单料烤烟烟气粒相物与质量评价指标间的相关性研究

2010-07-31邓小华周冀衡赵松义李晓忠

中国烟草科学 2010年1期

邓小华，周冀衡，赵松义，李晓忠

（1.湖南农业大学农学院，长沙 410128；2.湖南农业大学烟草工程技术研究中心，长沙 410128；3.湖南省烟草公司，长沙 410007）

烟气是烟丝在燃烧过程中通过蒸发热解、聚合等一系列物理与化学反应产生的一种气、液、固并存的复杂多相气溶胶，其粒相物包括水分、烟碱和焦油，而烟气烟碱和焦油量是目前国际上用来评价卷烟安全性的主要指标[1-3]。烟叶原料是卷烟质量的物质基础，是卷烟有害成分的决定因素。研究影响烟叶安全性的各种因素，有利于农业措施减害降焦，提高卷烟安全性。有关烟叶理化特性与烟气粒相物组分的关系一直备受关注[4-10]，但利用同批样本全面系统地研究烟叶质量评价指标与烟气粒相物组分的关系鲜见报道。鉴此，本文以湖南主产烟区初烤烟叶样本为材料，通过对外观质量、物理性状、化学成分、评吸质量与烟气粒相物组分的相关性分析，探讨烟叶质量评价指标与烟气粒相物组分的相互关系，旨在为烟草行业正在实施的减害降焦提香战略提供参考，为提高烟叶安全性和减少吸烟危害提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

为保证分析结果的代表性和相关分析的可靠性，于湖南省35个主产烤烟县(市或区)的72个烤烟主产乡镇收集在上、中、下部位具有代表性的B2F、C3F、X2F 3个等级的2001－2003、2005年初烤烟叶样品757个[11-17]。选取当地烤烟主栽品种，采用定农户、定等级、定叶位取样法，等级由专职评级人员按照GB2635-92标准进行[18]。采集的烟叶原料统一加工，统一编码，单一原料卷制，不加香加料。为消除不同年份样本数据误差，在样本质量评定和检测中，尽量保持分析仪器、分析人员的稳定，增加分析次数。

1.2 烟气粒相物测定指标与方法

主要测定总粒相物、烟气水分、烟气烟碱和焦油。利用自动吸烟机，按YC/T29-1996标准抽吸卷烟和测定卷烟主流烟气总粒相物和焦油[19]，按YC/T8-1993标准测定卷烟主流烟气烟碱和水分[20]，单位为mg/支。

1.3 烤烟质量评价指标与分析方法

物理性状测定主要指标有：开片度、厚度、单叶重、含梗率、叶质重、平衡水分(吸湿性)；化学成分测定主要指标有总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、氯、硫、糖碱比、氮碱比、钾氯比、有效钾指数；外观质量量化评价主要指标有：成熟度、叶片结构、身份、油分、色度、发育状况、叶面状况；评吸质量评价主要指标有：香气质、香气量、杂气、浓度、劲头、刺激性、余味、燃烧性、灰色、评吸总分。以上指标的分析方法详见参考文献[11-17]。

1.4 数据处理方法

数据处理借助SPSS120 (Statistics Package for Social Science)统计分析软件，首先应用基本统计分析模块(Descriptive Statistics)对数据进行探索性分析(Explore)，清除极端值和异常值；然后应用相关分析模块(Correlate)在评价指标间进行双变量相关分析(Bivariate)。双尾检测，“*”表示显著水平为5%，“**”表示显著水平为1%。相关系数∣r∣≥0.8，视为高度相关；0.5≤∣r∣＜0.8，视为中度相关；0.5＜∣r∣＜0.3，视为弱相关[21]。

2 结果与讨论

2.1 烟气粒相物组分和烟叶质量评价指标的描述

由表1可知，除氯、氮碱比、劲头、燃烧性、灰色的偏度较大外，其余评价指标的偏度值都较小，基本上符合正态分布。氯含量、氮碱比向左偏离，且氯含量偏离中心较远(偏度值大于 2[20])，是偏狭峰(峰度值大于 3[20])。劲头、燃烧性、灰色分值是向右偏离中心，是偏狭峰，但变异系数较小，分布较集中。总氮、硫含量的变异系数在90%以上，有较强的变异度，表明氮、硫含量在烟叶中的稳定性差，易受生态环境条件的影响。

2.2 物理性状与烟气粒相物组分的相关性

总粒相物、烟气水分、烟气烟碱、焦油分别与开片度、含梗率呈极显著的负相关，分别与单叶重、厚度、叶质重分呈极显著的正相关(表2)。平衡水分与总粒相物、烟气烟碱、焦油呈负相关，与烟气水分呈正相关，但都不显著。单叶重、厚度、叶质重分别与总粒相物、烟气水分、烟气烟碱、焦油达到了中度相关[21]。闫克玉等[9]研究认为平衡水分与焦油呈显著正相关(r= 0.386），与烟气烟碱呈正相关（r= 0.152），跟本研究结果不一致，但具有的共同点就是相关系数都较少，可以初步认为平衡水分与总粒相物、烟气水分、烟气烟碱、焦油的不存在线性关系。烟叶开片度是反映烟叶生长发育状况的物理性指标，生长发育好的烟叶开片度好，烟气烟碱和焦油含量低，因而提高烟叶开片度对降焦减害有促进作用。含梗率高的烟叶(特别是下部叶)，烟碱含量低，叶片疏松，燃烧性好，虽然烟气烟碱和焦油含量低，但烟叶利用率低，应保持在合理范围内。

2.3 化学成分与烟气粒相物组分的相关性

由表3可知，总粒相物、烟气水分、烟气烟碱、焦油分别与总糖、还原糖、钾、糖碱比、氮碱比、钾氯比、有效钾指数呈极显著的负相关，分别与烟碱、总氮、氯、硫呈极显著的正相关。烟碱、糖碱比、氮碱比、有效钾指数分别与总粒相物、烟气烟碱、焦油的相关系数，总糖、还原糖、总氮与烟气烟碱的相关系数，有效钾指数与总粒相物、烟气烟碱、焦油的相关系数，达到了中度相关[21]。钾、硫分别与焦油、烟气烟碱的关系与李国栋等[7]、于建军等[8]的研究结果一致，但与闫克玉等[9]研究结果不一致。总糖、还原糖与焦油的关系与厉昌坤等[6]、李国栋等[7]、于建军等[8]研究结果一致，但与闫克

玉等[9]研究结果不一致，有可能是闫克玉等[9]研究材料中烟叶含糖量较低的缘故，因而烟叶含糖量与焦油的关系不能简单地用线性来表示，有可能存在复杂的关系，这有待今后进一步研究。由本研究结果可知，降低烟叶烟碱、总氮、氯、硫含量，提高烟叶钾含量和糖碱比、氮碱比、钾氯比、有效钾指数，对减害降焦有促进作用。

表1 烟气粒相物组分和烟叶质量评价指标的基本统计特征Table 1 Basic statistical characteristics of constituents of smoke particulate matter and evaluation on quality of tobacco leaves

表2 物理性状与烟气粒相物组分的相关系数Table 2 Correlations between physical characters and constituents of smoke particulate matter

表3 化学成分与烟气粒相物组分的相关系数Table 3 Correlations between chemical components and constituents of smoke particulate matter

2.4 外观质量与烟气粒相物组分的相关性

由表4可知，外观质量评价指标分别与总粒相物、烟气水分、烟气烟碱、焦油呈极显著的正相关。其中，身份与总粒相物、烟气水分、烟气烟碱、焦油的相关系数，油分与总粒相物的相关系数，达到了中度相关[21]。据邓小华等[11]研究认为，随着烤烟外观质量分值的提高，烟叶烟碱含量增高，烟叶钾含量降低。由表3可知，总粒相物、烟气水分、烟气烟碱、焦油与烟叶烟碱呈极显著的正相关，与烟叶钾含量呈极显著的负相关。因此，随着烟叶外观质量分值的提高，总粒相物、烟气水分、烟气烟碱、焦油含量增高。

表4 外观质量与烟气粒相物组分的相关系数Table 4 Correlations between appearance quality and constituents of smoke particulat matter

2.5 评吸质量与烟气粒相物组分的相关性

由表5可知，总粒相物、烟气水分、烟气烟碱和焦油分别与杂气、刺激性、燃烧性、灰色分值呈显著或极显著负相关，与香气量、浓度分值呈极显著的正相关；香气质分值与总粒相物、烟气水分和焦油呈极显著正相关，与烟气烟碱呈负相关但不显著；劲头、余味分值分别与总粒相物和焦油呈正相关但不显著，与烟气水分呈显著正相关，与烟气烟碱呈显著负相关；评吸总分与总粒相物、烟气水分和焦油呈极显著正相关，与烟气烟碱呈正相关但不显著。总粒相物、烟气水分、烟气烟碱和焦油与香气量、杂气、浓度、刺激性分值的相关系数相对较大，其中总粒相物与香气量、浓度分值，烟气烟碱与香气量、浓度、刺激性分值，焦油与香气量分值达到了中度相关[21]。以上分析表明随着烟气中总粒相物、水分、烟碱、焦油等粒相成分的增加，烟气中杂气和刺激性增加，燃烧性变差，灰色加深，但香气量和浓度会增加。烟气烟碱、焦油与香气量、浓度、劲头、评吸总分值的关系跟闫克玉等[10]的研究结果是一致的，与杂气、刺激性、余味分值的关系跟闫克玉等[10]的研究结果不一致。