三门峡烟区不同年份烤烟化学成分和感官质量的变异

郑 聪,许自成,苏永士,陈彦春,汪孝国,秦 璐

(1.河南农业大学 烟草学院,河南郑州 450002;2.河南省烟草公司三门峡市公司,河南 三门峡 472000)

三门峡烟区位于豫晋陕三省交界黄河南金三角地区,海拔高度在 300～1 500 m,地貌以山地和丘陵为主[1]。该区年平均气温13.2℃,平均年降雨量550～800 mm,全年无霜期 258 d,具有暖地带、温地带和寒地带的多元气候[2]。土壤以褐土为主,兼发育有黄棕壤,土壤肥力以中低水平居多,全钾含量较高[3]。三门峡烟区昼夜温差大,形成了具有一定地域特色的 “三门峡”烟叶品牌[4]。充分了解烟区烤烟化学成分和感官质量在年度间的变化,对烤烟生产实践具有重要的指导意义。作者对近几年三门峡烤烟主要化学成分和感官质量的变化进行了分析,以期为三门峡烟叶的品质改良提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

2000-2008年,在河南省三门峡烟区选取主栽烤烟品种云烟 87初烤烟叶 C3F(中橘三)样品45份,取样点分布情况见表 1。样品等级由专职评级人员按照 GB 2635—92烤烟标准进行,每个样品取 1.5 kg,用于各项指标测定。

表1 供试烤烟样品的基本情况

1.2 分析方法

总糖、总氮、烟碱、氯、还原糖和钾含量的测定参考王瑞新[5]介绍的方法进行。感官质量由青州烟草研究所组织专家进行评吸,评吸指标包括香气质、香气量、杂气、刺激性、余味、燃烧性和灰色,满分依次为 15、 20、18、12、25、 5和 5分,各指标按评吸质量档次分别给予不同分值,具体见表 2。全部试验数据的统计分析采用 SPSS[6]软件处理。

表2 烟叶感官质量评分标准

2 结果与分析

2.1 化学成分和感官质量的数量特征

2.1.1 化学成分

将 2000-2008年的总糖、还原糖、总氮、烟碱、氯、钾、糖碱比、氮碱比和钾氯比数据进行描述统计分析,结果见表 3。烟叶化学成分在不同年份间存在着广泛的变异。还原糖和总糖的变异系数较小,分别是 13.56%和 16.83%,说明三门峡烤烟中的糖含量几年来非常稳定;烟碱,总氮,钾化学成分也比较稳定,变异系数分别是 22.58%,23.10%,19.14%;而钾氯比的变异系数最大,达81.30%,说明了在不同的年份间,三门峡烤烟中钾氯比最不稳定;氮碱比,糖碱比和氯的变异系数也较大,分别达到了 36.32%,34.03%和50.63%。由偏度系数可以看出,总氮和氮碱比的偏度系数 ＜0,为负向偏态峰,其余为正向偏态峰。还原糖、总糖、总氮与氯的峰度系数 ＜0,为平阔峰,数据比较分散;其余指标为尖峭峰,数据大多集中在平均值附近。

表3 三门峡烤烟的化学成分

2.1.2 感官质量

感官质量在一定程度上可反映烟叶的内在品质。将三门峡烟叶 2002、2004-2007年的感官质量数据进行分析。结果 (表 4)看出,三门峡烤烟香气质较好,香气量较足,杂气较轻,刺激性微有,余味尚舒适至较舒适。燃烧性和灰色得分为3.01和 3.06分。属于强和白档次。各指标的变异系数均较小,以灰色最大 (5.72%)。三门峡烟叶的感官质量在不同年度间变异较小 (1.48%),得分均值为 (75.21±1.12)分。通过各种指标的峰度和偏度系数可以进一步了解其分布状况:香气质、香气量、余味、杂气和刺激性的峰度系数 ＜0,为平阔峰,数据比较分散,其余指标为尖峭峰,数据大多集中在平均值附近;香气量、余味和杂气的偏度系数 ＜0,为负向偏态峰,其余指标均为正向偏态峰。

2.2 化学成分在年份间的变异

2.2.1 变异特点

分别计算 2000、2002-2008年三门峡烤烟各化学成分 (总糖,烟碱,总氮,糖碱比,氮碱比,钾氯比)的平均值,结果见图 1、图 2。

图1 不同年份三门峡烟叶总糖、糖碱比和钾氯比的变化

图2 不同年份三门峡烟叶总氮、烟碱和氮碱比的变化

表4 三门峡烤烟的感官质量

由图 1结果可以看出,三门峡烤烟的总糖含量在 2002-2007年年度间变化比较平缓,三门峡烟叶的总糖含量一直保持着较高的水平,只有 2001年和 2008年低于 30%,其余各年份均高于 30%,其中 2007年最高,达到了 35.50%。2000年以来,三门峡烟区烤烟的糖碱比一直在升高,2006年糖碱比最大,达到了 21.02,已经远离了糖碱比的适宜区域,原因在于 2000-2006年,总糖含量在不断的提高,而烟碱含量一直在降低。近 2年来,糖碱比有所降低,2008年已经降低至 9.92,原因在于 2008年总糖含量比 2006年降低,而烟碱含量却增长。进一步控制总糖含量增长,使糖碱比处于适宜范围是三门峡烟区下一步需要解决的问题。三门峡烟区烤烟的钾氯比年度间变化较大,变幅为3.36～17.49,2003年最小,只有 3.36,往后几年有所提高,2007年达到了最大 (17.49),但是2008年又急剧下降至 4.17。从近几年发展趋势来看,三门峡烟区烤烟的钾氯比较适宜,但仍需要强调施用钾肥对提高烟叶质量的重要性。

由图 2可以看出,总氮含量在 2004年之前变化比较平缓,说明合理施用氮肥的技术掌握得比较好,2005年之后变化较大。2000年以来,三门峡烟区烤烟的烟碱含量一直在下降,但是近 2年来有所提高,2006年最低,只有 1.40%,2000年最高,达到 2.33%。适宜的烟碱含量范围为 1.5%～3.5%,＜1%,劲头不足, ＞3.5%劲头太强,最适宜为 2%左右[7],因此三门峡烟区烤烟的烟碱含量都处于适宜的范围之内。2000-2006年,烟碱含量一直在降低,2006年烟碱含量比 2000年降低。2000-2005年,三门峡烤烟氮碱比变化比较平缓,2006和 2007年有所增高,但是 2008年又突然下降至 0.53,偏离了优质烤烟的适宜范围。近几年来三门峡烟区烤烟的氮碱比比较稳定,符合优质烤烟的标准。

2.2.2 差异比较

对 2000-2008年三门峡烟叶的化学成分 (还原糖、总糖、烟碱、总氮、钾、氯、糖碱比、氮碱比和钾氯比)进行方差分析和多重比较,结果(表 5)钾 (F=2.028)和钾氯比 (F=2.184)的年度间变异不显著,说明三门峡烟区烤烟的钾含量和钾氯比年度间相对比较稳定,这可能是由于三门峡烟区土壤全钾含量比较高的缘故,因而不受品种改变等因素的影响。氯含量 (F=2.752*)的年度间差异达到了显著水平。还原糖 (F=6.222**)、总糖 (F=13.222**)、烟碱 (F=4.371**)、总氮 (F=8.294**)、糖碱比 (F=8.102**)和氮碱比 (F=14.180**)的年度间差异都达到了极显著水平。说明三门峡烟叶内在化学成分年度间不稳定,这可能与耕作制度的改变、生态因素的变化和栽培技术的不断更新有关。

表5 不同年份三门峡烟叶的化学成分差异

表 5说明,还原糖含量在 2001-2005年之间差异不显著,但与 2007年差异显著,表明三门峡烟区烤烟还原糖含量一直比较平稳,这可能是由于总糖含量在这几年里差异同样不显著的缘故,但是近年来有增加的趋势,应引起注意。总氮含量在2000、2002、2003和 2007年差异不显著,说明三门峡烟叶的总氮含量一直处于平稳状态,没有产生变化的迹象。同样烟碱含量在 2000、2002、2003和 2007年差异不显著。钾含量在 2000、2003、2005和 2008年差异不显著,但是在 2004、2007年差异显著,说明提钾工作还需加强。优质烟叶的氯含量应该控制在 1%以内,三门峡烟区烤烟的氯含量都处于适宜的范围内,虽然有些年度间差异显著,但是总体上比较适宜。糖碱比和氮碱比在2002-2005年之间差异均不显著,但是与 2007年相比差异显著。

2.3 感官质量在年份间的变异

对三门峡烟区 2002-2007年烟叶的感官质量进行分析,结果余味 (F=1.919)、刺激性 (F=1.136)和灰分 (F=1.881)在年度间稳定;其余各项指标在年度间的变异都较大,香气量 (F=5.492**)在不同年度间的变异达到了极显著;香气质 (F=2.609*)、杂气 (F=3.433*)、燃烧性 (F=3.356*)、总得分 (F=3.203*)在不同年度间也达到显著。

表6说明,三门峡烤烟香气质和香气量在2004-2006年之间的差异不显著,但是与 2002和2007年的差异达到了显著。余味、刺激性和灰分在不同年份间的差异均不显著,说明三门峡烤烟的余味、刺激性和灰分近几年比较稳定,没有变化的迹象。在杂气方面,2004年与 2002年和 2006年的差异达到了显著水平。2002-2006年的燃烧性均与 2007年达到了显著差异,但是 2002-2006年各年份间的差异未能达到显著水平。在总得分方面,2004年与 2002年和2007年的差异显著 ,其余各年份间的差异均不显著。

表6 不同年份三门峡烟叶的感官质量差异

2.4 烟叶化学成分的协调性与感官质量的差异

2.4.1 钾氯比分组后的感官质量差异显著性测验

将 2000-2008年三门峡烤烟按钾氯比进行分组并对相应的感官质量进行 t测验,结果 (表 7)可见,钾氯比 ＜4的样品只占了总样品数的21.05%,均是浓偏中香型;当钾氯比≥4时,三门峡烤烟的香气质、香气量、刺激性、燃烧性、灰色和感官质量总得分均较优于钾氯比 ＜4时,其中浓偏中香型占了 60%(9个),浓香型最少,仅有13.33%(2个),剩余均为中偏浓香型。通过 t测验结果可以看出,2个组别之间除了烤烟刺激性和燃烧性的差异达到显著外,其余各项指标的差异均未达到显著差异。

表7 不同钾氯比之间 t测验结果

2.4.2 氮碱比分组后的感官质量差异显著性测验

将 2000-2008年三门峡烤烟按氮碱比进行分组并对相对应的感官质量进行 t测验,结果 (表8)可以看出:氮碱比 ＜1的样品占了总样品数的73.68%,其中浓香型占了 14.29%(2个),浓偏中香型最多,达到了 78.57%,中偏浓香型仅有7.14%(1个);当三门峡烤烟氮碱比 ＜1的时候,其对应的香气质、香气量、余味、杂气和燃烧性优于当氮碱比≥1时。通过 t测验可以看出,2个组别之间除了香气量和燃烧性的差异达到显著外,其余各项感官质量指标的差异均不显著。当氮碱比≥1时,浓偏中香型烤烟个数占了 40%,剩余的均为中偏浓香型。

3 小结与讨论

三门峡烟区烤烟的质量特点。三门峡烤烟总糖、还原糖含量以及糖碱比较高,并且还原糖和总糖在不同年度间的变异系数较小,分别为13.56%和 16.83%。烟碱、总氮、氯和钾氯比较适宜,但是钾氯比在不同年度间的变异系数最大,达到了81.30%。钾含量偏低,只有 1.57%,因此提高烤烟中钾素含量的工作还需再进一步的加强。将不同年度的化学成分进行差异性分析,结果表明:三门峡烤烟的还原糖、总糖、烟碱、总氮、糖碱比和氮碱比在不同年度间的差异达到了极显著水平,氯含量达到了显著水平,而钾含量和钾氯比差异不显著,说明三门峡烤烟的钾含量和钾氯比比较稳定,不受到耕作制度的改变和栽培技术等因素的影响,而还原糖、总糖、烟碱、总氮、糖碱比、氮碱比和氯等则受到的影响比较大,因而年度间变异较大。

表8 不同氮碱比之间 t测验结果

烟叶感官评吸质量是烟叶内在质量最直接的体现。本研究结果表明:三门峡烤烟香气质较好,香气量较足,杂气较轻,刺激性微有,余味尚舒适至较舒适,燃烧性强,灰色白;感官质量在不同年度间的变异系数较小 (1.48%);余味、刺激性和灰分在不同年度间的变异未达到显著,说明这三项指标在近几年来比较稳定,不受年度间生态因素变化的限制;受生态环境变化最明显的是香气量;其余各项感官质量指标不同年度间变化都达到显著。

三门峡烟区烤烟化学成分和感官质量在不同年份间均存在着广泛的变异。已有研究表明,随着烟叶商品等级的提高,其含糖量是增加的,总糖和还原糖的含量被认为是体现烟叶优良品质的指标[5]。三门峡烟区烤烟的总糖含量多年来维持在较高的水平,这也是三门峡烟叶的特色之一,这可能是由于当地具有特色的栽培方式——豆浆灌根造成的。我国优质烟叶的含氮量在 1.5%～3.5%,是比较适宜的,最适宜含量为 2.5%,三门峡烟区烤烟的总氮含量几乎都处在这一范围,但是都低于最适宜含量。钾氯比主要用于判定烟叶的燃烧性,比值越大,烟叶的燃烧性越好,烤烟的氯含量应在 1%以下,适宜的钾氯比值为 4～10[7],三门峡烟区烤烟近几年来的钾氯比变化不稳定,因此仍需要强调施用钾肥对提高烟叶质量的重要性。糖碱比主要反映烟气的生理强度和醇和度,是评价烟叶吃味的一项重要指标。应用这一指标,一方面要求糖和烟碱 2种成分含量应大体适宜,另一方面要求两者之间保持一定比例。烤烟的还原糖含量在 5%～25%,要求糖碱比为 6～8,不宜超过 10。若比值过大,超过 15,虽烟味温和,但劲头小,香气平淡;若比值在 5以下,烟味又强烈,刺激性大,并有苦味[7]。三门峡烟区 2006年烤烟的糖碱比增加幅度较大,为 21.02,已经远离了适宜区域,从而造成了烟叶吃味较淡,劲头较小,香气量不足等。烤烟的氮碱比值一般在 0.8～1.1,以 1较为合适。比值增大,烟叶成熟不佳,身份往往趋轻,颜色变淡,烟叶的香味逐步减少;比值接近 2时,烟气香味严重不足;比值 ＜1时,烟叶往往身份趋重,烟味转浓,但刺激性逐步加重[8],三门峡烟叶氮碱比一直处于较适宜范围,这也是其特色之一。因此控制糖含量的增长,使糖碱比处于适宜的范围,同时协调好钾氯比和氮碱比是三门峡烟区需要解决的问题和三门峡烟叶今后改良的方向。

通常氮碱比和钾氯比是常用的衡量烤烟内在品质的化学指标。以烤烟为基础,邵惠芳等[9]、许自成等[10-11]曾将烤烟总氮、蛋白质以及营养元素硫、氯含量进行分组,研究了其与主要挥发性香气物质、感官质量及化学成分之间的关系。笔者采用类似的方法,将氮碱比和钾氯比分为 2组并对其相应的感官质量进行差异显著性测验。研究表明:当氮碱比 ＜1时,其对应的香气质、香气量、余味、杂气和燃烧性明显优于当氮碱比≥1时,其中香气量和燃烧性在组间的差异达到了显著水平;当钾氯比≥4的时候,其对应的香气质、香气量、刺激性、灰色和感官质量总得分均优于钾氯比 ＜4的时候,其中刺激性和燃烧性在组间的差异达到了显著水平。

[1] 武洪涛,常宗广,张震宇,等.三门峡水库环境影响评价[J].地域研究与开发,2003,23(5):77-80.

[2] 李久昌.三门峡地区早期自然生态环境及其影响 [J].西北大学学报:自然科学版,2004,34(4):489-493.

[3] 张翔,范艺宽,黄元炯,等.河南烟区土壤钾素含量与分布[J].烟草科技,2003(3):37-39.

[4] 汪孝国,王小东,昝京宜.三门峡烟区烤烟质量可用性综合评价 [J].河南农业科学,2008(5):49-52.

[5] 王瑞新.烟草化学 [M].北京:中国农业出版社,2003.

[6] 余建英,何旭宏.数据统计分析与 SPSS应用 [M].北京:人民邮电出版社,2003.

[7] 王东胜,刘贯山,李章海.烟草栽培学 [M].合肥:中国科学技术大学出版社,2002.

[8] 李东亮,沈笑天,许自成.南阳烟区不同年份烤烟主要化学成分的变异分析 [J].安徽农业科学,2006(23):6225-6226.

[9] 邵惠芳,许自成,刘丽,等.烤烟总氮、蛋白质含量与主要挥发性香气物质的关系 [J].西北农林科技大学学报:自然科学版,2008(12):69-76.

[10] 许自成,刘春奎,毕庆文,等.中国主产烟区烤烟硫含量的分布特点及与其他化学成分的相关分析 [J].郑州轻工业学院学报,2008(1):1-5.

[11] 许自成,李丹丹,毕庆文,等.烤烟氯含量与挥发性香气物质及感官质量的关系研究 [J].中国烟草学报,2008(5):27-32