攀枝花烟区烤烟品种红花大金元烟叶主要化学成分特征分析

2014-05-25王昌全冯广林鲜兴明汪显军

中国烟草科学 2014年3期

杜倩，王昌全，冯广林，鲜兴明，李冰，汪显军

（1.川渝中烟工业有限责任公司技术研发中心原料研究部，成都 610066；2.四川农业大学资源环境学院，成都 611130）

攀枝花市属南方亚热带立体气候类型，旱、雨季分明，昼夜温差大，为红花大金元（简称红大）生长提供了优越的地理环境。化学成分是决定烟叶品质的内在要素，也是卷烟配方应该考虑的重要指标[1]。张树棠[2]，程浩等[3]和曹金莉等[4]对红花大金元品质特征、烟叶质量的影响因素等进行过研究；但由于烟叶化学成分复杂，如何选择合理的化学成分来反映烟叶的质量信息，是准确表征烟叶质量特点的重要基础[5]。因子分析法既减少了变量个数，又再现了变量之间的内在联系，使评价结果更准确、可靠[6-9]。因子分析在烤烟多种性状的统计分析[10]和质量评价[11-14]中得到了广泛应用。本研究运用描述性统计对攀枝花烟区及其各区县红大烟叶的化学成分变异情况进行了分析，并运用因子分析法对攀枝花烟区红大烟叶化学成分特征进行了综合评价，旨在为攀枝花烟区红大烟叶的综合质量评价和烤烟生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品采集

在综合考虑攀枝花烟区气候、地形、土壤特性等生态条件的情况下，以均匀布点为原则，设置烟叶取样点覆盖攀枝花境内主要种植红花大金元烟叶的乡镇，按GPS设置样点，选择有代表性的2010年主要植烟区县初烤烟叶样品，供试品种为红花大金元，烟叶等级为C3F，共采集烟叶样品105个，分别为米易县51个、盐边县33个、仁和区21个，每个样品取1.0 kg，用于常规化学成分的分析。

1.2 指标测定方法

收集到的样品分别进行总糖、还原糖、总氮、总植物碱、氯、钾常规化学成分的分析检测，并计算糖碱比、氮碱比和钾氯比。总糖、还原糖、总氮、总植物碱、氯、钾按照烟草行业标准[15-19]用连续流动分析仪进行测定。

1.3 数据统计分析

数据处理采用SPSS 17.0软件进行[20]。运用描述统计和因子分析法对红大烟叶化学成分指标进行分析和评价。

2 结果

2.1 描述性统计

攀枝花烟区红大烟叶的主要化学成分变异见表1，钾氯比的变异系数最大（62.93%），总糖的变异系数最小（7.37%）。总体呈现出钾氯比＞氯＞糖碱比＞钾＞氮碱比＞总植物碱＞总氮＞还原糖＞总糖的趋势。一般认为优质烤烟化学成分的适宜值范围为：还原糖18%～22%，总糖20%～26%，总氮1.5%～3.5%，总植物碱 1.5%～3.5%，氯含量0.3%～0.8%，钾含量＞2%；糖碱比10～15，氮碱比≤1，钾氯比＞4[21-23]。从表 1中可知，攀枝花烟区红大烟叶化学成分含量基本都在优质烟叶的适宜值范围内，只有总糖和还原糖含量高于适宜值，钾含量相对偏低。

总糖、还原糖、钾、糖碱比、氮碱比为左偏态峰（表1），其余各指标均为右偏态峰，钾氯比的偏度系数绝对值最大（1.47）。总植物碱、还原糖、钾氯比的峰度系数大于 0，为尖峭峰，数据分布较集中，此与李丹丹等[24]的研究结果较为一致；而其余几个化学指标的峰度系数小于 0，为平阔峰，数据比较分散。

2.2 不同县（区）烟叶化学成分变异分析

仁和区红大烟叶除了总植物碱含量显著高于盐边县和米易县外，其余各化学指标的含量都略低于其他两县（表2）。从化学指标各比值情况来看，盐边县的糖碱比显著高于仁和区，而与米易县差异不大；氮碱比则表现为盐边县和米易县显著高于仁和区；钾氯比为盐边县显著高于米易县。各县（区）化学成分含量3个地区总植物碱和总氮含量均符合优质烟叶的要求[21-23]，总糖和还原糖的含量总体较高，都在25%以上。从化学成分的变异来看，总体表现为盐边县的化学成分变异较大，质量稳定性较差。

表1 攀枝花烟区红大烟叶主要化学成分描述性统计Table1 Statistic of main chemical components of tobacco leaves in Panzhihua tobacco-growing areas

2.3 烟叶化学成分的因子分析

由红大烟叶化学成分的相关系数矩阵（表 3）可知，总糖与还原糖、糖碱比成正相关，与其余化学因子呈负相关，且与糖碱比正相关系数达到最大（0.798）。总植物碱、总氮和总糖、还原糖呈显著负相关，总植物碱、总氮呈显著正相关，其他化学成分间的相关性或正或负。

表2 3县（区）红大烟叶主要化学成分含量和比率Table2 The contents and ratio of main chemical components of tobacco leaves from 3 counties .

表3 化学成分间的简单相关系数Table3 Correlation coefficient of chemical components

当选择前3个因子作为公因子时，累积贡献率达到 81.56%（表 4），已包含原始数据的信息量的80%以上，满足了因子分析的要求[25-27]。经过正交旋转得因子载荷矩阵（表5）。

表5 化学成分的因子载荷矩阵Table5 Loading factor matrix of main chemical components

第 1个因子主要是含碳化合物，其贡献率为63.20%，由总糖、还原糖、糖碱比决定，且这3个变量在第1个因子上具有较大的正载荷值，分别为0.90、0.80、0.92，且相互之间呈正相关，说明这3个变量具有相似的变化趋势，此结果与于建军等[28]研究结果基本一致。第2个因子主要是含氮化合物，贡献率为27.34%，主要由总氮、总植物碱、氮碱比决定。在第3个因子中，氯和钾氯比具有较大的载荷值，二者贡献率为5.85%，但氯和钾氯比这两组变量有符号相反的载荷，说明两组变量负相关。

3 讨论

烤烟化学成分是烟叶质量的内涵，在评价烟叶质量时，不但要考虑一个或几个化学指标含量对烟叶质量的影响，还要从整体上考虑烟叶内部化学成分的协调性。攀枝花烟区红大烟叶含糖量总体较高，且烟叶糖含量的变异系数最小，总糖、还原糖的稳定性最好，与李丹丹等[24]，郝永生等[29]研究结果一致，也可能与该区气候、土壤等生态条件以及红大烟叶特性有关，符合该区域烟叶清甜香的风格特征。但该地区钾含量总体偏低，可以通过增施钾肥，合理布局，采用深耕、高起垄、高培土等措施提高土壤通透性，提高烟株对钾的吸收量。

由红大烟叶主要化学成分的相关分析可知，含氮化合物和含碳化合物呈显著负相关，与董高峰等的[32]研究结果一致。同时通过对攀枝花烟区红大烟叶主要化学成分及衍生成分进行因子分析得到3个主因子，其中碳氮因子贡献率最高（90.54%），表明其在化学成分中的作用最大，对烤烟品质的影响最显著，即烤烟的品质主要由烟叶中碳氮化合物的协调程度决定[30-31]。燃烧性因子为该因子分析的第3个主因子，由于钾和氯都影响烟叶的燃烧速度和燃烧的完全性[32-33]，因此在烟叶生产中应注意钾、氯离子的调控以及适宜的钾氯比。

以上结果为进一步开展攀枝花烟区红大烟叶化学质量综合评价和烤烟生产提供了参考，同时由于不同卷烟生产企业对优质烟叶化学成分的要求也有差异，因此，如何建立适用于企业自身特色的烟叶化学成分可用性综合评价体系，还待进一步研究和探讨。

4 结论

（1）攀枝花烟区红大烟叶样品具有总糖和还原糖含量较高以及烟叶钾含量相对偏低的特点。总体来看，该烟区红大烟叶主要化学成分协调性较好，属于优质烟叶，但仍可考虑通过适当增施钾肥并提高钾肥利用率等措施来提高烟叶钾含量，进一步提高化学成分协调性和质量稳定性。

（2）攀枝花不同区县的化学成分特征表现为，仁和区大部分化学指标含量略低于盐边县和米易县。各区县化学指标协调性较好，总植物碱和总氮含量均符合优质烟叶的要求，总糖和还原糖的含量仍较高，钾含量普遍偏低。化学成分的变异性总体表现为盐边县的烟叶化学成分变异性较大，质量稳定性较差。

（3）红大烟叶主要化学成分的相关性则表现为含氮化合物和含碳化合物呈负相关，由因子分析结果得出，攀枝花烟区红大烟叶主要由含碳化合物、含氮化合物和燃烧性3个主因子构成。

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