不同叶位雪茄烟叶质量特征变化趋势分析

张光海，孔光辉，焦方婵，夏华昌，赵高坤，姚 恒，吴玉萍，李永平

不同叶位雪茄烟叶质量特征变化趋势分析

张光海，孔光辉，焦方婵，夏华昌，赵高坤，姚 恒，吴玉萍，李永平*

（云南省烟草农业科学研究院，昆明 650021）

为研究雪茄烟叶质量特征随叶位的变化趋势，提高烟叶工业可用性，系统分析了6个雪茄烟叶品种每个叶位鲜烟叶、晾制后原烟和发酵后烟叶的质量等级、外观质量和常规化学成分差异。结果表明，随着烟叶着生部位上升，晾制后颜色呈现出黄褐色-浅褐色-褐色-红褐色变化；主支脉逐渐增粗，叶片厚度、油分和光泽均逐渐增加。叶位由下至上，烟叶中烟碱、总氮、总糖、还原糖和氯含量逐渐增加，钾、镁含量逐渐减少。烟叶烟碱、总氮、总糖和还原糖含量间及与6个外观质量指标间呈极显著正相关关系，钾、镁与外观质量显著负相关。综合外观质量和内在化学成分，可将不同叶位的烟叶划分为4个质量不同的叶位组，分别为P1～P3、P4～P10、P11～P14、P15～P16。其中P1～P3、P15～P16主要产出茄芯烟叶；P4～P10主要产出茄衣和茄套烟叶，整株烟的大部分茄衣烟叶产于该叶组；P11～14主要产出茄套烟叶，可少量产出茄衣烟叶。

雪茄烟叶；遮荫栽培；烟叶叶位；外观质量；内在品质

雪茄对烟叶原料的质量要求较高，烟叶原料的生产环节多且复杂，属于资金投入大、技术含量高、劳动用工多、生产周期长的设施农业。雪茄烟叶从田间到工业应用过程中，经历了采收后的鲜烟叶、晾制后的原烟和农业发酵后的烟叶3种不同状态，其质量决定着雪茄烟叶的使用价值和经济效益。不同部位的烟叶有不同的用途和价值。国外的雪茄烟叶一般根据着生部位，将产出的烟叶划分为Medio Tiempo、Ligero、Seco和Volado 4种类型[1-2]。而遮荫栽培的雪茄烟叶根据着生部位由上至下分为8种类型：Corona，主要作为茄芯原料；Centro gordo，作为茄套或茄芯原料使用；Segundo centro fino、Primer centro fino、Segundo centro ligero、Centro ligero、Uno y medio，是生产茄衣烟叶的主要叶位；Libre de pie，作为茄套或茄芯烟叶使用；Mañanita，采收前统一优化去除[1]。

国内的雪茄烟叶栽培方式分为茄衣烟叶栽培和茄芯烟叶栽培两种，两种栽培方式的产地环境要求、种植密度、施肥水平、采收成熟度等均存在明显差异，每个类型的烟叶分上部叶、中部叶和下部叶，晾制或发酵后再分拣出茄套烟叶[3-5]。目前，国产茄衣烟叶已进入雪茄烟产品配方使用，但依然存在品质不高、优质茄衣质量评价体系不健全、优质茄衣品质形成要素不明确等瓶颈问题[6-7]。研究国内主栽茄衣品种的不同叶位烟叶的质量变化趋势可助力生产人员准确识别不同用途雪茄烟叶的质量特征，推进雪茄烟叶均质化生产技术体系构建与应用。

雪茄烟叶的质量是由烟叶的外观质量和内在品质综合反映出来的，外观质量是指烟叶表现出的视觉特征特性，内在品质是烟叶的化学成分和评吸时产生烟气的感官特性，是对烟叶进行优劣等级划分的依据[8-9]。然而，目前关于雪茄烟叶不同类型、部位和等级的烟叶质量特征描述评价等基础性研究工作非常缺乏。特别是不同状态烟叶的质量变化规律尚未见报道。因此，本研究系统分析不同状态下不同叶位烟叶的外观质量、内在化学成分和质量等级变化规律及三者的相互关系，以期为优质雪茄烟叶品种的筛选及烟叶原料的综合质量评价和工业应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为国内主栽的雪茄烟叶品种云雪1号（YX1）、云雪2号（YX2）、云雪36号（YX36）、云雪38号（YX38）、楚雪26号（CX26）和川雪2号（CX2）。研究材料生产调制周期为2022年5月—2023年3月。大田期为2022年5月—8月，晾制期7月—9月。种植和晾制地点为云南省玉溪市澄江市龙街街道张家村（东经102°88'，北纬24°65'），海拔高度1753 m，大田期日均温21.15 ℃，日照时数4.6 h，相对湿度74%，土壤质地为中壤土，有效耕作层厚度≥20 cm，移栽后15 d顶部用透光率70%的白色圆丝高密度聚乙烯（HDPE）遮荫网进行遮荫栽培。种植地块2022年耕层土壤测定结果为pH 7.44，有机质28.26%，碱解氮95.84 mg/kg，有效磷（P2O5）29.31 mg/kg，速效钾（K2O）176.72 mg/kg，氯离子19.30 mg/kg，交换性钙15.43 cmol/kg，交换性镁3.47 cmol/kg。发酵期为2022年10月至次年3月，发酵地点为云南省玉溪市元江县，海拔高度800 m，发酵期室内日均温22.28 ℃，相对湿度62.03%。

1.2 试验方法

1.2.2 烟叶分级与质量评价 （1）雪茄烟叶鲜叶：参照DB53/T 1193-2023《雪茄烟叶鲜叶分级》[10]进行分级，依据部位、叶片长度、完整度、均匀度、支脉粗细、叶片厚度、成熟度、洁净度、残伤区分级别，统计不同叶位1级、2级和N级鲜叶质量。

（2）雪茄烟叶原烟：同叶位同等级鲜烟叶编竿晾制后，参照Q/YNYC(KJ).J01—2022 《雪茄烟叶原烟商业交接等级标准》[11]进行原烟分级，依据叶片长度、完整度、成熟度、油分、身份、均匀性、脉相区分级别，并统计不同叶位1、2、3、N级原烟质量。

雪茄烟叶原烟外观质量评价：采取10分制的评分规则分别对每叶位4个等级的每片烟叶的成熟度、身份结构、油分、完整度、均匀度和光泽度等6个指标进行赋值评分。6个单指标均被分为3个档次，第一档次（8～10分）、第二档次（5～7分）和第三档次（1～4分）[11-12]。由6名专业分级人员组成外观质量评价小组，对每一片烟叶进行打分评价，统计均值。

（3）发酵后雪茄烟叶：原烟按农业堆积发酵工艺进行集中发酵后，参照烟草行业标准YC/T 588—2021《雪茄烟叶工商交接等级标准》进行分级，依据叶片长度、叶片完整度、均匀度、油分、光泽、身份、脉相、韧性，以及杂色、残伤、破损等因素区分级别，并统计不同叶位茄衣、茄套和茄芯烟叶质量[12]。

1.2.3 烟叶化学成分测定 采用流动连续法和原子吸收法测定发酵后烟叶中总氮、总烟碱、总糖、还原糖、钾、氯和镁的含量。测定方法参照行业标准YC/T 161—2002、YC/T 468—2021、YC/T 159—2019、YC/T 217—2007、YC/T 162—2011和YC/T 175—2003。

1.2.4 数据统计与分析 采用双因素方差分析法（Two-way ANOVA）分析不同品种、不同叶位的烟叶指标等多组变量之间的差异显著性；采用Fisher最小显著差检验法（Fisher's LSD）比较多组变量的差异水平。利用SPSS 24.0（IBM）统计分析软件进行描述性统计分析和方差分析。采用OriginPro 2023（10.0.0.154）进行K-means聚类分析和图形绘制。

2 结 果

2.1 不同叶位雪茄烟叶等级变化规律分析

2.1.1 雪茄烟叶鲜叶 从图1可见，不同品种、不同叶位的雪茄鲜烟叶间各等级占比差异均较小，总体趋势表明1～3叶位2级和N级烟叶占比较高，平均占比总计为52.28%；4～13叶位1级烟叶占比较高，平均占比85.43%，2级和N级烟叶合计仅占14.58%；14～16叶位1级烟叶比例下降，2级烟叶逐渐增加（图1）。从完整度、均匀度、身份、脉相和洁净度等指标综合评价，第4～13叶位的鲜叶质量较高。

注：由上至下每行由左向右分别为云雪1号、云雪2号、云雪36号、云雪38号、楚雪26号和川雪2号。下同。

Note: From top to bottom and left to right are Yunxue1, Yunxue 2, Yunxue 36, Yunxue 38, Chuxue26 and Chuxue2. The same as below.

图1 不同叶位的雪茄烟叶鲜叶等级占比

Fig. 1 The grade proportion of different leaf positions of fresh cigar tobacco leaves

2.1.2 雪茄烟叶原烟 图2表明，不同品种的雪茄烟叶原烟等级占比差异较大，不同叶位间差异也较大，表明晾制环节对烟叶质量影响较大，是雪茄烟叶质量形成的关键环节。晾制后原烟等级占比的总体趋势表明，1～5叶位的1级烟叶占比非常低，3级和N级烟叶占比较高；6～14叶位的1级烟叶占比较高，N级烟叶占比总体很少；15～16叶位1级烟叶有所下降，2级烟叶逐渐增加。

(1)利于调整投融资结构。融资租赁能够扩宽融资渠道，更新融资方式，其所关注的并非是资产的多少，而是还款能力。融资难的问题一直是中小企业面临的主要问题之一，要解决这一问题，就可以通过融资租赁的方式来完成，在调整投融资结构的同时，促进经济的增长。

2.1.3 发酵后雪茄烟叶 对发酵后的雪茄烟叶按茄衣、茄套和茄芯烟叶进行分拣，不同品种不同叶位3种类型烟叶的产出占比存在一定差异（图3）。从总体变化趋势可知，1～3叶位主要产出茄芯烟叶，产出少量茄套烟叶；4～11叶位主要产出茄衣和茄套烟叶，全株大部分茄衣烟叶产于该叶组；12～14叶位主要产出茄套烟叶，可产生少数茄衣烟叶；15～16叶位主要产出茄芯烟叶。云雪2号、楚雪26和川雪2号茄衣产出率相对较高。

图3 不同叶位的茄衣、茄套和茄芯烟叶产出占比

Fig. 3 The proportion of tobacco yield in different leaf of wrapper, binder and filler cigar tobacco leaves

2.2 不同叶位烟叶外观质量分析

通过烟叶综合测试台GGTM-900Pro（http://www. shmicrovision.com/#/productlist）采集了云雪2号的1～16叶位晾制后烟叶的特征图片（图4），表明随着烟叶着生部位的上升，烟叶的颜色逐渐加深，基本呈现从黄褐色-浅褐色-褐色-红褐色的变化；主脉和支脉逐渐增粗，叶片厚度逐渐增厚，油分和光泽逐渐增强，叶长先增加后降低。进一步分析了6个品种不同叶位的外观质量指标（图5），结果表明不同叶位烟叶的成熟度、叶片结构、油分、完整度、脉相、均匀度和光泽累计评分值存在一定差异，1～3叶位的累计评分值最低，4～14叶位的累计评分值较高，15～16叶位的累计评分值居中。从各项单项评价指标来看，成熟度和油分从第1至第16叶位呈逐渐增加的趋势；叶片结构和光泽5～12叶位基本一致且评分较高；完整度和均匀度无明显规律。

综合不同叶位的特征图片和外观质量评分值得出，雪茄烟叶遮荫栽培条件下，1～3叶位产出的烟叶质量较差，主要特征是叶片薄、油分较差、颜色浅且不均匀，4～12叶位的叶片身份适中、叶片结构疏松、支脉较细、油分和光泽较好、颜色褐色且均匀，13～16叶位产出的烟叶身份较厚、支脉较粗、油分和光泽较好、颜色深褐且较均匀。

图4 不同叶位雪茄烟叶原烟外观质量特征

图5 不同品种的不同叶位烟叶原烟外观质量评分差异

2.3 不同叶位烟叶内在化学成分分析

由表1可知，随叶片着生部位上升，烟叶中烟碱、总氮、总糖和还原糖含量总体呈逐渐增加的趋势，钾和镁含量随烟叶的着生部位上升总体呈逐渐降低的趋势，氯含量随烟叶的着生部位上升总体呈逐渐增加的趋势。方差分析结果表明不同叶位的总氮（= 23.11，＜0.000 1）、总烟碱（=73.56，＜0.000 1）、总糖（=52.87，＜0.000 1）、还原糖（=54.64，＜0.000 1）、钾（=31.99，＜0.000 1）、镁（=35.07，＜0.000 1）和氯（=21.46，＜0.000 1）的总体均值存在显著差异。各品种不同叶位的各项指标均值结果表明，烟碱含量，第1～4叶位总体均值显著低于第5～16叶位，第5～6叶位总体均值显著低于第7～16叶位，第7～8叶位总体均值显著低于第9～16叶位，第9～12叶位总体均值显著低于第13～16叶位，第13～14叶位总体均值显著低于第15～16叶位。总氮含量，第1～6叶位总体均值显著低于第7～16叶位。总糖和还原糖含量，第1～8叶位总体均值显著低于第9～16叶位，第9～12叶位总体均值显著低于第13～16叶位，第13～14叶位总体均值显著低于第15～16叶位。钾含量，第1～6叶位总体均值显著高于第7～11叶位，第12～14叶位总体均值显著高于第15～16叶位。镁含量，第1～3叶位总体均值显著高于第4～16叶位。氯含量，第1～10叶位总体均值显著低于第11～16叶位。

表1 不同叶位烟叶化学成分均值

注：表中不同叶位的化学成分数值为6个品种的均值。

Note: The chemical composition values of different leaf positions in the table are the average of six varieties.

2.4 烟叶化学成分与外观质量相关性分析

不同品种不同叶位的240份样品的常规化学成分和外观质量评分值的相关性结果表明（图6），烟叶的烟碱、总氮、总糖、还原糖和氯之间显著正相关；烟碱、总氮、总糖、还原糖4个指标与钾、镁之间显著负相关；烟叶的成熟度、组织结构、油分、完整度、均匀度和光泽6个外观质量评分相互之间均存在显著正相关关系；烟叶的烟碱、总氮、总糖、还原糖与6个外观质量评分相互之间显著正相关；烟叶的钾、镁与外观质量指标显著负相关。

2.5 不同叶位烟叶化学成分与外观质量聚类分析

为探索第1-16叶位烟叶的质量特征规律，首先以7个常规化学成分指标和6个外观质量评分指标为观测变量，通过肘部法则（Elbow Method）、轮廓系数法（Silhouette Method）和间隔统计量法（Gap Statistic）来计算最佳的分类集群数（值），结果表明最优的聚类集群数量为4。K-means聚类分析发现（图7）1～3叶位、4～10叶位、11～14叶位和15～16叶位的样本分别被聚类为4个簇，cluster 2和cluster 3的少数样本存在离群现象，其余簇离群样本均非常少。从总体聚类结果可以得出遮荫栽培的雪茄烟叶，留叶数为16时，不同叶位的烟叶可以划分为4类，即下部3片、中部7片、上二棚及上部5片和顶叶2片。

注：右侧的柱状图表示变量间的相关系数，颜色的深度表示变量之间相关强度。颜色越深，相关性越高。红色为正相关，蓝色为负相关。

Note: The depth of color indicates the intensity of the correlation between covariates. The darker the color, the higher the correlation was. Red represented positive correlation and blue represented negative correlation.

图6 雪茄烟叶的化学成分与外观质量相关性热图

Fig. 6 The correlation heat map of chemical composition and appearance quality of cigar tobacco leaves

图7 不同叶位的雪茄烟叶质量指标聚类分析

3 讨 论

本文系统分析了遮荫条件下国内主栽雪茄烟叶不同叶位雪茄烟叶鲜叶、晾制后原烟和发酵后烟叶的质量等级变化情况。1～3叶位的鲜叶质量总体较差，导致晾制后的优叶率较低，发酵后茄衣产出占比亦非常低，因此在生产过程中脚叶去除和烟株结构优化显得尤为重要。5～16叶位的鲜叶总体质量较佳，晾制后的优叶率、发酵后茄衣及茄套产出率也相对较高（图1-3）。但综合身份、均匀度、脉相、成熟度等外观质量指标，4～12叶位的原烟质量较高，具有身份稍薄、颜色均匀、支脉较细等茄衣烟叶的质量特征（图4-5）。同时，本文分析了不同叶位的雪茄烟叶常规化学成分变化趋势，结果发现从下至上，烟叶的总氮、总烟碱、总糖、还原糖和氯含量逐渐增加，钾、镁含量逐渐减少（表1），与烤烟、白肋烟的变化规律基本一致[13-15]。结果还发现1～5叶位、6～14叶位和15～16叶位的多数化学指标的含量分别处在相近水平（表1），而外观质量则是1～3叶位、4～12叶位和13～16叶位的综合评分值分别处在相近水平（图4-5）。

国内相关研究表明，雪茄烟叶的总氮、烟碱、总糖、还原糖之间存在显著正相关关系，化学成分显著影响烟叶的感观质量[16-18]，烟碱与钾含量显著负相关关系[15]，本研究结果与之相近，表明在一定含量范围内，烟碱、总氮、糖、钾和镁含量可以表征烟叶的质量差异。值得关注的是，氯含量与烟叶的完整度及油分极显著正相关，这可能表明氯含量越高，烟叶油分越足，越不易破碎，此前该研究结果在雪茄烟叶上未见研究报道，值得进一步研究验证。

为进一步划分不同叶位雪茄烟叶的质量档次，为不同叶位烟叶的生产应用提供依据，采用K-means聚类分析法依据化学成分和外观质量指标进行叶位分簇。结果表明不同叶位的样本被聚类为4个簇，分别为P1～P3、P4～P10、P11～P14、P15～P16。这与国外的雪茄烟叶分类相一致[1-2]。但存在少数离群样本和叶位交叉分簇，主要原因是用于聚类分析的数据是多个品种多个等级，品种及分级均会产生一定的背景误差。前人关于不同部位的雪茄烟叶的外观质量、化学成分和感官质量的报道与本文结果基本一致[19-23]。综合本研究鲜叶、原烟等级质量和发酵后各类型烟叶产出占比，外观质量评分值和内在化学成分的变化规律，可以得出遮荫栽培条件下生产出的雪茄烟叶，1～3叶位烟叶外观身份较薄、颜色浅、油分差，内在化学成分含碳和含氮化合物低、钾和镁含量高，适用于茄芯烟叶的填充原料，有助于改善雪茄烟支的燃烧性；4～10叶位外观颜色褐色、身份适中、油分较足、主脉和支脉粗细较细、叶片大小适中，内在化学成分相对协调，适用于茄衣和茄套烟叶原料；11～14叶位烟叶油分较足、身份稍厚、韧性和张力强，主要适用茄套烟叶原料，少量可适用茄衣原料；15～16叶位叶片身份较厚、油分足、烟碱含量高，氯及含氮化合物等阻燃物质含量高，适用于茄芯烟叶原料。

本研究中，关于茄衣、茄芯、茄套的划分均参考行业标准YC/T 588—2021《雪茄烟叶工商交接等级标准》进行，主要评价指标为外观质量要素。本研究虽然对不同叶位产出的雪茄烟叶化学成分和工业用途进行了研究，但并没有对二者之间的内在关系进行分析。下一步，将应用多种统计方法，进一步研究不同用途烟叶内在成分的差异特点，以更加深刻地了解二者之间的关系，并探寻能够表征不同用途雪茄烟叶的关键化学指标。

4 结 论

研究表明，随着雪茄烟叶的着生部位的上升，烟叶的颜色逐渐加深，呈现从黄褐色-浅褐色-褐色-红褐色的变化；叶长先增加后减小。叶位由下至上，烟叶中烟碱、总氮、总糖、还原糖和氯含量逐渐增加，烟叶的钾、镁含量逐渐减少。雪茄烟叶烟碱、总氮、总糖和还原糖间及与成熟度、组织结构、油分、完整度、脉相和光泽等外观质量指标呈极显著正相关，而钾、镁与外观质量呈显著负相关。综合外观质量和内在化学成分，可将不同的叶位划分为4个叶位组。1～3及15～16叶位主要产出茄芯烟叶原料，4～10叶位主要产出茄衣和茄套烟叶原料，11～14叶位主要产出茄套烟叶原料，少量产出茄衣原料。

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Analysis on the Quality Characteristics Change Trendency in Different Leaf Positions of Cigar Tobacco Leaves

ZHANG Guanghai, KONG Guanghui, JIAO Fangchan, XIA Huachang, ZHAO Gaokun, YAO Heng, WU Yuping, LI Yongping*

(Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences, Kunming 650021, China)

To study the variation of quality characteristics of cigar tobacco leaves at different leaf positions and improve the industrial usability of tobacco leaves, we systematically analyzed the quality grade, appearance quality, and chemical composition differences of cigar tobacco leaves at each leaf position from six cigar tobacco varieties. The results indicated that the color changed from yellow brown-light brown-brown-reddish-brown with the rise of growing positions of cigar tobacco leaves. The vein, thickness, oil content and luster increased gradually. From bottom to top, the contents of nicotine, total nitrogen, total sugar, reducing sugar and chlorine in tobacco leaves increased gradually, while the contents of potassium and magnesium in tobacco leaves decreased gradually. There was a significant positive correlation between nicotine, total nitrogen, total sugar and reducing sugar in cigar tobacco leaves and six appearance quality indexes, while there was a significant negative correlation between potassium and magnesium and appearance quality. The cigar tobacco leaves at different leaf positions could be divided into four groups with different quality, namely P1～P3, P4～P10, P11～P14 and P15～P16. Among them, P1～P3, P15～P16 mainly produce filler tobacco leaves, P4～P10 mainly produce wrapper and binder, and most of the whole plant tobacco leaves are produced in this leaf group. P11～14 mainly produce binder and can produce a small amount of wrapper.

cigar tobacco leaf; shade conditions; tobacco leaf position; appearance quality; internal quality

TS41+1

A

1007-5119(2023)06-0091-09

中国烟草总公司云南省公司科技项目（2021530000241004、2020530000241001）

张光海（1991-），男，助理研究员，博士，主要从事雪茄烟叶研究开发。E-mail：zghzxf@126.com。*通信作者，E-mail：ypli@yntsti.com

2023-05-10

2023-10-23

10.13496/j.issn.1007-5119.2023.06.013