王育軍，周冀衡*，李強，張一揚，曾敏，解燕，毛建書

1.湖南農(nóng)業(yè)大學煙草研究院，長沙市芙蓉區(qū)農(nóng)大路1號 410128

2.川渝中煙工業(yè)有限責任公司物資供應中心，成都市錦江區(qū)桂王橋南街26號 610000

3.云南省煙草公司曲靖市分公司，云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)玄天路51號655000

曲靖煙葉化學成分可用性及其對感官評吸質(zhì)量的影響

王育軍1，周冀衡*1，李強1，張一揚1，曾敏2，解燕3，毛建書3

1.湖南農(nóng)業(yè)大學煙草研究院，長沙市芙蓉區(qū)農(nóng)大路1號 410128

2.川渝中煙工業(yè)有限責任公司物資供應中心，成都市錦江區(qū)桂王橋南街26號 610000

3.云南省煙草公司曲靖市分公司，云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)玄天路51號655000

運用模糊數(shù)學和主成分分析方法計算出代表煙葉質(zhì)量狀況的化學成分可用性指數(shù)（CCUI值），對曲靖煙葉化學成分可用性進行綜合評價，分析了化學成分對感官評吸質(zhì)量的影響。結果表明：①曲靖煙葉煙堿、鉀、氯含量和氮堿比適中，總糖、還原糖含量和鉀氯比、糖堿比偏高，總氮和淀粉含量稍低。②曲靖煙葉氯含量在等級間差異不顯著，總氮含量在品種間差異不顯著，氮堿比在品種間和產(chǎn)地間差異不顯著，其余化學成分在等級、品種和產(chǎn)地間均存在顯著或極顯著差異；煙葉化學成分可用性等級間表現(xiàn)為：C3F>B2F>X2F，品種間為：K326>紅大>中煙100>云煙85>云煙97>云煙87>NC102>NC297，產(chǎn)地間為：師宗縣>羅平縣>麒麟?yún)^(qū)>陸良縣>宣威市>沾益縣>會澤縣>馬龍縣。③灰色關聯(lián)分析表明，曲靖煙葉化學成分主要影響感官評吸質(zhì)量評價指標中的灰色、燃燒性、勁頭和香氣質(zhì)。

曲靖；烤煙；化學成分；可用性；感官質(zhì)量；灰色關聯(lián)分析

煙葉質(zhì)量由葉內(nèi)化學成分含量及其比例的協(xié)調(diào)性決定［1］。煙葉主要化學成分含量決定著卷煙的煙氣特性，影響煙葉的工業(yè)可用性和卷煙產(chǎn)品的安全性［2］。杜文等［3］以常規(guī)化學成分為基礎，利用評價曲線分析煙葉質(zhì)量，結果符合卷煙工業(yè)企業(yè)對煙葉原料可用性評價的要求；李廣才等［4］運用廣義可加模型系統(tǒng)研究了煙葉主要化學成分含量與評吸質(zhì)量的關系；鄧小華［5］、丁云生［6］、羅華［7］和楊杰［8］等也對煙葉化學成分可用性評價進行了大量研究。曲靖市是云南省最大的優(yōu)質(zhì)煙葉產(chǎn)區(qū)之一，同時也是國家儲備煙葉和出口煙葉的重要基地，境內(nèi)有關烤煙化學成分可用性及采用灰色關聯(lián)方法研究煙葉化學成分含量與感官評吸質(zhì)量關系的研究鮮見報道。為此，基于模糊數(shù)學理論系統(tǒng)分析了曲靖烤煙化學成分的可用性，并利用灰色關聯(lián)度分析對煙葉化學成分含量與感官評吸質(zhì)量的關系進行了量化研究，旨在更好地認識該市烤煙質(zhì)量特征，為指導特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)和卷煙工業(yè)企業(yè)進行煙葉原料選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2009—2010年，在曲靖市8個植煙區(qū)、縣（會澤縣、陸良縣、羅平縣、馬龍縣、麒麟?yún)^(qū)、師宗縣、宣威市和沾益縣），以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，由各煙草公司生產(chǎn)科的相關人員按照GB 2635—1992［9］中的烤煙分級標準，采集當?shù)?個烤煙品種（K326、紅大、云煙87、云煙97、云煙85、NC102、NC297和中煙100）的B2F（上橘二）、C3F（中橘三）和X2F（下橘二）初烤煙葉樣品，共計636套，每套各個等級各2 kg。樣品采集要求選擇當?shù)赜写硇?、施肥合理、煙田長勢長相良好、適時成熟采收且烤后外觀質(zhì)量較好的煙葉。所取煙樣均為各地區(qū)的主栽品種，各區(qū)、縣樣品數(shù)量的確定充分考慮了當?shù)刂矡熀０蔚茸匀粭l件。

1.2 測定方法

煙葉樣品統(tǒng)一寄送湖南農(nóng)業(yè)大學煙草研究院進行分析檢測，其中總糖、還原糖、總氮、煙堿和氯的測定采用連續(xù)流動分析法［10］，鉀的測定采用火焰光度計法［11］，淀粉的測定參照宋淑芳等［12］的方法，并計算糖堿比、氮堿比和鉀氯比。由川渝中煙工業(yè)有限責任公司的評吸人員參照YC/T 138—1998［13］和單料煙9分制評吸方法［14-15］對C3F等級煙樣的香氣質(zhì)等12項指標進行評定。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

煙葉化學成分可用性指數(shù)（Chemical Component Usability Index，CCUI）根據(jù)隸屬度函數(shù)模型指數(shù)和方法確定，計算公式為：

本研究根據(jù)主成分分析方法確定各煙葉化學成分指標的權重［16］，運用灰色關聯(lián)度分析研究煙葉化學成分含量與感官評吸質(zhì)量的關系［14］，采用SPSS 19.0、DPS7.05和Excel等統(tǒng)計學軟件進行相關數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 煙葉化學成分含量變化

2.1.1 曲靖煙葉化學成分含量總體特征

由表1可知，煙葉化學成分在樣品間存在廣泛差異，其中氯含量和鉀氯比的變異程度較大，穩(wěn)定性較差；總糖的變異程度最小。根據(jù)國際優(yōu)質(zhì)煙葉化學成分指標［8］，曲靖市煙葉總糖和還原糖含量以及鉀氯比和糖堿比偏高，煙堿、鉀和氯含量以及氮堿比適中，總氮和淀粉含量稍低?？偺呛瓦€原糖的偏度系數(shù)小于0，為負向偏態(tài)峰，其他指標為正向偏態(tài)峰?？偺?、還原糖和煙堿的峰度系數(shù)小于0，為低闊峰，其他指標為尖峭峰。

2.1.2 不同等級間煙葉化學成分含量差異

由表2可知，不同等級間烤煙總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和淀粉含量，以及糖堿比和氮堿比差異達極顯著（P<0.01）水平，鉀氯比差異達顯著（P<0.05）水平，而氯含量差異不顯著?？偺呛瓦€原糖含量呈現(xiàn)出C3F>X2F>B2F的趨勢，總氮和煙堿表現(xiàn)為B2F>C3F> X2F，鉀含量以及鉀氯比、糖堿比和氮堿比的表現(xiàn)與總氮和煙堿的趨勢相反，淀粉含量以C3F等級較高、X2F等級較低。

2.1.3 不同品種間煙葉化學成分含量差異

由表3可知，除總氮含量和氮堿比外，其余化學成分指標在烤煙品種間均存在極顯著（P<0.01）差異。其中總糖含量以云煙87最高，中煙100次之，K326最低；還原糖含量以紅大最高，中煙100次之，K326最低；煙堿含量以K326最高，云煙97次之，中煙100最低；鉀含量以K326最高，紅大次之，NC102最低；氯含量以NC297最高，K326次之，中煙100最低；淀粉含量以云煙97最高，云煙85次之，NC102最低；鉀氯比以中煙100最高，紅大次之，NC297最低；糖堿比以中煙100最高，云煙85次之，K326最低。

表1 曲靖煙葉主要化學成分的描述統(tǒng)計分析Tab.1Descriptive analysis of major chemical component contents in Qujing tobacco leaves

表2 不同等級間化學成分差異分析Tab.2Differences of chemical components among tobacco leaf grades

表3 不同品種間煙葉化學成分差異分析Tab.3Differences of chemical components among tobacco varieties

2.1.4 不同產(chǎn)地間煙葉化學成分含量差異

由表4可知，不同產(chǎn)地間煙葉總糖、還原糖、煙堿、氯和淀粉含量，以及鉀氯比和糖堿比差異達極顯著（P< 0.01）水平，總氮和鉀含量差異達顯著（P<0.05）水平，氮堿比差異不顯著。不同產(chǎn)地間煙葉化學成分存在較大的差異，可能與植煙區(qū)立體氣候明顯而烤煙生長和煙葉品質(zhì)形成受生態(tài)環(huán)境因子影響較大有關。

2.2 煙葉化學成分可用性綜合評價

2.2.1 煙葉化學成分指標的隸屬函數(shù)類型、曲線拐點值及權重

選取總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯和淀粉含量，以及鉀氯比、糖堿比和氮堿比共10項指標，作為評價曲靖烤煙化學成分可用性的因子。利用隸屬函數(shù)公式計算各參評指標的Nij，使各煙葉化學成分指標的原始數(shù)據(jù)轉化為0～1分布的、無量綱差異的數(shù)值。常用于綜合評價的隸屬函數(shù)類型主要有S型、反S型和拋物線型3種，其中煙葉總糖、還原糖、總氮、煙堿和氯含量，以及糖堿比和氮堿比的隸屬函數(shù)類型均為拋物線型，函數(shù)表達式為：

表4 不同產(chǎn)地間化學成分差異分析Tab.4Differences of chemical components among tobacco from different growing areas

煙葉鉀含量和鉀氯比的隸屬函數(shù)類型均為S型，函數(shù)表達式為：

煙葉淀粉含量的隸屬函數(shù)類型為反S型，函數(shù)表達式為：

式中：x為各煙葉化學成分指標的實際測量值，x4和x1表示各指標的上、下臨界值，x3和x2為各指標的上、下限最優(yōu)值。

參照以往研究［17-18］，確定各煙葉化學成分指標的隸屬函數(shù)類型及拐點值。將煙葉樣品各化學成分指標的實測值代入公式（1）～公式（3），計算各參評指標的隸屬度值，并基于轉化后的隸屬度值進行主成分分析，求出各指標的權重值。由表5可知，鉀含量的權重最大，還原糖含量的權重最小。

表5 曲靖市煙葉化學成分指標的隸屬函數(shù)類型、拐點值及權重Tab.5Function types，inflection points and weight values of chemical components in Qujing tobacco leaves

表6 因子分析結果Tab.6Results of factor analysis

主成分分析結果（表6）表明，以特征值大于1，共提取了4個主成分，累積方差貢獻率為86.606%（大于85%）。說明前4個公因子基本包含了全部變量的主要信息，因此選擇前4個因子為主因子具有代表性，也說明表5中各煙葉化學成分指標的權重值較準確，能夠反映曲靖市烤煙的實際情況。

2.2.2 不同等級煙葉化學成分可用性

參照以往研究［6-7］，結合曲靖煙葉實際情況，按CCUI值≥0.8、0.7～0.8、0.6～0.7、0.5～0.6和≤0.5，將煙葉化學成分可用性分為好（Ⅰ級）、較好（Ⅱ級）、中等（Ⅲ級）、稍差（Ⅳ級）和差（Ⅴ級）5個檔次。由不同等級煙葉化學成分可用性評價結果（表7）可知，C3F中Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級樣品累積所占比例84.42%，化學成分可用性指數(shù)最高，變異程度最??；B2F次之，有79.66%的樣品在Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級范圍內(nèi)；X2F的可用性最差，可用性指數(shù)極顯著（P<0.01）低于B2F和C3F，其中35.05%的樣品可用性指數(shù)處在較差的Ⅳ，Ⅴ級范圍內(nèi)。

表7 不同等級煙葉化學成分可用性綜合評價Tab.7Comprehensive evaluation of chemical component usability of different tobacco leaf grades

2.2.3 不同品種煙葉化學成分可用性

由表8可知，K326、紅大和中煙100品種的化學成分可用性指數(shù)較高，且空間變異性較小，分別有19.79%，16.67%和15.88%的樣品處在Ⅰ級范圍內(nèi)；NC102和NC297的可用性指數(shù)較低，分別有23.75%和23.81%的樣品處在Ⅴ級范圍內(nèi)。曲靖市各品種煙葉化學成分可用性指數(shù)表現(xiàn)為：K326>紅大>中煙100>云煙85>云煙97>云煙87>NC102>NC297。

2.2.4 不同產(chǎn)地煙葉化學成分可用性

由表9可知，煙葉化學成分可用性在地域間差異達極顯著（P<0.01）水平，其中師宗縣的CCUI值最高，馬龍縣的最低，曲靖市各產(chǎn)地煙葉化學成分可用性指數(shù)呈現(xiàn)出師宗縣>羅平縣>麒麟?yún)^(qū)>陸良縣>宣威市>沾益縣>會澤縣>馬龍縣的趨勢。各產(chǎn)區(qū)CCUI值基本處在Ⅲ，Ⅳ級范圍內(nèi)，變異系數(shù)在19.44%～23.39%之間，煙葉質(zhì)量狀況良好，且空間變異程度較小。

2.3 烤煙主要化學成分與感官評吸質(zhì)量的灰色關聯(lián)分析

表8 不同品種煙葉化學成分可用性綜合評價Tab.8Comprehensive evaluation of chemical component usability of different tobacco varieties

表9 不同地域煙葉化學成分可用性綜合評價Tab.9Comprehensive evaluation of chemical component usability of tobacco from different growing areas

將曲靖市C3F等級烤煙樣品看作一個灰色系統(tǒng)，以感官評吸質(zhì)量評價指標為比較數(shù)列、化學成分指標為參考數(shù)列，進行灰色關聯(lián)分析［14］（表10）。由表10可知，煙葉總糖與評吸質(zhì)量指標的關聯(lián)度以勁頭最高，香氣質(zhì)其次，濃度最低；還原糖與評吸質(zhì)量指標的關聯(lián)度以灰色最高，刺激性其次，濃度最低；總氮和煙堿與評吸質(zhì)量指標的關聯(lián)度均以勁頭最高，灰色其次，甜度最低；鉀與評吸質(zhì)量指標的關聯(lián)度以燃燒性最高，灰色其次，甜度最低；氯與評吸質(zhì)量指標的關聯(lián)度以燃燒性最高，勁頭其次，濃度最低；淀粉與評吸質(zhì)量指標的關聯(lián)度以灰色最高，香氣質(zhì)其次，香氣量最低；鉀氯比與評吸質(zhì)量指標的關聯(lián)度以燃燒性最高，勁頭其次，刺激性最低；糖堿比與評吸質(zhì)量指標的關聯(lián)度以香氣質(zhì)最高，雜氣其次，濃度最低；氮堿比與評吸質(zhì)量指標的關聯(lián)度以灰色最高，燃燒性其次，濃度最低。按照關聯(lián)系數(shù)大的數(shù)列與參考數(shù)列關系密切，關聯(lián)系數(shù)小的數(shù)列與參考數(shù)列關系疏遠的灰色關聯(lián)分析原則［19］，綜合分析認為，曲靖煙葉化學成分含量主要影響感官評吸質(zhì)量評價指標中的灰色、燃燒性、勁頭和香氣質(zhì)。

表10 主要化學成分與評吸質(zhì)量指標的灰色關聯(lián)矩陣Tab.10Grey correlation matrix of main chemical components with smoking quality

3 結論與討論

曲靖煙葉具有糖含量高、氮含量低的特點，且煙葉糖和氮含量的穩(wěn)定性較好，這可能是曲靖烤煙清香型特色風格形成的重要化學成分基礎?？傮w上來說，曲靖各地區(qū)煙葉的主要化學成分含量協(xié)調(diào)性較好，但也存在鉀氯比和氯含量變異程度較大的狀況，這可能與降雨對水溶性氯的淋溶作用有關。因此，應注意控制氯源肥料的平衡，避免在山地煙生產(chǎn)中因雨水沖刷而出現(xiàn)低洼地勢土壤中氯元素富集而高地勢土壤中氯元素缺乏的現(xiàn)象。然而，針對總糖和還原糖含量偏高、總氮和淀粉含量偏低的現(xiàn)狀，可以采取相關農(nóng)藝措施進行調(diào)節(jié)或調(diào)整相應肥料的施用。

灰色關聯(lián)度分析同傳統(tǒng)的分析法相比，所得到的結論基本一致；但灰色關聯(lián)度分析對樣品數(shù)量的要求不高，不需要滿足某種典型的分布規(guī)律，具有將復雜問題簡單化的優(yōu)點［14］?；疑P聯(lián)分析表明，煙葉化學成分主要通過影響感官評吸質(zhì)量評價指標中的灰色、燃燒性、勁頭和香氣質(zhì)等來影響曲靖地區(qū)的煙葉風格特征和香氣特征。究其原因，可能是由于曲靖地處高海拔、低緯度地區(qū)，晝夜溫差大，煙葉糖含量、糖堿比和鉀氯比較高，鉀含量適中，總氮含量較低。而根據(jù)胡建軍等［20］的研究結果，總糖和糖堿比與香氣質(zhì)正相關、與勁頭負相關，總氮與香氣質(zhì)負相關、與勁頭正相關；以及王瑞新等［11］的研究結果，鉀含量高的煙葉，燃燒性好，燃燒充分，炭化有機物少，灰色較白。曲靖地區(qū)較高的糖含量和糖堿比、較低的總氮含量、較高的鉀氯比以及適宜的鉀含量恰好體現(xiàn)出了該產(chǎn)區(qū)煙葉香氣質(zhì)和燃燒性較好、勁頭較小以及灰色較白的清香型風格特色，具體原因還有待深入研究。

煙葉氯含量（等級間）、總氮含量（品種間）和氮堿比（品種間、產(chǎn)地間）差異不顯著，其余化學指標在等級、品種和產(chǎn)地間均存在顯著或極顯著的差異，這與曲靖產(chǎn)區(qū)不同品種、不同地域間各等級煙葉特色風格存在較大差異的結論［17,21-22］相一致。根據(jù)煙葉化學成分可用性評價結果，煙葉化學成分可用性指數(shù)不同等級間表現(xiàn)為：C3F>B2F>X2F，不同品種間表現(xiàn)為：K326>紅大>中煙100>云煙85>云煙97>云煙87>NC102>NC297，不同產(chǎn)地間呈現(xiàn)出師宗縣>羅平縣>麒麟?yún)^(qū)>陸良縣>宣威市>沾益縣>會澤縣>馬龍縣的變化趨勢，評價結果與曲靖市煙葉的實際情況［17,21-22］基本相符。但煙葉質(zhì)量的影響因素不僅僅是化學成分含量，況且化學成分對煙葉質(zhì)量的影響也非常復雜，不同卷煙生產(chǎn)企業(yè)對煙葉原料化學成分的要求也不同。因此，如何根據(jù)不同產(chǎn)地、不同品種和不同等級的煙葉風格特色和卷煙生產(chǎn)企業(yè)的個性化需求，建立曲靖煙葉化學成分可用性綜合評價體系，還有待進一步研究。

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Chemical Component Usability of Qujing Tobacco Leaves and its Influences on Sensory Quality

WANG Yujun1，ZHOU Jiheng*1，LI Qiang1，ZHANG Yiyang1，ZENG Min2，XIE Yan3，and MAO Jianshu3
1.Institute of Tobacco，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China
2.Material Supply Center，China Tobacco Chuanyu Industrial Co.，Ltd.，Chengdu 610000，China
3.Qujing Branch of Yunnan Provincial Tobacco Company，Qujing 655000，Yunnan，China

The usability index（CCUI value），which represents the quality of tobacco leaves on the basis of chemical components in tobacco leaves was calculated with fuzzy mathematics and principal component analysis method to comprehensively evaluate the usability of Qujing tobacco leaves on the basis of their chemical compositions，and the influences of chemical components on sensory quality were analyzed.The results showed that: 1）The contents of nicotine，potassium and chlorine，and the ratio of nitrogen to nicotine in Qujing tobacco leaves were moderate，while the contents of total sugar and reducing sugar，and the ratios of potassium to chlorine and sugar to nicotine were higher，the contents of total nitrogen and starch were slightly lower.2）Chlorine content did not differ significantly between grades，total nitrogen content did not differ significantly between varieties and the ratio of nitrogen to nicotine did not differ significantly between varieties or growing areas.The other chemical components differed significantly or extremely significantly between grades，varieties or growing areas.The order of usability among grades was C3F>B2F>X2F，among varieties was K326>Hongda>Zhongyan 100>Yunyan 85>Yunyan97>Yunyan 87>NC102>NC297，among growing areas was Shizong County>Luoping County>Qilin District>Luliang County>Xuanwei City>Zhanyi County>Huize County>Malong County.3）The grey incidence analysis indicated that the chemical components in Qujing tobacco leaves mainly affected ash color，combustibility，impact and aroma quality in sensory evaluation.

Qujing；Flue-cured tobacco；Chemical component；Usability；Sensory quality；Grey incidence analysis

S572

A

1002-0861（2014）11-0067-07

曲靖市煙草公司資助項目“煙草工商研共建原料與品牌協(xié)同發(fā)展機制”（110200801036）和“曲靖市天香特色優(yōu)質(zhì)煙葉研究與開發(fā)”（09YN025）。

王育軍（1988—），在讀碩士研究生，研究方向：煙草栽培與生理生化。E-mail：375319438@qq.com；*

周冀衡E-mail：jhzhou2005@163.com

2014-05-14

責任編輯：茹呈杰E-mail：rucj69@sina.com電話：0371-67672513