聶 鑫，李枝樺，羅華元，唐 鷺，董時(shí)飛，劉繼輝，張翼鵬，王 娜，蘭建強(qiáng)*

(1.紅云紅河(煙草)集團(tuán)有限責(zé)任公司原料部，云南昆明 650231；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，云南昆明 650201)

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紅云紅河集團(tuán)原料基地烤煙主要化學(xué)成分因子分析與綜合評價(jià)

聶 鑫1，李枝樺1，羅華元1，唐 鷺1，董時(shí)飛1，劉繼輝1，張翼鵬1，王 娜2，蘭建強(qiáng)2*

(1.紅云紅河(煙草)集團(tuán)有限責(zé)任公司原料部，云南昆明 650231；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，云南昆明 650201)

摘要[目的]明確影響紅云紅河集團(tuán)原料基地烤煙質(zhì)量的主要化學(xué)成分，綜合評價(jià)煙葉質(zhì)量。[方法]運(yùn)用因子分析法對紅云紅河集團(tuán)各原料基地369份K326樣品進(jìn)行相關(guān)和因子分析，同時(shí)分析原料基地烤煙化學(xué)成分主要因子，并利用化學(xué)成分綜合評價(jià)各基地?zé)熑~質(zhì)量。[結(jié)果]分析表明，紅云紅河集團(tuán)云南原料基地烤煙化學(xué)成分之間存在一定的極顯著和顯著相關(guān)性；因子分析得到4個(gè)主因子，分別為碳氮因子、香氣量因子、燃燒性因子、淀粉因子，累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)85.173%；烤煙基地各樣品因子得分與感官評吸得分基本一致，說明利用因子分析煙葉化學(xué)成分進(jìn)行評價(jià)是可行的。[結(jié)論]研究可為以烤煙主要化學(xué)成分判斷煙葉品質(zhì)提供依據(jù)，為增強(qiáng)原料基地的煙葉工業(yè)可用性提供參考。

關(guān)鍵詞烤煙；化學(xué)成分；相關(guān)分析；因子分析；綜合評價(jià)

The Factor Analysis and Comprehensive Evaluation on Main Chemical Components in Tobacco in Hongyunhonghe Tobacco Group

NIE Xin1, LI Zhi-hua1, LUO Hua-yuan1, LAN Jian-qiang2*et al

(1. Hongyun-Honghe Group Co. Ltd, Kunming, Yunnan 650231; 2. College of Tobacco, Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan 650201)

Abstract[Objective] The aim was to obtain main chemical components influencing flue-cured tobacco in Hongyunhonghe Tobacco Group and comprehensively evaluate tobacco quality. [Method] Based on the factor analysis method, correlation and factor analysis was conducted on 369 samples of K326 from each raw material base in Hongyunhonghe Tobacco Group, main factors of chemical components were analyzed, chemical components were used to evaluate comprehensively tobacco quality from each base. [Result] The results showed that there was a extremely significant and significant correlation among different chemical components in tobacco in Yunnan. 4 main factors were found through factor analysis, including carbon nitrogen factor, aroma factor, combustion factor and starch factor, the accumulative contribution rate was 85.173%. The rank factor score of every sample was the same with the rank of smoking quality score. It was feasible to evaluate the chemical components in tobacco leaves by the factor analysis method. [Conclusion] Comprehensive analysis could be used as the basis for judging the quality of flue-cured tobacco according to the chemical components, and provide reference to enhance availability of industry for flue-cured tobacco.

Key wordsFlue-cured tobacco; Chemical components; Correlation analysis; Factor analysis; Comprehensive evaluation

云南省是我國烤煙最適宜種植區(qū)域，地形地貌復(fù)雜，氣候類型多樣，獨(dú)特的地理、氣候等生態(tài)因子影響了煙葉的內(nèi)在質(zhì)量，其產(chǎn)量占全國烤煙生產(chǎn)總量的1/3以上，是紅云紅河集團(tuán)生產(chǎn)卷煙的重要原料，在集團(tuán)品牌配方中占有重要地位。煙葉質(zhì)量是一個(gè)多元的、復(fù)雜的、綜合的概念，其品質(zhì)直接影響卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量，煙葉品質(zhì)是多種化學(xué)成分綜合作用的結(jié)果，適宜的化學(xué)成分及比例影響煙葉的評吸質(zhì)量，因此煙葉化學(xué)成分是評價(jià)煙葉質(zhì)量的主要指標(biāo)[1-5]。煙葉化學(xué)成分與煙葉質(zhì)量關(guān)系的研究一直是關(guān)注熱點(diǎn)，但是煙葉化學(xué)成分復(fù)雜，如何選擇相應(yīng)的化學(xué)成分代表煙葉的質(zhì)量信息，是準(zhǔn)確表征煙葉的質(zhì)量特點(diǎn)的基礎(chǔ)。因子分析是通過線性組合形成互不相關(guān)的一些新因子的探索性統(tǒng)計(jì)方法，使新變量保持原變量變異的絕大部分信息的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法[6-7]。因子分析在烤煙多種性狀的統(tǒng)計(jì)分析和質(zhì)量評價(jià)中得到了廣泛應(yīng)用。因子分析既減少了變量的個(gè)數(shù)，又再現(xiàn)了變量之間的內(nèi)在關(guān)系，揭示了事先未預(yù)料到的相互關(guān)系，使評價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。目前，因子分析在烤煙多種性狀(外觀性狀、經(jīng)濟(jì)性狀、化學(xué)成分)[8-10]和質(zhì)量評價(jià)(香吃味指標(biāo))[11-16]中廣泛應(yīng)用，而對紅云紅河集團(tuán)云南原料基地的主要化學(xué)成分的因子分析及比較尚少見報(bào)道。筆者對紅云紅河集團(tuán)云南原料基地的369份K326樣品的主要化學(xué)成分進(jìn)行了相關(guān)分析和因子分析，以期明確影響原料基地烤煙質(zhì)量的主要化學(xué)成分，旨在為利用烤煙主要化學(xué)成分判斷烤煙品質(zhì)提供理論依據(jù)，為增強(qiáng)集團(tuán)原料基地的煙葉工業(yè)可用性提供參考。

1材料與方法

1.1材料選取紅云紅河集團(tuán)云南省主要植煙基地2013年所產(chǎn)煙葉，包括昆明、曲靖、紅河、文山、保山、大理、普洱7個(gè)州(市)41個(gè)縣區(qū)，每個(gè)基地縣取9份共369份樣品，烤煙品種為K326，等級為C3F。

1.2樣品主要化學(xué)成分分析分析檢測樣品總糖、還原糖、淀粉、煙堿、總氮、鉀、石油醚提取物、氯8 項(xiàng)化學(xué)成分，分別用X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8表示，其中總糖、還原糖、總氮、石油醚提取物、氯、鉀分別按照中華人民共和國煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 159-2002、YC/T166-2003、YC/T 176-2003、YC/T 162-2002、YC/T 173-2003 進(jìn)行測定，煙堿與淀粉測定參考王瑞新的方法[3]。

1.3感官質(zhì)量評吸由紅云紅河集團(tuán)技術(shù)中心組織評吸委員，對樣品進(jìn)行感官評吸。

1.4統(tǒng)計(jì)分析利用EXCEL、SPSS 19.0 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件對煙葉主要化學(xué)成分進(jìn)行相關(guān)分析和因子分析，并計(jì)算主要因子得分。

2結(jié)果與分析

2.1集團(tuán)原料基地主要化學(xué)成分的相關(guān)性分析紅云紅河集團(tuán)云南原料基地烤煙主要化學(xué)成分相關(guān)性分析見表1，可知總糖、還原糖和淀粉互為顯著正相關(guān)，總糖與煙堿、總氮及煙葉鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)；還原糖與總氮呈極顯著負(fù)相關(guān)，與煙堿呈顯著負(fù)相關(guān)；淀粉與鉀、石油醚提取物為極顯著負(fù)相關(guān)。其他化學(xué)成分間的相關(guān)性或正或負(fù)，均不顯著。結(jié)果表明，紅云紅河集團(tuán)云南原料基地烤煙化學(xué)成分之間存在一定的相關(guān)性，可進(jìn)行因子分析。

表1　紅云紅河集團(tuán)原料基地烤煙化學(xué)成分相關(guān)性分析

注：*表示在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；**表示在0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

Note：* stands for significant correlation at 0.05 level(bilateral)； ** stands for significant correlation at 0.01 level(bilateral).

2.2主要化學(xué)成分的因子分析對紅云紅河集團(tuán)云南原料基地烤煙主要化學(xué)成分進(jìn)行因子分析，利用主成分分析法提取特征值大于1的因子，并進(jìn)行4 次方最大正交旋轉(zhuǎn)，得出主成分、特征值及貢獻(xiàn)率(表2)和因子載荷矩陣(表3)，其中KMO的統(tǒng)計(jì)量為0.563>0.5，說明適合因子分析。

由表2可知，提取4個(gè)主因子，且 4個(gè)因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率占總方差貢獻(xiàn)的85.173%，大于85%，說明這4個(gè)主因子可以代表原始數(shù)據(jù)所反映的全部信息。由因子載荷矩陣(表3)說明，第1個(gè)主因子主要由總糖、還原糖、煙堿、總氮決定，總糖和還原糖在第1個(gè)因子上具有較大的正載荷值，說明總糖和還原糖間為正相關(guān)，具有相似的變化趨勢；煙堿和總氮在第1個(gè)因子上具有較大的負(fù)載荷值，說明煙堿和總氮間與第1個(gè)因子為負(fù)相關(guān)。第1 個(gè)因子主要由含碳化合物和含氮化合物決定，故稱為碳氮因子，對煙葉化學(xué)成分的貢獻(xiàn)率為35.507%。第2個(gè)因子中石油醚提取物具有較高的正載荷，其貢獻(xiàn)率為20.583%，石油醚提取物與煙葉的整體質(zhì)量及香氣量正相關(guān)，因此第2個(gè)因子稱為香氣量因子。第 3 個(gè)因子主要反映的是鉀和氯的信息，鉀和氯是影響卷煙燃燒的重要因素，因此第 3 個(gè)因子稱為燃燒性因子，其貢獻(xiàn)率為15.550%。第4個(gè)因子中淀粉具有較大正載荷，稱為淀粉因子，貢獻(xiàn)率為13.534%。

表2　紅云紅河集團(tuán)原料基地烤煙樣品中主成分特征值及貢獻(xiàn)率

根據(jù)表3，利用回歸模型計(jì)算4個(gè)主因子的得分，其數(shù)學(xué)模型分別為：因子1=-0.478X1+0.338X2+0.116X3+0.486X4+0.832X5+0.063X6-0.098X7-0.0127X8；因子2=-0.076X1+0.060X2-0.101X3+0.173X4-0.066X5+0.551X6+0.093X7+0.065X8；因子3=-0.121X1-0.099X2+0.121X3-0.175X4-0.022X5-0.093X6-0.475X7+0.659X8；因子4=-0.115X1-0.221X2+0.314X3+0.209X4+0.108X5-0.189X6+0.100X7+0.026X8。

依據(jù)上述4個(gè)主因子的貢獻(xiàn)率和因子得分，建立集團(tuán)原料基地?zé)熑~綜合評價(jià)數(shù)學(xué)模型如下(選取各樣地平均值)：綜合因子=0.291×因子1+0.228×因子2+0.176×因子3+0.157×因子4。

4個(gè)主因子得分和綜合因子得分見表4。綜合因子得分在一定程度上反映了煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)程度，因此綜合因子也可稱為化學(xué)成分協(xié)調(diào)因子。由表4可知，紅云紅河集團(tuán)云南各原料基地烤煙化學(xué)成分因子得分如下：昆明基地?zé)熑~化學(xué)成分綜合質(zhì)量由高至低依次為宜良、石林、嵩明、晉寧、安寧、祿勸、尋甸、富民、西山、官渡；曲靖基地?zé)熑~化學(xué)成分綜合質(zhì)量由高至低依次為陸良、馬龍、師宗、沾益、麒麟、羅平、富源、宣威、會澤；紅河基地?zé)熑~化學(xué)成分綜合質(zhì)量由高至低依次為彌勒、瀘西、建水、石屏、蒙自、個(gè)舊、開遠(yuǎn)；保山基地?zé)熑~化學(xué)成分綜合質(zhì)量由高至低依次為施甸、龍陵、隆陽、昌寧、騰沖；文山基地?zé)熑~化學(xué)成分綜合質(zhì)量由高至低依次為硯山、文山、麻栗坡、廣南、丘北、馬關(guān)、西疇。

表3　紅云紅河集團(tuán)原料基地烤煙化學(xué)成分因子載荷矩陣及因子得分矩陣

表4　紅云紅河集團(tuán)原料基地化學(xué)成分因子得分

云南不同煙區(qū)烤煙感官評吸得分見表5(選取各樣地平均值)，結(jié)果說明各原料基地縣(區(qū))烤煙綜合因子得分較高的樣品，其烤煙的香氣質(zhì)好、香氣量和總分也較高；而烤煙綜合因子得分較低的樣品，烤煙的香氣質(zhì)、香氣量和總分也較低(表5)。比較因子得分排序與感官質(zhì)量評吸排序結(jié)果，可看出兩者排序大致相同，略有出入，說明用因子分析法評價(jià)烤煙質(zhì)量的方法是可行的。

表5集團(tuán)原料基地烤煙評吸結(jié)果

Table 5Evaluating results of flue-cured tobacco from Hongyunhonghe Tobacco Group

原料基地Rawmaterialbase縣(區(qū))Counties(regions)香氣量Aromavolume細(xì)膩度Exquisitedegree總分Totalscore排名Ranking昆明Kunming石林6.506.5090.002.00嵩明7.007.5092.003.00祿勸6.506.0090.005.00尋甸6.506.5088.507.00晉寧6.506.5089.504.00西山5.506.5087.509.00官渡5.506.0088.0010.00富民6.007.0090.008.00安寧6.507.0089.506.00宜良6.507.0092.001.00曲靖Qujing沾益7.006.5090.504.00羅平6.006.5087.505.00馬龍6.507.0090.002.00師宗6.756.5091.503.00富源6.506.4091.406.00麒麟6.006.0088.507.00宣威6.005.5083.508.00會澤5.506.0080.509.00陸良7.506.5092.251.00保山Baoshan隆陽6.506.5092.254.00騰沖7.506.0085.005.00龍陵6.756.0090.002.00施甸6.706.7092.201.00昌寧7.007.0096.003.00紅河Honghe建水6.256.7591.754.00個(gè)舊6.676.6790.836.00石屏6.506.5091.503.00瀘西6.506.2590.752.00蒙自6.886.5091.585.00開遠(yuǎn)6.256.5090.507.00彌勒6.586.3390.831.00文山Wenshan麻栗坡6.506.5091.003.00文山6.757.0092.502.00硯山6.676.8394.671.00丘北6.506.5094.505.00西疇6.005.5086.506.00馬關(guān)6.506.0089.507.00廣南7.006.5093.504.00大理Dali賓川6.005.5088.501.00祥云6.006.0086.002.00普洱Pu’er鎮(zhèn)沅6.756.2592.751.00

3結(jié)論與討論

研究可知，紅云紅河集團(tuán)云南原料基地烤煙化學(xué)成分之間存在一定的相關(guān)性?？偺恰⑦€原糖和淀粉互為顯著正相關(guān)，總糖與煙堿、總氮及煙葉鉀呈顯著負(fù)相關(guān)；還原糖與總氮呈極顯著負(fù)相關(guān)，與煙堿呈顯著負(fù)相關(guān)；淀粉與鉀、石油醚提取物為極顯著負(fù)相關(guān)。

由紅云紅河集團(tuán)云南原料基地烤煙主要化學(xué)成分的因子分析得4個(gè)主因子，即碳氮因子、香氣量因子(石油醚提取物因子)、燃燒性因子、淀粉因子，其中碳氮因子對總變量方差的貢獻(xiàn)率高達(dá)35.507%，說明碳氮化合物對K326烤煙品種化學(xué)成分的影響最大，即K326烤煙的品質(zhì)主要由煙葉中碳氮化合物的協(xié)調(diào)程度決定，說明在生產(chǎn)實(shí)踐首先應(yīng)以調(diào)控烤煙的碳氮代謝為主。香氣量因子對總變量方差的貢獻(xiàn)率達(dá)20.583%，石油醚提取物與煙葉的整體質(zhì)量及香氣量密切相關(guān)，合理提高石油醚提取物含量對提升煙葉品質(zhì)有重要影響，因此在生產(chǎn)中要適當(dāng)提高煙葉中石油醚提取物的含量。燃燒性因子對總方差的貢獻(xiàn)率為15.550%，鉀和氯對煙葉的燃燒性有重要影響，因此鉀和氯因子對煙葉評吸質(zhì)量有重要作用，說明在生產(chǎn)中應(yīng)注意氯和鉀的合理調(diào)控、協(xié)調(diào)。淀粉因子對總方差的貢獻(xiàn)率最小，為13.534%，表明在煙葉生產(chǎn)中應(yīng)注意淀粉的轉(zhuǎn)化，同時(shí)在生產(chǎn)過程中合理調(diào)控烘烤、復(fù)烤及加香加料工藝條件，最大限度降解淀粉，提高品質(zhì)。

該研究利用因子分析法，對集團(tuán)云南原料基地烤煙質(zhì)量進(jìn)行了綜合評價(jià)，評價(jià)結(jié)果與感官評吸結(jié)果基本類似。因此，用因子分析法評價(jià)烤煙質(zhì)量是可行的，可為增強(qiáng)集團(tuán)原料基地的煙葉的工業(yè)可用性提供參考。

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中圖分類號TS 41+1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)06-100-04

收稿日期2016-02-14

作者簡介聶鑫(1985- )，男，云南昆明人，助理工程師，碩士，從事煙草原料研究。*通訊作者，教授，博士，從事煙草原料生產(chǎn)及植物保護(hù)研究。

基金項(xiàng)目紅云紅河集團(tuán)科技項(xiàng)目(HYHH2013YL03)。

鳴謝試驗(yàn)得到了復(fù)旦大學(xué)生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室盧寶榮教授的悉心指導(dǎo)，在此表示衷心感謝！