張書偉 過偉民 陳祥 張子穎 徐文韜 葉校坤 周漢平 常乃杰

摘 ?要：為明確煙葉柔韌性與內在品質的關系，優(yōu)化烤煙外觀品質評價指標體系，選擇我國6個生態(tài)二級區(qū)上部和中部不同質量梯度煙葉樣品，采用相關分析和隨機森林回歸分析，研究了煙葉柔韌性與主要化學成分和感官品質指標的關系。結果表明，煙葉柔韌性區(qū)域差異明顯，渝東南煙葉柔韌性好，豫西、湘南煙葉次之，而滇東和豫中地區(qū)煙葉總體一般。煙葉柔韌性分值與還原糖、總糖含量，糖堿比值和兩糖比值呈顯著或極顯著正相關。煙葉柔韌性分值與香氣質、香氣量、雜氣、刺激性、干燥感、回甜感等感官指標呈極顯著正相關。隨機森林回歸分析發(fā)現(xiàn)，部分地區(qū)柔韌性對還原糖含量、香氣質和感官綜合品質分值變異的貢獻率大于其他外觀指標。煙葉柔韌性能夠較好地表征內在品質，可用于優(yōu)化烤煙外觀品質評價指標體系。

關鍵詞：烤煙;柔韌性;化學成分;感官品質;相關分析;隨機森林

Abstract： To clarify the relationship between flue-tobacco toughness and internal quality， and to optimize the evaluation index system of flue-cured tobacco appearance quality， we collected upper and middle parts flue-cured tobacco leaf samples from six ecological secondary regions in China. Correlation and Random forest regression analysis were used to study the relationship between tobacco leaf toughness and main chemical components and sensory quality indexes. The main results were as follow： Obvious regional differences in leaf flexibility were observed. The flue-tobacco toughness score of southeastern Chongqing was good， followed by western Henan and southern Hunan， while eastern Yunnan and central Henan was generally average; Toughness was significantly or extremely significantly positively correlated with reducing sugar （RS） and total sugar content （TS）， the ratio of reducing sugar and total sugar （RS/TS） and the ratio of reducing sugar and nicotine （RS/Nic）; The toughness score of tobacco leaves was significantly positively correlated with aroma quality， aroma quantity， odor， irritation， dryness and return sweetness and other sensory indexes; Random forest regression analysis showed that the contribution rate of toughness to the variation of RS， aroma quality and total sensory score was higher than that of other appearance indexes. Therefore， toughness can better represent the intrinsic quality of flue-cured tobacco leaves and play an important role in simplifying the assessment indicators of flue-cured tobacco leaf quality.

Keywords： flue-cured tobacco; toughness; chemical components; sensory quality; correlation analysis

烤煙外觀特征是煙葉生產、收購、調撥環(huán)節(jié)評價煙葉品質的主要依據(jù)。國家標準[1]規(guī)定的烤煙外觀分組和分級因素包括顏色、成熟度、葉片結構、身份、油分、色度、長度和殘傷等。以上述外觀因素為依據(jù)，中國煙草種植區(qū)劃[2]建立了烤煙外觀品質量化評價體系，成為目前我國煙葉外觀品質量化評價的主要方法。除了國標[1]規(guī)定的外觀品質因素外，探索更多的外觀評價延伸指標，更為全面地通過外觀評價預測煙葉內在質量的研究也在不斷深入。湯朝起等[3]研究發(fā)現(xiàn)光澤、細膩度對煙葉內在品質影響較強，可作為煙葉外觀品質評價指標;王信民等[4]提出底色、蠟質感、光澤度、葉面組織、柔韌性可作為外觀區(qū)域特征評價指標，為我國煙葉外觀分型提供了支撐;薛超群等[5]從15項外觀特征指標中，篩選出葉面組織、柔韌性、色度、油分等10項指標，發(fā)現(xiàn)所選指標能夠較好評價多產地C2F等級煙葉。上述外觀評價指標中，柔韌性主要反映葉片的柔軟程度，即煙葉受壓后恢復原始大小和形狀的能力，近年來的研究證明[6-7]，柔韌性與煙葉的理化特性密切相關，在煙葉品質評價中具有較好的應用前景，提高煙葉的柔軟程度也逐漸受到卷煙企業(yè)原料采購和使用人員的重視。但目前關于柔韌性與煙葉內在品質的關系研究較少且結論并不一致[8-10]，這在一定程度制約了柔韌性指標在煙葉品質評價中的應用。

基于此，本研究通過收集我國不同生態(tài)區(qū)不同品質梯度煙葉樣品，分析煙葉柔韌性與主要化學成分和感官品質指標的相關關系，明確柔韌性對煙葉內在品質的影響程度，以期為柔韌性指標在煙葉品質評價中的應用提供科學支撐。

1 ?材料與方法

1.1 ?煙葉采集與樣品制備

2019年采集我國6個煙草種植二級區(qū)的C1F、C2F、C3F、C3L和B1F、B2F等級初烤煙葉，品種為當?shù)刂髟云贩N，每產區(qū)每等級采集50 kg。為了使制備樣品涵蓋各產區(qū)煙葉的不同質量檔次，在煙葉分級國標[1]規(guī)定的顏色、成熟度、葉片結構、身份、油分等5項外觀品質指標基礎上，增加柔韌性和光澤度，并制備各指標不同檔次的典型煙葉樣品（如顏色制備深橘黃、橘黃、檸檬黃、雜色、微帶青;柔韌性制備柔軟、較柔軟、較硬脆;成熟度制備高度成熟、成熟、尚熟;油分制備多、有、稍有等）。共制備樣品258個，具體見表1。

1.2 ?分析方法

1.2.1 ?外觀品質評價 ?由來自河南中煙工業(yè)有限責任公司的行業(yè)煙葉標準標樣分標委員會委員、高級技師、技師組成的外觀品質鑒定專家組完成煙葉外觀品質量化評價，具體方法在文獻[8]基礎上略作修改，詳細評分標準見表2。本文中涉及的柔韌性均為外觀評價中的柔韌性指標。

1.2.2 ?主要化學成分分析 ?按照YC/T 216—2013、YC/T 468—2013、YC/T 161—2002、YC/T 217—2007、YC/T 162—2002和YC/T 159—2002標準測定煙葉淀粉、煙堿、總氮、鉀、氯、總糖和還原糖含量。采用總氮減去煙堿氮，再乘以蛋白質系數(shù)的方法計算蛋白質含量。

1.2.3 ?感官品質評價 ?由來自河南中煙工業(yè)有限責任公司技術中心產品配方人員（具備煙草行業(yè)感官評吸鑒定資質）組成的感官質量鑒定專家組完成煙葉感官品質評價。評價指標包括香氣質、香氣量、雜氣、刺激性、干燥感、回甜、濃度、細膩程度。

1.3 ?數(shù)據(jù)分析

采用Python編程語言進行相關性分析和隨機森林回歸?；陔S機森林法擬合外觀指標預測煙葉化學成分和感官品質的模型，計算各外觀指標的相對貢獻率。本文作圖均基于Python編程語言。

2 ?結 ?果

2.1 ?不同煙區(qū)烤煙柔韌性分值

由圖1中看出，不同煙區(qū)中部煙葉的柔韌性分值差異明顯，渝東南煙葉柔韌性顯著高于其他產區(qū)，湘南、豫西、閩西和豫中煙區(qū)差異不顯著，滇東煙區(qū)煙葉柔韌性則顯著低于渝東南、湘南、豫西等煙區(qū)。各煙區(qū)上部煙葉柔韌性分數(shù)相對穩(wěn)定，渝東南煙區(qū)各部位煙葉柔韌性顯著高于豫中煙區(qū)，其余產區(qū)間差異不顯著。

2.2 ?烤煙柔韌性與內在品質的相關分析

2.2.1 ?主要化學成分 ?不考慮區(qū)域差異，煙葉柔韌性與主要化學成分指標的相關系數(shù)結果見圖2。從圖中看出，兩部位煙葉柔韌性與還原糖和總糖均極顯著正相關。此外，中部煙葉柔韌性與兩糖比值極顯著正相關，上部煙葉柔韌性與糖堿比值顯著正相關?？傮w來看，煙葉柔韌性越好，煙葉糖含量、兩糖比和糖堿比也越高。

考慮到不同煙區(qū)差異，本文分區(qū)域考察了煙葉柔韌性與還原糖、兩糖比值、糖堿比值等指標之間的相關性規(guī)律。由表3中看出，滇東地區(qū)兩部位煙葉柔韌性與還原糖均極顯著正相關;湘南、豫西、閩西煙區(qū)中部煙葉柔韌性與還原糖具有顯著正相關關系;渝東南上部煙葉柔韌性與還原糖呈極顯著正相關。豫中兩部位煙葉柔韌性與兩糖比均極顯著正相關;豫西和閩西中部煙葉柔韌性與兩糖比顯著正相關;滇東上部煙葉柔韌性與兩糖比極顯著正相關。湘南、滇東和渝東南上部、豫西中部樣品組的煙葉柔韌性與糖堿比相關顯著。

2.2.2 ?感官品質 ?不考慮區(qū)域差異，烤煙柔韌性分值與感官品質各指標分值及總分均極顯著正相關，兩部位規(guī)律一致（圖3）。分別以香氣質、香氣量分值和感官品質總分為例，分區(qū)域考察了柔韌性與感官品質之間關系（表3）。研究發(fā)現(xiàn)，除豫中煙區(qū)中部樣品組（香氣質、香氣量分值和感官品質總分）與湘南、豫西和渝東南煙葉的上部煙葉（香氣量），其余組煙葉柔韌性與香氣質、感官評吸總分均呈顯著或極顯著正相關關系?？傮w來看，煙葉柔韌性與感官品質密切相關，不同煙區(qū)、不同部位規(guī)律基本一致。

2.3 ?烤煙柔韌性對內在品質的相對貢獻分析

由表4中看出，基于外觀變量建立的煙葉化學成分隨機森林預測模型精度均較高，但各外觀變量相對貢獻程度不盡相同。柔韌性對總體樣本中部煙葉還原糖的貢獻率最高（29%）。分區(qū)域和部位來看，柔韌性對滇東煙區(qū)中部和上部、豫西和閩西煙區(qū)中部樣品組的還原糖貢獻率最高;豫中、滇東產區(qū)中部和上部煙葉柔韌性對兩糖比的貢獻相對較高;對糖堿比而言，湘南中部煙葉柔韌性貢獻最大，其余產區(qū)貢獻相對較低。綜合來看，在化學成分中，煙葉柔韌性對還原糖含量變異的貢獻相對較大。

由表5中看出，總體而言，相對香氣量和香氣質，煙葉柔韌性對感官總分的貢獻較大。不考慮區(qū)域差異時，煙葉柔韌性對中部煙葉香氣質和感官總分相對貢獻度最高?？紤]區(qū)域和部位差異后，湘南中部（33%）、豫中上部（19%）和滇東上部（48%）煙葉柔韌性對感官總分的相對貢獻均最高;對煙葉香氣質來說，湘南中部（35%）和滇東上部（50%）煙葉柔韌性均相對貢獻最高;對煙葉香氣量來說，豫中上部（25%）、湘南中部（27%）煙葉柔韌性對其貢獻最高。

3 ?討 ?論

3.1 ?煙葉柔韌性的區(qū)域差異

不同區(qū)域的煙葉由于生態(tài)環(huán)境、品種和管理措施的差異，煙葉柔韌性往往差異明顯，前人多集中在特定生態(tài)區(qū)煙葉外觀的研究，區(qū)域差異對比相對較少，而這種對區(qū)域差異的研究對保證原料供給往往起到至關重要作用[11-15]。由本文研究可知，煙葉柔韌性區(qū)域差異明顯，渝東南煙葉柔韌性好，豫西、湘南煙葉次之，而滇東和豫中地區(qū)煙葉總體一般，這與前人研究整體一致;但先前報道也指出西南煙區(qū)的煙葉柔韌性相對較好，而黃淮煙區(qū)相對硬脆，這與本文結論有一定差異[4， 9-10]。這種差異的原因可能與采樣年份煙區(qū)氣象特征有關：常乃杰[16]關于煙葉質量和生態(tài)因素關系的研究表明煙葉成熟度和葉片結構與降水量呈顯著正相關，而渝東南煙區(qū)烤煙生育期氣象條件具有高溫多雨特征。同時，本文通過分析區(qū)域間外觀特征差異發(fā)現(xiàn)，渝東南煙區(qū)煙葉成熟度高、葉片結構疏松，這也進一步證明了上述觀點。

3.2 ?煙葉柔韌性與主要化學成分關系

本研究發(fā)現(xiàn)，煙葉柔韌性越高，總糖、還原糖、糖堿比和兩糖比越高，煙堿、氯含量越低，這與先前在河南[10]、江西[17]、重慶[18]和湖北[18]煙區(qū)的相關研究規(guī)律基本一致。然而，這與陳健等[8]在西南煙區(qū)的結果相悖，其研究表明煙葉柔韌性與總氮和煙堿指標呈正相關關系（不顯著）。這種情況也有可能和取樣區(qū)域煙葉特征有關（西南清香型煙區(qū)煙葉本身煙堿和總氮含量相對較低），導致其結果不具有普適性，本研究中涉及6個煙葉產區(qū)，采樣范圍更廣，數(shù)據(jù)分布更寬，結果更能體現(xiàn)煙葉柔韌性和化學成分的一般規(guī)律。另外，盡管前人報道中[8]發(fā)現(xiàn)煙葉柔韌性與總糖和還原糖呈現(xiàn)弱相關關系（r<0.3），但與兩糖比之間仍然呈顯著相關關系，這與本研究結果也是一致的。鑒于柔韌性和煙葉化學成分之間的這種關系，建議在原料收購和工業(yè)配方中，將其作為評價指標來發(fā)揮更重要的作用。

3.3 ?煙葉柔韌性與感官品質關系

本研究發(fā)現(xiàn)煙葉柔韌性分值越高感官評吸品質各指標分值也越高，中部和上部煙葉規(guī)律一致。本文結論與占俊文[17]對江西煙區(qū)煙葉柔韌性與煙葉內在品質關系的研究結論一致。在周立新等[18]對中間香型煙區(qū)的研究中，香氣質和香氣量與煙葉柔韌性的關系與本文規(guī)律一致，但指出刺激性和干燥感均與煙葉柔韌性呈負相關關系，認為柔韌性好的煙葉吃味好、雜氣少、刺激性和干燥感低。為了進一步分析煙葉柔韌性與感官質量之間差異，本文對6個煙草種植二級區(qū)煙葉柔韌性和感官品質指標做了相關分析，發(fā)現(xiàn)除個別未達到顯著相關外，其余均是顯著正相關。另外，蔡憲杰等[10]在黃淮煙區(qū)煙葉的研究中發(fā)現(xiàn)煙葉柔韌性和余味、刺激性和干燥感均呈負相關關系（均不顯著）。這種不同研究之間的結果差異性，可能有以下2個原因：（1）外觀和感官評價的主觀性，這一點在范幸龍等[11]、過偉民等[9]、蔡憲杰等[10]研究的材料方法中可以看出，不同工業(yè)企業(yè)對于外觀和評吸的評分標準有所差異，這種差異往往導致不同指標規(guī)律性的異質性;（2）樣品的時空差異性，不同研究采樣時間和采樣區(qū)域的異質性往往導致不同指標之間規(guī)律在時空尺度上變異。為了彌補這種缺陷，未來研究中需要在統(tǒng)一標準下，更為廣泛和精準的采樣和評價。同時，也需要運用多種方法（如機器學習等），對數(shù)據(jù)之間關聯(lián)規(guī)律進行深入挖掘。

4 ?結 ?論

結果表明，煙葉柔韌性與還原糖和總糖含量、兩糖比值和糖堿比值以及香氣質、香氣量等內在品質指標呈正相關關系。多數(shù)產區(qū)中上部煙葉柔韌性與煙葉還原糖含量、香氣質、香氣量和感官綜合分值相關性均達到顯著水平。與其他外觀指標相比，部分區(qū)域柔韌性對還原糖含量、香氣質和感官綜合品質變異的貢獻率相對較大。因此，煙葉柔韌性能夠較為準確地反應煙葉內在品質特征，可以根據(jù)貢獻率將其納入部分區(qū)域煙葉外觀品質評價指標體系，在煙葉質量評價中發(fā)揮更大作用。

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