夏玉珍，徐益群，田育天，姚江美，李正風(fēng)，王 毅，牟定榮

(1.紅塔煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司，云南 玉溪 653100； 2.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南 昆明 650231)

香型指數(shù)在烤煙原料香型分析中的應(yīng)用

夏玉珍1，徐益群1，田育天1，姚江美1，李正風(fēng)2*，王 毅2，牟定榮2

(1.紅塔煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司，云南 玉溪 653100； 2.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南 昆明 650231)

為了考察煙葉原料的香型風(fēng)格，收集了不同煙葉產(chǎn)區(qū)的煙葉樣品，采用12個(gè)香型特征指標(biāo)的感官評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)清香型、濃香型和中間香型3類煙葉樣品的特征表達(dá)方法進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)感官評(píng)價(jià)指標(biāo)的主成分分析，繪制主成分得分-載荷圖，得到了清甜香、蜜甜香和焦甜香3個(gè)決定煙葉樣品特征的重要指標(biāo)，并且樣品可分為清香型、中間香型和濃香型3組樣品；通過(guò)對(duì)主成分空間的旋轉(zhuǎn)變換，定義了清香型指數(shù)、中間香型指數(shù)和濃香型指數(shù)，可用于樣品特征的定量描述及不同樣品香型風(fēng)格的定量比較；煙葉樣品在香型指數(shù)三維空間的分布表明，從清香型到中間香型再到濃香型的變化依次為云南、福建、江西、四川、重慶、貴州、山東、黑龍江、湖北、陜西、湖南、安徽、廣東、河南。

烤煙； 主成分分析; 雙投影圖; 旋轉(zhuǎn)變換; 香型指數(shù)

煙葉特征評(píng)價(jià)對(duì)煙葉原料的綜合利用具有重要意義。香韻可對(duì)烤煙香型和香氣風(fēng)格特色進(jìn)行更為全面和準(zhǔn)確地評(píng)定，烤煙香韻成為煙葉特色的重要表征指標(biāo)之一[1-3]。隨著煙草科學(xué)的發(fā)展，對(duì)烤煙香型香韻進(jìn)行研究成為煙草科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)[4-6]。決定烤煙香型、香韻的基礎(chǔ)是煙葉中的化學(xué)成分，特別是決定煙氣化學(xué)成分的揮發(fā)性物質(zhì)和致香成分等的組成、含量以及組分之間的比例關(guān)系；此外，品種、氣候、地形、土壤、調(diào)制方法等因素也會(huì)對(duì)煙葉的特征產(chǎn)生影響。因此，前人對(duì)煙葉樣品的化學(xué)成分含量與烤煙風(fēng)格特征的關(guān)系以及品種、氣候、地形、土壤、調(diào)制方法等對(duì)烤煙風(fēng)格特征的影響[7-16]進(jìn)行了大量研究，這些研究對(duì)了解煙葉原料的特征具有重要意義，并在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。但是，對(duì)于煙葉原料香型評(píng)價(jià)，目前還沒(méi)有一種定量的指標(biāo)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還不能對(duì)煙葉的特征進(jìn)行定量描述。感官質(zhì)量評(píng)價(jià)是判別煙葉特征的最終手段，其通過(guò)一定感官參數(shù)表達(dá)煙葉樣品的特征。鑒于此，本研究采用12個(gè)香型特征指標(biāo)的感官評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)清香型、濃香型和中間香型3類煙葉樣品的特征表達(dá)方法進(jìn)行研究，旨在為煙葉香型的描述提供一種定量指標(biāo)，為煙葉原料的綜合評(píng)價(jià)和綜合利用提供方法和依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 樣品來(lái)源及處理

共收集了2011—2012年全國(guó)不同煙葉種植區(qū)域的322個(gè)煙葉樣品，來(lái)自云南、安徽、福建、廣東、貴州、河南、黑龍江、湖南、湖北、山東、陜西、四川、重慶和江西等14個(gè)省(市)40個(gè)市93個(gè)縣。每份樣品注明產(chǎn)地、品種及葉位。取樣煙田地勢(shì)較平，相對(duì)集中連片，土壤類型和肥力基本一致，具有良好的排灌條件。基本煙田面積在6.7 hm2以上，保證3 a輪作，每年種煙2 hm2以上，以保證煙樣的數(shù)量和均勻性。初烤樣品按照GB 2635—1992《烤煙》制備，X2F、C3F和B2F煙葉樣品各25 kg。采用小型切絲機(jī)對(duì)不同樣品進(jìn)行切絲，用低溫冰箱對(duì)煙絲進(jìn)行低溫干燥，使煙絲含水率達(dá)到12%～13%；用小型卷煙機(jī)進(jìn)行樣品卷制，使用同種卷煙材料并控制煙支的質(zhì)量、松緊度及均勻性，保證試驗(yàn)煙絲和所卷煙支符合《卷煙工藝規(guī)范》要求，將卷制好的合格煙支樣品置于密封袋中，置于低溫(0 ℃以下)環(huán)境中保存，供感官評(píng)吸鑒定使用。

1.2 評(píng)吸方法

采用清香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉感官質(zhì)量評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，每個(gè)樣品分別由7～9個(gè)人同時(shí)評(píng)價(jià)，取7～9個(gè)人評(píng)價(jià)結(jié)果的平均值作為最終評(píng)價(jià)結(jié)果。

評(píng)吸前為評(píng)吸員準(zhǔn)備一系列試樣、標(biāo)準(zhǔn)樣品以及規(guī)定的表格，根據(jù)清香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉感官質(zhì)量評(píng)價(jià)方法進(jìn)行培訓(xùn)。評(píng)價(jià)試樣前及評(píng)價(jià)試樣過(guò)程中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，以校對(duì)口徑，使檢驗(yàn)結(jié)果一致。為了使評(píng)吸員在評(píng)吸試樣時(shí)合理準(zhǔn)確地掌握計(jì)分尺度，嚴(yán)格按照要求對(duì)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)分，在評(píng)吸試樣時(shí)參考評(píng)吸表中的各單項(xiàng)指標(biāo)記分，各項(xiàng)指標(biāo)均以0.5分為記分單位，并可根據(jù)需要對(duì)樣品品質(zhì)進(jìn)行文字描述(文字描述僅供參考)。評(píng)吸人員首先用1支試樣(標(biāo)準(zhǔn)樣品)評(píng)價(jià)煙支香氣風(fēng)格的清甜香、焦甜香、蜜甜香、干草香、花香、堅(jiān)果香、青滋香、辛香、木香、果香、酸香、焦香等12個(gè)指標(biāo)，至少間隔10 min以后，參照標(biāo)樣的評(píng)分尺度對(duì)第2支試樣的12種香韻指標(biāo)進(jìn)行評(píng)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理與計(jì)算方法

將評(píng)吸數(shù)據(jù)整理為322×12的矩陣形式用于分析，并進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量考察。首先對(duì)評(píng)吸數(shù)據(jù)按照評(píng)吸指標(biāo)進(jìn)行中心化處理，然后對(duì)數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行主成分分析，得到矩陣的得分、載荷及相應(yīng)的特征值，即將原始數(shù)據(jù)矩陣(D)分解為得分(T)和載荷(P)，D=TP。其中，得分表示樣品在主成分空間的相對(duì)關(guān)系，而載荷表示數(shù)據(jù)的特征信息。通過(guò)特征值考察可以看出各主成分所解釋的方差貢獻(xiàn)。通常，前2個(gè)主成分即可解釋數(shù)據(jù)矩陣的主要方差。因此，本研究采用前2個(gè)主成分的二維空間對(duì)樣品的分布進(jìn)行考察。

為了考察煙葉樣品的香型特征，首先對(duì)評(píng)吸的指標(biāo)體系進(jìn)行研究，找出決定香型的主要指標(biāo)，然后通過(guò)對(duì)主成分得分矩陣的旋轉(zhuǎn)定義香型指數(shù)，包括清香型指數(shù)、濃香型指數(shù)和中間香型指數(shù)。具體做法是：分別將表達(dá)香型的代表性指標(biāo)(即清甜香、蜜甜香和焦甜香)旋轉(zhuǎn)為主成分空間的橫軸方向，然后以各樣品在橫軸方向的投影作為相應(yīng)的香型指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉樣品評(píng)吸數(shù)據(jù)的得分-載荷分布

從圖1中可以看出，樣品的主成分空間以清甜香、蜜甜香和焦甜香為主要特征，3個(gè)指標(biāo)的夾角互為120°左右，將322個(gè)樣品大致分為3組，分別以清香型、中間香型和濃香型樣品為主。說(shuō)明煙葉原料劃分為3種香型具有實(shí)際意義，并且感官評(píng)價(jià)體系的指標(biāo)設(shè)置具有合理性，可用于描述煙葉樣品的風(fēng)格特征。通過(guò)某樣品在主成分空間的位置可以對(duì)其風(fēng)格特征進(jìn)行定量描述，即可通過(guò)樣品在主成分空間的位置(向量)與3個(gè)代表性指標(biāo)(向量)的夾角或者樣品在3個(gè)代表性指標(biāo)(向量)上的投影定量描述樣品的香型風(fēng)格。因此，基于圖1可以定義對(duì)煙葉樣品的香型進(jìn)行定量描述的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

圖1 煙葉樣品評(píng)吸數(shù)據(jù)第一和第二主成分空間的得分-載荷分布

2.2 煙葉樣品的香型指數(shù)

為了利用得分-載荷圖進(jìn)行煙葉樣品香型的定量描述，分別將清甜香、蜜甜香和焦甜香3個(gè)指標(biāo)旋轉(zhuǎn)至橫坐標(biāo)的正方向，然后計(jì)算每個(gè)樣品在這3個(gè)空間中的投影，用于定量描述該樣品的香型特征。圖2是將清甜香指標(biāo)旋轉(zhuǎn)后得到的清香型的投影空間。由于清甜香指標(biāo)向量即為該空間的橫軸正方向，樣品在該空間橫軸方向的數(shù)值即為在清甜香指標(biāo)向量上的投影。由于它代表了該樣品清香型特征的大小，本研究將該參數(shù)定義為清香型指數(shù)。同理，分別將蜜甜香和焦甜香旋轉(zhuǎn)，可形成中間香型和濃香型的投影空間，相應(yīng)的投影值被定義為中間香型指數(shù)和濃香型指數(shù)。3個(gè)指數(shù)的相對(duì)大小可用于樣品香型的定量描述。如在圖2中，與清甜香指標(biāo)向量夾角小且投影值大(即右邊)的樣品，清香型特征較為顯著，而夾角接近180°且投影值的負(fù)值較大(即左邊)的樣品，清香型特征相對(duì)較弱。同理，在中間香型和濃香型的投影空間中，可以利用同樣的方法對(duì)樣品的中間香型特征和濃香型特征進(jìn)行定量分析。

圖2 清香型煙葉樣品的香型指數(shù)空間

2.3 香型指數(shù)的應(yīng)用

利用上述香型指數(shù)對(duì)本研究中322個(gè)樣品的香型特征進(jìn)行定量分析?？紤]到樣品數(shù)量較多，只對(duì)來(lái)自不同省(市)的樣品特征進(jìn)行了分析。從圖3—5可以看出，清香型特征較為明顯的3個(gè)省份分別是云南、福建和江西；中間香型特征較為明顯的3個(gè)省份是黑龍江、山東和貴州；而濃香型特征較為明顯的4個(gè)省份是河南、廣東、安徽和湖南。對(duì)每一個(gè)樣品可以進(jìn)行同樣的定量描述，由于數(shù)據(jù)量太大，無(wú)法用圖形的方式列出。

圖3 不同來(lái)源煙葉樣品的清香型指數(shù)

圖4 不同來(lái)源煙葉樣品的中間香型指數(shù)

圖5 不同來(lái)源煙葉樣品的濃香型指數(shù)

通過(guò)3個(gè)香型指數(shù)可以對(duì)煙葉樣品進(jìn)行定位和相互比較，如云南煙葉的清香型指數(shù)、中間香型指數(shù)和濃香型指數(shù)分別為0.163 8、 -0.103 4、-0.056 1，顯然屬于清香型；河南煙葉的3個(gè)指數(shù)分別是-0.692 8、 -0.136 7、 0.821 6，顯然屬于濃香型；而四川煙葉的3個(gè)指數(shù)分別是-0.226 3、0.238 0、 -0.019 3，參考圖3—5中該樣品的相對(duì)位置可以看出，此類樣品兼有清香型和中間香型的雙重特征。利用本研究所定義的清香型指數(shù)、中間香型指數(shù)和濃香型指數(shù)3個(gè)參數(shù)對(duì)煙葉樣品進(jìn)行相對(duì)分析，繪制了3種香型指數(shù)的三維空間分布圖(圖6)。由圖6可以看出，各省(市)煙葉樣品從清香型到中間香型再到濃香型的變化依次為云南、福建、江西、四川、重慶、貴州、山東、黑龍江、湖北、陜西、湖南、安徽、廣東、河南。

圖6 不同來(lái)源樣品在3種香型指數(shù)空間的分布

3 結(jié)論與討論

本研究對(duì)來(lái)自不同煙葉產(chǎn)區(qū)的322個(gè)煙葉樣品進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià)，通過(guò)對(duì)感官評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析并繪制主成分得分-載荷圖，得到?jīng)Q定煙葉樣品特征的3個(gè)重要指標(biāo)，即清甜香、蜜甜香和焦甜香，并且樣品可分為清香型、中間香型和濃香型3組樣品；通過(guò)對(duì)主成分空間的旋轉(zhuǎn)變換定義香型指數(shù)，用于樣品特征的定量描述及不同樣品香型風(fēng)格的定量比較；通過(guò)煙葉樣品在香型指數(shù)三維空間的分布考察樣品之間的相對(duì)關(guān)系以及變化規(guī)律，為煙葉原料的品質(zhì)分析及香型風(fēng)格的定量描述提供一種有效方法，同時(shí)也為煙葉原料的綜合利用提供參考數(shù)據(jù)。此結(jié)論與基于化學(xué)成分的研究結(jié)論具有較好的一致性，不僅印證了煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的種類和含量決定其內(nèi)在品質(zhì)的優(yōu)劣[17]，也表明了生態(tài)條件差異和品種不同形成了多樣化的煙葉風(fēng)格特色[18]。同時(shí)，由于該方法基于評(píng)價(jià)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析提取樣品的特征信息，因此可廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)原料及產(chǎn)品的評(píng)價(jià)。但是，由于煙葉原料的品種、產(chǎn)地、加工等都具有多樣性，目前的研究結(jié)果仍需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。

通過(guò)香型指數(shù)可以對(duì)來(lái)自不同省(市)的煙葉原料進(jìn)行風(fēng)格評(píng)價(jià)，云南、福建和江西的煙葉原料具有明顯的清香型特征，黑龍江、山東和貴州的煙葉原料具有明顯的中間香型特征，而河南、廣東、安徽和湖南的煙葉原料具有明顯的濃香型特征。此結(jié)果與以往研究對(duì)3種不同香型區(qū)域的香韻特征評(píng)價(jià)結(jié)果具有較好的一致性。如夏玉珍等[19]發(fā)現(xiàn)，云南清香型烤煙的香韻中以清甜香和清滋香最為明顯，但過(guò)多清滋香的出現(xiàn)將會(huì)抑制清甜香香韻彰顯。王能如等[20]研究指出，烘焙香和辛香是江西烤煙的重要香韻，并且清甜香、焦甜香、木香、樹(shù)脂香及果香是導(dǎo)致江西烤煙香型風(fēng)格空間差異的主要香韻。鄧小華等[21]研究指出，湖南煙葉香韻以干草香、焦甜香與焦香為主。這些結(jié)果中不同香韻指標(biāo)的香型指數(shù)差異正是導(dǎo)致不同植煙區(qū)域烤煙香型風(fēng)格空間差異的原因。

通過(guò)比較不同煙葉原料在3個(gè)香型指數(shù)構(gòu)成的三維空間中的分布，可以考察3種風(fēng)格煙葉原料因來(lái)源地地理位置不同而產(chǎn)生的變化。本研究結(jié)果顯示，各省(市)煙葉樣品從清香型到中間香型再到濃香型的變化依次為云南、福建、江西、四川、重慶、貴州、山東、黑龍江、湖北、陜西、湖南、安徽、廣東、河南，此結(jié)果與前人的研究結(jié)果[20]具有較好的一致性。不同香韻指標(biāo)的香型指數(shù)差異在區(qū)域空間上也體現(xiàn)出了清香型到中間香型再到濃香型的變化規(guī)律。

[1] 唐遠(yuǎn)駒.煙葉風(fēng)格特色的定位[J].中國(guó)煙草科學(xué),2008,29(3):1-5.

[2] 武怡,曾曉鷹,朱保昆,等.中式卷煙風(fēng)格感官評(píng)價(jià)方法區(qū)域適應(yīng)性分析[J].煙草科技,2012(9):5-9.

[3] 喬學(xué)義,申玉軍,馬宇平,等.不同香型烤煙煙葉香韻研究[J].煙草科技,2014(2):5-14.

[4] 何承剛,曾旭波.烤煙香氣物質(zhì)的影響因素及其代謝研究進(jìn)展[J].中國(guó)煙草科學(xué),2005,26(2):40-43.

[5] 劉彩云,劉洪祥,常志隆,等.煙草香氣品質(zhì)研究進(jìn)展[J].中國(guó)煙草科學(xué),2010,31(6):75-78.

[6] 史宏志,劉國(guó)順,楊惠娟,等.煙草香味學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2011:1-311.

[7] 冼可法,沈朝智,戚萬(wàn)敏.云南烤煙中性香味物質(zhì)分析研究[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào),1992(2):1-9.

[8] 李明，楊艷，蔣廣峰，等.植煙土壤鉀與煙葉化學(xué)成分及品質(zhì)的相關(guān)性研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009(12)：142-144.

[9] 劉岱松，黃凱，石方斌，等.十堰煙區(qū)烤煙主要化學(xué)成分分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013(1):9-10.

[10] 梁偉，田兆福，韋建玉，等.有機(jī)肥對(duì)植煙土壤理化性狀及烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013,19(8)：68-71.

[11] 王劉勝,馬戎.濃香型產(chǎn)區(qū)煙葉主要化學(xué)成分與風(fēng)格品質(zhì)特色及其關(guān)系研究[J].中國(guó)煙草科學(xué),2013,34(5):28-32.

[12] 竇玉青,湯朝起,王平,等.閩西、贛中不同香型烤煙主要化學(xué)成分對(duì)吸食品質(zhì)的影響[J].煙草科技,2009(11):15-20.

[13] 程昌新,盧秀萍,許自成,等.基因型和生態(tài)因素對(duì)煙草香氣物質(zhì)含量的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2005,21(11):137-139.

[14] 朱大恒,韓錦鋒,張愛(ài)萍.自然醇化和人工發(fā)酵對(duì)烤煙化學(xué)成分變化的影響比較研究[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào),1999,5(4):6-11.

[15] 冀浩，劉永強(qiáng)，張曉海，等.景東煙區(qū)生態(tài)因素與烤煙質(zhì)量特點(diǎn)分析[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010,16(6)：42-47.

[16] 薛超群,王建偉,奚家勤,等.烤煙煙葉理化指標(biāo)與濃香型風(fēng)格程度的關(guān)系[J].煙草科技,2012(1):52-56.

[17] 趙曉丹,史志宏,錢(qián)華,等.不同類型煙草常規(guī)化學(xué)成分與中性致香物質(zhì)含量分析[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2012,27(3):234-238.

[18] 郭靈燕,袁紅星,海洋,等.河南省不同香型煙葉香氣成分比較分析[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(6):40-44.

[19] 夏玉珍,王毅,牟定榮,等.云南清香型烤煙香韻與常規(guī)化學(xué)成分關(guān)系的典型相關(guān)分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,42(28):9923-9925.

[20] 王能如,何寬信,惠建全,等.江西烤煙香氣香韻及其空間特征[J].中國(guó)煙草科學(xué),2012,33(4):7-12.

[21] 鄧小華,鄧井青,肖春生,等.湖南產(chǎn)區(qū)濃香型煙葉香韻分布[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào),2014,20(2):39-46.

Application of Aroma Type Index in Classification of Flue-cured Tobacco Samples

XIA Yuzhen1,XU Yiqun1,TIAN Yutian1,YAO Jiangmei1,LI Zhengfeng2*,WANG Yi2,MOU Dingrong2

(1.Hongta Tobacco (Group) Co.,Ltd.,Yuxi 653100,China; 2.Technical Center of China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd.,Kunming 650231,China)

In order to evaluate the aroma type of raw tobacco materials,flue-cured tobacco leaves from different origin were collected and sensory evaluation of these materials was performed using 12 flavor feature parameters.By principal component analysis(PCA) of the sensory evaluation data,the clustering of the samples was investigated and the significant parameters were identified.Through the mathematical rotation operation on the score and loading obtained by PCA,aroma index, i.e.,light flavor index,neutral flavor index and strong flavor index,were defined and calculated.The results showed that the three aroma indices could be used for quantitative description of the flavor features of the samples.Determination of the aroma type for a sample and quantitative comparison between the samples could also be achieved using the aroma indices.Furthermore,the relationship between the samples and the variation along the origins were investigated using the three aroma indices.The area changement order of light flavor type,neutral flavor type,and strong flavor type is Yunnan,Fujian,Jiangxi,Sichuan,Chongqing,Guizhou,Shandong,Heilongjiang,Hubei,Shaanxi,Hunan,Anhui,Guangdong and Henan.

flue-cured tobacco； principal component analysis; bi-plot graph; rotation transformation; aroma type index

2015-07-09

紅塔煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司項(xiàng)目(S-6014037，S-6014038)；云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司項(xiàng)目(2011YL02)；國(guó)家煙草專賣(mài)局項(xiàng)目(TS-03-20110020)

夏玉珍(1978-)，女，安徽廬江人，農(nóng)藝師，碩士，主要從事煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。E-mail:xyz@hongta.com

*通訊作者：李正風(fēng)(1975-)，男，安徽來(lái)安人，農(nóng)藝師，碩士，主要從事煙草農(nóng)業(yè)及工業(yè)生產(chǎn)。E-mail:1208913744@qq.com

TS47;S572

A

1004-3268(2016)02-0156-05