2=0.663) of violaxanth in variable was the smallest, however, the regression analysis result between pigment content and color parameter values predicted other cultivars had some boundness. 【Conclusion】Thea*andC*values better reflected the green pigment content of tobacco leaves in the mature stage. TheC*andH*values better reflected the yellow pigment content of tobacco leaves in the mature stage.

Mature stage; Pigment contents; Color parameters value; Correlation analysis

1001-4829(2017)6-1315-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.6.013

2016-05-10

四川省烟草专卖局项目(SCYC201402005)

孙 谋(1991-)，男，河南周口人，在读硕士，主要从事烤烟栽培与调制等研究工作，E-mail:1655835076@qq.com；*为通讯作者，E-mail:hefanyc@163.com。

S572

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