烤烟烘烤性状与烟叶化学成分的相关性

徐秀红，许家来，杨永花，刘莉，郝贤伟，付秋娟

1 中国农业科学院烟草研究所/农业部烟草生物学与加工重点实验室，青岛 266101；

2 山东烟草研究院，山东 济南 250000；

3 山东临沂烟草有限公司沂水分公司，山东 沂水 276400；

4 浙江中烟有限责任公司技术中心，杭州 310024

烤烟烘烤性状与烟叶化学成分的相关性

徐秀红1，2，许家来2，杨永花3，刘莉3，郝贤伟4，付秋娟1

1 中国农业科学院烟草研究所/农业部烟草生物学与加工重点实验室，青岛 266101；

2 山东烟草研究院，山东 济南 250000；

3 山东临沂烟草有限公司沂水分公司，山东 沂水 276400；

4 浙江中烟有限责任公司技术中心，杭州 310024

为探讨烤烟烘烤性状与烟叶主要化学成分间的相关性，调查了126个烤烟材料的易烤性、耐烤性和烘烤特性，并测定了烤后烟叶中烟碱、总糖、还原糖、总氮、钾和氯等主要化学成分的含量，对烘烤性状和化学成分进行简单相关分析、偏相关分析、典型相关分析和通径分析。发现烤烟烘烤性状与烤后烟叶各主要化学成分含量的相关性不同，与总氮和烟碱含量的相关性最大，特别是与总氮；与总糖和还原糖的相关性较大；与钾和氯没有明显的相关性。

烤烟；易烤性；耐烤性；烘烤特性；化学成分；相关性

烘烤特性是烤烟特有的重要经济性状，包括易烤性和耐烤性两个方面。易烤性指烟叶在烘烤过程中变黄、脱水的难易程度及同步程度，主要反映烟叶的变黄特性；耐烤性指烟叶在变黄和定色期间对烘烤环境的耐受性[1]，主要反映烟叶的耐变褐性。易烤性、耐烤性和烘烤特性可统称为烘烤性状。烤烟烘烤性状对烟叶外观质量和内在质量都有影响，烟叶化学成分含量是反映烟叶内在质量的重要指标。前人关于烘烤性状外的其他因素，如土壤[2]、海拔[3-4]等生态条件，施肥[5]等栽培措施，烘烤工艺[6-7]等对烤后烟叶主要化学成分的影响及相关性[8-10]研究报道较多，但由于烘烤性状的判定专业性强、研究少等原因，对于烘烤性状对烤后烟叶化学成分的影响和相关性未见报道。在多年研究烤烟烘烤特性及制订烘烤特性评价标准[1]的基础上，选择126个材料进行烘烤性状和烤后烟叶主要化学成分研究，旨在对通过改善烘烤性状来提高烤后烟叶化学成分的协调性提供理论依据和参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为2012年种植的易烤性、耐烤性、烘烤特性均好的烤烟品种云烟85群体，易烤性、耐烤性、烘烤特性均差的烤烟品种大白筋599群体，及云烟85和大白筋599杂交后构建的124个F2：3家系。共计126个材料。

1.2 方法

1.2.1 烘烤性状的测定

烤烟易烤性测定指标为成熟期烟叶暗箱试验[1]变黄指数，烟叶耐烤性指标为成熟期烟叶暗箱试验变褐指数。待烟叶成熟后，选同部位烟叶每株取两片，挂在保持室温的暗箱中，每24 h测定一次烟叶颜色变化，记录烟叶变黄比例和褐变比例，累计测9次，取前4次变黄稳定期数值算出变黄指数（YI）[11]。YI=∑Y/n，其中n为统计次数，Y为各次的变黄比例（2片叶的平均值）。每个材料取10株变黄指数的平均值来代表易烤性。YI值越大，表示易烤性越好；YI值越小，表示易烤性越差。从开始变褐进行变褐指数统计，算出变褐指数（BI）[12]。BI=∑B/n，其中n为统计次数，B为各次的变褐比例（2片叶的平均值）。每个材料取10株变褐指数的平均值来代表耐烤性。BI值越小，表示耐烤性越好；BI值越大，表示耐烤性越差。

烤烟烘烤特性用烤后烟叶的分值表示。待烟叶成熟后，同部位烟叶每株取两片，用智能烟叶烘烤实验柜统一工艺进行烘烤。根据不同烘烤性状烤后烟叶的外在表现[13]，参照文献[14]，对烤后烟叶以黄烟8～10分、微带青6～7分、青黄5分、杂色3～4分和黑糟0～2分的标准进行打分。每个材料取10株烤后烟叶得分的平均值来代表烘烤特性。烘烤分值越高，表示烘烤特性越好；烘烤分值越低，表示烘烤特性越差。

1.2.2 化学成分的测定

用Aataris Ⅱ 近红外光谱仪（Thermo Fisher 公司）测定126个材料烤后烟叶的主要化学成分烟碱、总糖、还原糖、总氮、钾和氯的含量。

1.2.3 统计分析

利用SPSS 19.0软件进行相关分析和通径分析。

2 结果

2.1 烤烟烘烤性状和烟叶主要化学成分的统计描述

表1给出了各项性状的基本统计描述，各项性状的检测数据存在较大变异。当峰度系数和偏度系数在0～1之间时，可以认为数据接近于正态分布。表1中数据的峰度系数和偏度系数均小于1，所以均接近于正态分布。

表1 烤烟烘烤性状和化学成分统计量描述Tab.1 Descriptive statistics of flue-curing traits and chemical components

2.2 烤烟烘烤性状和化学成分的简单相关关系

对烘烤性状和烤后烟叶主要化学成分进行简单相关分析，结果列于表2。烟叶烘烤性状与化学成分之间存在一定的相关性。其中，变黄指数与总糖、还原糖含量正相关性有统计学意义或高度统计学意义，与烟碱、总氮负相关性有统计学意义或高度统计学意义；烘烤分值与总糖、还原糖正相关有高度统计学意义，与总氮负相关性有高度统计学意义；而变褐指数与所测化学成分的简单相关性均无统计学意义。

表2 烤烟烘烤性状和化学成分间的简单相关系数Tab.2 Simple correlation analysis between flue-curing traits and chemical components

2.3 烤烟烘烤性状和化学成分的偏相关关系

为排除其他变量干扰，研究两个变量间单独的关系，进行了烤烟烘烤性状和化学成分间的偏相关分析。由表3可知，变黄指数和烟碱、总氮的偏相关系数有高度统计学意义，为负相关；变褐指数和烟碱的偏相关系数有统计学意义，为正相关（耐烤性和烟碱含量为负相关）；烘烤分值和总氮的偏相关系数有统计学意义，为负相关。

表3 烤烟烘烤性状和化学成分间的偏相关系数Tab.3 Partial correlation analysis between flue-curing traits and chemical components

2.4 烤烟烘烤性状和化学成分的典型相关关系

为进一步探明烟叶烘烤性状与主要化学成分的相关性，从总体上衡量两者的关系，对化学成分组：烟碱(X1)、总糖(X2)、还原糖(X3)、总氮(X4)、钾(X5)、氯(X6) ，烘烤性状组：变黄指数(Y1)、变褐指数(Y2)、烘烤分值(Y3)，进行典型相关分析，共得到3组典型变量，它们的典型相关系数及统计学意义见表4。只有第一组典型变量有高度统计学意义，所包含的相关信息占两组变量间总相关信息的69.74%。其他两组变量均无统计学意义。因此，这里选择第一组典型变量进行分析，结果见表5。

表4 烤烟烘烤性状和化学成分间的典型相关系数Tab.4 Canonical correlation analysis between flue-curing traits and chemical components

表5 典型变量和典型变量有关性状的相关系数Tab.5 Correlation coefficient between canonical variables and their related characters

由于原始变量的计量单位不同，不宜进行直接比较，这里采用标准化的典型系数给出典型相关模型mi，并计算原始变量与典型变量之间的相关系数ri。第Ⅰ典型变量的构成如下：

第1组典型变量(U1，V1)中，由U1与原始数据的相关系数可以看出，它与X4相关性较高，相关系数为0.93，因此U1可以理解为主要描述总氮的高低。由V1与原始数据的相关系数可以看出，它与变黄指数和烘烤分值存在较高的负相关，相关系数分别为－0.81和－0.89，故V1可理解为主要描述变黄指数和烘烤分值的综合性状。这说明烤烟的易烤性和烘烤特性主要影响烤后烟叶主要化学成分中的总氮。

2.5 烤烟烘烤性状和化学成分的通径分析

通径分析可用于分析多个自变量与因变量之间的线性关系，可以用来估计自变量对应变量直接影响效应的大小，比较其相对重要性。在相关分析基础上，考虑到烘烤性状间的复杂关系，对烘烤性状与化学成分进一步进行通径分析，以充分揭示烘烤性状对烤后烟叶化学成分的影响。结果表明，烘烤性状与主要化学成分的通径系数，只有与烘烤性状相关性较大的烟碱、总氮有高度统计学意义或统计学意义（表6～7）。

由表6可知，变黄指数和变褐指数对烟碱的直接影响较大，其中变黄指数表现为负相关性有高度统计学意义，而变褐指数表现为正相关性有统计学意义（耐烤性表现为负相关性有统计学意义）。由间接通径系数可知，烘烤分值通过变黄指数和变褐指数对烟碱有较大的间接影响，且为负相关。

由表7可知，变黄指数和烘烤分值对总氮的直接影响负相关性有高度统计学意义或统计学意义。同时，变黄指数又通过烘烤分值对总氮有较强的间接影响，为负相关；烘烤分值又通过变黄指数对总氮有较强的间接影响，也为负相关。

表6 烘烤性状和烟碱的通径系数Tab.6 Path analysis between flue-curing traits and nicotine content

表7 烘烤性状和总氮的通径系数Tab.7 Path analysis between flue-curing traits and total nitrogen content

3 小结

烤烟烘烤性状对烤后烟叶主要化学成分烟碱、总氮、总糖、还原糖、钾和氯的影响不同。易烤性对烟碱和总氮的影响作用显著，对总糖和还原糖的影响主要是通过间接作用；耐烤性对烟碱的影响主要是直接作用；整体烘烤特性对总氮的影响作用显著，对总糖和还原糖的影响主要是通过间接作用。烘烤性状与总氮和烟碱含量的相关性最大，特别是总氮，与总糖和还原糖的相关性较大，与钾和氯没有明显的相关性。烘烤性状趋好，烤后烟叶烟碱含量趋低，总氮含量趋低，而总糖和还原糖含量有增加的趋势。

烤烟烘烤性状与烤后烟叶烟碱和总氮含量有（高度）统计学意义上的相关性，且由相关系数的大小来看，应该是低度到中度相关。在根据卷烟工业配方要求来调控烤后烟叶化学成分含量时，除了考虑种植品种的烘烤性状外，还要重视生态条件及施肥等农艺措施，根据品种特性进行差异化烘烤，才能生产出符合要求的特色优质烟叶。

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Relationship between curing traits of and main chemical components in flue-cured tobacco leaves

XU Xiuhong1,2,XU Jialai2,YANG Yonghua3,LIU Li3,HAO Xianwei4,FU Qiujuan1
1 Tobacco Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Key Laboratory of Tobacco Biology and Processing,Ministry of Agriculture,Qingdao 266101,China;
2 Shandong Tobacco Academy,Ji’nan 250000,China;
3 Shandong Yishui Tobacco Company,Yishui,Shandong 276400,China;
4 Technology Center,China Tobacco Zhejiang Industrial Corporation,Hangzhou 310024

Tobacco flue-curing traits,i.e.easy curing,curing resistance and flue-curing characteristics are important and special for fluecured tobacco.To explore relationship between them and main chemical components,126 populations were investigated for their yellowing index(YI),browning index(BI),flue-curing score,and contents of main chemical components including nicotine,total sugar,reducing sugar,total nitrogen,potassium(K2O),and chlorine(Cl).Simple correlation analysis,partial correlation analysis,canonical correlation analysis and path analysis were conducted.Results indicated that correlations between flue-curing traits and specific chemical components were different,and there existed highest correlation between flue-curing traits and total nitrogen or nicotine,relatively high correlation between flue-curing traits and total sugar or reducing sugar,and no obvious correlation between flue-curing traits and potassium or chlorine.

flue-cured tobacco; easy curing; curing resistance; flue-curing characteristics; chemical component; correlation

10.3969/j.issn.1004-5708.2014.06.016

TS41 文献标志码：A 文章编号：1004-5708（2014）06-0103-04

中国烟草总公司科技重点项目（110201002017）；中国烟草总公司山东省公司科技项目（201101）

徐秀红（1970—），硕士，研究员，主要研究方向为烟草调制加工，Email: xuxiuhong@caas.cn

2014-05-28