李雨芮，李佛琳，贾博文，杨文奎，廖正兰，饶智
(1 云南农业大学烟草学院，云南 昆明 650201；
2 红云红河烟草(集团)有限责任公司，云南 昆明 650202)
烟叶颜色作为烤烟分级因素色度的重要组成部分，反应了烟叶经烘烤调制之后的色彩、色泽饱和度和色值的状态[1]，与烟叶的内在质量也有着密切的关系[2]。目前，我国对烟叶色度特征值的分析研究仍然处于起步阶段，国内外对烟叶颜色的鉴别与评定也大多依赖感官判断。而采用人工对烟叶颜色进行分级评定，其结果易受环境、光线等外部因素以及个人主观判断的影响，从而降低烟叶分级的客观性、科学性。近年来，国内外已经开始运用计算机图像处理技术、人工神经网络技术和模糊信息处理技术等来提取烟叶的颜色，从而避免各种外部因素造成的误差[3-6]。烟叶分级逐渐由传统的依赖人工转向借助计算机，由定性转向定量，由经验化转向理论化[7]。运用色差仪对全国不同产地的烟叶颜色进行检测的研究已有报道[8-11]，但针对云南省内不同产区烟叶的色度指标进行归类分析的研究鲜有报道。本研究以CIELAB颜色空间理论为前提，基于前人的研究方法，运用色差仪测定烟叶色度学指标，判断和分析云南6个主栽烤烟品种初烤烟叶表面颜色的区域特征，以期为云南省烟叶收购智能化等领域提供科学依据。
烟叶样品为来自云南保山、红河、昆明、文山、大理、曲靖、丽江7个产地的K326、红花大金元、云烟87、NC102、云烟97、云烟99等共6个主栽品种的初烤烟叶，均由红云红河烟草有限责任公司提供。依据国家《烤烟》标准挑选出等级为C3F的初烤烟叶各1 kg作为研究对象，并进行编号，样品详情见表1。
NH310型色差仪(3NH)由深圳三恩驰有限公司生产。
1.3.1 烟叶表面颜色仪器检测方法
测定的色度学指标主要包括明度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)、颜色饱和度(C*)、色调角(h*)。在每份样品中抽取20片无破损无病斑的代表性叶片，置于恒温恒湿箱中平衡24 h(相对湿度65%、温度22±2 ℃)。色差仪测色口径为8 mm，测定光源为D65，在每片烟叶叶尖、叶中和叶基部对称选取6个点(避开叶脉)用色差仪进行测量。
表1 供试烟叶样品编号及信息
1.3.2 数据分析
利用Microsoft Excel 2019和IBM SPSS Statistics 26.0进行数据整理和统计分析；
采用OriginPro2021绘图；
采用LSD法进行多重比较；
对数据进行Z-Score标准化处理后，采用平方欧式距离进行聚类分析。
表2 不同色调区域h*度数范围
表3 不同品种C3F等级烟叶表面颜色色调区域分布Table 3 Tonal area distribution of surface color indexes of
6个主栽品种C3F烟叶的表面颜色色度值空间分布总体特征见表4。L*均值为70.7，变幅为67.74～71.96，变异系数为3.0%。a*均值为14.6，变幅为13.46～15.82，变异系数为11.6%。b*均值为48.1，变幅为46.73～49.22，变异系数为4.0%。C*均值为50.3，变幅为48.66～51.72，变异系数为4.1%。h*均值为73.2，变幅为71.62～74.02，变异系数为2.0%。烟叶颜色均匀度判定方法参考文献[12]，对照烟叶颜色均匀度比对关系表(表3)发现，a*的均匀度档次属于不匀，L*和b*均匀度范围都属于尚匀。
本试验中6个主栽品种的烟叶在同一色调内，可以通过C*值大小来比较各品种的颜色饱和程度。各品种的C*值由大到小分别为云烟87、云烟99、云烟97、K326、红花大金元、NC102，说明云烟87品种的颜色饱和程度最高，NC102品种的饱和程度最低。
L*、a*、b*的变异系数大小能一定程度反映烟叶的均匀程度。根据文献[12]，各均匀度档次的划分范围：<2为均匀，2～5为尚匀，>5为不匀。各品种L*值变异系数从小到大依次为云烟99、云烟97、NC102、云烟87、K326、红花大金元；
仅云烟99的L*值变异系数小于2%，其均匀档次为均匀；
其余5个品种的L*的变异系数为2%～5%，均匀度档次为尚匀。各品种a*值的变异系数从小到大依次为云烟97、云烟99、红花大金元、K326、云烟87、NC102；
仅云烟97的a*值变异系数为3%～5%，均匀度档次属于尚匀；
其余5个品种a*值的变异系数均大于5%，均匀度档次属于不匀。各品种中仅NC102的b*值变异系数小于2%，其余5个品种的变异系数均为2%～5%；
其中b*变异系数最大的品种是云烟87。由于各品种L*值和b*值的变异系数都小于5%，各品种均匀度的差异更大程度取决于a*值的变异系数。综合分析，云烟97的烟叶颜色饱和程度和均匀度均较高，NC102品种的颜色均匀度总体稍差。
表4 不同品种C3F等级烟叶表面颜色色度学指标描述
续表4
以各样品的色度学指标为尺度，对来自7个产区的K326、红花大金元、NC102、云烟87、云烟97、云烟99等20个样品的烟叶表面颜色指标进行系统聚类分析，可将其分为5个类别(图1)，具体聚类结果见表5。
3D散点图(图2)显示了聚类后各点的空间分布情况。不同类别烟叶颜色指标的空间分布有明显的区分度，且明度(L*)与红度(a*)、黄度(b*)的值均呈负相关。根据烟叶颜色聚类结果色品分布图(图3)，各类烟叶的颜色均分布在橘色范围。结合图2、图3可知，烟叶的红度(a*)与黄度(b*)呈一定的正相关关系，而烟叶的明度(L*)与红度(b*)呈明显的负相关关系。
表5 各类别烟叶表面颜色指标
图1 不同产地各主栽品种烟叶表面颜色指标聚类分析Fig.1 Cluster analysis of tobacco surface color index of main cultivars from different producing areas
图2 烟叶表面颜色聚类结果空间分布图Fig.2 Spatial distribution clustering results of tobacco leaf color
图3 烟叶颜色聚类结果色品分布图Fig.3 Chromaticity of clustering results of tobacco leaf color
红花大金元作为云南省的特色烤烟品种，在云南省主栽品种中占有重要地位。而云烟87品种是我国种植面积最大的烤烟品种，也是云南主栽烤烟品种中的头号当家品种[13]，2017年，其在云南省的种植面积达5.84万hm2。所以，试验选取了这2个具有代表性的品种作为研究对象，探究同一品种在不同产区的色度学指标差异及特征。
表6为不同产区红花大金元品种各烟叶颜色色度学指标的比较。其中，烟叶明度以大理的最高(74.2)，其极显著高于保山、红河、曲靖的烟叶明度，与昆明差异不显著；
烟叶红度以红河的最高(15.6)，其极显著高于大理、昆明、曲靖，显著高于保山；
烟叶黄度以保山的最高(49.7)，其极显著高于红河、昆明，显著高于大理，与曲靖差异不显著；
烟叶色彩饱和度以保山的最高(51.7)，其显著高于大理、红河，极显著高于昆明的烟叶；
烟叶色调角以大理的最高(75.7)，其极显著高于红河，显著高于保山、曲靖，保山、曲靖、昆明均极显著高于红河。
表7为不同产区云烟87品种各烟叶颜色色度学指标的比较。其中，烟叶明度以保山的最高(72.9)，其极显著高于红河、昆明、曲靖、文山、丽江；
红度以红河最高(17.0)，红河、昆明极显著高于保山、曲靖、文山，显著高于丽江；
烟叶黄度以昆明的最高(51.9)，昆明与红河差异不显著，但红河、昆明极显著高于文山、丽江、曲靖和保山；
烟叶色彩饱和度以红河最高(54.6)，红河与昆明差异不显著，但都极显著高于保山、曲靖、文山、丽江；
烟叶色调角以保山最高(74.5)，其极显著高于其他5个产区，而红河、昆明、曲靖、文山、丽江之间的差异则均不显著。
表6 不同产区红花大金元品种C3F等级烟叶表面颜色指标多重比较
表7 不同产区云烟87品种C3F等级烟叶表面颜色指标多重比较
在CIELAB颜色空间理论中，L*代表明度，L*值越大代表底色越白，反之越黑；
a*代表红绿偏向，a*为正代表红向，a*为负代表绿向；
b*代表黄蓝偏向，b*为正代表黄向，b*为负代表蓝向；
C*代表颜色的饱和度，是用来表示统一色调内烟叶颜色的饱满状态。a*、b*是评价色品的指标，a*、b*值的变异系数可以表示颜色的均匀程度[10]。C*越大，L*越小，在视觉上的表现为颜色更浓，反之就更淡[14]。本研究比较了云南省7个产地、6个品种烤烟的C3F烟叶色度学指标，发现各品种烟叶的L*值均较高、底色偏白、色泽明亮，h*均分布在偏黄的橘色区域内，与前人的研究结果一致[15-16]。比较烟叶的各色度指标变异系数发现，除a*外的其余色度指标变异系数均在5%以下，表明6个品种C3F烟叶表面颜色的均匀度都较好，这与过伟民等[17]的研究结果相符合。由于各指标变异系数都在5%以下，a*值变异系数大小成为了比较6个品种烟叶表色均匀度的关键性指标。比较发现，各品种烟叶的均匀度从高到低依次为：云烟97、云烟99、红花大金元、K326、云烟87、NC102。
以各色度值为尺度，从品种与产地两个维度将烟叶颜色进行聚类分析。从品种的维度看，K326、红花大金元、云烟87品种大都聚为一类，说明这几个品种C3F烟叶表色存在一定的相似性。从产地的维度来看，昆明、保山产区的烟叶颜色都呈“高明度低饱和”的特点，红河、文山产区的烟叶颜色都呈“低明度高饱和”的特点，说明烟叶的颜色具有明显的区域特征，这与张永安[18]等的研究结果吻合。通过对比发现，聚类结果中产地较品种的分类区分得更明显，说明产地对烟叶色度的影响比品种对其的影响更大。分析发现，云南各主栽品种的烟叶明度值分别与红度、黄度值呈负相关，与色调角值呈正相关，这与徐小青等[19]的研究结果有一定的差异，可能是由于不同产地的烟叶具有不同的化学品质特征所导致[20]。
为了进一步验证不同产区烤烟C3F烟叶颜色色度值的差异情况，本研究以红花大金元和云烟87两个品种为代表，对不同产区相同品种烤烟的烟叶颜色进行了横向比较。通过比较红花大金元和云烟87烟叶表面颜色的L*、a*、b*、C*、h*值发现，两个品种的色度值分布范围差异不大，但同一品种在不同产区生产的C3F烟叶颜色多存在显著的差异。说明云南省的6个主栽品种烟叶风格一致，也说明云南省的同一等级、不同产区及不同品种的C3F烟叶具有稳定的区域特征。其中，红花大金元品种的C3F烟叶在保山产区的明度较低，烟叶底色更暗，色调角偏小，烟叶色调为偏红的橘色，红度、黄度、饱和度偏大；
大理产区的烟叶明度和色调角均值为5个产区中最高，而红度、黄度、饱和度偏小。而云烟87品种在保山的烟叶明度和色调角最大，而红度、黄度、饱和度最低；
红河的云烟87烟叶红度、饱和度最高，但明度、色调角最小。综合聚类分析结果以及相同品种不同产区烟叶颜色的比较结果，推断产地对烟叶颜色的影响大于品种，这与李峥等[21]和邵丽等[22]研究结果一致。
云南省6个主栽品种烤烟的烟叶颜色都处于偏黄的橘色调区域，云烟99和云烟97的C3F烟叶颜色饱和程度和均匀度较高，NC102品种则较低。云南省的7个烤烟产区中，昆明、保山产区的烟叶明度最高，饱和度低，色品分布在较淡的橘色；
红河、文山产区的烟叶颜色明度最低，饱和度高，色品分布在较浓的橘色。本研究初步分析了云南省各烤烟主栽品种烟叶颜色的区域特征，可为云南省烟叶收购智能化等提供一定的理论参考。
