摘""" 要：為定量定性探究烤煙僵硬度梯度，通過(guò)設(shè)立評(píng)價(jià)小組，對(duì)云南產(chǎn)區(qū)的樣品進(jìn)行篩選分組，共設(shè)置7個(gè)僵硬度梯度，通過(guò)檢驗(yàn)分析和質(zhì)構(gòu)儀實(shí)現(xiàn)參比樣設(shè)置梯度驗(yàn)證和對(duì)應(yīng)指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系探究。結(jié)果表明：本研究設(shè)定的僵硬度參比樣梯度無(wú)交叉、易區(qū)分，量化后各梯度數(shù)值閾值范圍清晰，差異明顯;僵硬度與顏色參數(shù)的相關(guān)性均達(dá)到顯著水平或極顯著水平，與物理特性指標(biāo)的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平。綜上，僵硬度參比樣的制備可為煙葉生產(chǎn)提供指導(dǎo)，相關(guān)量化研究可為烤煙數(shù)字化評(píng)級(jí)提供部分理論支持。

關(guān)鍵詞：烤煙;僵硬度;質(zhì)構(gòu)儀;顏色參數(shù);物理特性

中圖分類(lèi)號(hào)：S572"""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"""""""""""" DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2024.08.012

收稿日期：2024-03-10

基金項(xiàng)目：浙江中煙重點(diǎn)項(xiàng)目（基于數(shù)字賦能的煙葉采購(gòu)精準(zhǔn)管控關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用ZJZY2023E016）

作者簡(jiǎn)介：陳富亮（1995—），男，浙江杭州人，經(jīng)濟(jì)師，碩士，主要從事煙葉原料采購(gòu)研究。

通訊作者簡(jiǎn)介：李崢（1994—），男，浙江杭州人，助理農(nóng)藝師，碩士，主要從事煙葉外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)研究。

Preparation and Quantification of Reference Samples for Tobacco Stiffness

CHEN Fuliang， GONG Zhixiang， ZHU Hongrui， GE Chuan， LI Zheng， ZHAO Yanping

（China Tobacco Zhejiang Industrial Company Limited， Hangzhou， Zhejiang 310024， China）

Abstract：In order to explore the stiffness gradient of tobacco from a quantitative and qualitative perspective， the evaluation teams were established to screen and group samples from Yunnan production areas. The evaluation team had divided 7 gradients. Conducted gradient research on reference sample settings through inspection and analysis， and explored the correlation between correspond. The results indicated that the gradient of the stiffness reference sample was non overlapped and easy to distinguish. The threshold range of each gradient value was cleared and the difference was significant. The correlation between stiffness and color parameters had reached a significant level or above. The correlation between stiffness and physical property indicators had reached a highly significant level. To sum up， the preparation of reference samples can be used to guide tobacco production. Quantitative research on stiffness provides a reference for digital grading of tobacco.

Key words： flue-cured tobacco; stiffness; texture analyzer; color parameter; physical property

葉片結(jié)構(gòu)是烤煙分級(jí)的重要品質(zhì)因素[1]，GB 2635—1992《烤煙》將葉片結(jié)構(gòu)分為疏松、尚疏松、稍密、緊密4種。煙葉葉片結(jié)構(gòu)的檔次與內(nèi)在質(zhì)量的高低密切相關(guān)。研究表明，葉片結(jié)構(gòu)會(huì)影響卷煙產(chǎn)品的填充性和燃燒性[2-5]。葉片結(jié)構(gòu)的概念不僅是指烤煙葉片的疏松或緊密程度，還體現(xiàn)了煙葉質(zhì)量的綜合特征。例如，王亞平等[6]對(duì)烤煙外觀區(qū)域特征的感官評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行篩選，并針對(duì)烤煙葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解研究;信俊峰[7]對(duì)烤煙感官評(píng)級(jí)因子進(jìn)行分析，提出“疏松度”概念并進(jìn)行相關(guān)參比樣品的制備;范建立等[8]將葉片結(jié)構(gòu)分解為7項(xiàng)感官屬性因子，分別為吸濕性、疏松度、粗糙度、顆粒感、柔軟度、彈性和挺度。在烤煙分級(jí)過(guò)程中，由于葉片結(jié)構(gòu)概念的復(fù)合性和操作人員技術(shù)水平的不同，相關(guān)人員很難準(zhǔn)確判斷葉片結(jié)構(gòu)。尤其是卷煙工業(yè)企業(yè)原料的選葉環(huán)節(jié)，由于選葉工人技術(shù)水平和選葉工作的特點(diǎn)，工人通常依據(jù)葉片的僵硬程度來(lái)判斷原料的葉片結(jié)構(gòu)是否符合對(duì)應(yīng)等級(jí)要求。煙葉僵硬度可以表征葉片能夠承受外力的特性，在一定程度上體現(xiàn)煙葉的葉片結(jié)構(gòu)。

隨著現(xiàn)代學(xué)科的不斷發(fā)展和融合，越來(lái)越多的精密檢測(cè)設(shè)備和儀器應(yīng)用于煙葉研究和生產(chǎn)過(guò)程中[9-12]。質(zhì)構(gòu)儀作為一種質(zhì)地分析檢測(cè)儀器，能根據(jù)被檢測(cè)物品的物理特性特點(diǎn)做出準(zhǔn)確表述[13]，較好地描述煙葉僵硬度的高低，實(shí)現(xiàn)了僵硬度的量化。精密色差儀也用于煙葉表觀顏色的量化研究[14]。本研究以云南產(chǎn)區(qū)的煙葉樣品為材料，經(jīng)評(píng)價(jià)人員識(shí)別篩選后，制作出僵硬度參比樣，對(duì)參比樣梯度設(shè)置的合理性進(jìn)行驗(yàn)證，并且采用質(zhì)構(gòu)儀實(shí)現(xiàn)僵硬度參比樣的量化，探究僵硬度與顏色參數(shù)、物理特性指標(biāo)之間的關(guān)系，以期為煙葉評(píng)級(jí)技術(shù)改進(jìn)和數(shù)字化研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本研究選取2020年度云南省曲靖、玉溪、楚雄、紅河、大理、文山煙葉樣品作為供試材料，樣品等級(jí)為X2F、X3F、C2F、C3F、B2F、B3F。

1.2 材料處理

本研究選取葉片中段，距離主脈2～3 cm位置進(jìn)行剪裁，樣品長(zhǎng)度為8～10 cm，寬度為 6～8 cm，樣品要求葉面完整且無(wú)病斑等異常情況，具體檢測(cè)位置如圖1所示。每片煙葉樣品共剪裁出2個(gè)小片，1片用于識(shí)別和測(cè)量僵硬度，1片用于檢測(cè)顏色參數(shù)和物理特性。樣品做好標(biāo)識(shí)后，放入恒溫恒濕箱（溫度22 ℃、濕度60%）中，平衡時(shí)間為48 h。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 僵硬度參比樣制作 為保證參比樣檔次的合理性，避免單個(gè)評(píng)價(jià)人員主觀因素造成的結(jié)果誤差，本研究設(shè)立參比樣制作評(píng)價(jià)小組，小組共7名成員。僵硬度參比樣的選擇要具有代表性，參比樣梯度的劃分要遵循最小差別閾值原則和連續(xù)性原則。

僵硬度參比樣制備完成后，針對(duì)參比樣的合理性、可重復(fù)性、相鄰僵硬度梯度的差異是否明顯，分別采用弗里德曼（Friedman）檢驗(yàn)和相鄰梯度樣品定向成對(duì)比較檢驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證[15]。最后，對(duì)參比樣的主要特征進(jìn)行描述。

1.3.2 僵硬度量化研究 僵硬度的測(cè)量采用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行，質(zhì)構(gòu)儀購(gòu)自英國(guó)Stable Micro System 公司。測(cè)量參數(shù)：選擇TPA模式，下壓探頭為P6探頭，探頭直徑為5 mm圓柱，下壓感應(yīng)力為5 g，擠壓時(shí)間為5 s，預(yù)壓速度為0.3 mm·s-1，下壓速度為0.3 mm·s-1，上拉速度為0.3 mm·s-1，變形量為75%，觸發(fā)類(lèi)型為儀器自動(dòng)判定與測(cè)試樣品的接觸點(diǎn)。僵硬度數(shù)據(jù)由質(zhì)構(gòu)測(cè)試儀系統(tǒng)檢測(cè)生成并自動(dòng)記錄。

顏色參數(shù)的測(cè)量采用精密色差儀進(jìn)行，色差儀購(gòu)自深圳漢譜光彩科技有限公司，型號(hào)為HP-C210，配備標(biāo)準(zhǔn)白板和CIE標(biāo)準(zhǔn)0/d測(cè)試探頭，測(cè)量孔徑20 mm。測(cè)量顏色參數(shù)時(shí)，儀器要避開(kāi)支脈。測(cè)量指標(biāo)：亮度值L*、紅度值a*、黃度值b*、飽和度C、色相角H°。

物理特性測(cè)量指標(biāo)：?jiǎn)稳~質(zhì)量、厚度、填充值、葉面密度、拉力。測(cè)量?jī)x器：Progage型測(cè)厚儀（美國(guó)Thwing-Albert公司）、DD60A型新型填充值測(cè)量?jī)x（德國(guó)Kurt Burghart 公司）、LRX-PLUS多功能拉力機(jī)（英國(guó)LLOYD 公司）、JC-TP80-5A型電子天平（青島精誠(chéng)儀器儀表有限公司）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析及圖片繪制采用Microsoft Excel 2013軟件，相關(guān)性分析采用IBM SPSS 21.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 僵硬度感官排序

依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 29604—2013《感官分析建立感官特性參比樣的一般導(dǎo)則》，評(píng)價(jià)小組共歸納出7個(gè)僵硬度檔次。為驗(yàn)證梯度的劃分是否符合感官屬性因子確定的一般原則，本研究需進(jìn)行 Friedman 試驗(yàn)[15]。根據(jù)Friedman試驗(yàn)方法，本研究對(duì)不同梯度樣品進(jìn)行隨機(jī)編號(hào)，并組織7名評(píng)價(jià)人員對(duì)樣品僵硬度按照梯度1～7的順序進(jìn)行排列。梯度越高，表示煙葉樣品越僵硬。感官排序評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。由評(píng)價(jià)結(jié)果可知，煙葉樣品僵硬度的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為40.90。當(dāng)α=0.01時(shí)，對(duì)應(yīng)臨界值為15.35，樣品僵硬度的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量明顯高于對(duì)應(yīng)臨界值。這表明參比樣品的整體僵硬度排序存在極顯著差異。

為驗(yàn)證僵硬度參比樣相鄰梯度樣品差異的顯著性，評(píng)價(jià)人員對(duì)樣品進(jìn)行2輪定向成對(duì)比較檢驗(yàn)，感官評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12310—2012《感官分析法成對(duì)比較檢驗(yàn)》，在答案?jìng)€(gè)數(shù)為18的情況下，αlt;0.05所需肯定答案?jìng)€(gè)數(shù)為13，αlt;0.01所需肯定答案?jìng)€(gè)數(shù)為15。由表2可知，評(píng)價(jià)人員對(duì)相鄰梯度樣品比較的肯定答案?jìng)€(gè)數(shù)均在15以上。這表明制備的僵硬度參比樣在相鄰梯度間的差異均達(dá)到極顯著水平，差異明顯，符合建立感官特性參比樣的一般導(dǎo)則。

2.2 僵硬度參比樣主要特征描述

評(píng)價(jià)人員對(duì)7個(gè)梯度的僵硬度參比樣進(jìn)行定義和描述。僵硬度從弱至強(qiáng)的描述詞分別為柔軟、較柔軟、稍柔軟、中等、稍僵硬、較僵硬、僵硬。本研究依據(jù)樣品的葉面觸感、厚度、彈性、韌性等方面進(jìn)行綜合描述，具體描述內(nèi)容如表3所示。

2.3 僵硬度參比樣定量分析

參比樣僵硬度的描述性統(tǒng)計(jì)分析情況見(jiàn)表4。由表4可知，梯度越高，參比樣僵硬度數(shù)值越大，平均值也越高。在閾值范圍方面，煙葉樣品的僵硬度數(shù)值存在明顯的界限。在變異系數(shù)方面，梯度7的變異系數(shù)最低（4.38%），梯度7和梯度5的變異系數(shù)均小于5.0%，屬弱變異，梯度1的變異系數(shù)最高（9.90%）。這表明所有梯度數(shù)據(jù)的變異系數(shù)均在10%以下，各梯度僵硬度數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較好，具有良好的統(tǒng)計(jì)意義。

本研究采用各僵硬度檔次測(cè)量的平均值繪制出圖3。由圖3可知，隨著梯度的升高，參比樣僵硬度數(shù)值快速增長(zhǎng)。從平均值增幅速率來(lái)看，隨著梯度的升高，增幅越發(fā)明顯。這表明在測(cè)量數(shù)值方面，梯度6和梯度7僵硬度的差值最明顯，梯度1和梯度2僵硬度的差值最小。

2.4 僵硬度與顏色參數(shù)的相關(guān)性分析

在參比樣實(shí)物樣品制備過(guò)程中，評(píng)價(jià)人員發(fā)現(xiàn)，隨著樣品僵硬度的提高，葉面顏色也發(fā)生規(guī)律性變化。因此，本研究采用CIELab顏色空間對(duì)參比樣進(jìn)行色度學(xué)檢驗(yàn)。其中，L*值反映煙葉表面亮度的大小，數(shù)值越高，亮度越高;a*值為紅度值，其數(shù)值越大，煙葉顏色中所包含的紅色越明顯;b*值為黃度值，其數(shù)值越大，黃色越明顯;C為飽和度，代表顏色的純度，數(shù)值越高，顏色越鮮明;H°為顏色空間的色相環(huán)，0°～90°表示顏色由紅至黃轉(zhuǎn)變，90°～180°表示顏色由黃向綠轉(zhuǎn)變，180°～270°表示綠色向藍(lán)色轉(zhuǎn)變[16]。

為驗(yàn)證僵硬度與各項(xiàng)顏色參數(shù)之間的關(guān)系，對(duì)僵硬度數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的顏色參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表5所示。由表5可知，僵硬度與L*、b*、C、H°均呈負(fù)相關(guān)，與L*、H°的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，與b*、C的相關(guān)性也達(dá)到顯著水平;僵硬度與a*呈正相關(guān)，相關(guān)性達(dá)到顯著水平。這表明僵硬度變化與顏色變化存在明顯的規(guī)律性，隨著僵硬度的提高，煙葉亮度值、黃度值、飽和度、色相角均呈降低趨勢(shì)，紅度值呈升高趨勢(shì)。

2.5 僵硬度與物理特性的相關(guān)性分析

在對(duì)參比樣的主要特征描述中，評(píng)價(jià)人員主要依據(jù)葉片結(jié)構(gòu)、厚度、彈性、韌性等參數(shù)，這些參數(shù)與煙葉物理特性密切相關(guān)。為進(jìn)一步驗(yàn)證參比樣梯度的合理性以及僵硬度和物理特性指標(biāo)的關(guān)系，本研究對(duì)僵硬度和物理特性指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表6所示。由表6可知，僵硬度與拉力的相關(guān)性最強(qiáng)（0.925），與填充值的相關(guān)性最弱（0.797），僵硬度與單葉質(zhì)量、厚度、葉面密度、填充值、拉力均呈正相關(guān)，并且相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

僵硬度是反映煙葉葉片結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)。結(jié)構(gòu)疏松的煙葉內(nèi)在質(zhì)量更佳，配伍性更強(qiáng)，工業(yè)企業(yè)也更愿意采購(gòu)此類(lèi)煙葉。因此，防止或降低僵硬煙葉的出現(xiàn)是提高煙葉質(zhì)量的重要課題。本研究探討了僵硬度與葉片物理特性及顏色指標(biāo)的關(guān)系，可為煙葉生產(chǎn)提供指導(dǎo)。在煙葉種植時(shí)，通過(guò)農(nóng)藝管理措施合理把控葉片的厚度和葉面積;烘烤過(guò)程中，注重把控葉片的顏色變化，防止烤紅和掛灰，在一定程度上可降低僵硬煙葉出現(xiàn)的比例，提高煙葉的整體品質(zhì)。

本研究?jī)H收集云南部分產(chǎn)區(qū)的煙葉樣品，參比樣制備以及對(duì)應(yīng)僵硬度數(shù)據(jù)在全國(guó)煙葉產(chǎn)區(qū)應(yīng)用的適用性有待于進(jìn)一步研究。由于煙葉的農(nóng)產(chǎn)品屬性，年度間煙葉質(zhì)量也會(huì)存在波動(dòng)，可進(jìn)一步擴(kuò)大樣品收集范圍，同時(shí)擴(kuò)大樣品采集年限的跨度，制備更具代表性的僵硬度參比樣品，探究不同煙草種植區(qū)劃及不同年份煙葉僵硬度的變化特點(diǎn)。另一方面，葉片結(jié)構(gòu)是烤煙的一個(gè)復(fù)合性感官評(píng)價(jià)指標(biāo)，僵硬度僅對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的部分特性進(jìn)行描述，隨著相關(guān)研究的逐步精細(xì)化，對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的量化研究也不僅僅局限于僵硬度，儀器設(shè)備也不限于質(zhì)構(gòu)儀。后期，筆者將進(jìn)一步對(duì)參比樣品的葉肉細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)和排列疏密進(jìn)行研究，為烤煙質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的完善及評(píng)價(jià)方法的改進(jìn)提供參考。

3.2 結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)云南產(chǎn)區(qū)樣品的篩選排序，制備的僵硬度參比樣包含柔軟、較柔軟、稍柔軟、中等、稍僵硬、較僵硬、僵硬7個(gè)梯度。Friedman 檢驗(yàn)和相鄰梯度樣品的定向成對(duì)比較檢驗(yàn)結(jié)果表明，參比樣梯度之間存在明顯的差異，并且梯度不存在脫檔、交叉的現(xiàn)象，相鄰梯度容易區(qū)分識(shí)別，符合感官分析建立參比樣的一般導(dǎo)則。同時(shí)，依據(jù)參比樣各梯度外觀主要特征，本研究從葉面手感、厚度、彈性、韌性等方面進(jìn)行綜合描述，對(duì)煙葉生產(chǎn)和相關(guān)培訓(xùn)具有指導(dǎo)意義。

僵硬度參比樣的量化結(jié)果表明，檢測(cè)樣品數(shù)據(jù)的變異系數(shù)均在15%以下。這表明數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較好，不存在數(shù)據(jù)跳檔等異常情況，并且梯度間僵硬度數(shù)值差異明顯，可通過(guò)質(zhì)構(gòu)儀量化研究葉片僵硬度。在參比樣制備過(guò)程中，本研究對(duì)僵硬度和顏色指標(biāo)之間的關(guān)系、僵硬度和物理特性指標(biāo)的關(guān)系進(jìn)行探究。相關(guān)性分析結(jié)果表明：僵硬度與L*、b*、C、H°呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與a*呈顯著正相關(guān);僵硬度與單葉質(zhì)量、拉力、葉面密度、厚度、填充值等物理特性指標(biāo)均呈極顯著正相關(guān)。這進(jìn)一步驗(yàn)證了僵硬度數(shù)據(jù)的合理性，為烤煙分析的數(shù)字化研究提供了參考。

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