烤烟致香物质含量与评吸质量的典型相关分析

2014-03-07娄元菲朱红兵李昂董艳辉杨彦明贺帆宫长荣

湖南农业大学学报（自然科学版） 2014年2期

娄元菲，朱红兵，李昂，董艳辉，杨彦明，贺帆，宫长荣*

（1.河南农业大学烟草学院，河南郑州 450002；2.中国地质大学经济管理学院，湖北武汉 430074）

烟叶香气是评价烟叶内在质量的核心内容与重要指标之一，通过分析烟叶致香物质含量，可以对烟叶的香气质量进行客观准确的评价[1]。以往对于烟叶香气物质的研究[2–6]多集中于不同生态产区、调制过程中的变化等。评吸质量是烟叶质量评价的主要手段和重要依据[7–9]，但关于致香物质含量与评吸质量关系的分析还较少见。笔者对河南省不同产地相同等级的烟叶样品的致香物质含量进行了测定，并对样品进行评吸质量检测，采用典型相关分析法分析烟叶致香物质含量与评吸质量的关系，找出对烤后烟叶评吸质量不同指标关联较大的香气物质，以期为企业对烟叶原料的选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2011年，选取河南许昌、洛阳、平顶山、南阳等地区K326品种相同等级（C3F）烤烟样品37个。

1.2 方法

1.2.1 致香物质的提取

致香物质的测定采用 GC/MS 法，气质联用分析仪（Agilent GC6890N/MS5975I）为美国安捷伦公司生产。致香物质的样品前处理与GC/MS分析测定参照文献[10]的方法进行，内标化合物为乙酸苯甲酯。

1.2.2 烟叶感官评吸

卷制长70 mm、圆周27.5 mm的单料烟支，经挑选、平衡水分后，交由云南烟草科学研究院、云南中烟工业公司、云南瑞升烟草技术（集团）有限公司、红云红河集团技术中心等4个单位的10名专家进行评吸。感官评价包括香韵、香气质、香气量、浓度、劲头、刺激性、杂气、口感，其满分分别为10、15、15、10、5、15、 10、20分。

1.3 数据分析

将烟叶致香物质总分类作为一组变量，即棕色化反应产物类（a1）、苯丙氨酸类（a2）、类胡萝卜素类（a3）、新植二烯（a4）、类西柏烷类（a5）；评吸质量香韵（b1）、香气质（b2）、香气量（b3）、浓度（b4）、劲头（b5）、刺激性（b6）、杂气（b7）、口感（b8）作为一组变量。由这2组变量的典型相关关系得出，需对类西柏烷类和棕色化反应产物类与评吸质量的关系作进一步分析，因此将类西柏烷类各成分作为一组变量，即西柏三烯二醇（c1）、茄酮（c2）；棕色化反应产物类作为一组变量，即吡啶（d1）、吡咯（d2）、己醛（d3）、糠醛（d4）、糠醇（d5）、2–环戊烯–1,4–二酮（d6）、5–甲基糠醛（d7）、2–戊基呋喃（d8）、2–乙基吡啶（d9）、2–乙酰基–3，4，5，6–四氢吡啶（d10）、2–乙酰基–1，4，5，6–四氢吡啶（d11）。

应用SPSS18.0软件和Microsoft Excel 2003对数据进行相关分析。新建语法典型相关分析进行运行，典型相关变量的筛选通过判断其标准化典型系数和典型负载系数进行。

2 结果与分析

2.1 烤烟致香物质与评吸质量的典型相关分析

烤烟致香物质含量测定结果列于表 1。烤烟评吸质量结果列于表2。

表1 烤烟致香物质含量Table 1 Contents of aroma components in flue-cured tobacco μg/g

续表 μg/g

表2 烤烟评吸质量得分Table 2 Smoking quality of flue-cured tobacco 分

烤烟致香物质与评吸质量的典型相关分析结果见表3。烤烟致香物质与感官评吸质量的典型相关系数中，第1个典型相关系数达到了极显著水平，第2个典型相关系数达到了显著水平，后面的则不显著，因此，选择前2组典型变量进行分析。

表3 致香物质与评吸质量的典型相关分析Table 3 Canonical correlation analysis of contents of aroma components and smoking quality

由于原始数据量纲不同，不宜直接比较, 因而用标准化的典型系数给出典型相关模型mi和li，并计算原始变量和典型变量之间的相关系数ri，结果见表4。由u和v分别代表典型变量的2组综合指标，由表4可知，第Ⅰ组典型变量的构成：

表4 典型变量和与典型变量有关性状的相关系数Table 4 Canonical variable and their correlation coefficients with related traits

第Ⅰ组典型变量（u1，v1）中，由u1与原始数据ai的相关系数可以看出，它与烟叶香气物质类西柏烷类（a5）和棕色化反应产物类（a1）存在较高的相关关系，相关系数分别为 0.590和–0.524，因此，u1可以理解为主要描述了类西柏烷类和棕色化反应产物类的综合指标。由v1与原始数据bi的相关系数可以看出，它与刺激性（b6）的相关系数（0.442）较高，因此，v1可以理解为主要描述刺激性的综合指标。u1与v1表明，烤烟致香物质中，类西柏烷类和棕色化反应产物类与烤后烟叶评吸质量的刺激性密切相关，这些指标可分别作为烤烟致香物质和评吸质量关系分析中的显著性指标。而类西柏烷类与刺激性典型相关系数符号相同，棕色化反应产物类与刺激性典型相关系数符号相反，说明在一定范围内，随着烤烟致香物质类西柏烷类的增加，烤后烟叶刺激性呈增加趋势；随着烤烟香气物质棕色化反应产物类的增加，烤后烟叶刺激性呈降低趋势。

第Ⅱ组典型变量构成：

在第Ⅱ组典型变量中，由u2与原始数据ai的相关系数可以看出，它与烟叶致香物质类胡萝卜素类（a3）相关系数为 0.867，因此，u2可以理解为主要描述了类胡萝卜素类的综合指标。由与v2原始数据bi的相关系数可以看出，它与香韵（b1）的相关系数（0.428）较高，因此，v2可以理解为主要描述香韵的综合指标。u2与v2表明，烤烟致香物质中，类胡萝卜素类与烤后烟叶评吸质量的香韵密切相关。而类胡萝卜素类与香韵典型相关系数符号相同，说明在一定范围内，随着类胡萝卜素类的增加，烤后烟叶香韵呈增加趋势。

对上述分析结果深入研究，分别对类西柏烷类和棕色化反应产物类与评吸质量的关系进行分析。

2.2 类西柏烷类与评吸质量的典型相关分析

类西柏烷类与评吸质量的典型相关分析结果见表5。类西柏烷类与感官评吸质量的典型相关系数中，第1个典型相关系数达到了极显著水平，第2个典型相关系数不显著，因此，对第Ⅰ组典型变量（表6）进行分析。第Ⅰ组典型变量构成：

表5 类西柏烷类与评吸质量的典型相关分析结果Table 5 Canonical correlation analysis of cembranoid degradation products and smoking quality

表 6 类西柏烷类与评吸质量的典型变量及其有关性状的相关系数Table 6 Canonical variable and their correlation coefficients with related traits of cembranoid degradation products and smoking quality

第Ⅰ组典型变量（u1，v1）中，由u1与原始数据ci的相关系数可以看出，它与类西柏烷类中的西柏三烯二醇（c1）相关系数为–0.998，因此，u1可以理解为主要描述了西柏三烯二醇的综合指标。由v1与原始数据bi的相关系数可以看出，它与浓度（b4）、香气量（b3）的相关系数较高，为–0.691和–0.573，因此v1可以理解为主要描述浓度和香气量的综合指标。u1与v1表明，类西柏烷类中，西柏三烯二醇与烤后烟叶评吸质量的浓度及香气量密切相关，且典型相关系数符号相同，说明在一定范围内，随着烤烟致香物质西柏三烯二醇的增加，烤后烟叶浓度和香气量呈增加趋势。

2.3 棕色化反应类与评吸质量的典型相关分析

棕色化反应类与评吸质量的典型相关分析结果见表7。第1个和第2个典型相关系数达到了极显著水平，第3个典型相关系数达到了显著水平，后面的则不显著。在此，选择前 2组典型变量（表8）进行分析。

表7 棕色化反应类与评吸质量的典型相关系数Table 7 Canonical correlation analysis of browning reaction products and smoking quality

第Ⅰ组典型变量构成：

表8 棕色化反应类与评吸质量的典型变量及其有关性状的相关系数Table 8 Canonical variable and their correlation coefficients with related traits of browning reaction products and smoking quality

续表

第Ⅰ组典型变量（u1，v1）中，由u1与原始数据di的相关系数可以看出，它与棕色化反应产物类中的2–乙基吡啶（d9）相关系数为0.646，因此，u1可以理解为主要描述了 2–乙基吡啶的综合指标。由v1与原始数据bi的相关系数可以看出，它与浓度（b4）、劲头（b5）的相关系数较高，分别为–0.826和–0.612，因此，v1可以理解为主要描述浓度和劲头的综合指标。u1与v1表明，棕色化反应产物类中，2–乙基吡啶与烤后烟叶评吸质量的浓度及劲头密切相关，且典型相关系数符号相反，说明在一定范围内，随着2–乙基吡啶的增加，烤后烟叶浓度和劲头呈降低趋势。第Ⅱ组典型变量构成：

由u2与原始数据di的相关系数可以看出，它与棕色化反应产物类中的吡啶（d1）存在较高的相关关系，相关系数为–0.634，因此，u2可以理解为主要描述了吡啶的综合指标。由v2与原始数据bi的相关系数可以看出，它与劲头（b5）、刺激性（b6）的相关系数较高，分别为–0.605和–0.551，因此，v2可以理解为主要描述劲头和刺激性的综合指标。u2与v2表明，棕色化反应产物类中，吡啶与烤后烟叶评吸质量的劲头及刺激性密切相关，且典型相关系数符号相同，说明在一定范围内，随着烤烟致香物质吡啶的增加，烤后烟叶劲头和刺激性呈增加趋势。

3 讨论

典型相关分析是利用综合变量对之间的相关关系来反映2组指标之间的整体相关性的多元统计分析方法。为了从总体上把握2组指标之间的相关关系，分别在2组变量中提取有代表性的2个综合变量u和v，利用它们之间的相关关系来反映2组指标之间的整体相关性。采用典型相关分析法可消除组内多重共线的影响，结果准确可靠。叶协锋等[11]、马继良等[12]曾用典型相关分析法研究了烤烟巨豆三烯酮的含量与土壤理化的性状关系，以及化学成分与海拔高度及经纬度的关系，都得出了重要可靠的结论。

烤烟类西柏烷类降解产物增加或棕色化反应类的减少均可促进烟叶刺激性的增加，而烤烟含氮量的增加会导致类西柏烷类降解产物增加与棕色化反应类的减少，且烟碱含量高的烟叶类西柏烷降解产物的含量较高[13]，而烤烟含氮量与烟碱都可增加烟叶刺激性。西柏三烯二醇的增加可提高烤后烟叶的浓度和香气量，原因在于不同烤烟品种的叶面分泌物组分中，以西柏三烯二醇的含量最高，是其最主要的成分，叶片腺毛数量与分泌物中主要致香成分含量之间并不一定呈正相关，腺毛自身分泌能力的强弱是影响烟叶表面致香成分含量的关键[14]。随着2–乙基吡啶的增加，烤后烟叶的浓度和劲头呈降低趋势；随着吡啶的增加，烤后烟叶的劲头和刺激性呈增加趋势，因此，在进行卷烟配方选择时，可根据卷烟风格的需要加香加料，使卷烟评吸质量更能满足消费者的需求。

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