贵州开阳烟区南江3号烤烟化学成分特征与可用性评价

2015-05-28吕银斐任艳芳陆引罡何俊瑜

江西农业大学学报 2015年4期

刘冬，李岭，吕银斐，任艳芳，陆引罡，2，何俊瑜，2*

(1．贵州大学农学院，贵州贵阳 550025;2．贵州省烟草品质研究重点实验室，贵州贵阳 550025)

烟叶化学成分作为衡量烟叶品质的一类重要指标一直受到人们的重视［1］。烟叶化学成分含量及其协调性是烟叶香味风格和质量特征的物质基础，决定了烟叶的内在品质，又是它们的表征之一，是卷烟对烟叶原料要求的一个重要方面。烟叶化学成分协调性，是烟叶内各类物质形成某种香味风格的平衡点［2］。烟草种植的生态环境、栽培措施、采收调制、发酵加工以及陈化都对烟叶化学成分协调性产生影响［3］。关于我国云南、四川、湖南、湖北等烟区烤烟化学成分特征及相关评价已有一些报道［2，4-10］。

开阳县地处贵州省中部，属于亚热带季风湿润气候，年平均气温12．8℃，烤烟种植历史悠久，生态条件优越，生产技术成熟，烤烟种植经验丰富，是贵州优质烟叶的重要产区之一。目前关于开阳烟区土壤及其对烤烟质量的影响已有研究，但对开阳烟区烤烟化学成分可用性的研究未见报道。南江3号是从红花大金元品种中获得的自然变异株，经系统选择培育而成的烟草新品种，于2008年通过贵州省品种审定委员会审定，该品种具有产量高，易烘烤，中抗黑胫病、赤星病和青枯病，气候斑点病轻，烟叶外观品质好等特点，在贵州烟区具有较好的适应性，烟叶吸食品质与贵州省主栽优质品种K326相当，符合中式卷烟发展对原料的需求［11］，受到工业企业的青睐，已成为开阳烟区的主栽品种。由于贵州生态气候复杂，同一优质烤烟品种在不同的生态区也会表现出明显的差异性，充分了解开阳烟区南江3号烟叶各化学指标的变化特征，不仅对指导烤烟生产有着重要作用，而且对于卷烟工业充分利用原料，使卷烟香味丰富，产品风格多样也有极其重要的意义。

因此，本文通过对开阳烟区主要植烟乡镇南江3号烟叶主要化学成分进行分析及可用性评价研究，旨在为南江3号烟叶的工业可用性提供参考，同时也为开阳烟区调整栽培技术、改善烤烟品质与优质烤烟的生产提供理论依据。

1 材料与方法

1．1 试验材料

2012—2013年在贵州省开阳烟区主要植烟乡镇(冯三镇、龙岗镇、马场镇、宅吉乡、花梨乡)采集具有代表性的烟叶样品，供试品种为当地主栽品种南江3号。为保证样品的准确性和代表性，采用定等级取样法，采集B2F(上橘二)、C3F(中橘三)和X2F(下橘二)各78个，烟叶样品共计234个。其中冯三48个、龙岗66个、马场54个、宅吉39个、花梨各27个。样品等级由专职评级人员按照“GB/T2635—92烤烟分级标准”进行评级。每个样品取3kg，烟样烘干、粉碎、过60目筛备用，用于测定烤烟主要化学成分。

1．2 测定项目与方法

烟叶主要化学成分测定指标包括:总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾和氯，并计算氮碱比、糖碱比和钾氯比。采用YC/T159—2002法测定总糖和还原糖含量，采用 YC/T160—2002法测定烟碱含量，YC/T161—2002法测定总氮含量，YC/T173—2003法测定钾含量，YC/T162—2002法测定氯含量。糖碱比是指总糖与烟碱含量之比，氮碱比是指总氮与烟碱含量之比，钾氯比是指钾与氯含量之比。

1．3 烤烟化学成分可用性综合评价

选择总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾、氯、氮碱比、糖碱比和钾氯比等9项化学成分指标作为评价开阳烟区烤烟化学成分可用性的因子，运用隶属度函数和主成分分析法对参评指标进行分析，计算烤烟化学成分可用性指数(chemical components usability index，CCUI)［12］，对烤烟化学成分的可用性指数进行综合评价。烤烟化学成分为定量指标，由于各参评指标的最适值范围不一致，为使所有评价指标都处于同一发展状态，就有必要对各评价指标进行量纲归一化处理。首先根据烤烟品质评价的实践经验运用隶属度函数建立各化学成分指标的隶属函数，计算不同化学指标的隶属度值，然后采用主成分分析法确定各指标的权重数，最终计算出每个烤烟样品的CCUI［12］。

根据前人的研究［13-16］，以及实践经验，烤烟总糖、还原糖、总氮、烟碱、氯含量、氮碱比和糖碱比的函数类型均为抛物线型，函数表达式为:

式中x为各化学成分的实际含量，x1、x2、x3、x4分别代表各化学成分指标的下临界值、上临界值、最优值下限、最优值上限。

根据以往的研究，结合当地实际，进而确定函数的拐点，运用主成分分析法，通过对234个烟叶样品数据进行分析，求出各个化学成分指标主成分的特征值和贡献率，提取累积贡献率≥85%的4个主成分，并求出各化学成分指标的公因子方差，方差的大小表示该项指标对总体变异的贡献，各公因子方差与各项公因子方差总和的比值作为该化学成分指标的贡献率，由此计算得出烤烟各化学成分指标的权重系数，开阳烟区南江3号烟叶化学成分可用性评价的函数拐点及指标权重见表1。

表1 烤烟化学成分指标的函数类型、函数拐点及权重值Tab．1 Function types，inflection points and weight value of chem ical components of flue-cured tobacco in Kaiyang

1．4 数据处理

试验数据采用EXCEL和SPSS20．0等统计分析软件进行分析。

2 结果与分析

2．1 开阳烤烟主要化学指标及变化的总体特征

一般认为，优质烤烟要求总糖含量达到20%～28%，还原糖含量18%～24%，总氮含量1．5%～3．5%，烟碱含量 1．5%～3．5%，氯含量 0．3%～0．8%，钾含量＞2%，糖碱比 10～15，氮碱比 1 左右，钾氯比＞4 为宜［4，17］。对开阳烟区234个烤烟样品的化学成分进行描述性统计分析，结果见表2。由表2可知，总体来看，开阳烟区南江3号烟叶的化学成分协调，除氮碱比偏高外，总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、氯含量、糖碱比及钾氯比等化学指标均符合优质烟叶的要求。最大值和最小值的极差较大，多数指标的上限或下限超出了优质烟叶要求的理想范围。从变异系数看，各指标均属中等强度变异，其中烟碱、氮碱比和钾氯比的变异程度较大，稳定性较差;总糖和还原糖的变异系数较小，相对较稳定。样品各化学成分指标在优质烟叶适宜值范围内的频率以总氮的符合频率最高(94．02%)，其次为氯(84．19%)，氮碱比的适宜值符合频率最低(32．91%)，应通过各种措施适当提高烟叶烟碱含量，改善氮碱比，从而提高烟叶品质。此外，钾含量平均为2．17%，略高于优质烟叶的要求。

表2 主要化学成分的描述性统计值Tab．2 Discriptive statistics of chem ical components of flue-cured tobacco

B2F、C3F、X2F 3个等级主要化学成分含量见表2。总体来看，开阳烟区3个等级烟叶还原糖、烟碱、总氮、钾、氯含量均在适宜范围内，糖碱比、钾氯比适宜，使得烟叶吸味和刺激性间的平衡性较好。C3F和X2F等级烟叶总糖平均含量较适宜，在20%～28%之间;B2F等级烟叶糖含量较高，达到了29．58%;3个等级烟叶B2F总糖含量适宜率最低为42．31%。B2F和C2F烟碱含量适宜，而X2F烟碱含量偏低，平均仅为1．51%，达到优质烟叶的比例为35．90%。从协调性来看，C3F和X2F糖碱比略偏高，B2F糖碱比较适宜;B2F叶氮碱比值比较适宜，C3F和X2F氮碱比略高;3个等级烟叶钾氯比均大于4，其中X2F钾氯比最低。各指标变异系数均在10%以上，大部分指标的变异系数低于30%。氮碱比及钾氯比变异系数较大，主要受烟碱和氯含量变化大的影响。

表3 开阳烟区主要植烟乡镇烤烟主要化学成分含量Tab．3 Chem ical com ponents of of flue-cured tobacco leaves from m ain tobacco-grow ing towns in Kaiyang

2．2 不同植烟乡镇间烤烟主要化学成分差异

将开阳烟区主要植烟乡镇南江3号烟叶的化学成分进行比较(表3)可知，各乡(镇)烟叶的主要化学成分含量及其比值存在一定的差异。各乡(镇)南江3号上中下3个部位烟叶的总糖含量及还原糖总体适宜，总糖以冯三烟叶含量最高，宅吉最低;还原糖各乡镇间相差不大，以花梨上部烟叶含量最高，中部烟叶含量最低。各乡(镇)上中部烟叶烟碱含量都在适宜范围内，除马场、花梨外，其它3个乡(镇)下部烟叶烟碱含量偏低，均低于1．5。总氮含量均在较适宜的范围内，马场烟叶的总氮含量略高于其他各乡镇，平均为2．46%。除花梨下部烟钾含量偏低外，其它各乡(镇)烟叶钾含量均在适宜范围内。氯含量以花梨最高，宅吉最低。由于烟碱偏低，各乡镇南江3号下部烟叶的糖碱比和氮碱比多数偏高，仅上部烟和花梨中部烟的糖碱比和氮碱比在适宜范围内，糖碱比和氮碱比对烟叶评吸质量有重要影响，需要进一步提高开阳烟区各乡(镇)南江3号烟叶烟碱和总糖、总氮的协调性。各植烟乡(镇)3个部位烟叶钾氯比总体适宜，仅马场、花梨和龙岗的下部烟略偏低。

2．3 可用性综合评价

烤烟化学成分的权重值中以糖碱比所占比例最大，为12．79%，还原糖所占权重值最小，为9．55%，其他评价指标权重值比较相近。根据开阳烤烟的总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾、氯、氮碱比、糖碱比和钾氯比9项化学成分指标的隶属度值和权重系数，计算得到了开阳烟区不同乡镇烤烟的化学成分可用性指数(CCUI)(表4)。由表4可知，开阳烟区烤烟化学成分可用性指数平均为70．43，变异系数为14．26%，开阳烟区各乡镇烤烟化学成分可用性指数由大到小依次为:宅吉、冯三、龙岗、马场、花梨。其中 60≤CCUI＜70的有 3个，70≤CCUI＜80的有 2个。按分值≥90、75～90、60～75、＜60将邵阳烤烟化学成分可用性分为好、较好、中等和稍差4个档次。由表4可知，开烟烟区35．04%的样品可用性在较好以上，其中宅吉48．72%的样品可用性在较好以上，而马场只有25．93%的样品可用性在较好以上;55．56%的样品可用性指数属于中等;花梨烟叶可用性属于稍差档次的比例最高，可达18．52%。

表4 开阳烟区各植烟乡镇化学成分可用性指数Tab．4 The usability index of chem ical com ponent from different tobacco-grow ing towns in Kaiyang

3 结论与讨论

烟叶化学成分是决定烟叶质量的内在要素。烟叶中主要化学成分的含量及其比值，在很大程度上确定了烟叶及其制品的烟气特征，而直接影响烟叶品质的优劣，因此，烟叶主要化学成分成为评价烤烟品质的重要指标。开阳烟区南江3号烤烟总体化学成分协调性良好，除氮碱比偏高外，总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、氯含量、糖碱比及钾氯比等化学指标都均符合优质烟叶的要求。烟叶含糖量总体略高，且烟叶糖含量的变异系数最小，总糖、还原糖的稳定性最好，可能与该区气候、土壤等生态条件以及南江3号烟叶特性有关，符合该区域烟叶醇甜香型的风格特征。部分烟叶由于烟碱偏低，导致糖碱比、氮碱比略偏高。钾、氯含量以及钾氯比与烤烟感官质量密切相关，中、高钾含量的烤烟感官质量显著高于低钾烤烟。钾氯比＜4，会严重影响烟叶的灰色和燃烧性，使枯焦杂气和地方杂气突出。尽管开阳烟区南江3号烟叶钾含量总体适宜，但含量略偏低，有必要通过各种途径提高烟叶钾含量。

在不同乡镇间烤烟化学成分含量及其比值存在一定差异，但总体相似。由于烟碱偏低，各乡镇南江3号X2F等级烟叶的糖碱比和氮碱比多数偏高，仅B2F等级和花梨C3F等级烟叶的糖碱比和氮碱比在适宜范围内。说明该区域烤烟生长生态环境条件大致相似，卷烟原料品质相对稳定，有利于卷烟工业化的生产。

根据化学成分可用性指数评价结果，开阳烟区南江3号烟叶化学成分可用性指数平均为70．43，最小值为44．61，最大值为90．81，变异系数为10．05%。不同产烟乡镇间，以宅吉烤烟的化学成分可用性最高，花梨烤烟的化学成分可用性相对较低，各乡镇烤烟化学成分可用性指数由大到小依次为:宅吉、冯三、龙岗、马场、花梨。

影响烟叶品质的因素很多，烤烟的化学成分对烟叶品质的影响也是相对复杂的，不同卷烟生产企业对烟叶原料的化学成分的要求各有不同，本文通过量化烤烟化学成分的方式，采用化学成分可用性指数对开阳烟区南江3号烤烟的化学成分的可用性进行了评价，为开阳烟区南江3号烤烟品质提供一定参考。为进一步充分说明该烟区南江3号烟叶的总体质量，还需进一步研究包括外观品质与感官品质对烟叶品质的影响，结合卷烟生产企业对烟叶原料的个性化需求变化，建立开阳烟区烤烟质量可用性综合评价体系。

［1］朱尊权．从卷烟发展史看“中式卷烟”［J］．中国烟草学报，2004，10(2):1-5．

［2］汤浪涛，周冀衡，黄勇，等．曲靖烟区烤烟化学指标及其相关性分析［J］．云南农业大学学报，2009，24(6):829-834．

［3］孙建锋，章新军，毕庆文．河南烤烟主产区烟叶化学成分的比较分析［J］．郑州轻工业学院学报:自然科学版，2006，21(2):40-43．

［4］杜倩，王昌全，冯广林，等．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［J］．中国烟草科学，2014，35(3):90-95．

［5］宁扬，刘好宝，史万华，等．凉山烤烟主要化学成分的因子分析及综合评价［J］．中国农学通报，2013，29(1):85-88．

［6］石朝霞．贵州毕节市烤烟质量分区与评价［D］．长沙:湖南农业大学，2012．

［7］邓小华，周冀衡，李晓忠，等．湖南烤烟化学成分特征及其相关性［J］．湖南农业大学学报:自然科学版，2007，33(1):24-27．

［8］杨杰，王昌全，冯广林，等．四川凉山烟区红大烟叶化学成分可用性综合评价［J］．烟草科技，2013(11):48-51．

［9］宋泽民，张西仲，罗红香，等．黔南山地烟叶的品质特征研究［J］．中国烟草科学，2012，33(6):66-70．

［10］马慧婷，赵铭钦，王唯唯，等．浓香型主产烟区烟叶化学成分特征分析［J］．江西农业大学学报，2014，36(4):723-729．

［11］李智勇，韩晓红，谭建，等．烤烟新品种南江3号的选育及其特征特性［J］．中国烟草科学，2009，30(4):1-5．

［12］陈义强，沈笑天，刘国顺，等．聚类分析与模糊数学在烟叶品质综合评价中的应用［J］．江西农业大学学报，2007，29(4):550-556．