云南煙區(qū)烤煙品種的物理指標(biāo)分析

云南煙區(qū)烤煙品種的物理指標(biāo)分析

草坪的質(zhì)量評(píng)價(jià)主要包括內(nèi)部質(zhì)量、外觀質(zhì)量和感官質(zhì)量。在煙草的種植、流通和加工過程中,外觀質(zhì)量的評(píng)定更為常見。目前國內(nèi)外對(duì)外觀質(zhì)量主要是采用感官評(píng)定。由于各種主觀、客觀因素的影響,感官評(píng)定在客觀性、科學(xué)性、一致性等方面有其不足之處,所以研究開發(fā)外觀質(zhì)量測試技術(shù)是一項(xiàng)很有意義的工作。我國實(shí)行煙草專賣體制,強(qiáng)制性的42級(jí)國家烤煙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是煙葉分級(jí)的依據(jù),煙葉的顏色是烤煙煙葉質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。定性的研究表明,煙葉的顏色與其化學(xué)成分和感官評(píng)吸質(zhì)量有顯著的相關(guān)性,色澤的好壞直接表征了烤煙煙葉的質(zhì)量和等級(jí)。由于評(píng)定因素多,判斷指標(biāo)模糊,所以與一般農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測相比,烤煙煙葉的質(zhì)量檢測要復(fù)雜得多。揚(yáng)-赫姆霍爾滋學(xué)說(Young-Helmblots)的三色學(xué)說是以顏色混合的物理學(xué)規(guī)律為依據(jù)而發(fā)展的。色光中存在3種最基本的色光,它們的顏色分別為紅色、綠色和藍(lán)色。這三種色光既是白光分解后得到的主要色光又是混合色光的主要成分,并且能與人眼視網(wǎng)膜細(xì)胞的光譜響應(yīng)區(qū)間相匹配,符合人眼的視覺生理效應(yīng)。這3種色光以不同比例混合,幾乎可以得到自然界中的一切色光,混合色域最大,而且這三種色光具有獨(dú)立性,其中一種原色不能由另外的原色光混合而成,因此紅、綠、藍(lán)被稱為色光三原色。為了統(tǒng)一認(rèn)識(shí),1931年國際照明委員會(huì)(CIE)規(guī)定了三原色各自的波長板λR=700.0nm、λG=546.1nm、λB=435.8nn。在色彩學(xué)研究中,為了便于定性分析,常將白光看成是由紅、綠、藍(lán)三原色等量相加而合成的,其R、G、B理論值設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)的(255,255,255)。本研究對(duì)煙葉顏色的測定就根據(jù)CIE色度學(xué)理論進(jìn)行的,CIE1976明度指數(shù)L*、色品指數(shù)a*、b*均勻顏色空間是CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)的非線性變換,它將XYZ直角坐標(biāo)顏色空間轉(zhuǎn)換為柱面極坐標(biāo),將三刺激值X、Y、Z轉(zhuǎn)換成與眼睛視覺相一致的明度指數(shù)L*和色品指數(shù)a*、色調(diào)角h*,其中a*、b*與色調(diào)、飽和度的感覺相一致。為盡量避免各種因素對(duì)煙葉顏色測定及分級(jí)工作帶來的不同程度的誤差,計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊信息處理技術(shù)等已被逐漸引入煙草行業(yè)在煙葉雜物剔除、煙葉形狀特征提取、煙葉自動(dòng)分級(jí)等方面進(jìn)行研究,并取得一定成果,從而促使煙葉分級(jí)由傳統(tǒng)的依靠人工向借助計(jì)算機(jī)、由定性向定量、由經(jīng)驗(yàn)化向理論化發(fā)展。但針對(duì)煙葉顏色的定量檢測,很少有此方面的報(bào)道。為了在煙葉生產(chǎn)過程中避開眾多人為因素的影響,客觀、真實(shí)地反映出煙葉的質(zhì)量,這對(duì)于提高煙葉生產(chǎn)的效率、煙葉生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制,保護(hù)煙農(nóng)與國家利益都具有非常重要的意義。所以,本研究就顏色指標(biāo)與煙葉其他物理指標(biāo)的相關(guān)進(jìn)行探討,為實(shí)現(xiàn)煙葉分級(jí)自動(dòng)化奠定一定的基礎(chǔ)。1材料和方法1.1供試儀器與器材2010年在云南煙草科學(xué)研究院進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)的烤煙煙葉來自云南曲靖、大理、紅河、昆明、臨滄、普洱、文山、玉溪、昭通共計(jì)9個(gè)地區(qū);烤煙品種是K326;部位包括上、中、下部煙葉(B2F、C3F、X2F)。供試試驗(yàn)儀器與器材包括分析天平(感量:0.0001g);打孔器(18mm);電子拉力機(jī),濟(jì)南德瑞克生產(chǎn),型號(hào)DRK100B;厚度儀,德國KARL生產(chǎn);耐破度儀,四川長江造紙儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn),型號(hào)BPW-2,測量范圍(0-300)kPa,準(zhǔn)確度級(jí)1;定量沖樣器,四川長江造紙儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn),型號(hào)BTQ-1,取樣面積100cm2;煙絲填充值測定儀,德國BORGWALT公司生產(chǎn);恒溫恒濕箱;烘箱;卷尺;剪刀;CR-400色彩色差儀(KONICAMINOLTA)。1.2測試方法1.2.1各指標(biāo)測定指標(biāo)將所有樣品檢測19個(gè)物理特性指標(biāo),分別為拉力、抗張強(qiáng)度、延伸率、單葉重、梗重、含梗率、葉質(zhì)重、填充值、含水率、長度和寬度(計(jì)算長寬比)、厚度、陰燃時(shí)間、顏色指標(biāo)(5個(gè))L*、a*、b*、彩度C*、色調(diào)角h*。1.2.2樣品制備1.2.3試樣張力和填充厚度的測定單葉重、含梗率、葉長和葉寬(計(jì)算長寬比)、葉質(zhì)重、陰燃時(shí)間采用吉文書等的方法測定。平衡含水率采用蔡健榮等的方法測定。(1)拉力、抗張強(qiáng)度、延伸率的測定。采用恒速拉伸法,取3片煙葉,需要在煙葉的中部兩側(cè)中間位置,避開主脈和支脈,剪成10mm×40mm的長條。儀器采用電子拉力機(jī),調(diào)整儀器的拉伸速率至100(±5)mm/min。將夾頭調(diào)整到30(±1)mm,輸入樣品的長度、寬度和厚度,將試樣夾在夾頭上,注意不應(yīng)用手接觸試驗(yàn)區(qū)域,建議在處理試樣時(shí)佩戴一次性或輕質(zhì)棉手套,夾緊試樣,并且不產(chǎn)生明顯的應(yīng)變,進(jìn)行力清零和位移清零。保證試樣平行于所施加的張力方向。開始試驗(yàn)直至試樣斷裂,記錄所施加的最大抗張力。記錄斷裂時(shí)的伸長(單位為mm),從儀器直接讀出裂斷時(shí)的伸長率(單位為百分?jǐn)?shù));從儀器直接讀出裂斷時(shí)的抗張強(qiáng)度。(2)葉片厚度的測定。采用層積厚度法測定(德國KARL),儀器采用厚度儀,取10片煙葉,用直徑18mm的打孔器,對(duì)每片煙葉沿著主脈均勻的在左右兩側(cè)各打3個(gè)孔,每片煙葉共打6個(gè)孔,每個(gè)圓片均不應(yīng)有洞眼或破損,避開主脈和支脈,左右兩邊的3個(gè)圓片均正面朝上分別層疊起來,用厚度儀測定層疊起來的圓片厚度值,每片煙葉是一個(gè)重復(fù),共10個(gè)重復(fù)。抬起厚度儀測量頭,在測量頭和鐵臺(tái)間插入煙葉圓片,輕輕控制速率,放倒測量頭至圓片表面,2min后記錄厚度值,精確至0.001mm。重復(fù)測定其余煙葉,在2個(gè)或者多個(gè)試樣的連續(xù)讀數(shù)期間,應(yīng)保證工作臺(tái)處于無塵狀態(tài)。(3)填充值測定。填充值參考張建平等的測定。1.2.4試樣的檢測和分析(1)樣品的制備。每個(gè)樣品選擇10片選具有代表性的煙葉,先取1片煙葉將其平放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,正面朝上使其自然展平。避開主脈和支脈,在平分主脈3等分處兩側(cè)對(duì)應(yīng)的位置,均勻的各選擇3個(gè)點(diǎn),每片煙葉6個(gè)點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)為圓形,直徑不小于22mm。(2)儀器的校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)。取下試樣疊的保護(hù)層,不要用手觸摸試樣的測試區(qū)。輸入白色校正板數(shù)據(jù),放在白色校正板上進(jìn)行校正,電源燈閃3次,鳴叫表示校正通過。(3)測定。按照儀器的操作方法和工作標(biāo)準(zhǔn)操作儀器,測定第1張?jiān)嚇拥腃IELAB值(包括明度指數(shù)L*;色品指數(shù)a*、b*;彩度C*ab(簡稱C*);色調(diào)角h*ab(簡稱h*)),讀取并記錄測定值,應(yīng)準(zhǔn)確至0.01單位。取下已測試樣,根據(jù)相同的方法以此類推,直至10片煙葉測定完畢。2結(jié)果與分析2.1煙用材料的指標(biāo)從表1可以看出,9個(gè)地區(qū)19個(gè)指標(biāo)的變異系數(shù)(CV)。比較來看,CV較大的指標(biāo)有:拉力、抗張強(qiáng)度、單葉重、梗重、葉質(zhì)重、厚度、陰燃時(shí)間、a*;CV中等的指標(biāo)有:延伸率、含梗率、寬度、長寬比;CV較小的指標(biāo)有:填充值、含水率、長度、L*、b*、C*、h*。CV較大的指標(biāo)說明在某一地區(qū)煙葉上、中、下3個(gè)部位,所測定的指標(biāo)波動(dòng)較大,穩(wěn)定性較差,如拉力、抗張強(qiáng)度、陰燃時(shí)間等。而CV較小的指標(biāo)說明在某一地區(qū)煙葉上、中、下3個(gè)部位,所測定的指標(biāo)波動(dòng)較小,穩(wěn)定性較好,如顏色指標(biāo)、填充值等。2.2煙色指標(biāo)測定的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性從表2可以看出,所有地區(qū)各指標(biāo)總體上的CV,比較CV得知,顏色指標(biāo)中除了a*外,其他的4個(gè)指標(biāo)均處在最低水平,說明了不同地區(qū)、不同部位的煙葉,測定顏色指標(biāo)還是比較穩(wěn)定的、波動(dòng)性較小、重現(xiàn)性較高的。總體樣本的19個(gè)物理指標(biāo)CV還是在可接受范圍的。2.3不同區(qū)域19個(gè)物理指標(biāo)之間的相關(guān)分析2.3.1其他物理指標(biāo)相關(guān)分析從表3可以看出,各指標(biāo)間呈現(xiàn)以下主要相關(guān)性特征:(1)拉力與葉質(zhì)重、厚度呈極顯著正相關(guān);與延伸率、與a*呈顯著正相關(guān);與長寬比呈極顯著負(fù)相關(guān);與寬度、L*、h*呈顯著負(fù)相關(guān);而與其他物理指標(biāo)相關(guān)性較小。(2)抗張強(qiáng)度與延伸率呈顯著正相關(guān);與葉質(zhì)重、厚度呈極顯著負(fù)相關(guān);與a*呈顯著負(fù)相關(guān);而與其他物理指標(biāo)相關(guān)性較小。(3)單葉重與梗重、葉質(zhì)重、長度、厚度呈極顯著正相關(guān);與a*呈顯著正相關(guān);與L*呈顯著負(fù)相關(guān)。(4)梗重與長度呈極顯著正相關(guān);與寬度呈顯著正相關(guān)。(5)含梗率與厚度到顯著負(fù)相關(guān)。(6)葉質(zhì)重與厚度、a*呈極顯著正相關(guān);與寬度、長寬比、L*、h*呈極顯著負(fù)相關(guān)。(7)填充值與含水率呈顯著負(fù)相關(guān)。(8)含水率與長度、陰燃時(shí)間呈顯著正相關(guān)。(9)長度與寬度呈極顯著正相關(guān)。(10)寬度與長寬比呈極顯著正相關(guān);與厚度呈極顯著負(fù)相關(guān)。(11)長寬比與L*、h*呈顯著正相關(guān);與厚度、a*呈極顯著負(fù)相關(guān)。(12)厚度與a*呈極顯著正相關(guān);與L*、h*呈極顯著負(fù)相關(guān)。(13)L*與b*、h*呈極顯著正相關(guān);與C*呈顯著正相關(guān);與a*呈極顯著負(fù)相關(guān)。(14)a*與h*呈極顯著負(fù)相關(guān);與b*呈顯著負(fù)相關(guān)。(15)b*與C*、h*呈極顯著正相關(guān)。2.3.2各因素對(duì)總體假設(shè)t檢驗(yàn)把所有達(dá)到顯著性、極顯著性的相關(guān)系數(shù),按照線性相關(guān)程度分3個(gè)等級(jí):簡單相關(guān)系數(shù)|r|<0.5為低度相關(guān),0.5<|r|<0.7為中度相關(guān),|r|>0.7為高度相關(guān),如表4中,(1)為高度相關(guān),(2)為中度相關(guān),正常為低度相關(guān),對(duì)3組相關(guān)系數(shù)分別進(jìn)行ρ=0.5,ρ=0.5并ρ=0.7,ρ=0.7的總體假設(shè)t檢驗(yàn),如表4,結(jié)果顯示,4次總體假設(shè)t檢驗(yàn)結(jié)果都是p<0.05,說明劃分的3個(gè)相關(guān)程度等級(jí)是有效的。根據(jù)表4可以看出:單葉重與梗重、寬度與長寬比、葉質(zhì)重與厚度、L*與h*、b*與C*為高度正相關(guān)。L*與a*、a*與h*為高度負(fù)相關(guān)。2.3.3高度相關(guān)分析L*與厚度、葉質(zhì)重為中度負(fù)相關(guān)。a*與厚度、葉質(zhì)重為中度正相關(guān);a*與L*為高度負(fù)相關(guān)。b*與L*為中度正相關(guān)。C*與b*為高度正相關(guān)。h*與L*為高度正相關(guān);h*與b*為中度正相關(guān);h*與a*為高度負(fù)相關(guān);h*與厚度、葉質(zhì)重為中度負(fù)相關(guān)。3物理指標(biāo)基本統(tǒng)計(jì)量小、穩(wěn)定性較高,但以4.本試驗(yàn)結(jié)果表明,從每個(gè)地區(qū)19個(gè)物理指標(biāo)的基本統(tǒng)計(jì)量來看,CV較大的指標(biāo)有:拉力、抗張強(qiáng)度、單葉重、梗重、葉質(zhì)重、厚度、陰燃時(shí)間、a*;CV中等的指標(biāo)有:延伸率、含梗率、寬度、長寬比;CV較小的指標(biāo)有:填充值、含水率、長度、L*、b*、C*、h*。CV較大的指標(biāo)說明在某一地區(qū)煙葉上、中、下3個(gè)部位,所測定的指標(biāo)波動(dòng)較大,穩(wěn)定性較差,如拉力、抗張強(qiáng)度、陰燃時(shí)間等。而CV較小的指標(biāo)說明在某一地區(qū)煙葉上、中、下3個(gè)部位,所測定的指標(biāo)波動(dòng)較小、穩(wěn)定性較好,如顏色指標(biāo)、填充值等。從總體樣本19個(gè)物理指標(biāo)的基本統(tǒng)計(jì)量來看,所有地區(qū)各指標(biāo)總體上的統(tǒng)計(jì)量,比較CV得知,顏色指標(biāo)中除了a*外,其他的4個(gè)指標(biāo)均處在最低水平,說明了不同地區(qū),不同部位的煙葉,顏色指標(biāo)測定還是比較穩(wěn)定的、波動(dòng)性較小、重現(xiàn)性較高的。總體樣本的19個(gè)物理指標(biāo)CV還是在可接受范圍的。L*與厚度、葉質(zhì)重呈極顯著負(fù)相關(guān),為中度負(fù)相關(guān)。a*與厚度、葉質(zhì)重呈極顯著正相關(guān),為中度正相關(guān);a*與L*呈極顯著負(fù)相關(guān),為高度負(fù)相關(guān)。b*與L*呈極顯著正相關(guān),為中度正相關(guān)。C*與b*呈極顯著正相關(guān),為高度正相關(guān)。h*與L*呈極顯著正相關(guān),為高度正相關(guān);與b*呈極顯著正相關(guān),為中度正相關(guān);與a*呈極顯著負(fù)相關(guān),為高度負(fù)相關(guān);與厚度、葉質(zhì)重呈極顯著負(fù)相關(guān),為中度負(fù)相關(guān)。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,利用色差儀測定烤煙煙葉的顏色指