烤烟分级因素与常规化学成分的相关分析

刘大双，肖振杰，解彩军，周艳宾，关 辉，冯 喆

(河北中烟工业有限责任公司，河北 石家庄 050051)



烤烟分级因素与常规化学成分的相关分析

刘大双，肖振杰，解彩军，周艳宾，关 辉，冯 喆

(河北中烟工业有限责任公司，河北 石家庄 050051)

为进一步完善烤烟质量评价体系，利用简单相关分析和典型相关分析对河北中烟公司15个烤烟基地的上、中、下部位代表等级共计105个样本的分级因素和常规化学成分的关系进行了统计学分析。结果表明，叶片结构、色度、油分和身份与烟叶常规化学成分关系密切。叶片结构与糖碱比和钾呈极显著正相关，与总糖和还原糖呈显著正相关,与烟碱和总氮呈极显著负相关。色度与烟碱呈极显著正相关，与总氮呈显著正相关，与糖碱比呈极显著负相关，与氯和钾呈显著负相关。在一定范围内，随着色度和油分品质的提高及叶片结构品质的降低，烟碱和总氮有增加的趋势，糖碱比有减少的趋势；随着身份、油分品质的降低，还原糖、总糖含量有减少的趋势，总氮含量有增加的趋势；钾含量随着成熟度品质的降低和身份品质的提高有减少的趋势。为卷烟工业企业烟叶精选和不同地区配方模块加工提供参考。

烤烟；分级因素；常规化学成分；典型相关分析

随着全国烤烟主产区优化烟叶结构工作的推进，烟叶收购等级状况发生了较大变化，而卷烟企业精细化加工工艺要求烟叶等级质量具有一致性和稳定性。因此，深入研究烟叶外观质量与化学成分的量化关系，探究烤烟外观质量对化学成分的外在表征，对工业企业烟叶原料选择、卷烟配方模块加工具有较强的指导意义[1]。彭漫江[1]、孙平[2]、陈黎[3]等选取一个地区一个品种一个等级烟叶进行相关分析，陈庆园等[4]研究了毕节地区多个等级烟叶的外观质量与化学成分的关系。然而，多数研究仅局限于某个区域，多个产区的综合研究鲜有报道。本研究选取河北中烟公司在云南、贵州、湖南、福建、重庆、山东等主产区调拨的15个烤烟品种上、中、下部位的代表等级进行比较分析，探索烤烟分级因素与常规化学成分的关系，为不同地区烟叶配方模块加工，完善烤烟质量评价体系提供参考。

1　材料与方法

1.1材料

选取2013年河北中烟15个烤烟基地的烟样，其中红河和楚雄的烤烟品种为红花大金元、云烟87，保山腾冲和隆阳的烤烟品种为云烟87、K326，曲靖的烤烟品种为云烟87、云烟97、云烟100、云烟105、云烟116、云烟117、云烟119，昭通的烤烟品种为云烟97、K326，安顺的烤烟品种为云烟85、云烟97、南江3号，黔南的烤烟品种为云烟85、毕纳1号、贵烟2号，遵义的烤烟品种为南江3号，永州的烤烟品种为云烟87、K326、湘烟3号，潍坊的烤烟品种为NC55、中烟100，重庆的烤烟品种为云烟87、云烟97、K326，龙岩和南平的烤烟品种为云烟87。贵州安顺云烟85为2套样品，其余每个地方的每个品种各取1套样品，均包括下部叶的X2F、中部叶的C3F和上部叶的B2F3个等级，共计取35套105个烟叶样品，每个等级均取3kg。

1.2测定指标及方法

烟叶样品由河北中烟原料部5位国家认定的分级技师进行外观质量鉴定，评定指标为成熟度、颜色、身份、油分、色度和叶片结构，评定方法见表1[5]。主要化学成分测定采用连续流动分析仪检测，具体指标为总糖、还原糖、烟碱、氯、钾和总氮[6-10]。糖碱比、钾氯比依据相关指标进行计算。

表1　外观质量评定标准

1.3数据分析

利用SPSS15.0软件进行简单相关分析和典型相关分析。

2　结果与分析

2.1烤烟外观质量部位间的差异

根据105个样品各自的外观质量性状，对照表1分别给分级因素赋予分值，然后统计各部位代表等级的分级因素得分平均值和变异系数。从表2可见，15个烤烟基地的烟叶颜色均较好，平均值均在8.0分以上；上部叶和下部叶颜色平均值稍高于中部叶，但两者变异系数较大。上部叶成熟度得分的平均值较低，但变异系数最大；下部叶成熟度得分较高，并且变异系数也较小；中部叶介于两者之间。总体上来看，上部叶的颜色、成熟度、结构、身份得分的变异系数最大，中部叶的油分和色度得分的变异系数最大。表明不同地区之间，上部叶的颜色、成熟度、结构、身份的差异最大，中部叶的油分和色度的差异最大。

2.2烤烟主要化学成分部位间的差异

对105个样品的常规化学成分含量进行了检测，然后统计各部位代表等级的主要化学成分含量的平均值和变异系数。从表3可见，中部叶的总糖、还原糖含量最高，其变异系数较小；下部叶总糖、还原糖含量次高，但变异系数最大，变异系数是中部叶的2倍；上部叶总糖、还原糖含量最低，其变异系数仅次于下部叶。3个部位烟叶钾含量的变异系数都较大，且以下部叶最大，上部叶次之，中部相对较小；随着叶片部位的升高，烟叶钾含量降低。3个部位烟叶烟碱含量变化趋势与钾相反，但均在适宜范围内；烟碱变异系数表现为下部叶最高，其次为上部叶，中部叶最低。3个部位的氯含量均在适宜范围内，下部叶的氯含量较高，其次为上部叶，中部叶的氯含量偏低；3个部位氯的变异系数都非常大，均在91.89%以上，下部叶最大、中部叶最小。下部叶与中部叶总氮含量的差异不大，上部叶较高；中下部叶总氮变异系数差异不大，但均明显高于上部叶。3个部位的氯离子和钾氯比变异系数都很大，均在74.77%以上，表明不同产地烟叶中的氯离子含量的差异很大。还原糖与烟碱的比值(糖碱比)随着叶片部位的升高而降低，下部叶偏高，中部叶适宜，上部叶稍偏低；糖碱比的变异系数均较大，以上部叶最大，中部叶次之。钾氯比均值由大到小依次为中部叶>下部叶>上部叶，且均在适宜范围之内，这主要是因为部分样品的氯含量较低仅为0.03%，钾氯比较高，且绝大部分样品的钾氯比均在适宜范围之内。

表2　烤烟分级因素部位间的差异比较

表3　烤烟常规化学成分部位间的差异比较

2.3烤烟分级因素与常规化学成分的简单相关分析

将15个基地单元，共计105个烤烟样本的分级因素与常规化学成分进行简单相关分析。从表4可见，颜色和成熟度与化学成分相关系数均未达到显著水平。烤烟叶片结构与总糖、还原糖含量呈显著正相关，与钾含量、糖碱比呈极显著正相关，与烟碱、总氮含量呈极显著负相关。烤烟叶片身份与总糖含量呈极显著正相关，与还原糖含量呈显著正相关，与总氮含量呈显著负相关。烤烟叶片油分和色度与烟碱含量呈极显著正相关，与总氮含量呈显著正相关，与糖碱比呈极显著负相关。烤烟叶片色度还与氯和钾含量呈显著负相关。

2.4烤烟分级因素与常规化学成分的典型相关分析

对烤烟分级因素颜色(x1)、成熟度(x2)、叶片结构(x3)、身份(x4)、油分(x5)、色度(x6)和常规化学成分总糖(y1)、钾(y2)、还原糖(y3)、烟碱(y4)、氯(y5)、总氮(y6)、糖碱比(y7)、钾氯比(y8)进行典型相关分析，得到6组典型变量，具体结果见表5。

由表5可知，只有第1组和第2组典型变量达到极显著水平，第3组变量达到显著水平，其余3组变量均未达到显著水平。因此选择前3组典型变量进行分析。由于原始变量的计量单位不同，不宜进行直接比较，这里主要采用标准化的典型相关系数模型mi和li，并计算原始变量与典型变量之间的相关系数rui，结果见表6。由表6可知，第Ⅰ组典型变量构成如下：

u1=0.33x1+0.116x2-0.776x3+0.165x4+0.144x5+0.331x6

υ1=0.602y1-0.246y2+0.029y3+0.583y4-0.054y5+0.605y6-0.084y7+0.029y8

表4　烤烟分级因素与常规化学成分的相关分析

注:*、**分别表示相关性达到5%、1%的显著水平。

表5　烤烟分级因素与常规化学成分的典型相关分析

由u1与原始数据xi的相关系数可以看出，它与色度和油分呈较高的正相关，与叶片结构呈较高的负相关，故u1可以理解为主要描述叶片结构、色度和油分大小的综合性状；由υ1与原始数据yi的相关系数可以看出，它与烟碱、总氮呈较高的正相关，与糖碱比呈较高的负相关，故υ1可以理解为主要描述烟碱、总氮、糖碱比的综合性状。u1与υ1表明，烤烟的叶片结构、色度和油分与烟碱、总氮、糖碱比关系密切。达到极显著水平的第Ⅱ组典型变量构成如下：

u2=0.157x1-0.214x2-0.646x3+0.024x4-1.363x5+0.656x6

υ2=0.298y1-0.181y2-1.256y3-0.116y4-0.235y5+0.775y6+1.170y7-0.276y8

在第Ⅱ对典型变量(u2，υ2)中，由u2原始数据xi的相关系数可以看出，它与身份、油分呈较高的负相关，相关系数分别为-0.631、-0.623，故u2可以理解为主要描述身份和油分大小的综合性状；由υ2与原始数据yi的相关系数可以看出，它与还原糖、总糖呈较高的负相关，与总氮呈较高的正相关，故υ2可以理解为主要描述还原糖、总糖、总氮的综合性状。达到显著水平第Ⅲ组典型变量构成如下：

u3=0.163x1-0.491x2-0.607x3+1.191x4-0.502x5-0.285x6

υ3=-0.052y1-0.814y2+0.473y3-1.468y4-0.101y5-0.194y6-1.660y7+0.218y8

在第Ⅲ对典型变量(u3，υ3)中，由u3原始数据xi的相关系数可以看出，它与成熟度呈较高的负相关，与身份呈较高的正相关，故u3可以理解为主要描述成熟度、身份的综合性状；由υ3与原始数据yi的相关系数可以看出，它与钾呈较高的负相关，故υ3可以理解为主要描述钾的综合性状。

表6　典型变量和与典型变量有关性状的相关系数

3　讨论

烤烟分级因素与烟叶常规化学成分含量之间关系密切。本研究结果表明：叶片结构和色度与多个化学成分含量具有显著相关性，与彭漫江等[1]的研究结果相同。但总糖、还原糖和钾含量与成熟度的相关性，总氮、糖碱比与颜色的相关性与彭漫江等[1]的研究结果一致，不过未达到显著水平，主要是因为样本选取了3个代表部位的等级，十多个地区的烟叶，地区分布较广，且都是成熟的橘黄色烟叶。因此，在评定桔黄色烟叶等级界限和精选烟叶时，应充分考虑叶片结构和色度。

典型相关分析可以综合反映两组变量间相关本质，有助于在烟叶质量评价中采用简便易行的方法，提高烟叶质量评价的效率和准确性[11-14]。从典型相关分析可知，第Ⅰ组典型变量(u1，υ1)反映出的信息与彭漫江等[1]研究结果相同，表明无论是一个地区还是不同地区、不同品种的烤烟，分级因素的显著性指标为色度、油分、叶片结构，常规化学成分的显著性指标为烟碱、总氮、糖碱比。虽然烟叶成熟度是烟叶质量的核心，但烟叶成熟度需要通过色度、油分、叶片结构来表现，换句话说，色度、油分、叶片结构更容易通过感官识别判定。烟碱、总氮、糖碱比与烟叶等级因素关系密切。在感官评吸中，烟碱、糖碱比直接关系烟气的刺激性和协调性，对烟叶内在质量影响较大，从另一个侧面充分证明，烟叶分级因素可以反映烟叶内在质量的优劣，同时工业企业配方人员在进行不同地区、不同品种配方模块打叶时，应实时监测模块烟叶的烟碱、总氮、糖碱比等常规化学指标，及时改进工艺措施，才能确保加工后烟叶质量批次的稳定。

4　结论

叶片结构与糖碱比、钾呈极显著正相关，与烟碱、总氮呈极显著负相关，与总糖、还原糖呈显著正相关；色度与烟碱呈极显著正相关，与糖碱比呈极显著负相关，与总氮呈显著正相关，与氯、钾呈显著负相关。在一定范围内，随着色度和油分品质的升高和叶片结构品质的降低，烟碱和总氮有增加的趋势，糖碱比有减少的趋势；随着身份、油分品质的降低，还原糖、总糖含量有减少的趋势，总氮含量有增加的趋势；随着成熟度品质的降低，身份品质的增加，钾含量有减少的趋势。

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(责任编辑:曾小军)

AnalysisofCorrelationbetweenGradingFactorsandRoutineChemicalComponentsinFlue-curedTobaccoLeaves

LIUDa-shuang,XIAOZhen-jie,XIECai-jun,ZHOUYan-bin,GUANHui,FENGZhe

(ChinaTobaccoHebeiIndustrialCompanyLimited,Shijiazhuang050051,China)

Forthefurtherimprovementofflue-curedtobaccoqualityevaluationsystem, 105flue-curedtobaccosamples(includingupper,middleandlowerleaves)werecollectedfrom15differenttobaccobasesinHebeiprovince,andtherelationshipsbetweengradingfactorsandroutinechemicalcomponentsofthesesampleswerestatisticallyanalyzedbyusingsimpleandcanonicalcorrelationanalysis.Theresultsindicatedthattheroutinechemicalcomponentswerecloselyrelatedtothestructure,chroma,oilcontentandbodyofflue-curedtobaccoleaves.Leafstructurewassignificantlypositivelycorrelatedwithtotalsugarandreducingsugar,especiallywithsugar-nicotineratioandKcontent;however,itwasverysignificantlynegativelycorrelatedwithnicotineandtotalnitrogen.Thechromaofleaveshadahighlysignificantpositivecorrelationwithnicotine,asignificantpositivecorrelationwithtotalnitrogen,ahighlysignificantnegativecorrelationwithsugar-nicotineratio,andasignificantnegativecorrelationwiththecontentsofClandK.Thenicotineandtotalnitrogencontentswereincreasedandsugar-nicotineratiowasdecreasedwiththeimprovementofchromaandoilcontentqualityandthereductionofleafstructurequalitywithinacertainrange.Reducingsugarandtotalsugarcontentsweredecreasedandthetotalnitrogencontentwasincreasedwiththedeclineofbodyandoilcontentquality.TheKcontentrevealedadecreasingtrendwhenthematurityqualityreducedandthebodyqualityincreased.Theresultsofthisstudywillprovideareferencefortobaccoselectionandblendmoduleprocessingincigaretteindustrialenterprises.

Flue-curedtobacco;Gradingfactor;Routinechemicalcomponent;Canonicalcorrelationanalysis

2016-03-03

刘大双(1981─)，农艺师，硕士，主要从事烟草栽培生理及烟叶质量评价研究。

S572

A

1001-8581(2016)08-0051-05