卷烟烟气主要化学成分适宜性指数研究
2019-09-10杨靖张正杨吴剑虹李志刚焦凯旋刘春奎贾琳闫启峰王刘东马俊桃张文洁马林
杨靖 张正杨 吴剑虹 李志刚 焦凯旋 刘春奎 贾 琳 闫启峰 王刘东 马俊桃 张文洁 马林
摘要：【目的】探究卷煙烟气主要化学成分与感官质量的关系，筛选出与卷烟感官质量密切相关的烟气主要化学指标用于计算适宜性指数，为评价卷烟烟气主要化学成分的适宜性提供理论参考。【方法】以2004—2017年254份卷烟样品烟气主要化学成分和感官质量得分为研究对象，分析卷烟样品烟气主要化学成分的数据分布及卷烟烟气主要化学成分与感官质量得分的关系，采用指数和法计算卷烟烟气主要化学成分的适宜性指数。【结果】卷烟样品焦油量、一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比的均值分别为11.49 mg/支、12.53 mg/支、0.97 mg/支和11.94，98.03%的卷烟样品焦油量≤15.00 mg/支，88.19%的卷烟样品烟气一氧化碳量≤15.00 mg/支，79.13%的卷烟样品烟气烟碱量为0.75～1.25 mg/支，焦碱比在10.00～14.00的样品占样品总量的81.89%。卷烟焦油量与一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比均呈极显著正相关（P<0.01，下同），焦油量与烟气烟碱量和一氧化碳量的相关系数分别为0.814和0.759。感官质量得分较高（85分≤得分<95分）的卷烟样品，一氧化碳量和焦碱比相对较低、烟气烟碱量相对较高;得分较低（60分≤得分<75分）的卷烟样品，一氧化碳量和焦碱比相对较高、烟气烟碱量相对较低。卷烟烟气一氧化碳量和焦碱比与卷烟感官质量各项得分均呈极显著负相关，烟气烟碱量与卷烟感官质量各项得分均呈极显著正相关，烟气一氧化碳量、焦碱比和烟气烟碱量与卷烟感官质量得分均呈线性回归关系。根据相关分析和回归分析结果，选取烟气一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比作为计算卷烟烟气主要化学成分适宜性指数的指标;采用指数和法计算卷烟烟气主要化学成分适宜性指数为83.10，与卷烟感官质量得分（85.72分）较接近。【结论】建立了一种以烟气一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比为评价指标，计算卷烟烟气主要化学成分适宜性指数的方法。
关键词： 卷烟;适宜性指数;烟气主要化学成分;焦碱比;指数和法;感官质量;相关分析
中图分类号： S572 文献标志码： A
文章编号：2095-1191（2019）10-2149-11 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Suitability index of main smoke chemical components
of cigarette
LIU Chun-kui1， JIA Lin2， YAN Qi-feng3， WANG Liu-dong4， MA Jun-tao1，
ZHANG Wen-jie1， MA Lin1， Yang Jing1， ZHANG Zheng-yang5，
WU Jian-hong6， LI Zhi-gang3， JIAO Kai-xuan7
（1College of Tobacco Science and Engineering， Zhengzhou University of Light Industry/Key Laboratory of Tobacco Industrial Biotechnology， Zhengzhou 450001， China; 2College of Agronomy， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450002， China; 3China Tobacco Hubei Industrial Corporation Limited， Wuhan 430040， China;
4Xuzhou Cigarette Factory， China Tobacco Jiangsu Industrial Corporation Limited， Xuzhou， Jiangsu 221000， China; 5Jiangxi Tobacco Company，Nanchang 330025， China; 6Zhumadian Cigarette Factory， China Tobacco
Henan Industrial Corporation Limited， Zhumadian，Henan 463000， China; 7Technology Center of China
Tobacco Zhejiang Industrial Corporation Limited， Hangzhou 310004， China）
Abstract：【Objective】The relationship between main smoke chemical components and sensory quality of cigarette was studied， the main smoke chemical indexes which were closely related to sensory quality of cigarette for calculating the suitability index were selected in order to provide theoretical basis for evaluation of the suitability of main smoke chemical components.【Method】Main smoke chemical components and sensory quality scores of 254 cigarette samples from 2004 to 2017 were researched， and the data distribution of main smoke chemical components of cigarette， the relationship between main smoke chemical components and sensory quality scores were analyzed， and the suitability index of main smoke chemical components of cigarette was calculated by index sum method. 【Result】Average of tar， carbon monoxide， smoke nicotine content and the ratio of tar to smoke nicotine was 11.49 mg/cigarette， 12.53 mg/cigarette， 0.97 mg/cigarette and 11.94， respectively. Cigarette samples of tar content ≤15.00 mg/cigarette accounted for 98.03% of total cigarette samples， carbon monoxide content ≤15.00 mg/cigarette accounted for 88.19% of total samples， cigarette samples of nicotine content of smoke between 0.75 and 1.25 mg/cigarette accounted for 79.13% of total samples， and ratio of tar to smoke nicotine between 10.00 and 14.00 accounted for 81.89% of total samples. Cigarette tar content and carbon monoxide content， nicotine content of smoke， the ratio of tar to smoke nicotine had extremely significant positive correlation（P<0.01， the same below）， and the correlation coefficients between tar content and nicotine content of smoke， carbon monoxide content were 0.814 and 0.759， respectively. Carbon monoxide content and ratio of tar to smoke nicotine were relatively low， and nicotine content of smoke was relatively high for cigarette samples with high scores（85≤score<95）. In contrast， cigarette samples with low scores（60≤score<75） had relatively high carbon monoxide content and ratio of tar to smoke nicotine， and relatively low nicotine content of smoke. Cigarette carbon monoxide， ratio of tar to smoke nicotine and sensory quality scores had extremely significant negative correlation， and smoke nicotine and sensory quality scores had extremely significant positive correlation. Cigarette carbon monoxide， ratio of tar to smoke nicotine and smoke nicotine showed a linear regression relationship with total sensory quality score， respectively. According to the results of correlation analysis and regression analysis， cigarette carbon monoxide， smoke nicotine and ratio of tar to smoke nicotine were selected as indicators for calculating the suitability index of main smoke chemical components of cigarette. The suita-bility index of main smoke chemical components of cigarette was 83.10 by index sum method， which was close to the average（85.72） of total sensory quality score of cigarette samples. 【Conclusion】With carbon monoxide， smoke nicotine content and the ratio of tar to smoke nicotine as evaluation indicators，a method for calculating the suitability index of main smoke chemical components of cigarette is established.
Key words： cigarette; suitability index; main smoke chemical components; the ratio of tar to smoke nicotine; index sum method; sensory quality; correlation analysis
0 引言
【研究意义】卷烟烟气是一种化学成分极其复杂的混合物，在卷烟燃吸过程中由烟草燃烧、裂解和蒸馏而产生。卷烟烟气成分的种类众多，其中焦油、烟气烟碱和一氧化碳是卷烟烟气的常规化学成分（Hoffmann et al.，2001;Rodgman and Green，2003;Baker et al.，2004;谢剑平等，2009;程传玲，2013），焦油量、烟气烟碱量和一氧化碳量须標识在烟盒上。随着人们对“吸烟与健康”认识的深入，“降焦减害”日益受到社会关注。我国烟草行业紧紧围绕“降低卷烟危害性”这一主线，及时调整减害降焦研究领域的主题和思路，从“降焦”到“降焦减害”再到“减害降焦”这样一个不断研究、不断认识和不断提高的过程，在卷烟降焦方面取得了显著成效（郑新章等，2003;李世勇等，2005;中国科学技术协会和中国烟草学会，2010;何建龙，2011;谢剑平，2017）。卷烟烟气化学成分和感官质量，是烟草行业和卷烟消费者共同关心的问题（杜咏梅等，2002;李基成，2015;杨松等，2016;赖燕华等，2017;Wang et al.，2017）。因此，研究卷烟烟气主要化学成分高低及其适宜性，对卷烟生产具有重要意义。【前人研究进展】焦油、烟气烟碱和一氧化碳是卷烟烟气的3种主要化学成分，也是烟草科研工作者研究的热点问题之一。王建民等（2002）研究表明，卷烟烟气烟碱量/焦油量与卷烟吸味品质间呈线性正相关。张志刚等（2003）研究表明，卷烟焦油量与烟丝中总糖和总氯含量呈正相关，与总氮含量呈负相关。Watson等（2004）、王家俊等（2005，2007）、Bao等（2010）研究了卷烟烟气焦油量、烟碱量和一氧化碳量的测定方法。徐雅静等（2005）、牛慧伟等（2012）采用统计方法构建了卷烟烟气焦油量的预测模型。刘艳芳等（2010）研究表明，卷烟烟气总粒相物与烟气烟碱量呈显著正相关。王明锋等（2010）的研究结果表明，卷烟烟气中总烟碱和游离烟碱量与卷烟劲头均呈高度正相关，游离烟碱量与卷烟感官舒适性呈高度负相关。石凤学等（2011）研究发现，卷烟焦油量与烟气烟碱量间有较明显的正相关性。朱保昆等（2012）研究表明，游离烟碱对卷烟刺激性和干燥感有较显著的负面影响。石凤学等（2013）研究表明，焦油量和烟气烟碱量与卷烟香气、杂气、刺激性和余味得分均呈极显著正相关，烟气一氧化碳量与卷烟香气、杂气、刺激性和余味得分呈极显著负相关。刘春奎等（2019）研究表明，卷烟焦油量、烟气烟碱量和一氧化碳量任意两者间均呈极显著正相关。赵赛月等（2019）研究表明，卷烟烟气中β-大马酮和β-二氢大马酮含量与卷烟香气和谐调得分呈正相关，卷烟烟气中二氢猕猴桃内酯含量与卷烟杂气和刺激性得分呈负相关。【本研究切入点】虽然已有较多关于卷烟烟气主要化学成分的测定方法、烟气主要化学成分与感官质量的关系研究，但针对卷烟烟气主要化学成分适宜性的研究尚无报道。【拟解决的关键问题】研究卷烟烟气主要化学成分间的关系及其与卷烟感官质量得分的关系，确定进行卷烟烟气主要化学成分适宜性评价的指标，建立一种计算卷烟烟气主要化学成分适宜性指数的方法，以期为卷烟烟气主要化学成分适宜性评价提供理论参考。
1 材料与方法
1. 1 数据来源
选取2004—2017年《卷烟感官标准样品说明书》（全国烟草标准化卷烟标样分技术委员会，2004—2017）有关烤烟型卷烟标准样品的烟气主要化学成分和感官质量评价数据进行统计分析。烤烟型卷烟标准样品（共计254份）来自河南中烟工业有限责任公司、湖北中烟工业有限责任公司、浙江中烟工业有限责任公司、云南中烟工业有限责任公司等国内13家主要卷烟生产企业，具有代表性。卷烟标准样品的烟气焦油量、烟气烟碱量和烟气一氧化碳量由国家烟草质量监督检验中心参照当时执行的烟草行业相关标准或国家标准进行检测。其中，卷烟烟气焦油量采用GB/T 19609—2004《卷烟 用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油》的方法测定，烟气烟碱量采用YC/T 156—2001或GB/T 23355—2009《卷烟 总粒相物中烟碱的测定 气相色谱法》测定，烟气一氧化碳量采用YC/T 30—1996或GB/T 23356—2009《卷烟 烟气气相中一氧化碳的测定 非散射红外法》测定;卷烟感官质量参照GB 5606.4—1996或GB 5606.4—2005《卷烟 感官技术要求》进行评价打分。
1. 2 统计分析
采用SPSS 22.0参照宇传华（2007）的方法进行相关分析、方差分析、主成分分析和回归分析。
参照烤烟主要化学成分适宜性指数的计算方法（李葆等，2010;王彦亭等，2010;刘春奎等，2015），采用指数和法计算卷烟烟气主要化学成分的适宜性指数。卷烟烟气主要化学成分的适宜性指数（Main smoke chemical components suitability index，MSCCSI）按公式MSCCSIi=[j=1mSij·Wij]计算，式中，Sij和Wij分别表示第i个卷烟样本、第j个指标的量化得分和权重系数，其中0<Sij≤100，0≤Wij≤1，且满足[mWij]=1，m为卷烟烟气化学成分指标的个数。
2 结果与分析
2. 1 卷烟烟气主要化学成分的数量特征
卷烟样品烟气主要化学成分的数据分布见图1。卷烟样品焦油量的平均值为11.49 mg/支，变幅为4.20～15.70 mg/支，焦油量在10.00～12.50 mg/支的卷烟样品较多，其数据分布呈负偏态、曲线的峰为尖峭峰（图1-A）;一氧化碳量的平均值为12.53 mg/支，变幅为5.10～19.20 mg/支，一氧化碳量在12.00～14.00 mg/支的卷烟样品较多，其数据分布呈负偏态、曲线的峰为尖峭峰（图1-B）;烟气烟碱量的平均值为0.97 mg/支，变幅为0.42～1.56 mg/支，烟气烟碱量在1.00～1.25 mg/支的卷烟样品较多，其数据分布呈负偏态、曲线的峰为平阔峰（图1-C）;焦碱比（焦油量与烟气烟碱量比值）的平均值为11.94，变幅为8.21～18.28，焦碱比在10.00～13.50的卷烟样品较多，其数据分布呈正偏态、曲线的峰为尖峭峰（图1-D）。
卷烟样品烟气主要化学成分的区间分布见表1。卷烟烟气焦油量在15.00 mg/支以下的样品占样品总量的98.03%，一氧化碳量在15.00 mg/支以下的样品占样品总量的88.19%，烟气烟碱量为0.75～1.25 mg/支的样品占样品总量的79.13%，焦碱比在10.00～14.00的样品占样品总量的81.89%。
2. 2 卷烟烟气主要化学成分间的相关性分析结果
由表2可知，卷烟烟气焦油量与一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比均呈极显著正相关（P<0.01，下同），焦油量与烟气烟碱量和一氧化碳量的简单相关系数均在0.750以上;卷烟烟气一氧化碳量与烟气烟碱量和焦碱比均呈极显著正相关;卷烟烟气烟碱量与焦碱比呈极显著负相关。
2. 3 不同感官質量得分的卷烟烟气主要化学成分比较
GB 5606.6—2005《卷烟 感官质量综合评定》规定：四类和五类卷烟的感官质量得分≥60分，二类和三类卷烟的感官质量得分≥75分，一类卷烟的感官质量得分≥85分。为进一步研究卷烟烟气主要化学成分与卷烟感官质量得分间的系数，根据卷烟的感官质量得分，将卷烟样品分为得分较低卷烟（60分≤得分<75分）、得分中等卷烟（75分≤得分<85分）和得分较高卷烟（85分≤得分<95分）3组，其平均得分分别为71.48、79.46和89.68分，3组卷烟样品感官质量得分间的差异达极显著水平（表3）。
3组卷烟样品烟气主要化学成分的比较见图2。由图2可知，不同感官质量得分的卷烟样品焦油量、一氧化碳量和焦碱比排序均表现为得分较低卷烟>得分中等卷烟>得分较高卷烟，烟气烟碱量排序则表现为得分较高卷烟>得分中等卷烟>得分较低卷烟。感官质量得分较低和中等卷烟样品的一氧化碳量极显著高于得分较高卷烟样品;3组卷烟样品的焦碱比间存在极显著差异;得分较高卷烟样品的烟气烟碱量极显著高于得分较低的卷烟样品。表明感官质量得分较高的卷烟样品，其一氧化碳量和焦碱比相对较低、烟气烟碱量相对较高;得分较低的卷烟样品，其一氧化碳量和焦碱比相对较高、烟气烟碱量相对较低;卷烟感官质量得分高低与其焦油量无显著关系（P>0.05，下同）。
对卷烟样品烟气主要化学成分进行方差分析，结果（表4）表明，3组卷烟样品一氧化碳量、焦碱比和烟气烟碱量的差异均达极显著水平，而焦油量在3组卷烟样品间无显著差异。
2. 4 卷烟烟气主要化学成分与感官质量得分间的相关性分析结果
简单相关分析结果（表5）表明，卷烟烟气一氧化碳量和焦碱比与卷烟感官质量各项得分均呈极显著负相关，烟气烟碱量与卷烟感官质量各项得分均呈极显著正相关;焦油量仅与杂气得分呈显著负相关（P<0.05），与其余感官质量得分无显著相关性。
2. 5 卷烟感官质量得分与烟气主要化学成分的回归分析结果
为研究卷烟样品烟气主要化学成分与感官质量得分的关系，对卷烟感官质量得分（y）与焦油量（x1）、一氧化碳量（x2）、烟气烟碱量（x3）和焦碱比（x4）等烟气主要化学成分指标进行回归分析，得到烟气主要化学成分与卷烟感官质量得分的线性回归方程（表6）。对所得的回归方程进行方差分析，结果（表6）表明，所得线性回归方程均有统计学意义;卷烟感官质量得分与一氧化碳量和焦碱比呈线性负相关回归关系，与烟气烟碱量呈线性正相关回归关系，与简单相关分析结果一致。
2. 6 卷烟烟气主要化学成分的适宜性指数
为研究卷烟烟气主要化学成分的适宜性指数，首先要确定评价指标。根据卷烟感官质量得分与一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比呈极显著相关，得分较高的卷烟样品一氧化碳量和焦碱比相对较低、烟气烟碱量相对较高的结果，表明烟气烟碱量、一氧化碳量和焦碱比与卷烟感官质量得分的关系密切。回归分析结果也表明，卷烟样品感官质量得分均与一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比呈线性回归关系，说明卷烟样品感官质量得分与一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比有关。综合相关分析和回归分析结果，选取一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比作为计算烟气主要化学成分适宜性指数的指标。
为确定一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比的权重系数，采用主成分分析法计算主成分的特征值和累积方差贡献率（表7）。进行主成分分析时，主成分个数的判断方法为：主成分的特征根≥1.00、且累积方差贡献率>70.00%（宇传华，2007）。结果表明，前2个主成分[第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）]的特征根均大于1.00，但第2个主成分的累积方差贡献率为95.35%，因此确定主成分个数为2。根据确定主成分的个数，对卷烟烟气主要化学成分进行主成分分析，求出各项化学成分指标的公因子方差，由此得出卷烟烟气化学成分指标的权重系数Wij，焦碱比、烟气烟碱量和一氧化碳量的权重分别为33.37%、33.33%和33.30%。
参照烤烟主要化学成分适宜性指数的计算方法，采用隶属函数计算卷烟烟气主要化学成分得分，根据卷烟样品感官质量得分与烟气主要化学成分的相关性，确定烟气烟碱量的函数为S型函数（图3）。
根据最高分和最低分的不同，烟气烟碱量的函数表达式有以下3种：
60 x<x1
y= 40×（x-x1）/（x2-x1）+60 x1≤x<x2 （1）
100 x≥x2
65 x<x1
y= 35×（x-x1）/（x2-x1）+65 x1≤x<x2 （2）
100 x≥x2
65 x<x1
y= 30×（x-x1）/（x2-x1）+65 x1≤x<x2 （3）
95 x≥x2
式中，y表示卷烟感官质量得分，x表示卷烟烟气主要化学成分，x1表示下临界值，x2表示上临界值。
卷烟烟气一氧化碳量和焦碱比的函数为反S型函数，如图4所示。
根据最高分和最低分的不同，烟气一氧化碳量和焦碱比的函数表达式有以下3种：
100 x≤x1
y= 100-40×（x-x1）/（x2-x1） x1<x≤x2 （4）
60 x>x2
100 x≤x1
y= 100-35×（x-x1）/（x2-x1） x1<x≤x2 （5）
65 x>x2
95 x≤x1
y= 95-30×（x-x1）/（x2-x1） x1<x≤x2 （6）
65 x>x2
式中，y表示卷烟感官质量得分，x表示卷烟烟气主要化学成分，x1表示下临界值，x2表示上临界值。
参照GB 5606.6—2005《卷烟 感官质量综合评定》，结合本研究得出卷烟感官质量得分与烟气一氧化碳量、焦碱比和烟气烟碱量的关系，确定卷烟烟气主要化学成分适宜性指数的函数临界值（表8）。按照卷煙烟气主要化学成分指标所属的函数类型，再根据每份卷烟样品烟气主要化学成分的数值，找到对应得分或函数表达式，计算每份卷烟样品、各个指标的得分Sij，分别乘以相应的权重、再求和，即为1份卷烟样品烟气主要化学成分的适宜性指数。根据3个不同函数表达式，计算卷烟样品烟气主要化学成分的3个适宜性指数，从中选出1个与卷烟感官质量得分最接近的适宜性指数。
2. 7 卷烟烟气主要化学成分适宜性指数与感官质量得分的关系
为检验卷烟烟气主要化学成分适宜性指数的准确性，分别研究卷烟烟气主要化学成分3个适宜性指数与卷烟感官质量得分的关系，并比较卷烟烟气主要化学成分适宜性指数、感官质量得分与一氧化碳量、焦碱比和烟气烟碱量的相关系数。由表9可知，卷烟烟气主要化学成分的适宜性指数1、适宜性指数2和适宜性指数3与卷烟感官质量得分均呈极显著正相关，其简单相关系数均高于一氧化碳量、焦碱比和烟气烟碱量与感官质量得分相关系数的绝对值，其中3个适宜性指数与焦碱比的简单相关系数的为-0.897。3个适宜性指数与烟气烟碱量的简单相关系数均大于感官质量得分与烟气烟碱量的简单相关系数;3个适宜性指数与一氧化碳量和焦碱比简单相关系数的绝对值均大于感官质量得分与一氧化碳量和焦碱比简单相关系数的绝对值。说明与卷烟感官质量得分相比，所得的3个适宜性指数均与烟气烟碱量、一氧化碳量和焦碱比关系更密切。
虽然3个适宜性指数与烟气烟碱量、一氧化碳量和焦碱比均有密切关系，但3个适宜性指数各不相同。由图5可知，卷烟烟气主要化学成分的适宜性指数1、适宜性指数2和适宜性指数3分别为80.68、83.10和80.52，以适宜性指数2最大，且与卷烟感官质量得分（85.72分）最接近。因此，确定适宜性指数2为卷烟烟气主要化学成分的适宜性指数。
3 讨论
3. 1 卷烟焦油量及其与烟气烟碱量、一氧化碳量的关系
随着人们对“吸烟与健康”的日益关注，“降焦减害”已成为全球卷烟发展的必然趋势。2002年以来，英国卷烟焦油量一直控制在10 mg/支以内;2008年，日本卷烟焦油量的平均值为6.6 mg/支，近年来一直维持在6.9 mg/支的水平（谢剑平，2017）。2011年，欧盟市场销售的卷烟焦油量已下降到10 mg/支以下（何建龙，2011）。本研究中2004—2017年烤烟型卷烟标准样品烟气焦油量的平均值为11.49 mg/支，焦油量在15.00 mg/支以下的样品占样品总量的98.03%，说明近十年来我国中、低焦油卷烟已占据绝大优势，焦油量<10.00 mg/支的卷烟样品仅占卷烟样品总量的16.93%，因此，发展低焦油卷烟、实现卷烟“减害降焦”仍是我国卷烟生产的重要任务，实现卷烟焦油量“稳得住、总体降”。
通过分析卷烟烟气主要化学成分指标间的关系，结果表明，卷烟烟气焦油量与一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比均呈极显著正相关，其中焦油量与烟气烟碱量和一氧化碳量的简单相关系数较高，与石凤学等（2011）、刘春奎等（2019）的研究结果一致。詹建波（2011）研究发现，焦油量高的卷烟，其烟气一氧化碳量也较高。本研究中，卷烟样品焦碱比与焦油量和一氧化碳量均呈极显著正相关，与烟气烟碱量呈极显著负相关，而以往有关卷烟烟气焦碱比与烟气其他主要化学成分指标关系的研究相对较少。
3. 2 卷烟烟气主要化学成分与卷烟感官质量得分的关系
为研究不同感官质量得分的卷烟样品烟气主要化学成分的高低，参照GB 5606.6—2005《卷烟 感官质量综合评定》有关规定，将卷烟样品分为得分较低、得分中等和得分较高3组，方差分析结果表明，3组卷烟样品感官质量得分存在极显著差异。感官质量得分较高的卷烟样品，其烟气焦碱比和一氧化碳量较低、烟气烟碱量较高。石凤学等（2013）研究表明，卷烟烟气一氧化碳量与香气、杂气、刺激性和余味得分均呈极显著负相关，卷烟烟气烟碱量、焦油量与卷烟香气、杂气、刺激性和余味得分均呈极显著正相关。本研究结果表明，卷烟样品一氧化碳量、焦碱比与卷烟感官质量各项得分均呈极显著负相关，卷烟烟气烟碱量与卷烟感官质量各项得分均呈极显著正相关，焦油量仅与卷烟杂气得分呈极显著负相关，与石凤学等（2013）的研究结果不完全一致。本研究中卷烟焦碱比与卷烟感官质量各项得分均呈极显著负相关，说明焦油量/烟气烟碱量越小（烟气烟碱量/焦油量越大）、卷烟感官质量各项得分越高，与王建民等（2002）研究发现卷烟烟气烟碱量/焦油量与卷烟感官质量各项得分均表现出正相关的结果基本吻合。通过研究卷烟烟气主要化学成分与卷烟感官质量得分的关系，找出与卷烟感官质量得分有显著相关性的烟气主要化学成分指标，为评价卷烟烟气主要化学成分的适宜性打下基础。
3. 3 卷烟烟气主要化学成分适宜性评价指标的筛选
卷烟焦油、烟气烟碱和一氧化碳等烟气主要化学成分是烟草行业一直关注和研究的焦点。谢剑平等（2009）提出采用卷烟主流烟气中一氧化碳、氢氰酸、苯酚和巴豆醛等7项有害成分的释放量对卷烟烟气危害性进行评价。有关卷烟烟气主要化学成分适宜性评价的研究尚未见报道，本研究参照烤烟常规化学成分适宜性的评价方法，计算卷烟烟气主要化学成分的适宜性指数。
计算卷烟烟气主要化学成分的适宜性指数，筛选评价指标至关重要。我国烟草行业普遍认为，卷烟烟气主要化学成分包括焦油量、烟气烟碱量、一氧化碳量和总粒相物，这些指标是国家烟草质量监督检验中心在检测卷烟标准样品烟气主要化学成分时的必检项目。卷烟焦油量、烟气烟碱量和一氧化碳量是评价卷烟烟气质量的重要指标（丁超等，2009;石凤学等，2013）。有研究报道，选用焦油量与烟碱量比值较低的烟叶是卷烟生产的发展方向（郑新章等，1998）。本研究选取卷烟焦油量、一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比作为研究卷烟烟气主要化学成分与卷烟感官质量关系的几项指标。
至今，未见采用焦碱比评价卷烟烟气主要化学成分适宜性指数的研究报道。我国烟草行业在评价烟叶化学成分适宜性时将氮碱比（总氮/烟碱）作为评价指标之一，也将烟叶钾含量和钾氯比作为评价烟叶化学成分适宜性的重要指标（王彦亭等，2010;刘春奎等，2015）。本研究結果表明，卷烟烟气焦碱比、一氧化碳量和烟气烟碱量与卷烟感官质量得分呈极显著相关，且与卷烟感官质量得分有极显著回归关系;焦油量与卷烟多项感官质量指标间无显著相关性，与卷烟感官质量得分也无显著回归关系，因此焦油量不宜作为评判卷烟烟气主要化学成分适宜性的指标。卷烟烟气一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比与卷烟感官质量有密切关系，故选择烟气一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比作为评价卷烟烟气主要化学成分适宜性指数的指标。
3. 4 卷烟烟气主要化学成分适宜性指数的计算
本研究中，得分较低卷烟、得分中等卷烟和得分较高卷烟3组样品感官质量的平均得分分别为71.48、79.46和89.68分，且三者间的差异达极显著水平;3组卷烟样品的一氧化碳量分别为14.72、13.73和11.84 mg/支，烟气烟碱量分别为0.84、0.92和1.01 mg/支，焦碱比分别为14.61、13.01和11.24，3组样品对应烟气主要化学成分的差异也达极显著水平。结合卷烟烟气一氧化碳量和焦碱比与卷烟感官质量得分呈极显著负相关，烟气烟碱量与卷烟感官质量得分呈极显著正相关，确定烟气一氧化碳量和焦碱比为反S型函数、烟气烟碱量为S型函数。将3组卷烟样品的感官质量得分近似看作70、80和90分，根据该得分对应的一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比数值确定3个指标的下临界值和上临界值。
GB 5606.6—2005《卷煙 质量综合判定》规定：卷烟烟气一氧化碳量≤10 mg/支，其得分为100分;一氧化碳量>15 mg/支，其得分为50分;但未有规定如何对烟气烟碱量和焦碱比赋值。考虑到本研究中即使一氧化碳量>15 mg/支、焦碱比>15的卷烟样品，其得分也在60分以上，因此在模拟隶属函数时，最低得分为60分。为检验隶属函数和适宜性指数的准确性，将隶属函数的最高分和最低分设为3组：最高分100分、最低分60分，最高分100分、最低分65分，最高分95分、最低分65分，分别计算卷烟烟气主要化学成分适宜性指数。结果表明，隶属函数的最高分为100分、最低分为65分时，计算出的卷烟烟气主要化学成分的适宜性指数与卷烟感官质量得分（85.72分）最接近，可较准确反映出卷烟烟气主要化学成分的适宜性。在此条件下，卷烟烟气主要化学成分适宜性指数与烟气烟碱量的相关系数（0.496）大于感官质量得分与烟气烟碱量的相关系数（0.321），适宜性指数与焦碱比和一氧化碳量相关系数（-0.897和-0.490）的绝对值分别大于感官质量得分与焦碱比和一氧化碳量相关系数（-0.698和-0.421）的绝对值。说明与卷烟感官质量得分相比，卷烟烟气主要化学成分适宜性指数与烟气烟碱量、焦碱比和一氧化碳量的关系较密切。
根据本研究卷烟烟气主要化学成分适宜性指数2与卷烟感官质量得分最接近，可知采用公式（2）对烟气烟碱量进行打分、采用公式（5）对烟气一氧化碳量和焦碱比进行打分。当烟气烟碱量<0.70 mg/支时，其得分为65分;当0.70 mg/支≤烟气烟碱量<1.20 mg/支时，其得分=35×（烟气烟碱量-0.70）/（1.20-0.70）+65;当烟气烟碱量≥1.20 mg/支时，其得分为100分。当一氧化碳量≤10.00 mg/支时，其得分为100分;当10.00 mg/支<一氧化碳量≤15.00 mg/支时，其得分=100-35×（一氧化碳量-10.00）/（15.00-10.00）;当一氧化碳量>15.00 mg/支时，其得分为65分。当焦碱比≤9.00时，其得分为100分;当9.00<焦碱比≤15.00，其得分=100-35×（焦碱比-9.00）/（15.00-9.00）;当焦碱比>15.00时，其得分为65分。
4 结论
通过分析卷烟样品中烟气主要化学成分与感官质量得分的关系，确定烟气一氧化碳量、烟气烟碱量和焦碱比为评价卷烟烟气主要化学成分适宜性的指标，对3个指标进行赋值，并计算其权重，采用指数和法可计算出卷烟烟气主要化学成分适宜性指数。卷烟烟气主要化学成分适宜性指数=0.3337×焦碱比得分+0.3333×烟气烟碱量得分+0.3330×一氧化碳量得分。
参考文献：
程传玲. 2013. 卷烟烟气化学[M]. 郑州：河南人民出版社. [Cheng C L. 2013. The chemistry of cigarette smoke[M]. Zhengzhou：Henan People’s Publishing House.]
丁超，徐建萍，殷延齐，陈新亚，严妍. 2009. 主流烟气中烟碱、焦油和一氧化碳的逐口递送规律[J]. 农产品加工（学刊），（9）：75-77. [Ding C，Xu J P，Yin Y Q，Chen X Y，Yan Y. 2009. Puff-by-puff delivery discipline of nicotine，tar and carbon monoxide in the mainstream cigarette smoke[J]. Academic Periodical of Farm Products Processing，（9）：75-77.]
杜咏梅，肖协忠，王允白. 2002. 烟气焦油与卷烟安全性[J]. 中国烟草科学，23（2）：31-34. [Du Y M，Xiao X Z，Wang Y B. 2002. Correlation of the tar in smoke and cigarette security[J]. Chinese Tobacco Science，23（2）：31-34.]
何建龙. 2011. 国内低焦油卷烟市场现状及发展前景[J]. 中国市场，（6）：137-140. [He J L. 2011. Current status and development prospects of domestic market of low tar ci-garette[J]. Chinese Market，（6）：137-140.]
赖燕华，陈翠玲，欧阳璐斯，刘殷，黄清芬. 2017. 卷烟质量稳定性综合评价——基于多特征相似度分析和主成分分析[J]. 中国烟草学报，23（5）：22-30. [Lai Y H，Chen C L，Ouyang L S，Liu Y，Huang Q F. 2017. Application of multi-feature similarity analysis and principal component analysis to evaluation of cigarettes quality consistency[J]. Acta Tabacaria Sinica，23（5）：22-30.]
李葆，刘春奎，闫启峰，刘腾飞，凌午舟，许自成. 2010. 湖北恩施烟区烤烟化学成分特点及综合评价[J]. 江西农业学报，22（5）：12-14. [Li B，Liu C K，Yan Q F，Liu T F，Ling W Z，Xu Z C. 2010. Analysis of chemical components of flue-cured tobacco in Enshi tobacco-growing a-reas of Hubei Province[J]. Acta Agriculturae Jiangxi，22（5）：12-14.]
李基成. 2015. 降低卷煙主流烟气一氧化碳释放量的研究进展[J]. 广东化工，42（20）：190-192. [Li J C. 2015. Research progress of reducing carbon monoxide in cigarette mainstream smoke[J]. Guangdong Chemical Industry，42（20）：190-192.]
李世勇，胡建军，熊燕，欧阳虹. 2005. 2004年我国卷烟焦油量的探索性数据分析[J]. 烟草科技，（7）：7-10. [Li S Y，Hu J J，Xiong Y，Ouyang H. 2005. Exploratory data ana-lysis of tar level of Chinese cigarette[J]. Tobacco Science and Technology，（7）：7-10.]
刘春奎，贾琳，王小东，陈广晴，张峻松，徐世晓. 2015. 基于河南烤烟常规化学成分的适宜性评价及其聚类分析[J]. 吉林农业大学学报，37（4）：440-446. [Liu C K，Jia L，Wang X D，Chen G Q，Zhang J S，Xu S X. 2015. Sui-tability evaluation and cluster analysis of main chemical components of flue-cured tobacco leaves from Henan Province[J]. Journal of Jilin Agricultural University，37（4）：440-446.]
刘春奎，刘艳芳，刘会杰，闫启峰，贾琳，马明，马林，夏阳，誉东明，张晓飞，李庆祥，张峻松. 2019. 混合型卷烟烟气主要化学成分与感官质量的关系[J]. 南方农业学报，50（6）：1319-1327. [Liu C K，Liu Y F，Liu H J，Yan Q F，Jia L，Ma M，Ma L，Xia Y，Yu D M，Zhang X F，Li Q X，Zhang J S. 2019. Relationship between main smoke chemical components and sensory quality of blended type cigarette[J]. Journal of Southern Agriculture，50（6）：1319-1327.]
刘艳芳，程传玲，张文玉，张扬，汪文良. 2010. 卷烟主流烟气TPM及其pH与烟气烟碱量的关系[J]. 广州化工，38（2）：90-91. [Liu Y F，Cheng C L，Zhang W Y，Zhang Y，Wang W L. 2010. The relation of TMP and its pH in ci-garettes as well as nicotine of main stream smoke[J]. Guangzhou Chemical Industry，38（2）：90-91.]
牛慧伟，许自成，李青常，王龙宪，邵惠芳，焦敬华. 2012. 基于岭回归分析的烤烟焦油含量预测模型构建[J]. 湖南农业大学学报（自然科学版），38（3）：245-250. [Niu H W，Xu Z C，Li Q C，Wang L X，Shao H F，Jiao J H. 2012. Model for predicting tar content of flue-cured tobacco based on ridge regression analysis[J]. Journal of Hunan Agricultural University（Natural Science），38（3）：245-250.]
全国烟草标准化卷烟标样分技术委员会. 2004—2017. 卷烟感官标准样品说明书[M]. 郑州：郑州烟草研究院. [Ci-garette Standard Sample Technical Committee of National Tobacco Standardization. 2004-2017. The instruction for standard sample of cigarette sensory[M]. Zhengzhou：Zhengzhou Tobacco Research Institute.]
石凤学，王浩雅，王晓辉，邹泉，陈冉，孙力，张强，李红武. 2011. 卷烟烟气烟碱量和烟气焦油量的相关与回归分析[J]. 广东农业科学，38（12）：26-28. [Shi F X，Wang H Y，Wang X H，Zou Q，Chen R，Sun L，Zhang Q，Li H W. 2011. Correlation and regression analysis of smoke nicotine content and tar content in cigarette[J]. Guangdong Agricultural Science，38（12）：26-28.]
石凤学，王浩雅，张涛，孙力，牟定荣，邹泉，王理珉，张强，李红武，王晓辉，陈冉. 2013. 卷烟感官质量与烟气成分、烟支物理指标、化学成分间的相关性[J]. 南方农业学报，44（3）：486-492. [Shi F X，Wang H Y，Zhang T，Sun L，Mou D R，Zou Q，Wang L M，Zhang Q，Li H W，Wang X H，Chen R. 2013. Correlation between smoking quality and smoke components，physical index and chemical components of cigarette[J]. Journal of Southern Agriculture，44（3）：486-492.]
王家俊，梁逸曾，汪帆. 2005. 偏最小二乘法结合傅里叶变换近红外光谱同时测定卷烟焦油、烟碱和一氧化碳的释放量[J]. 分析化学，33（6）：793-797. [Wang J J，Liang Y Z，Wang F. 2005. Smiultaneous determination of tar，nicotine and carbon monoxide in smoking by partial least squares and fourier transform near infrared transmission spectrometry[J]. Chinese Journal of Analytical Chemistry，33（6）：793-797.]
王家俊，杨清，汪帆. 2007. FT-IR-ATR法预测卷烟主流烟气中的焦油、烟碱和水分[J]. 烟草科技，（9）：33-37. [Wang J J，Yang Q，Wang F. 2007. Prediction of tar，nicotine and moisture contents in main stream cigarette smoke with FT-IR-ATR spectrometry[J]. Tobacco Science and Technology，（9）：33-37.]
王建民，李晓，闫克玉，李胜华. 2002. 烟碱/焦油比与卷烟吸味品质之间的关系[J]. 烟草科技，（5）：8-11. [Wang J M，Li X，Yan K Y，Li S H. 2002. Relationship between smoking quality and nicotine/tar ratio of cigarettes[J]. Tobacco Science and Technology，（5）：8-11.]
王明锋，曾晓鹰，李先毅，廖头根，朱保昆，夏建军. 2010. 烤烟型卷烟主流烟气中烟碱、游离烟碱的量对感官舒适性的影响[J]. 食品工业，31（3）：27-31. [Wang M F，Zeng X Y，Li X Y，Liao T G，Zhu B K，Xia J J. 2010. Effects of total nicotine and free-base nicotine content in virginia type cigarette smoke on sensory coziness[J]. The Food Industry，31（3）：27-31.]
王彦亭，谢剑平，李志宏. 2010. 中国烟草种植区划[M]. 北京：科学出版社. [Wang Y T，Xie J P，Li Z H. 2010. China tobacco planting division[M]. Beijing：Science Press.]
谢剑平. 2017. 形势与未来：烟草科技发展展望[J]. 中国烟草学报，23（3）：1-7. [Xie J P. 2017. On the development prospects of tobacco science and technology in China[J]. Acta Tabacaria Sinica，23（3）：1-7.]
谢剑平，刘惠民，朱茂祥，钟科军，戴亚，杜文，谢复炜，缪明明，邓家云，聂聪，邵学广，胡清源，姚小军，李忠，张晓兵. 2009. 卷煙烟气危害性指数研究[J]. 烟草科技，（2）：5-15. [Xie J P，Liu H M，Zhu M X，Zhong K J，Dai Y，Du W，Xie F W，Miao M M，Deng J Y，Nie C，Shao X G，Hu Q Y，Yao X J，Li Z，Zhang X B. 2009. Development of a novel hazard index of mainstream cigarette smoke and its application on risk evaluation of cigarette products[J]. Tobacco Science and Technology，（2）：5-15.]
徐雅静，汪远征，王建民，黄松奇. 2005. 卷烟焦油含量预测的数学模型[J]. 郑州轻工业学院学报（自然科学版），20（3）：35-38. [Xu Y J，Wang Y Z，Wang J M，Huang S Q. 2005. Mathematics model of estimating tar content in ci-garettes[J]. Journal of Zhengzhou University of Light Industry（Natural Science），20（3）：35-38.]
杨松，孙培健，孙学辉，王宜鹏，贾云祯，聂聪，张晓兵，刘惠民. 2016. 国内外烤烟烟气焦油、7种代表性有害成分及烟碱释放量对比分析研究[J]. 中国烟草学报，22（3）：28-37. [Yang S，Sun P J，Sun X H，Wang Y P，Jia Y Z，Nie C，Zhang X B，Liu H M. 2016. Comparative analysis of tar，nicotine，and seven representative harmful components deliveries between flue-cured tobacco of domestic and foreign origins[J]. Acta Tabacaria Sinica，22（3）：28-37.]
宇传华. 2007. SPSS与统计分析[M]. 北京：电子工业出版社. [Yu C H. 2007. SPSS and statistical analysis[M]. Beijing：Electronic Industry Press.]
詹建波. 2011. 卷烟主流烟气中一氧化碳的研究[J]. 食品工业，32（5）：92-95. [Zhan J B. 2011. Analysis of smoke carbon monoxide in cigarette mainstream[J]. The Food Industry，32（5）：92-95.]
张志刚，王二彬，苏东赢. 2003. 卷烟常规化学成分与焦油的线性回归分析[J]. 烟草科技，（11）：32-33. [Zhang Z G，Wang E B，Su D Y. 2003. Linear regression correlation analysis between tar delivery and routine chemical components of cigarettes[J]. Tobacco Science and Technology，（11）：32-33.]
赵赛月，张峻松，董振山，何山，张博. 2019. 低焦油卷烟的烟气成分及吸食品质的关系研究[J]. 农产品加工，（5）：50-55. [Zhao S Y，Zhang J S，Dong Z S，He S，Zhang B. 2019. Study on the relationship between smoke composition and smoking quality of low-tar cigarettes[J]. Farm Products Processing，（5）：50-55.]
郑新章，刘立全，邱纪青，龚金龙. 1998. 国际低焦油卷烟科研新成果及其发展趋势[J]. 烟草科技，（1）：8-10. [Zheng X Z，Liu L Q，Qiu J Q，Gong J L. 1998. New research achievements and development trends of international low tar cigarettes[J]. Tobacco Science and Technology，（1）：8-10.]
郑新章，张仕华，邱纪青. 2003. 卷烟降焦减害技术研究进展[J]. 烟草科技，（11）：8-13. [Zheng X Z，Zhang S H，Qiu J Q. 2003. Progress in technology of tar and other harmful components reducing in cigarette smoke[J]. Tobacco Science and Technology，（11）：8-13.]
中国科学技术协会，中国烟草学会. 2010. 烟草科学与技术学科发展报告（2009—2010）[M]. 北京：中国科学技术出版社. [China Association of Science and Technology，Association of China Tobacco. 2010. The development report of tobacco science and technology（2009—2010）[M]. Beijing：China Science and Technology Press.]
朱保昆，王明锋，韩毅，焦玉磊，郭婧超，赵建华，廖头根. 2012. 烤烟主要烟气化学成分对卷烟感官舒适度的影响研究[J]. 云南大学学报（自然科学版），34（1）：77-83. [Zhu B K，Wang M F，Han Y，Jiao Y L，Guo J C，Zhao J H，Liao T G. 2012. Effects of main smoke chemicals on sensory coziness in flue-cured tobacco[J]. Journal of Yunnan University（Natural Science），34（1）：77-83.]
Baker R R，Pereira da Silva J R，Smith G. 2004. The effect of tobacco ingredients on smoke chemistry. Part I：Flavou-rings and additives[J]. Food and Chemical Toxicology，42（S）：39-52.
Bao M L，Joza P，Rickert W S，Lauterbach J H. 2010. An improved headspace solid-phase micro extraction method for the analysis of free-base nicotine in particulate phase of mainstream cigarette smoke[J]. Analytica Chimica Acta，66（1）：49-54.
Hoffmann D，Hoffmann I，El-Bayoumy K. 2001. The less harmful cigarette：A controversial issue. A Tribute to Ernst L. Wynder[J]. Chemical Research in Toxicology，14（7）：767-790.
Rodgman A，Green C R. 2003. Toxic chemicals in cigarette mainstream smoke：Hazard and hoopla[J]. Beitrge Zur Tabakforschung International，20（8）：481-545.]
Wang P，Dai Y，Zhou X Z，Cheng K Y，Xiao K Y，Ma K Y，Li H L，Du H Y，Zhang Y，Wang C G. 2017. Effect of cigarette material parameters on release of crotonaldehyde in mainstream cigarette smoke[J]. Tobacco Science and Technology，50（13）：43-49.
Watson C H，Trommel J，Ashley D L. 2004. Solid-phase micro-extraction-based approach to determine free-base ni-cotine in trapped mainstream cigarette smoke total particulate matter[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry，52：7240-7245.
（責任编辑 罗 丽）
