烤烟上部叶带茎烘烤水分状态及形态变化分析

魏硕　罗定棋　顾勇　赵锦超　夏建华　张永辉　谢强　宋朝鹏

摘要：[目的]探讨带茎烘烤烟叶失水干燥特性，为优化烤烟烘烤工艺提供参考依据。[方法]测定带茎烘烤过程烟叶叶片和主脉的水分含量、状态及形态收缩率，与不带茎烟叶进行比较，并将烟叶水分指标与形态指标进行相关性分析。[结果]带茎烘烤烟叶的整叶、叶片及主脉水含率均高于不带茎烟叶；带茎烟叶水分迁移表现为茎秆中的自由水向主脉和叶片迁移，使带茎烟叶叶片和主脉自由水含量和所占比例均高于不带茎烟叶。干叶前带茎烟叶叶片厚度收缩率显著小于不带茎烟叶叶片（P<0.05，下同），干叶后带茎烟叶叶片厚度收缩率显著大于不带茎烟叶叶片；烘烤过程带茎烟叶主脉直径收缩率显著小于不带茎烟叶；烘烤过程烟叶叶片和主脉自由水含量与其水含率呈极显著正相关（P<0.01）。[结论]烟叶形态收缩与自由水含量及其水含率密切相关，可根据烟叶形态收缩判断烘烤过程烟叶水分含量和状态。

关键词：烤烟；带茎烘烤；水含率；自由水；形态变化

0引言

[研究意义]近年来，烤烟上部叶带茎烘烤在广大烟区得到大力推广。相关研究认为，烤烟茎杆中的水分向叶片转移（滕永忠等，2007），可延缓烟叶的失水干燥，影响烘烤过程烟叶的生理代谢变化（徐秀红等，2006；徐建平等，2008；余金恒等，2009），对改善烤后烟叶品质具有积极作用（许自成等，2005；黄浩等，2014）。通常烟叶自由水、束缚水含量变化影响其生理代谢（訾莹莹等，2011），而烟叶形态变化可反映其失水干燥状况（魏硕等，2017）。因此，研究烤烟带茎烘烤水分状态及形态变化对深入探讨带茎烘烤水分代谢具有重要意义。[前人研究进展]王晓宾等（2008）研究了带茎烘烤过程烟叶叶片水分状态变化，结果表明，带茎烟叶的总水分表现为前期下降缓慢，后期下降较快，叶片的束缚水缓慢散失，自由水失水高峰早于总水分失水高峰。樊军辉等（2011）研究了不同烤房类型对烟叶烘烤过程形态收缩的影响，结果表明，密集烤房烟叶形态收缩受到限制是造成上部叶形成光滑僵硬烟叶的原因之一。朱金峰等（2011）研究了不同成熟度对烟叶烘烤过程形态收缩的影响，结果表明，以适熟烟叶形态收缩指标整体较优。訾莹莹等（2011）研究不同品种烟叶烘烤生理变化，结果表明红花大金元自由水散失慢，定色期束缚水散失较快，自由水束缚水比值高；K326烘烤过程失水快，自由水束缚水比值低；中烟100烘烤过程变黄速度与失水速率协调。[本研究切入点]目前关于带茎烘烤烟叶主脉水分状态及其形态变化的研究尚无报道。[拟解决的关键问题]通过对比分析带茎烘烤过程中烟叶的水分状态及形态变化规律，为深入揭示带茎烘烤水分干燥机理及优化烘烤工艺提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试烤烟品种为K326，2016年8月于四川省泸州市古蔺县试验田选取试验材料。试验田土壤肥力中等，行距120 cm，株距55 cm，规范化种植管理，选取株高一致、留叶数18片、烟叶叶色均匀、叶面积大小基本一致的烟株挂牌标记。烟叶成熟后上部6片一次性采收，采收方式分为带茎和不带茎两种，以不带茎采收为对照，试验时均选取上部第16位叶片为试验材料。

1.2试验方法

1.2.1样品制备 将带茎和不带茎两种采收方式采收的烟叶均匀悬挂于电热智能密集烤烟箱（福州兴东辉自动化科技有限公司）中，按照三段式烘烤工艺（宫长荣等，2006）烘烤。在烘烤关键温度点（表1）分别对两种采收方式同时取样，每次各取样6片，用于样品水分和形态指标测定，重复3次。

1.2.2烟叶水分指标测定 将所取烟叶主脉与叶片剥离分开，参照行业标准YC/T31-1996《烟草及烟草制品试样的制备和水分测定烘箱法》分别测定其水含率；利用5 mm打孔器在烟叶中部（第5～6支脉中间，距离主脉2 cm）打取烟叶叶片样品，并在烟叶中部（第5～6支脉中间）用刀片切取主脉样品，采用阿贝折射仪法（聂荣邦和唐建文，2002）分别测定烟叶叶片和主脉的自由水和束缚水含量。

1.2.3烟叶形态指标测定 利用10 mm打孔器在烟叶中部（第5～6支脉中间，距离主脉2 cm）打取烟叶叶片样品，利用植物叶片厚度仪（精度0.01 mm，浙江托普仪器有限责任公司）测定烟叶叶片厚度，叶片厚度收缩率参照樊军辉等（2010）的方法测定；利用ETB-05B激光测径仪（精度0.001 mm，广州思通电子仪器厂）测定烟叶中部主脉（第5～6支脉中间）直径。主脉直径收缩率计算公式如下：

主脉直径收缩率（%）=（鲜烟主脉直径-取样时主径）/鲜烟主脉直径×100

1.3统计分析

利用Excel 2010进行试验数据统计，使用SPSS23.0进行数据分析，并以Origin 9.32制圖。

2结果与分析

2.1烘烤过程烟叶水含率变化趋势

由图1可知，烘烤过程中随温度的升高，烟叶的叶片、主脉和整叶水含率均呈逐渐减小的变化趋势，其中，38-54℃期间带茎烘烤烟叶的叶片水含率显著高于不带茎烟叶（P<0.05，下同），42-60℃期间带茎烘烤烟叶的主脉水含率显著高于不带茎烟叶，38～60℃期间带茎烘烤烟叶的整叶水含率显著高于不带茎烟叶。可见，带茎烘烤延缓了烟叶水分的散失。

2.2烘烤过程烟叶自由水和束缚水含量变化趋势

由图2-A可知，烘烤过程中随温度的升高，烟叶叶片自由水含量呈逐渐减少的变化趋势，其中38～48℃期间带茎处理叶片自由水含量显著高于不带茎处理叶片。由图2-B可知，烘烤过程中烟叶叶片束缚水含量呈先增加后减少的变化趋势，除48℃外带茎处理与不带茎处理叶片的束缚水差异不显著（P>0.05，下同）。由图2-C和图2-D可知，烘烤过程中烟叶叶片自由水所占比例呈减少的变化趋势，束缚水所占比例呈增加的变化趋势；各温度下带茎处理叶片自由水比例高于不带茎处理叶片。

由图2-E可知，烘烤过程中随温度的升高，烟叶主脉自由水含量呈逐渐减少的变化趋势，38-60℃期间带茎处理主脉自由水含量显著高于不带茎处理。由图2-F可知，烘烤过程中烟叶主脉束缚水呈先增加后减少的变化趋势，除68℃外带茎处理主脉束缚水与不带茎处理无显著差异。由图2-G和图2-H可知，烘烤过程中烟叶主脉自由水所占比例逐渐减少，束缚水所占比例逐渐增加；各温度下带茎处理主脉自由水比例高于不带茎处理叶片。

综上所述，带茎处理与不带茎处理烟叶烘烤前期主要表现为自由水的差异，说明带茎烘烤水分变化主要是由于茎秆中的自由水向主脉、叶片迁移所引起。

2.3烘烤过程烟叶叶片和主脉的收缩变化趋势

由图3可知，烘烤过程中烟叶的叶片厚度收缩率和主脉直径收缩率均呈逐渐增大的变化趋势，其中，干叶前38-48℃期间带茎烟叶叶片厚度收缩率显著小于不带茎烟叶叶片，干叶后60-68℃期间带茎烟叶叶片厚度收缩率显著大于不带茎烟叶叶片；带茎烟叶主脉直径收缩率在38-60℃期间均显著小于不带茎烟叶主脉。

2.4烘烤过程烟叶水分指标与形态指标的相关性分析

从表2可知，不带茎处理下，叶片水含率与整叶水含率、叶片自由水含量均呈极显著正相关（P<0.01，下同），叶片厚度收缩率与烟叶水含率、叶片水含率及自由水含量均呈极显著负相关；带茎处理下，叶片水含率与烟叶水含率和叶片自由水含量均呈极显著正相关，与叶片束缚水呈显著正相关，叶片厚度收缩率与烟叶水含率、叶片水含率及自由水含量均呈极显著负相关。

从表3可知，不带茎处理和带茎处理的主脉水含率与烟叶水含率、主脉自由水含量均呈极显著正相关，与主脉束缚水含量呈显著正相关；主脉直径收缩率与烟叶水含率、主脉水含率及自由水含量均呈极显著负相关。

3讨论

烟叶烘烤是脱水干燥的物理过程与生化变化过程的统一，其中水分干燥影响烟叶的生理变化，是烘烤操作的核心（宫长荣等，2000）。带茎烘烤茎秆含有较多水分，必将影响烟叶失水特性（王晓宾等，2008）。本研究结果表明，带茎处理的整叶、叶片、主脉水含率均不同程度高于不带茎处理，即带茎烘烤延缓了烟叶各部分的失水速率，与滕永忠等（2007）的研究结果一致。

烟叶水分分为自由水和束缚水，自由水含量具有较强的流动性，烘烤过程带茎处理叶片自由水含量及其所占比例均高于不带茎烟叶，与王晓宾等（2008）的研究结果一致；带茎处理烟叶主脉自由水含量及其所占比例也高于不带茎处理，有利于主脉水分向叶片迁移。带茎烘烤水分迁移特性表现为茎秆中的自由水向主脉迁移，然后向叶片迁移，可能是叶片和主脉的水含率与其自由水含量呈极显著正相关的原因。但滕永忠等（2007）研究表明，烟叶位于茎杆不同位置对烟叶整体的水分散失影响不同，因此，茎杆所连接烟叶的位置对茎秆自由水水分向烟叶迁移的变化态势有待进一步验证。

本研究结果表明，干叶前带茎烟叶叶片厚度收缩率显著小于不带茎烟叶叶片，带茎烟叶主脉直径收缩率显著小于不带茎烟叶主脉，不同处理方式的叶片厚度收缩率、主脉直径收缩率与其水含率呈极显著负相关，说明烘烤过程烟叶形态变化与水分散失具有明显一致性，与本课題组前期的研究结果（魏硕等，2017）一致，可能是由带茎烘烤延缓了叶片水分散失所引起。而叶片厚度收缩率和主脉直径收缩率与其自由水含量呈极显著负相关，则说明带茎处理茎秆中自由水的迁移是影响叶片和主脉收缩的原因。干叶后带茎烟叶叶片厚度收缩率显著大于不带茎烟叶叶片，与赵莉等（2012）研究结果相照应，可能是带茎烘烤烟叶水含率、自由水含量及其比例较高，烘烤过程烟叶物质降解较充分，烤后烟叶身份相对较薄（王晓宾等，2008；余金恒等，2009）。可见，带茎烘烤一定程度上对解决因烘烤过程烟叶物质降解不充分导致僵片具有积极意义（纪成灿等，1999）。

4结论

烟叶形态收缩与自由水含量及其水含率密切相关，可根据烟叶形态收缩判断烘烤过程烟叶水分含量和状态。