湖北烤烟主栽品种上部叶评吸质量与化学成分的关系

张 婷，李金海，廖晓玲，王 康，彭龙俊，柳 均，肖少红，陈 慧

（湖北省烟草质量监督检测站，武汉 430030）

0 引言

烤烟上部叶5～7 片约占烟叶总产量的35%，是烟叶产量的重要组成部分[1-2]。优质上部叶对卷烟香味和风格贡献很大[3]，上部烟叶较中、下部叶香气量充足、劲头大，能有效弥补低焦油烤烟型卷烟的质量风格缺陷，在现代卷烟配方中发挥着重要作用[4-7]。随着卷烟生产降焦减害、提质增香的需要，优质上部烟叶市场需求剧增，因此生产上提高上部烟叶可用性显得尤为迫切。

烟叶化学成分是决定烟叶质量和风格的物质基础[8-10]，与感官评吸质量关系密切，生产技术也主要围绕调控烟叶化学成分来提高上部烟叶的可用性。20世纪90年代至今，上部叶因烟碱、总氮含量高，糖类物质含量低，化学成分不协调、可用性较低。较多研究者认为烟碱含量高是上部烟叶质量较差的主要原因[11-14]，多采用调控施肥[15-17]、打顶[18-19]、采收[20-22]、烘烤[23-24]等农艺措施，降低烟碱含量，在一定程度上提高了上部烟叶品质[25-27]，但上部烟叶可用性较低的问题依然突出。

湖北是全国烤烟主产省份之一，烟区位于恩施、十堰、襄阳、宜昌等鄂西北地区，生态资源优越，属全国优质烟叶生产区域。因此，研究影响湖北烤烟不同品种上部叶评吸质量的关键化学指标状况，有针对性地采取生产改进措施，对指导烟叶生产具有重要意义。笔者从上部烟叶的感官质量和主要化学成分入手，采用逐步回归、通径分析等统计方法，对湖北省内主栽品种‘K326’、‘云烟87’上部烟叶的烟碱、总糖、钾等关键化学成分与感官评吸总分的相关性进行分析，同时也比较了2 个品种上部叶主要化学成分之间的差异，旨在找出影响上部烟叶可用性的最关键化学成分，为生产措施改进提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与制备

2010—2020 年在湖北恩施、十堰、襄阳、宜昌4 个产区18个县（市），能代表当地烤烟质量水平的重点收购站，抽取大田生产烤后上部烟叶样品312 个（表1），其中‘云烟87’样品207个、‘K326’样品105个，烟叶等级为B2F。

表1 烟叶样品取样地点

参照文献[28]进行评吸和化学检测样品制备。

1.2 分析方法

邀请湖北中烟工业有限责任公司9 名专业评吸员，参照表2 的评分标准对样品的香气质、香气量、杂气、刺激性、余味、燃烧性、灰色7 个指标进行评吸，计算评吸总分。

表2 烟叶感官评吸评分标准

参照文献[28]检测烟叶中的烟碱、总糖、还原糖、氯、钾、总氮指标，计算糖碱比、氮碱比、钾氯比、两糖比等协调性指标。

1.3 数据处理

采用Excel 2013、SPSS 18.0 统计软件对获得的检测数据进行整理、分析。

2 结果与分析

2.1 化学成分与评吸总分差异比较

2.1.1 方差分析 由表3 可以看出，品种间烟碱、总糖、还原糖、氯含量，以及糖碱比差异达到极显著水平，氮碱比、钾氯比、评吸总分差异达到显著水平。说明‘云烟87’、‘K326’品种间上部叶主要化学成分和感官质量存在差异。

表3 品种间上部叶化学成分与评吸总分方差分析

2.1.2 描述性统计 由表4 可知，与‘K326’相比，‘云烟87’上部叶的烟碱、氯、钾、总氮含量较低，总糖含量、还原糖含量、糖碱比、氮碱比、钾氯比较高，两糖比一致，评吸总分略高。《中国烟叶质量白皮书》[29]研究认为，国内主产区上部烤烟烟碱含量3.07%，总糖含量27.72%，还原糖含量23.08%，钾含量1.83%，总氮含量1.98%。湖北省2 个烤烟主栽品种上部叶化学成分与之比较，‘云烟87’上部叶表现为高碱、中糖、低钾、高氮，‘K326’上部叶表现为高碱、低糖、中钾、高氮。从变异系数来看，品种间各指标表现基本一致，氯含量、糖碱比、钾氯比变异系数相对较大，其余指标变异系数均较低。

表4 化学成分、评吸总分描述性统计

2.2 相关分析

由表5可见，‘云烟87’的上部叶，与评吸总分呈显著或极显著正相关关系的指标有总糖、还原糖、钾、糖碱比、钾氯比、两糖比，与评吸总分呈显著或极显著负相关关系的指标有烟碱、氯、总氮。‘K326’的上部叶，与评吸总分呈显著或极显著正相关关系的指标有还原糖、钾、钾氯比、两糖比，与评吸总分呈显著或极显著负相关关系的指标烟碱、总氮。说明影响2个品种上部烟叶评吸质量的化学指标有所不同，总糖和氯显著影响‘云烟87’上部叶评吸得分，但对‘K326’则影响不大。

表5 评吸总分与化学成分的简单相关系数

2.3 逐步回归

2.3.1 正态分布检验 本研究中烟叶评吸总分数据为小项目样本，对312个评吸总分数据进行正态分布检验，K-S检验的Sig.值为0.438，大于0.05，说明评吸总分的分布接近正态分布，评吸总分作为因变量进行逐步回归有统计学意义。

2.3.2 逐步回归分析 从表6 可以看出，‘云烟87’、‘K326’上部叶随烟碱、还原糖、钾、氯等自变量被逐步引入回归方程，方程的相关系数R、决定系数R2以及调整后的决定系数R2均表现为逐渐增大，说明引入自变量的作用是增加的。其中‘云烟87’模型的决定系数R2=0.922，则剩余因子，该值稍大，说明对评吸总分有影响的自变量不止3 个指标，还有其他指标没有考虑到，有待进一步研究。‘K326’模型的决定系数R2=0.972，则剩余因子，该值较小，说明其他指标对评吸总分影响较小。

表6 模型概述

由表7 可见，回归模型预测入选变量烟碱、还原糖、钾、氯的Sig.值均小于0.05，建立的线性回归方程有统计学意义。‘云烟87’的线性回归方程如式(1)，‘K326’的线性回归方程如式(2)。

表7 逐步回归系数

式(1)中，x1为烟碱、x2为还原糖、x3为钾；式(2)中，x1为还原糖、x2为氯、x3为钾。

由逐步回归分析结果可以看出，在湖北省影响‘云烟87’上部叶感官评吸质量的关键化学指标是烟碱、还原糖、钾，影响‘K326’上部叶感官评吸质量的关键化学指标是还原糖、氯、钾。

2.4 通径分析

通过简单相关系数（表8）和直接通径系数计算间接通径系数（表9）。‘云烟87’上部叶的3项化学指标对评吸总分的直接影响中，还原糖的直接作用最大，其次是钾，最小的是烟碱，其中还原糖为正向直接作用，烟碱、钾为负向直接作用。分析间接通径系数发现，烟碱通过还原糖、还原糖通过烟碱、钾通过还原糖对评吸总分的间接作用较大。综合来看，烟碱的间接通径系数之和为-0.279，数值为负且较小，还原糖和钾的间接通径系数合计分别为1.005、1.280，数值为正且较大，说明上部烟叶中钾和还原糖含量增加，对评吸总分的增加具有较大的正向作用，烟碱含量的增加对评吸总分的增加具有负向作用，但是负向作用不大。

表9 简单相关系数的分解

‘K326’上部叶的3项化学指标对评吸总分的直接影响中，还原糖的直接作用最大，其次是钾，最小的是氯，其中还原糖和钾为正向直接作用，氯为负向直接作用。分析间接通径系数发现，还原糖通过钾、氯通过还原糖、钾通过还原糖对评吸总分的间接作用较大。综合来看，还原糖、氯、钾的间接通径系数之和分别为0.215、0.112、0.727，均为正值，说明上部烟叶中还原糖、氯、钾含量增加，对评吸总分的增加具有较大的正向作用，其中正向作用最大的是钾，其次是还原糖和氯。

3 结论与讨论

本研究发现‘云烟87’、‘K326’品种间上部叶主要化学成分和感官质量存在显著差异，说明2 个品种烟叶的内含物质合成、转化能力受遗传特性支配，存在一定差异。2个品种上部叶化学指标的共同显著特点是烟碱和总氮含量较高。从品种间比较看，‘云烟87’上部叶烟碱含量低于‘K326’，与吴玉萍等[30]在云南的研究结论一致，说明‘K326’是一个上部叶高烟碱型品种。综合来看，在湖北省‘云烟87’上部化学成分的适宜性、协调性和感官评吸总分相对好于‘K326’。

相关分析发现，上部烟叶感官评吸总分与还原糖、总糖、钾含量呈显著或极显著正相关，与烟碱、总氮、氯含量呈显著或极显著负相关，表明随着总糖、还原糖、钾含量的增加，上部叶整体感官质量提高，随着烟碱、总氮、氯含量的升高，上部叶整体感官质量下降。

逐步回归法是解决多元变量问题比较有效的统计方法，在讨论烟叶质量评价指标的关系时具有一定实用价值[31-32]。本研究通过逐步回归和通径分析发现，影响‘云烟87’上部叶感官评吸质量的关键化学指标是还原糖、钾、烟碱，影响‘K326’上部叶感官评吸质量的关键化学指标是钾、还原糖、氯。

本研究认为，在湖北烟叶产区，针对‘云烟87’上部叶，生产上应注重提高田间采收成熟度和调制成熟度，调控碳氮代谢，促进淀粉、蛋白质等大分子物质充分转化，以提高还原糖含量，协同提高钾含量，控制烟碱含量。针对‘K326’上部叶，生产上应首要注重提高钾含量，同时适度进行生产调控，提高还原糖和氯含量，以实现提高上部烟叶评吸质量、提升工业可用性的目标。本研究结论是基于湖北省内近10 年烟叶样品检测数据分析得出，对于有针对性地根据品种调控化学成分、优化改进生产技术、提高上部烟叶质量，具有一定参考价值，但烟叶质量形成因素复杂多样，生产上需进一步实践验证。