初烤烟叶感官质量与主流烟气有害成分的典型相关分析

2018-02-05王俊昭吴志娇

天津农业科学 2018年2期

王俊昭，吴志娇，王锴，王圆，方力

（1.江苏中烟南京卷烟厂，江苏南京210000；2.河南中烟黄金叶生产制造中心，河南郑州450000）

近年来，随着人们对卷烟安全性的不断关注，烤烟的降焦减害成为卷烟发展的时代主题[1－4]，烟气中的有害成分成为关注的焦点[4－6]。谢剑平等[6]通过对霍夫曼清单研究，总结了烟气中有CO、B[a]P、HCN、NH3、NNK、巴豆醛以及苯酚等7种主要的有害成分。因此，国内外研究学者关于这7种有害成分开展了大量研究[7－10]。袁秀秀等[11]研究表明，随施氮量增加，主流烟气7种有害成分中巴豆醛的释放量减少，而氨和NNK的释放量增加；程向红等[12]、陈敏等[13]研究表明，梗丝部位与梗丝烟气中苯酚和B[a]P的释放量之间没有明显规律性，而梗丝部位与梗丝烟气中焦油、CO、NNK和HCN释放量之间有一定的规律性；李中皓等[14]研究表明，R型吸烟机对于20个不同烟气释放量水平样品重复测试结果的平均变异系数大多低于L型；武圣江等[15]研究表明，散叶插扦烘烤处理烤后烟叶的烟气有害成分含量较低，烤后烟叶质量综合评价最好。因7种有害成分对毒理学指标影响显著，据其释放量建立了卷烟危害性指数[6]，夏国聪等[16]研究报道，国产卷烟样品的危害性指数低于进口卷烟样品，混合型卷烟样品的危害性指数高于烤烟型卷烟样品，国产混合型卷烟样品的危害性指数略低于进口烤烟型。

烤烟的感官质量是卷烟产品的核心价值[17]，不同的感官质量体现了卷烟化学成分的差异，而烤烟化学成分是卷烟主流烟气中有害成分产生的基石[18]。因此，可以在一定程度上通过对感官质量的评价，把握烟气中主流烟气有害成分的多少，然而关于感官质量对主流烟气有害成分影响的研究却鲜见报道。试验对不同产区初烤烟叶与主流烟气有害成分的关系进行研究，旨在为通过感官评价判断主流烟气有害成分提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验样品由云南省大理州烟草公司提供，供试烤烟品种为红花大金元，选取大理市、祥云县、宾川县、弥渡县、永平县、云龙县、洱源县、剑川县、鹤庆县、漾濞县、南涧县、巍山县等12个植烟县市的144个等级为B2F的烟叶样品，样品评吸与危害性指标的测定在河南中烟技术中心进行。

1.2 试验方法

试验所用吸烟机为RM－200A转盘式吸烟机（德国Borgwaldt公司）；气相色谱仪为 Agilent 7890A型，气相质谱仪为Agilent 5975C，高效液相色谱仪为 Agilent 1200（美国 Agilent公司），液相色谱三重四极杆质谱联用仪为API 4000（美国ABSCIEX公司），连续流动分析仪AA3型，离子色谱仪ICS 3000（美国戴安公司）。CO的测定采用GB/T23356—2009；NNN 的测定采用 LC－MS/MS法，B[a]P的测定采用GB/T21130—2007，巴豆醛的测定采用YC/T 254—2008，苯酚的测定采用YC/T 255—2008，HCN 的测定采用 YC/T253—2008，NH3的测定采用YC/T 377—2010。烤烟感官质量的评价采用标准YC/T138—1998。

1.3 数据处理

数据采用 Microsoft Excel 2010与 Mathmatica10进行分析。

2 结果与分析

2.1 烤烟感官质量与危害性指标的描述性统计

由表1可知，烤烟感官质量的各指标变异系数保持在2.76%～12.68%范围内，其中：烤烟烟气浓度的变异系数最大，为12.68%；其次为灰色的变异系数，为10.11%；各指标中香气质的变异系数最小。烤烟感官质量的偏度系数与峰度系数表明：烤烟感官质量中香气质、杂气与烟气浓度的数值类型为左偏型尖峭峰，而香气量、刺激性、余味以及燃烧性为左偏型平阔峰，灰色为右偏型平阔峰，劲头为右偏型尖峭峰；但各个指标的偏度系数与峰度系数数值较小，均在正态分布可接受范围内。

表1 初烤烟感官质量与危害性指标的描述性统计

与烤烟感官质量相比，烤烟烟气中危害性指标的变异系数均保持相对较高水平，其中：NH3、B[a]P与苯酚的变异系数达到了17.17%，15.79%与6.32%，而巴豆醛的变异系数最小，为8.45%，其它3种危害性指标的变异系数保持在10%左右。7种危害性指标的峰度系数均为负值，这表明样品烟气中危害性指标的数值表现为平阔峰，数据比较离散；B[a]P、NNK以及HCN的偏度系数为负值，表明它们的数值类型为左偏型；巴豆醛、NH3以及CO、苯酚的偏度系数为正值，表明其数据类型为右偏型。综合而言，各样品感官质量与烟气危害性指标的变异系数、峰度系数与偏度系数的数值均服从正态分布，且稳定性较好，具有较好的统计学意义。

2.2 烤烟感官质量与危害性指标的典型相关分析

2.2.1 简单相关分析由表2可知，CO与烤烟感官质量中杂气、刺激性和余味极显著正相关，而与燃烧性、灰色和劲头则表现为极显著负相关；B[a]P与刺激性和烟气浓度极显著负相关，而与余味显著正相关；NH3与燃烧性和劲头极显著正相关；HCN与烤烟刺激性显著正相关，而与余味极显著负相关；巴豆醛与香气质、香气量、余味、灰色和燃烧性表现为极显著或显著正相关，而与劲头极显著负相关；苯酚与香气质、刺激性和劲头呈显著或极显著正相关，而与燃烧性和灰色极显著负相关；NNK与香气质、香气量、刺激性和劲头呈极显著正相关，而与杂气极显著负相关。

2.2.2 典型相关分析简单相关分析只能反映单个指标之间的相关关系，难以客观反映烤烟感官质量与烟气危害性指标两组变量整体间的综合内在联系。典型相关分析能够揭示出两组变量之间的内在联系，故对两组变量初值化的数据进行典型相关分析。由表3可知，第1组和第2组典型相关变量均达显著水平，典型相关系数分别为0.873（P＜0.01）与 0.749（P＜0.05）。

第1组典型变量（U1，V1）为：

在典型相关变量（U1，V1）中，由 U1与原始数据x的相关系数可知，U1与香气量有较高负相关关系，相关系数为－0.892，而与余味有较高正相关关系，相关系数为0.843，故U1主要描述了烤烟香气量(x2)与余味(x5)变化的综合指标；同理，由V1与原始数据y的相关系数可知，V1与烟气中B[a]P(y2)和苯酚(y6)均有较高的正相关关系，相关系数分别为0.864与0.835，故V1主要描述烤烟烟气中B[a]P(y2)与苯酚(y6)的综合指标。U1和V1显著相关，说明烤烟感官质量中香气量与余味对烤烟烟气中B[a]P和苯酚影响较大，具体表现为：在一定范围内随香气量的升高，烟气中B[a]P和苯酚含量降低；随着余味(x5)的增加，烟气中B[a]P和苯酚含量增加。

表2 烤烟感官质量与危害性指标的简单相关分析

第2组典型相关变量（U2，V2）为：

在典型相关变量2中，由U2与原始数据x的相关系数可以看出，U2与劲头(x9)有较高正相关关系，相关系数为0.908，故U2为主要描述烤烟劲头变化的综合指标；同理，由V2与y的相关系数可知，V2与NH3(y3)和巴豆醛(y5)均有较高的正相关性关系，相关系数分别为0.819与0.878，故V2主要描述烤烟烟气危害性指标中NH3(y3)和巴豆醛(y5)的综合指标。U2和V2显著相关，说明烤烟感质量中劲头对NH3(y3)和巴豆醛(y5)影响较大，具体表现为在一定范围内随感官质量中劲头的升高，烟气中NH3(y3)和巴豆醛(y5)含量增加。

3 结论与讨论

试验结果表明，所选烤烟样品的感官质量与危害性指标均服从正态分布，有较好的统计学意义，尤其是感官质量的变异系数保持在较低水平，代表性较好，烟气中NH3的变异系数较大，这可能是与不同产区烤烟的施氮水平有关[11]。

简单相关分析表明，烤烟感官质量的高低对烟气有害成分的影响较大，尤其是烤烟的刺激性和劲头，与多达5种危害性指标均存在显著或极显著的相关关系，这主要是由于烤烟的烟碱含量对烤烟劲头影响较大，蛋白质等含氮化合物影响烤烟的刺激性，而烟碱和蛋白质又是某些有害成分的前提物质[19]。余味和燃烧性与烤烟烟气危害性指标也有较大的相关关系，这主要是由于烤烟余味主要由糖类、多酚类等物质形成，且这些化学物质是CO和苯酚等物质的前提物质[20]。烤烟危害性物质的产生与烤烟化学成分的燃烧息息相关[21]，而化学成分是烤烟感官质量的载体[15]，因此，烤烟的感官质量与烟气有害性物质的形成有较高的相关性。

典型相关分析表明，随着烤烟感官质量中香气量的降低，余味的增加，烤烟烟气中B[a]P和苯酚含量增加，这主要是由于烤烟余味与香气的产生是由多化学物质共同作用的结果，尤其是酸碱平衡以及类胡萝卜素致香前提物质以及多酚类物质决定的[13]，而B[a]P和苯酚的产生是由这些大分子物质裂解转化产生的[7]。同时，随着烤烟感官质量中劲头的升高，烟气中NH3和巴豆醛的含量增加，这主要是因为NH3与巴豆醛是含氮化合物在烟支裂解蒸馏转化而成的，尤其是烟碱与蛋白质的降解[12]。