香型指数在烤烟原料香型分析中的应用

夏玉珍，徐益群，田育天，姚江美，李正风，王 毅，牟定荣

(1.红塔烟草(集团)有限责任公司，云南 玉溪 653100； 2.云南中烟工业有限责任公司技术中心，云南 昆明 650231)

香型指数在烤烟原料香型分析中的应用

夏玉珍1，徐益群1，田育天1，姚江美1，李正风2*，王 毅2，牟定荣2

(1.红塔烟草(集团)有限责任公司，云南 玉溪 653100； 2.云南中烟工业有限责任公司技术中心，云南 昆明 650231)

为了考察烟叶原料的香型风格，收集了不同烟叶产区的烟叶样品，采用12个香型特征指标的感官评价结果，对清香型、浓香型和中间香型3类烟叶样品的特征表达方法进行了研究。通过对感官评价指标的主成分分析，绘制主成分得分-载荷图，得到了清甜香、蜜甜香和焦甜香3个决定烟叶样品特征的重要指标，并且样品可分为清香型、中间香型和浓香型3组样品；通过对主成分空间的旋转变换，定义了清香型指数、中间香型指数和浓香型指数，可用于样品特征的定量描述及不同样品香型风格的定量比较；烟叶样品在香型指数三维空间的分布表明，从清香型到中间香型再到浓香型的变化依次为云南、福建、江西、四川、重庆、贵州、山东、黑龙江、湖北、陕西、湖南、安徽、广东、河南。

烤烟； 主成分分析; 双投影图; 旋转变换; 香型指数

烟叶特征评价对烟叶原料的综合利用具有重要意义。香韵可对烤烟香型和香气风格特色进行更为全面和准确地评定，烤烟香韵成为烟叶特色的重要表征指标之一[1-3]。随着烟草科学的发展，对烤烟香型香韵进行研究成为烟草科学研究领域的热点[4-6]。决定烤烟香型、香韵的基础是烟叶中的化学成分，特别是决定烟气化学成分的挥发性物质和致香成分等的组成、含量以及组分之间的比例关系；此外，品种、气候、地形、土壤、调制方法等因素也会对烟叶的特征产生影响。因此，前人对烟叶样品的化学成分含量与烤烟风格特征的关系以及品种、气候、地形、土壤、调制方法等对烤烟风格特征的影响[7-16]进行了大量研究，这些研究对了解烟叶原料的特征具有重要意义，并在实际生产中发挥了重要作用。但是，对于烟叶原料香型评价，目前还没有一种定量的指标，在实际应用过程中还不能对烟叶的特征进行定量描述。感官质量评价是判别烟叶特征的最终手段，其通过一定感官参数表达烟叶样品的特征。鉴于此，本研究采用12个香型特征指标的感官评价结果，对清香型、浓香型和中间香型3类烟叶样品的特征表达方法进行研究，旨在为烟叶香型的描述提供一种定量指标，为烟叶原料的综合评价和综合利用提供方法和依据。

1 材料和方法

1.1 样品来源及处理

共收集了2011—2012年全国不同烟叶种植区域的322个烟叶样品，来自云南、安徽、福建、广东、贵州、河南、黑龙江、湖南、湖北、山东、陕西、四川、重庆和江西等14个省(市)40个市93个县。每份样品注明产地、品种及叶位。取样烟田地势较平，相对集中连片，土壤类型和肥力基本一致，具有良好的排灌条件。基本烟田面积在6.7 hm2以上，保证3 a轮作，每年种烟2 hm2以上，以保证烟样的数量和均匀性。初烤样品按照GB 2635—1992《烤烟》制备，X2F、C3F和B2F烟叶样品各25 kg。采用小型切丝机对不同样品进行切丝，用低温冰箱对烟丝进行低温干燥，使烟丝含水率达到12%～13%；用小型卷烟机进行样品卷制，使用同种卷烟材料并控制烟支的质量、松紧度及均匀性，保证试验烟丝和所卷烟支符合《卷烟工艺规范》要求，将卷制好的合格烟支样品置于密封袋中，置于低温(0 ℃以下)环境中保存，供感官评吸鉴定使用。

1.2 评吸方法

采用清香型特色优质烟叶感官质量评价方法进行评价，每个样品分别由7～9个人同时评价，取7～9个人评价结果的平均值作为最终评价结果。

评吸前为评吸员准备一系列试样、标准样品以及规定的表格，根据清香型特色优质烟叶感官质量评价方法进行培训。评价试样前及评价试样过程中对标准样品进行感官评价，以校对口径，使检验结果一致。为了使评吸员在评吸试样时合理准确地掌握计分尺度，严格按照要求对指标进行计分，在评吸试样时参考评吸表中的各单项指标记分，各项指标均以0.5分为记分单位，并可根据需要对样品品质进行文字描述(文字描述仅供参考)。评吸人员首先用1支试样(标准样品)评价烟支香气风格的清甜香、焦甜香、蜜甜香、干草香、花香、坚果香、青滋香、辛香、木香、果香、酸香、焦香等12个指标，至少间隔10 min以后，参照标样的评分尺度对第2支试样的12种香韵指标进行评定。

1.3 数据处理与计算方法

将评吸数据整理为322×12的矩阵形式用于分析，并进行数据质量考察。首先对评吸数据按照评吸指标进行中心化处理，然后对数据矩阵进行主成分分析，得到矩阵的得分、载荷及相应的特征值，即将原始数据矩阵(D)分解为得分(T)和载荷(P)，D=TP。其中，得分表示样品在主成分空间的相对关系，而载荷表示数据的特征信息。通过特征值考察可以看出各主成分所解释的方差贡献。通常，前2个主成分即可解释数据矩阵的主要方差。因此，本研究采用前2个主成分的二维空间对样品的分布进行考察。

为了考察烟叶样品的香型特征，首先对评吸的指标体系进行研究，找出决定香型的主要指标，然后通过对主成分得分矩阵的旋转定义香型指数，包括清香型指数、浓香型指数和中间香型指数。具体做法是：分别将表达香型的代表性指标(即清甜香、蜜甜香和焦甜香)旋转为主成分空间的横轴方向，然后以各样品在横轴方向的投影作为相应的香型指数。

2 结果与分析

2.1 烟叶样品评吸数据的得分-载荷分布

从图1中可以看出，样品的主成分空间以清甜香、蜜甜香和焦甜香为主要特征，3个指标的夹角互为120°左右，将322个样品大致分为3组，分别以清香型、中间香型和浓香型样品为主。说明烟叶原料划分为3种香型具有实际意义，并且感官评价体系的指标设置具有合理性，可用于描述烟叶样品的风格特征。通过某样品在主成分空间的位置可以对其风格特征进行定量描述，即可通过样品在主成分空间的位置(向量)与3个代表性指标(向量)的夹角或者样品在3个代表性指标(向量)上的投影定量描述样品的香型风格。因此，基于图1可以定义对烟叶样品的香型进行定量描述的评价指标。

图1 烟叶样品评吸数据第一和第二主成分空间的得分-载荷分布

2.2 烟叶样品的香型指数

为了利用得分-载荷图进行烟叶样品香型的定量描述，分别将清甜香、蜜甜香和焦甜香3个指标旋转至横坐标的正方向，然后计算每个样品在这3个空间中的投影，用于定量描述该样品的香型特征。图2是将清甜香指标旋转后得到的清香型的投影空间。由于清甜香指标向量即为该空间的横轴正方向，样品在该空间横轴方向的数值即为在清甜香指标向量上的投影。由于它代表了该样品清香型特征的大小，本研究将该参数定义为清香型指数。同理，分别将蜜甜香和焦甜香旋转，可形成中间香型和浓香型的投影空间，相应的投影值被定义为中间香型指数和浓香型指数。3个指数的相对大小可用于样品香型的定量描述。如在图2中，与清甜香指标向量夹角小且投影值大(即右边)的样品，清香型特征较为显著，而夹角接近180°且投影值的负值较大(即左边)的样品，清香型特征相对较弱。同理，在中间香型和浓香型的投影空间中，可以利用同样的方法对样品的中间香型特征和浓香型特征进行定量分析。

图2 清香型烟叶样品的香型指数空间

2.3 香型指数的应用

利用上述香型指数对本研究中322个样品的香型特征进行定量分析。考虑到样品数量较多，只对来自不同省(市)的样品特征进行了分析。从图3—5可以看出，清香型特征较为明显的3个省份分别是云南、福建和江西；中间香型特征较为明显的3个省份是黑龙江、山东和贵州；而浓香型特征较为明显的4个省份是河南、广东、安徽和湖南。对每一个样品可以进行同样的定量描述，由于数据量太大，无法用图形的方式列出。

图3 不同来源烟叶样品的清香型指数

图4 不同来源烟叶样品的中间香型指数

图5 不同来源烟叶样品的浓香型指数

通过3个香型指数可以对烟叶样品进行定位和相互比较，如云南烟叶的清香型指数、中间香型指数和浓香型指数分别为0.163 8、 -0.103 4、-0.056 1，显然属于清香型；河南烟叶的3个指数分别是-0.692 8、 -0.136 7、 0.821 6，显然属于浓香型；而四川烟叶的3个指数分别是-0.226 3、0.238 0、 -0.019 3，参考图3—5中该样品的相对位置可以看出，此类样品兼有清香型和中间香型的双重特征。利用本研究所定义的清香型指数、中间香型指数和浓香型指数3个参数对烟叶样品进行相对分析，绘制了3种香型指数的三维空间分布图(图6)。由图6可以看出，各省(市)烟叶样品从清香型到中间香型再到浓香型的变化依次为云南、福建、江西、四川、重庆、贵州、山东、黑龙江、湖北、陕西、湖南、安徽、广东、河南。

图6 不同来源样品在3种香型指数空间的分布

3 结论与讨论

本研究对来自不同烟叶产区的322个烟叶样品进行感官质量评价，通过对感官评价指标进行主成分分析并绘制主成分得分-载荷图，得到决定烟叶样品特征的3个重要指标，即清甜香、蜜甜香和焦甜香，并且样品可分为清香型、中间香型和浓香型3组样品；通过对主成分空间的旋转变换定义香型指数，用于样品特征的定量描述及不同样品香型风格的定量比较；通过烟叶样品在香型指数三维空间的分布考察样品之间的相对关系以及变化规律，为烟叶原料的品质分析及香型风格的定量描述提供一种有效方法，同时也为烟叶原料的综合利用提供参考数据。此结论与基于化学成分的研究结论具有较好的一致性，不仅印证了烟叶内在化学成分的种类和含量决定其内在品质的优劣[17]，也表明了生态条件差异和品种不同形成了多样化的烟叶风格特色[18]。同时，由于该方法基于评价参数的统计分析提取样品的特征信息，因此可广泛应用于工农业原料及产品的评价。但是，由于烟叶原料的品种、产地、加工等都具有多样性，目前的研究结果仍需要进一步的验证。

通过香型指数可以对来自不同省(市)的烟叶原料进行风格评价，云南、福建和江西的烟叶原料具有明显的清香型特征，黑龙江、山东和贵州的烟叶原料具有明显的中间香型特征，而河南、广东、安徽和湖南的烟叶原料具有明显的浓香型特征。此结果与以往研究对3种不同香型区域的香韵特征评价结果具有较好的一致性。如夏玉珍等[19]发现，云南清香型烤烟的香韵中以清甜香和清滋香最为明显，但过多清滋香的出现将会抑制清甜香香韵彰显。王能如等[20]研究指出，烘焙香和辛香是江西烤烟的重要香韵，并且清甜香、焦甜香、木香、树脂香及果香是导致江西烤烟香型风格空间差异的主要香韵。邓小华等[21]研究指出，湖南烟叶香韵以干草香、焦甜香与焦香为主。这些结果中不同香韵指标的香型指数差异正是导致不同植烟区域烤烟香型风格空间差异的原因。

通过比较不同烟叶原料在3个香型指数构成的三维空间中的分布，可以考察3种风格烟叶原料因来源地地理位置不同而产生的变化。本研究结果显示，各省(市)烟叶样品从清香型到中间香型再到浓香型的变化依次为云南、福建、江西、四川、重庆、贵州、山东、黑龙江、湖北、陕西、湖南、安徽、广东、河南，此结果与前人的研究结果[20]具有较好的一致性。不同香韵指标的香型指数差异在区域空间上也体现出了清香型到中间香型再到浓香型的变化规律。

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Application of Aroma Type Index in Classification of Flue-cured Tobacco Samples

XIA Yuzhen1,XU Yiqun1,TIAN Yutian1,YAO Jiangmei1,LI Zhengfeng2*,WANG Yi2,MOU Dingrong2

(1.Hongta Tobacco (Group) Co.,Ltd.,Yuxi 653100,China; 2.Technical Center of China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd.,Kunming 650231,China)

In order to evaluate the aroma type of raw tobacco materials,flue-cured tobacco leaves from different origin were collected and sensory evaluation of these materials was performed using 12 flavor feature parameters.By principal component analysis(PCA) of the sensory evaluation data,the clustering of the samples was investigated and the significant parameters were identified.Through the mathematical rotation operation on the score and loading obtained by PCA,aroma index, i.e.,light flavor index,neutral flavor index and strong flavor index,were defined and calculated.The results showed that the three aroma indices could be used for quantitative description of the flavor features of the samples.Determination of the aroma type for a sample and quantitative comparison between the samples could also be achieved using the aroma indices.Furthermore,the relationship between the samples and the variation along the origins were investigated using the three aroma indices.The area changement order of light flavor type,neutral flavor type,and strong flavor type is Yunnan,Fujian,Jiangxi,Sichuan,Chongqing,Guizhou,Shandong,Heilongjiang,Hubei,Shaanxi,Hunan,Anhui,Guangdong and Henan.

flue-cured tobacco； principal component analysis; bi-plot graph; rotation transformation; aroma type index

2015-07-09

红塔烟草(集团)有限责任公司项目(S-6014037，S-6014038)；云南中烟工业有限责任公司项目(2011YL02)；国家烟草专卖局项目(TS-03-20110020)

夏玉珍(1978-)，女，安徽庐江人，农艺师，硕士，主要从事烟草农业生产。E-mail:xyz@hongta.com

*通讯作者：李正风(1975-)，男，安徽来安人，农艺师，硕士，主要从事烟草农业及工业生产。E-mail:1208913744@qq.com

TS47;S572

A

1004-3268(2016)02-0156-05