烤烟烟叶常规化学成分与多元酸的相关分析

施丰成，戴 亚，龙 君，朱立军，邓发达，谭兰兰

(川渝中烟工业公司技术研发中心，成都 610066)

烤烟烟叶中存在的多种非挥发性多元酸，是影响其吸食品质的主要化学成分之一，虽然没有明显的香气，但在卷烟燃吸过程中，通过平衡烟气的酸碱度，多元酸会影响烟气的吸味和香气品质[1]。常规化学成分是评价烟叶品质的主要指标，对燃吸品质具有不同的作用，各成分之间的协调性是决定烟叶品质的关键因素。目前，多元统计的相关分析已经广泛应用[2-7]，笔者在简单相关分析的基础上，采用典型相关性分析研究烤烟的常规化学成分与多元酸之间的关系，旨在为合理利用各种烤烟原料进行叶组配方提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

选取云南、四川、河南、重庆四省(市)的不同等级的烤烟烟叶210个品种，其中云南64种，四川75种，河南31种，重庆40种。

1.2 方法

1.2.1 化学成分测定 按YC/T159-2002—YC/T162-2002、YC/T217-2007和YC/T176-2003方法测定水溶性总糖、还原糖、总植物碱、总氮、氯、钾及石油醚提取物总量的含量；按文献[8-10]的方法测定蛋白质、pH及多元酸含量。

1.2.2 数据处理 将各化学成分的检测数据采用标准化处理，使各指标变量的样本符合正态分布要求，用spss12.0软件进行简单相关分析和典型相关分析。

按照各化学成分对烟质的影响作用及化学分类进行分组：水溶性总糖、还原糖、石油醚提取物是影响烟气醇和性和芳香性的成分，归为一组，设为“糖组(X)”；总氮、总植物碱、蛋白质、pH是与烟气强度有关的成分，归为一组，设为“氮组(Z)”；无机元素钾离子、氯离子是影响烟草燃烧性的成分，归为一组，设为“离子组(T)”；草酸、丙二酸等属于多元酸，归为一组，设为“多元酸组(Y)”。

2 结 果

2.1 常规化学成分与多元酸的简单相关分析

把烤烟烟叶常规化学成分逐个同多元酸各项指标进行两两平行关系的简单相关分析，得到烤烟烟叶常规化学成分与多元酸的简单相关系数(表1)。水溶性总糖、还原糖与多元酸物质呈极显著负相关，其中与苹果酸、柠檬酸的相关系数最大，相关性最强。石油醚提取物总量与多元酸物质呈正相关，其中与丙二酸、苹果酸的相关系数达到了极显著水平，与草酸也达到了显著水平，这说明在一定范围内烤烟的水溶性总糖、还原糖越高，多元酸物质的含量越低；石油醚提取物总量越高，多元酸物质含量越高。总氮与苹果酸呈负相关，与其它多元酸呈正相关，且与草酸和丙二酸的相关系数达到了极显著水平；总植物碱、蛋白质与草酸、丙二酸、琥珀酸呈正相关，与苹果酸、柠檬酸呈负相关，其中总植物碱与苹果酸的负相关达到极显著水平，与草酸的正相关达到显著水平，蛋白质与草酸、丙二酸的正相关也达到了极显著水平；pH与丙二酸呈极显著正相关，与苹果酸呈显著正相关，与琥珀酸呈极显著负相关，而与草酸和柠檬酸的相关性都不强；氯与丙二酸、柠檬酸呈极显著正相关，与苹果酸呈显著正相关，与草酸和琥珀酸的负相关不显著；钾与琥珀酸呈极显著正相关，与柠檬酸呈极显著负相关，而与其它3个多元酸的正或负相关都不显著。

表1 常规化学成分与多元酸的简单相关分析Table 1 Simple correlation between chemical components and polybasic acid of flue-cured tobacco leaves

2.2 常规化学成分与多元酸的典型相关分析

2.2.1 糖组与多元酸组 由表2可知，糖组(X)与多元酸组(Y)的3个典型方程的р值分别为0.000,0.000和0.030，相关系数分别为0.563,0.485和0.207，典型方程1、2达到1%极显著水平，典型方程3也达到 5%的显著水平，都能够有效解释样本在两组变量上的变异量，说明糖组物质对多元酸组物质有很大的影响作用。3个典型方程的特征根贡献百分比分别为56.88%,37.63%和5.49%，可见典型方程1、2占了总信息的94.51%。

表3中的系数为典型方程中各变量的标准化系数，由于受到变量间相关的影响，并不能解释各变量在典型方程上相对重要性的依据，因此用相关系数来衡量各变量在典型方程中的代表性(下同)。从典型方程的构成可以看出，在第1对典型方程中，对糖组变量作用最大的是水溶性总糖和还原糖，石油醚提取物总量的作用稍小，多元酸组变量中作用最大的是苹果酸和柠檬酸，其它多元酸的作用相当；在第2对典型方程中，对糖组变量起主要作用的是石油醚提取物总量，对多元酸组变量起主要作用的是丙二酸，其次为柠檬酸和琥珀酸，其它两个变量作用很小，且作用相当；第1对典型方程表示了糖组物质主要同苹果酸和柠檬酸相关，第2对典型方程则反映石油醚提取物总量主要同丙二酸、柠檬酸相关。可见引起糖组与多元酸组相关的主要是水溶性总糖、还原糖、石油醚提取物总量以及苹果酸、柠檬酸和琥珀酸。

表2 糖组与多元酸组的典型相关分析Table 2 Canonical correlation between sugar group and polybasic acid group

表3 糖组与多元酸组典型方程构成Table 3 Typical equation of sugar group and polybasic acid group

2.2.2 氮组与多元酸组 氮组(Z)与多元酸组(Y)的4个典型方程的相关系数分别为0.613,0.395,0.313和0.175，典型方程1,2,3达到1%极显著水平，典型方程4也达5%显著水平，说明氮组物质与多元酸组物质有很强的相关性(表4)。从特征根贡献的百分比来看，典型方程1,2,3占总信息的96.58%。

第1对典型方程的氮组变量中，pH的作用远大于其它3个化学成分，多元酸组变量中作用最大的是丙二酸和琥珀酸，其它多元酸几乎无作用；在第2对典型方程的氮组变量中，起主要作用的是总氮，总植物碱和蛋白质的作用中等，对多元酸组变量起主要作用的是草酸，其次为柠檬酸、丙二酸，其它两个多元酸的作用很小；对第3对典型方程的氮组变量贡献最强的是总植物碱，其它3个化学成分的作用相当，而多元酸组变量的相关主要是由苹果酸和柠檬酸引起的(表5)。可见，引起氮组与多元酸组相关的主要是总氮、总植物碱和几乎所有的多元酸。

表4 氮组与多元酸组典型相关分析Table 4 Canonical correlation between nitrogen group and polybasic acid group

2.2.3 离子组与多元酸组 离子组(T)与多元酸组(Y)的典型方程只有第1个达到1%极显著水平，其特征根的贡献率占总信息的92.10%。典型方程的离子组变量中，氯和钾的作用都很大，对多元酸组影响最大的是柠檬酸，丙二酸、琥珀酸、苹果酸的作用中等，草酸几乎没有作用(表6～7)。可见，无机离子与多元酸相关的主要因素是由氯、钾和柠檬酸的相关引起。

表5 氮组与多元酸组典型方程构成Table 5 Typical equation of nitrogen group and polybasic acid group

表6 离子组与多元酸组典型相关分析Table 6 Canonical correlation between ion group and polybasic acid group

表7 离子组与多元酸组典型方程构成Table 7 Typical equation of nitrogen group and polybasic acid group

3 讨 论

对烤烟烟叶常规化学成分与多元酸的相关性分析表明：1)水溶性总糖、还原糖与多元酸物质呈极显著负相关，石油醚提取物总量指标与多元酸物质正相关，总氮、总植物碱、蛋白质、pH、氯和钾与部分有机酸之间也存在不同程度的相关性；2)水溶性总糖、还原糖、石油醚提取物总量与多元酸典型相关关系中，有两对典型方程达1%极显著水平，有一对达到 5%的显著水平，引起两组相关的主要是水溶性总糖、还原糖、石油醚提取物总量以及苹果酸、柠檬酸和琥珀酸；含氮物质、pH与多元酸的4对典型相关方程，有3对达到1%的极显著水平，1对达到5%的显著水平，引起两组相关的主要是总氮、总植物碱和几乎所有的多元酸；氯、钾与多元酸的第1对典型相关方程也达到1%极显著水平，两组变量相关的主要因素是氯、钾和柠檬酸的相关引起的；3)无论从简单相关分析，还是从典型相关分析的结果看，烤烟烟叶中含量最高的苹果酸与水溶性总糖、还原糖、总植物碱之间呈及显著的负相关，与石油醚提取物总量、pH、氯之间呈显著正相关；而含量相对较高的柠檬酸则与水溶性总糖、还原糖、钾之间呈极显著负相关，与氯呈极显著正相关。

烟叶化学成分是决定烟草品质的内在因素，每一种化学成分都发挥着不同的作用，水溶性总糖、还原糖具有提高烟气酸度和香气，降低刺激性的作用，石油醚提取物中的挥发油和树脂，对烟叶的香气具有重要意义，钾可使烟草的燃烧性和火力增强，多年来上述指标被认为是对烟叶品质有利的因素。而蛋白质、pH、总植物碱会增加烟气的强度，刺激性增强，产生辛辣味，使香气和吃味变差，氯会使烟叶的填充力和持火力降低，这几项被认为是不利因素。多元酸也具有协调烟气酸碱平衡、降低刺激性的作用，但柠檬酸会使烤烟的吃味变差[11]。这些有利或不利因素是相对的，超出一定范围有利就会变成不利，而在一定范围内，不利可转化为有利。烟叶是一个复杂的有机体，彼此之间有着复杂的联系，化学成分的协调性才是决定烟叶品质的关键因素。

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