成熟度对烤烟产质量的影响

成熟度对烤烟产质量的影响二师兄云南农业大学烟草班摘要：详述了研究烤烟成熟度的意义。国内外关于成熟度的判断标准，成熟度与烟叶产量、发育、组织结构、主要化学成分、物理特性、香气质量和安全性等相关的研究现状，提出了在新形势下，开展成熟度与烟叶产质量研究的必要性。关键词：烤烟成熟度产量质量烟叶成熟度与烟叶颜色、生理生化指标、物理特性、化学成分、吸食质量及安全性等密切相关，因此世界上许多生产烤烟的国家在其烤烟分级标准中都将其列为首要的品质因素。且专家认为，从烟叶可用性的观点来说，田间生长和管理对总变数的作用，其重要性只能占1/3，烟叶适熟采收要占1/3,适当的调制占另外的1/3⑴，可见成熟度在烟叶生产中和烟叶分级中的重要性。近几年，随着国际型优质烟开发、以成熟度为中心配套生产技术试验示范与推广、部分替代进口烟叶的示范开发等项目的示范和带动，我国烤烟整体生产水平进一步提高，烟叶产质量也得到改善。以成熟度为核心的烟叶生产理念进一步贯彻和落实。二师兄就近年来关于成熟度相关的研究作一综述，以期对烟草学院师弟师妹们正确认识、掌握和合理提高烟叶成熟度提供参考。1对烟叶成熟度概念的认识烟叶成熟度是一个质量概念。指烟叶适于调制加工和满足最终卷烟可用性要求的质量状态和程度。从字面上来讲，成熟度就是烟叶达到田间生长发育和干物质积累更适宜卷烟工业对原烟要求的程度；从生命规律上讲，成熟度就是烟叶生长完成营养积累之后各种生理生化活动的变化达到衰老的程度；从化学构成讲，成熟度就是烟叶化学成分在完成营养积累之后的相互交替和转化程度。烟叶成熟度包括田间成熟度和分级成熟度。田间成熟度是烟叶在田间生长发育过程中表现出来的成熟程度;分级成熟度是田间收获的烟叶经烘烤调制后形成的产品按采收标准而划分的成熟的档次【2】。田间成熟度和分级成熟度是密切相关而又有本质区别的2个概念，田间成熟度是分级成熟度的物质基础。一般田间成熟度好，经正确烘烤调制后的烟叶，分级成熟度也好；反之，分级成熟度好的烟叶，田间成熟度也一定好。因此。对烤烟田间成熟度的正确把握是获得内在品质和外观等级质量优良原烟的前提。2国内外烤烟成熟度判断标准的研究在烟叶成熟采收方面国外曾进行了系统的研究。如日本采用比色卡比色的方法来判断,津巴布韦采用烟叶成熟彩色图片颜色、烤房试验和抽屉试验的量化指标来判断，美国采用提前1周采摘烟叶样品进行化学成分分析来判断烟叶是否成熟等【3~5】。国际著名烟草专家左天觉认为当烟叶绿色开始褪去呈现黄绿色、叶片光泽不鲜明、叶尖部变成淡黄色的时候，烤烟叶片就成熟了。国内大部分研究人员仍以叶片颜色结合叶龄的主观判断为主，韩锦峰等【6,同研究表明，成熟时烟叶下部叶面黄绿；中部叶面黄色明显，有黄色至黄白色成熟斑，叶耳微黄至淡黄；上部叶面黄色鲜明、较深而均匀，成熟斑呈黄白色，叶耳淡黄。杨树勋【7，认为，下部烟叶成熟时主脉2/3变白，支脉开始变白；中部叶成熟时主脉全白，支脉1/2变白；上部叶成熟时主脉全白，支脉2/3以上变白。宫长荣【8，认为，黄淮海烟区下部叶达到成熟时的叶龄通常为55-70d，中部叶为60-80d,上部叶为80-90d。王怀珠等⑼研究认为，在烟叶成熟的过程中可定量地用茎叶夹角的大小来反映烟叶的成熟程度。对于K326品种，当下部叶片烟叶的颜色由绿转黄，茎叶夹角达60-70。时，表明烟叶已经成熟；而中、上部叶片，当烟叶的外观颜色达到9成黄，茎叶夹角达80-90。时，可视为适熟的标志，此时采收的烟叶易于烘烤，烤后烟叶物理性状较好。国内有人提出利用生理特性判别，如利用烤烟叶片电导率、蔗糖含量和组织结构诊断法判断烟叶成熟度等【10,11】。李佛琳老师【12】基于叶绿素相对值（SPAD）的成熟度TMDSPADV模型的研究，进行量化的鲜烟叶成熟度判别。李向阳等【13】研究了不同施氮水平下不同成熟度的烤烟叶片光谱红边参数特性。采用相关分析和逐步回归方法确定红边位置为烟叶成熟度的特征变量。3烤烟成熟度与烟叶产量的研究烟草产量包括生物产量和经济产量两方面。生物产量是指烟草在生育期间积累的有机物质的总量，即整个植株干物质的收获量。在干物质中，有机物质占90%〜95%,矿物质占5%〜10%,说明有机物是构成生物产量的主要物质基础。经济产量指收获对象（烟叶）的产量。就查到的资料来看，目前关于烤烟成熟度与烟叶产量方面的研究还不多。二师兄认为田间成熟度和分级成熟度是与生物产量和经济产量相对应的，烟叶产量受成熟度的影响较大,成熟度越低，产量越高，但不同部位之间这种差异性明显不同，然而随着烟叶成熟度的增加，上、中、下部烟叶烤后经济性状：单位面积产量、上等烟比例、级指、均价均增加，到工艺成熟时达最高，随后烟叶过熟后又下降。所以把握好成熟度（详参《烟草调制学》）对提高烤烟烟叶产量具有重要作用。4烤烟成熟度与烟叶发育、组织结构方面的研究叶片在生长、发育、成熟、衰老过程中，与细胞的生长发育和组织结构密切相关。成熟度与叶片的发育时间关系密切。肖吉中等【14】指出各部位叶片从出生到成熟采收所需的叶龄随着部位的上升而增加。陈逸鹏等【15】研究叶龄与成熟度的关系，结果表明，生产优质烟叶所需的叶龄在不同品种之间、同一品种的不同部位之间都同样存在差异。同一部位的叶片随着成熟度的增加，叶片厚度有变薄的趋势，下表皮纤毛逐渐脱落【16】。鲜叶厚度变薄，细胞连接紧密，纹络好，结构细腻，这是烘烤后手感丰满、弹性好的基础【17】。杨士福【18】研究表明，烟叶的组织结构随烟叶成熟度的增加由紧密向疏松方向发展，栅栏组织细胞宽度稍有增加，长度稍有缩短，海绵组织细胞间隙加大，呈现疏松多孔的结构。韩锦峰【1920】研究认为，烤烟成熟叶片栅栏组织细胞密度、细胞原生质浓度随叶位的升高而增加；叶肉细胞的原生质凝聚成丝网状均匀分布；叶肉的空隙（胞间隙）随叶位升高而减小；鲜叶厚度随叶位升高呈凹曲线变化，而经正常烘烤干燥收缩后，叶厚顺序则为下咅＜中部〈上部。李跃武、聂荣邦、郭月清【21~23】分别对不同成熟度烟叶单位长度栅栏组织细胞数、组织厚度作了细致的研究。李跃武认为：不同部位、不同品种的烟叶成熟度越高，单位长度栅栏组织细胞数降低。后者研究认为：栅栏组织与海绵组织厚度之比。上部叶、中部叶MI〉M2〉M3〉M4〉M5（M:成熟度），下部叶无规律性变化。宫长荣等【24】以品种NC89为例，对烟叶腺毛密度进行了研究，结果表明：由定长到适熟，腺毛密度降低了15.0%,由适熟到过熟，腺毛密度降低了84.2%,随着叶片的生长，腺毛密度呈下降的趋势。腺毛分泌物越多，香气量也越足。腺毛密度直接与分泌物的量有关，而分泌物的量又直接影响到叶片的香气品质。金文华等【25】研究认为，上、中、下各部位烟叶的干物质均以9周最大。夏凯等【26】研究结果表明，随着成熟度的增加，不同品种同一部位的叶片厚度、栅栏组织厚度以及单位长度栅栏组织细胞个数呈下降的趋势，而且成熟度越高下降的幅度越大。张树堂等【27】研究结果表明，不同部位间，随着烟叶成熟度的提高，表皮细胞宽度、海绵组织厚度逐渐增加，栅栏组织厚与海绵组织厚的比值（组织比）则逐渐减小，栅栏组织细胞间隙、海绵组织细胞间隙以适熟烟叶最大。5烤烟成熟度与烟叶主要化学成分方面的研究许多研究人员已对随着成熟度的增加烟叶内在化学成分的变化进行了深入研究。Huang等研究表明，烟叶中的淀粉含量随着烟叶发育而积累，到生理成熟时达到最高点，然后烟叶进一步向衰老发展，淀粉逐渐分解，含量降低。也有研究表明：不同部位、成熟度对烤后烟叶化学成分有一定的影响，下部烟叶随成熟度的提高，还原糖、总糖有增加趋势，而烟碱、总氮、蛋白质含量有逐渐降低的趋势。中部叶淀粉随着成熟度的提高而降低；上部叶的总糖、还原糖、总氮、蛋白质含量随着成熟度的提高有逐步降低趋势。鲜干比先降低后升高，淀粉的含量是先增加然后减少，a—氨基酸含量是先下降再上升。李晓【29】研究结果表明，从外观特征看，正常成熟采收烟叶，组织疏松，油分稍多；提前周采收，组织稍密，油分偏少；延迟1周，组织疏松；延迟2周，有杂色与破损，油分略少。从化学成分来看。总糖、还原糖含量先升后降，而烟碱、总氮和蛋白质则先降后升。从评吸结果来看，正常成熟采收和延迟2周采收的评吸香气质与香气量较好，劲头适中，总分最高。蔡宪杰等【30】在河南省宝丰县进行了欠熟生理成熟、工艺成熟、过熟等不同采收成熟度对烤烟淀粉含量的影响试验，结果表明：从欠熟至成熟•烟叶淀粉含量逐渐升高，工艺成熟烟叶淀粉含量达到最高，中部叶为34.67%,上部叶高达35.21%,过熟烟叶淀粉含量又降低，上部叶为28.12%，中部叶为25.66%；在三段式烘烤工艺条件下，工艺成熟采收的烟叶烤后淀粉含量较低，还原糖含量较适宜，化学成分较协调，烟叶香气质中等略高，香气量尚足，余味尚适，其吸食品质优于其他成熟度采收的烟叶。黎娟等【31】研究表明随着烟叶的成熟，多元有机酸和烟碱含量升高；叶绿素、高级脂肪酸、氨基酸、蛋白质和钾素大幅度下降；类胡萝卜素、非还原糖和水溶性总糖则表现为先降后升，烟叶适熟后又下降的变化趋势。打顶后30d采收烟叶，叶片细胞内既含有较多类胡萝卜素和可溶性糖，又能将有机酸、蛋白质、烟碱和钾含量控制在一定范围内。使烟叶调制后各种化合物的比例协调。张树堂⑶】研究表明，各类色素均随着部位和成熟度的提高而降低。而且叶绿素比下降快，且烤后红花大金元不同部位烟叶的类胡萝卜素含量高于K326；各种多酚化合物含量则随着部位和成熟度的提高而增加。只有采收适熟烟叶，才能保持烟叶内有适宜的类胡萝b素和多酚化合物含量。徐增汉等【33】研究表明，随着成熟度的提高，石油醚提取物的含量降低。6烤烟成熟度与烟叶物理特性方面的研究烟叶的物理性状极大地影响着烟丝的可用性和吸食性。王能如⑶】、苏汉兴【35】对不同成熟度烟叶的物理性能测定结果表明，烟叶的填充能力随成熟度的提高而增加；而单位面积重量却随成熟度的提高有所下降。成熟度越高，叶片厚度越薄。燃烧性也随成熟度的提高而增强。贾琪光等【36】研究了不同成熟度对烤后烟叶物理特性的影响，结果表明：烟叶耐破度、拉力、伸长率均以适熟叶最好。王能如【37】对烤烟NC89和G80上部叶研究认为，适宜的采收成熟度，对于防止烤后青筋与挂灰，改善上部叶外观质量性状具有显著效果。7烤烟成熟度与烟叶香气质量方面的研究Schepartzai提出在烟叶成熟的过程中烟叶中挥发性化合物，尤其是低分子脂肪酸、含羧基酮类和醛类化合物含量可作为评价香气的指标。成熟烟叶易烘烤，醇化效果好，香气量足，吃味好；而未熟叶片始终表现为香吃味差。而周冀衡等38】对不同部位成熟度烟叶进行了评吸，他认为，中部叶以CM2处理评吸效果较好，香气质、香气量最好，余味较舒适，评吸得分最高：上部叶以BM2处理香气质较好，香气量较足，评吸得分最高。王瑞新等強】研究了不同成熟度的NC89中部烟叶香气成分的变化，结果显示：随着成熟度的提高，烟碱、十六碳酸、2,7，12一西柏三烯一4,6,11—三醇等成分含量逐步增加，而2—咲哺甲醛、苯甲醛、1一乙基环己烯、B—大马酮、巨豆三烯酮等成分的含量则随之下降。刘百战与冼可法【40】在对云南烤烟上部叶成熟度与其某些重要中性香味成分组成关系的研究中，对14种重要香味成分做了定量比较，发现成熟度好的(成熟至完熟)烟叶中的9种香味成分高于成熟度较差的(欠熟至尚熟)烟叶，成熟度好的烟叶包括苯甲醛、2—苯乙醇、氧化异佛尔酮、一大马酮、巨豆三烯酮、二氢猕猴桃内酯和新植二烯等成分，成熟度较差烟叶中含量34较高的是B—二氢大马酮、香叶基丙酮和茄酮3种成分。所定量的香味成分的总含量在成熟度较好的烟叶中明显高一些，表明成熟度好的烟叶香味成分的含量比成熟度差的烟叶丰富。赵铭钦等【41】以河南产烤烟为试材，研究了烤烟烟叶成熟度与香气质量关系。结果显示：①烟叶中主要香气成分的含量随烤烟成熟度的提高而增加，如3—甲基一2—乙酰苯酚、香叶基香叶二烯等，在烟叶充分成熟阶段达到最大值。之后开始缓慢下降。②烟碱、十六碳酸、(1S、2E、4R、6R、7E、11S)一2，7，12—西柏三烯一4,6，11一三醇、(1s，2E，4R，6R，7E，1is)一8，11—氧代-2,6，12-西柏三烯-4-醇等香气成分含量则随着成熟度的提高持续增加，最大值出现在过熟阶段。③2—咲喃甲醛、2—甲基苯甲醛、1一乙基环己烯、1,2-苯二甲酸异丁正丁酯、巨豆一4,6(z),8(z)—三烯酮一3等香气成分含量随着成熟度提高呈稳定下降趋势。④成熟时烟叶的糖含量高，总氮、烟碱含量适宜，各种化学比值协调，烟叶香气量足，香气质好，杂气、刺激性明显减轻，总体香吃味质量最好。而成熟不够或者过熟的烟叶，其内在质量明显降低。宣晓泉与薄云川等⑷】对成熟度对香味成分的影响做了研究.结果表明：烟叶中主要香气成分的总量、醇类和酮类物质总量随烤烟成熟度的提高而增加；糠醇、5—甲基糠醛、6—甲基一5—庚烯一2—酮、苯甲醇、芳樟醇、13—苯乙醇、异佛尔酮、茄酮、大马酮、二氢猕猴桃内酯、金合欢基丙酮等香气成分含量则随着成熟度的提高而持续增加，最大值出现在完熟阶段；糠醛、苯乙酮、二氢大马酮、巨豆三烯酮、香叶基丙酮等香味成分当烟叶成熟时含量最高，之后其含量缓慢下降。8烤烟成熟度与烟叶安全性方面的研究张树堂与杨雪彪【43】对不同部位、不同成熟度烟叶的亚硝胺含量进行研究，结果表明：云南烤烟的亚硝胺含量较低，不同部位、不同成熟度烟叶的亚硝胺含量存在显著的差异。表现为过熟烟叶的总亚硝胺含量(163.5ng/g)＞初熟叶(105.4mg/g)＞适熟叶(84.5mg/g)；上部叶的总亚硝胺含量(198.2mg/g)＞中部叶(107.7mg/g)〉下部叶(47.5mg/g)0并且适熟烟叶的化学成分协调，品吸得分最高，分别为适熟叶(67.73)＞初熟叶(67.31)＞过熟叶(67.22)。说明采收适熟烟叶，进行恰当烘烤，不但可提高烟叶化学成分的协调性和品吸质量，还可降低亚硝胺含量.提高烟叶的安全性。综上所述，烤烟烟叶成熟度与烟叶产质量关系非常密切.成熟度影响烟叶的产量与质量(化学成分、物理特性、香气质量以及安全性)。因此，要把握好烤烟的成熟度，掌握成熟度的判断标准，以提高我们烟草学院学生的专业知识水平。References左天觉，朱尊权•烟草的生产、生理和生物化学[M].上海：上海远东出版社。1993.宫长荣•烟草调制学[M].北京：中国农业出版社，2003.WALKEREK.Somechemicalcharacteristicsleavesoff—curedtobaccorelativetotime,stalkpositionandchlorophyll[J].TobSci,1968(12)：58一65.HWANGKJ,KIMCW,KIMCH_Studiesonofcomponentsofflue一curedtobaccowithmamaturity[C].Congress,Agr一Photo,1981.PEEDINGF.Effectsofnitrogenrateandripenessatl1anestonsomeagronomicandflue一curedtobacco[C].Congress,Agr一Photo,1995.韩锦峰，宫长荣，王瑞新•烤烟叶片成熟度的研究II烤烟成熟标准及不同成熟度烟叶烘烤性效应研究II].中国烟草，1991(4)：15.杨树勋•准确判断烟叶采收成熟度初探II】中国烟草科学，2003(4):34—36.宫长荣，王能如，汪耀富，等.烟叶烘烤原理[M].北京：科学出版社，1994.王怀珠，汪健，胡玉录，等•茎叶夹角与烤烟成熟度的关系U】烟草科技。2005(8):32—34.NOLTECR.TesttobaccoleafmaturityCORESTA.1995.聂荣邦，李海峰，胡子述•烤烟不同成熟度鲜烟叶组织结构的研究[J].烟草科技，1991(3)：37—39.李佛琳•烤烟鲜烟叶成熟度的量化卟烟草科技，2007(1)：54—59.李向阳，刘国顺，史舟，等•利用室内光谱红边参数估测烤烟叶片成熟度U].遥感学报,2007(2):269-275.肖吉中，江锡瑜，周民兰，等•烤烟鲜叶外观成熟特征的研究II】中国烟草，1993(2)：15-18.陈逸鹏，林凯，江豪，等•烤烟烟叶成熟度的外观特征研究I烟叶成熟度与叶龄的关系[U].福建农业科技，1997(5):13—14.陈逸鹏，林凯，江豪，等•烤烟烟叶成熟度的外观特征研究——烟叶成熟度与叶片结构的关系卟福建烟草，1997(2):39-40.李荣春，李信•中微肥对烟叶组织结构影响初报II】云南农业大学学报，1997,12(3)：178—182.杨士福•不同成熟度烟叶的烤后性状II】云南烟草，1990(4)：27-29.韩锦峰，宫长荣•烤烟成熟叶片结构与叶位关系的研究U】.河南农业大学学报。1988,22(3)：277-279.韩锦峰，宫长荣•烤烟成熟度与叶组织细胞结构及烘烤热反应研究初探卟河南农业大学学报，1987,21(4):405-409.李跃武•烤烟品种云烟85烟叶的成熟度I：成熟度与叶片组织结构、叶色、化学成分的关系[J].福建农林大学学报，2002,31(1)：16-21•聂荣邦•烤烟不同成熟度鲜烟叶组织结构研究II】.烟草科技，1991(3)：37—40•郭月清•氮素用量对烤烟生长发育和成熟度影响的研究q•河南省烟草优质高效益综合技术研究总结及论文汇编•郑州：河南科学技术出版社，1987：136-147•陈淑珍，高致明，马长力.烟草叶片腺毛发育及其分泌活动对烟叶品质的影响[J].烟草科技，1993(4)：32—36.金文华，宫长荣，王振坤，等.烤烟成熟度质量效应分析II】•烟草科技，1997(3)：36-38•夏凯，齐绍武，周冀衡，等.烤烟的成熟度与叶片组织结构及叶绿素含量的关系[J].作物研究，2005,19(2):102-105.张树堂，杨雪彪，王亚辉，等.不同成熟度烤烟鲜烟叶的组织结构比较[J].烟草科技，2005(1)：3