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        非優(yōu)質(zhì)烤煙煙葉外觀質(zhì)量與化學(xué)成分特征分析

        2024-12-31 00:00:00張鑫徐瑋杰汪陽忠陳斌楊凱
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2024年24期
        關(guān)鍵詞:外觀質(zhì)量化學(xué)成分相關(guān)性

        摘要[目的]歸納非優(yōu)質(zhì)烤煙煙葉的常見特征,為其品質(zhì)改良提供參考。[方法]以8個地市產(chǎn)區(qū)各10個工業(yè)等級樣品為研究對象,比較不同質(zhì)量檔次煙葉外觀質(zhì)量得分和化學(xué)成分含量情況,并分析指標(biāo)間的相關(guān)性。[結(jié)果]非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀質(zhì)量主要特征部位間表現(xiàn)不同,下部葉為油分少、身份薄、均勻度差,中部葉為油分少、均勻度差、有雜色,上部葉為身份厚、有雜色、均勻度差;化學(xué)成分主要特征部位間表現(xiàn)趨勢相似,均為含氮化合物、類胡蘿卜素、有機(jī)酸含量偏高,糖類化合物偏低,但下部煙葉差異程度更大。煙葉顏色深度、身份厚度、葉片結(jié)構(gòu)緊密度主要與含氮化合物及部分中性致香成分含量呈正相關(guān);煙葉油分、均勻度、雜色得分主要與糖類化合物含量呈正相關(guān),與部分有機(jī)酸含量呈負(fù)相關(guān);雜色得分與含氮化合物含量呈負(fù)相關(guān)。[結(jié)論]非優(yōu)質(zhì)烤煙煙葉外觀質(zhì)量相對特征3個部位的側(cè)重指標(biāo)有所不同,化學(xué)成分差異有共性規(guī)律并與外觀指標(biāo)存在較強(qiáng)相關(guān)性。

        關(guān)鍵詞非優(yōu)質(zhì)煙葉;外觀質(zhì)量;化學(xué)成分;質(zhì)量特征;相關(guān)性

        中圖分類號TS41+1"文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

        文章編號0517-6611(2024)24-0170-07

        doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2024.24.037

        開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識碼(OSID):

        AnalysisofAppearanceQualityandChemicalCompositionCharacteristicsofNonHighQualityTobaccoLeaves

        ZHANGXin,XUWei-jie,WANGYang-zhongetal

        (TechnologyCenter,ShanghaiTobaccoGroupCo.,Ltd.,Shanghai201315)

        Abstract[Objective]Tosummarizethecommoncharacteristicsofnonhighqualityflue-curedtobaccoleavestoprovidereferenceforqualityimprovement.[Method]Taking10industrialgradesamplesoftobaccoleavesfromeachof8municipalproducingareasastheresearchobjects,thedifferencesinappearancequalityscoresandchemicalcompositioncontentsofdifferentgradeswerecompared,and"thecorrelationbetweenindexeswasanalyzed.[Result]Nonhighqualitytobaccoleavesshoweddifferentcharacteristicsindifferentpartsofappearancequality,withlessoil,thinnerbody,andpooruniformityinlugs;lessoil,pooruniformity,andvariegatedincutters;andthickerbody,variegated,andpooruniformityinleaf.Thetrendofchemicalcompositioncharacteristicswassimilaramongdifferentparts,withhighercontentofnitrogenouscompounds,pigments,andorganicacids,lowercontentofsugarcompounds,butthedifferencesweregreaterinlowerleaves.Thedepthofleafcolor,thicknessofbodyandtightnessofleafstructureweremainlypositivelycorrelatedwiththecontentofnitrogencompoundsandsomeneutralaromacomponents;oilcontent,uniformityandvariegatedscoreweremainlypositivelycorrelatedwiththecontentofsugarcompounds,andnegativelycorrelatedwithsomeorganicacidcontent;colorscorewasalsonegativelycorrelatedwiththecontentofnitrogencompounds.[Conclusion]Theemphasisindexesoftherelativecharacteristicsoftheappearancequalityofnonhighqualitytobaccoleavesvaryinthreedifferentparts,andtherearecommonrulesinthechemicalcompositiondifferences,whicharestronglycorrelatedwithappearanceindexes.

        KeywordsNonhighqualitytobaccoleaves;Appearancequality;Chemicalcomposition;Qualitycharacteristics;Correlation

        盡管國內(nèi)烤煙煙葉收購過程判定為低質(zhì)量檔次的煙葉數(shù)量較少,但由于煙葉收購等級質(zhì)量與工業(yè)認(rèn)可度間存在差異[1,卷煙工業(yè)企業(yè)多在打葉復(fù)烤前開展個性化的工業(yè)分選,以提升主體等級煙葉的符合性和均勻性[2-4,這一環(huán)節(jié)會產(chǎn)出一定數(shù)量的低工業(yè)可用性煙葉,提升這部分非優(yōu)質(zhì)原料的使用價值是卷煙工業(yè)企業(yè)普遍面臨的難題。利用生物酶改善原料品質(zhì)技術(shù)已引起行業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注和研究5,但其靶向物多限于淀粉、蛋白質(zhì)以及纖維素、半纖維素、果膠等大分子物質(zhì),有時存在處理效果不明顯或不穩(wěn)定情況,進(jìn)一步拓展非優(yōu)質(zhì)煙葉化學(xué)成分調(diào)控對象是潛在的彌補(bǔ)手段。

        外觀質(zhì)量是煙葉商業(yè)收購和工業(yè)分選使用的最直接依據(jù),企業(yè)間工業(yè)分選標(biāo)準(zhǔn)區(qū)別主要在于外觀指標(biāo)的重要性排序及檔次劃分邊界的不同,對于判定為非優(yōu)質(zhì)煙葉的否定項往往差異不大[6-8。關(guān)于煙葉外觀質(zhì)量與內(nèi)在品質(zhì)關(guān)系的研究已有很多報道,但多是以國標(biāo)等級煙葉為試驗對象,重點分析了優(yōu)質(zhì)煙葉的特征規(guī)律9-12,覆蓋下低等煙葉的研究僅見于烤煙40級制分級標(biāo)準(zhǔn)實施初期[13-18,近年來針對非優(yōu)質(zhì)煙葉的系統(tǒng)性研究相對較少。由于煙草成分的復(fù)雜性,不能簡單地認(rèn)為非優(yōu)質(zhì)煙葉就是優(yōu)質(zhì)煙葉指標(biāo)特征的否定集合。

        該研究通過對典型產(chǎn)區(qū)不同質(zhì)量檔次煙葉進(jìn)行外觀質(zhì)量及化學(xué)成分評價和檢測,明確非優(yōu)質(zhì)煙葉的主要相對特征,為其提質(zhì)改造提供技術(shù)參考。

        1材料與方法

        1.1試驗樣品

        以云南楚雄和普洱、貴州遵義和畢節(jié)、山東臨沂和日照、福建龍巖和三明8個地(市)產(chǎn)區(qū)實際采購的B2F、C2F、X2F煙葉為初始對象,由上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)人員按照工業(yè)使用價值進(jìn)行分選并制成各產(chǎn)區(qū)的B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4、X2、X3、X4共計10個“部位-檔次”的工業(yè)等級樣品,部位標(biāo)識后序號1~4表明質(zhì)量檔次依次降低。共計制樣80份,每份不少于30片煙葉。

        1.2評價檢測

        為提高研究結(jié)論的實用性和通用性,選擇了6項煙葉分選工人容易識別的外觀指標(biāo),由制樣人員按照表1所示方法對煙葉樣品進(jìn)行外觀定量評價。其中顏色、身份采用趨勢性評分;均勻度為煙葉多項品質(zhì)因素均勻一致程度;雜色除包括通常意義的雜色外,還包含對光滑、含青的判定。

        采用相關(guān)方法[19-20分別測定了樣品中含氮化合物(煙堿、降煙堿、麥斯明、假木賊堿、新煙草堿、脯氨酸)、糖類化合物(果糖、葡萄糖、蔗糖)、多酚(綠原酸、莨菪亭、蕓香苷)、類胡蘿卜素(葉黃素、β-胡蘿卜素)、有機(jī)酸(蘋果酸、檸檬酸、甲酸、乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、2-甲基丁酸、正戊酸、巴豆酸、3-甲基戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、苯甲酸、苯乙酸)、中性致香成分(茄酮、香葉基丙酮、β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮、新植二烯、β-法尼烯、氧化紫羅蘭酮、3-羥基-β-二氫大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、3-羥基索拉韋惕酮)共計6大類44項指標(biāo)。

        1.3數(shù)據(jù)處理采用IBMStatisticsSPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計描述、因子分析和方差分析,采用Chiplot在線繪圖工具進(jìn)行制圖。

        2結(jié)果與分析

        2.1非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀質(zhì)量特征

        對80份樣品外觀質(zhì)量指標(biāo)定量評價結(jié)果進(jìn)行描述性統(tǒng)計,結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表2),各指標(biāo)得分平均值均在4.5分以上;葉片結(jié)構(gòu)得分的極差為4.67分,標(biāo)準(zhǔn)差為1.16分,離散度最??;油分得分的極差為7.50分,標(biāo)準(zhǔn)差為2.08分,離散度最大。

        對外觀指標(biāo)評價結(jié)果進(jìn)行因子分析,提取出2個特征根均大于1的因子,方差解釋率分別是45.48%和43.63%。因子1主要反映了煙葉身份、顏色和葉片結(jié)構(gòu)信息,因子2主要反映了煙葉油分、均勻度、雜色及一定程度的葉片結(jié)構(gòu)信息(表3)。2個因子得分散點圖(圖1)可以清晰展示煙葉部位與等級變化趨勢,即橫坐標(biāo)(因子1)由小到大反映了煙葉部位由下到上,縱坐標(biāo)(因子2)由小到大反映了煙葉質(zhì)量由低到高。

        對各等級樣品按照產(chǎn)區(qū)進(jìn)行配對方差比較,結(jié)果表明(表4),下部煙葉3個等級間身份、油分、均勻度存在顯著差異,X4雜色得分顯著低于X2、X3,且X4油分、身份得分為所有等級最低,綜合同部位等級間差異程度及相對整體的得分水平,下部非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀相對特征重要度排序為油分>均勻度>雜色>身份;中部煙葉4個等級間油分存在顯著差異,C2、C3、C4間均勻度得分差異顯著,C4雜色得分明顯低于其他等級,中部非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀相對特征重要度排序為油分>均勻度>雜色;上部煙葉3個等級間均勻度、雜色存在顯著差異,B3和B4的油分得分顯著低于B2,B4的身份、葉片結(jié)構(gòu)得分與B2存在顯著差異,且B4身份、葉片結(jié)構(gòu)、均勻度、雜色得分是所有等級中的極值,上部非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀相對特征重要度排序為雜色gt;均勻度>油分gt;葉片結(jié)構(gòu)gt;身份。

        2.2非優(yōu)質(zhì)煙葉化學(xué)成分特征從表5可以看出,試驗樣品44項化學(xué)成分含量均值范圍較寬泛,其中β-紫羅蘭酮含量均值僅為0.09μg/g,而葡萄糖含量均值則高達(dá)98747.79μg/g;樣品間各指標(biāo)含量也有較大離散性,如葡萄糖含量極差達(dá)到159955.82μg/g。

        為比較不同指標(biāo)在等級間的差異程度,以各產(chǎn)區(qū)C1等級煙葉各化學(xué)指標(biāo)實測值為基準(zhǔn),計算對應(yīng)產(chǎn)區(qū)其余等級的指標(biāo)含量相對值,進(jìn)一步求取各等級化學(xué)成分相對值的全部產(chǎn)區(qū)均值,結(jié)果如圖2所示。

        從圖2可以看出,中部煙葉C1、C2煙葉化學(xué)成分含量接近,部分指標(biāo)與C3、C4差異明顯。6種含氮化合物、3種多酚化合物、2種類胡蘿卜素指標(biāo)在C3和C4中含量較高,其中莨菪亭、脯氨酸相對含量極差達(dá)到0.50;3種糖類化合物隨等級下降而減少;10種有機(jī)酸在C3、C4中含量較高,其余9種有機(jī)酸在C1中含量最低或次低,苯乙酸和3-甲基戊酸隨等級下降而增加且相對含量極差超過0.60;11種中性致香成分均表現(xiàn)為C1相對含量最低,其中二氫獼猴桃內(nèi)酯、β-法尼烯、3-羥基索拉韋惕酮隨等級下降而增加。

        相比中部煙葉,下部煙葉整體表現(xiàn)為含氮化合物、糖類化合物、部分中性致香成分含量偏低,多數(shù)有機(jī)酸含量偏高。下部3個等級煙葉6種含氮化合物指標(biāo)均為X2含量最低,其中降煙堿、麥斯明隨等級下降而增加,相對含量極差超過0.75;3種糖類化合物指標(biāo)隨等級下降而減少,果糖、葡萄糖相對含量極差超過0.65;莨菪亭在X3、X4相對含量比X2煙葉高0.80以上,蕓香苷、綠原酸含量隨等級下降而減少,但相對含量極差小于0.25;葉黃素、β-胡蘿卜素含量隨等級下降而增加,葉黃素相對含量極差為0.47;除甲酸外的18種有機(jī)酸含量均為X2最低,其中17種隨等級下降而增加,苯乙酸、苯甲酸、檸檬酸等11項指標(biāo)相對含量極差超過0.73;中性致香成分有10項含量表現(xiàn)為X2最低、X3最高,而3-羥基-β-二氫大馬酮表現(xiàn)為X4<X3<X2,但相對含量極差小于0.10。

        相比中部煙葉,上部煙葉整體表現(xiàn)為含氮化合物、莨菪亭、部分有機(jī)酸和中性致香成分含量偏高,糖類化合物含量偏低。上部3個等級間6種含氮化合物、2種類胡蘿卜素、除3-羥基-β-二氫大馬酮外的10種中性致香成分含量均為B2<B4<B3,其中降煙堿、脯氨酸、3-羥基索拉韋惕酮相對含量極差≥0.60;果糖、葡萄糖含量為B2>B4>B3,蔗糖含量為B2>B3>B4,相對含量極差不超過0.15;莨菪亭在B2中含量最低,與B3、B4相對含量極差分別達(dá)0.85、0.48;13種有機(jī)酸為B2含量最低,其中苯乙酸、癸酸、檸檬酸相對含量極差超過0.30,而甲酸、巴豆酸、乙酸、丙酸、3-甲基戊酸在B2中含量最高;中性致香成分均為B3最高。

        2.3煙葉外觀指標(biāo)與化學(xué)成分關(guān)聯(lián)性分析

        K-S檢驗顯示,部分指標(biāo)評價檢測結(jié)果呈非正態(tài)分布,采用Kendall’sTau非參數(shù)秩相關(guān)系數(shù)分析煙葉外觀指標(biāo)和化學(xué)成分相關(guān)性,并基于相關(guān)系數(shù)應(yīng)用ward歐式距離法進(jìn)行層次聚類。結(jié)果顯示(圖3),煙葉均勻度和油分歸為一類,主要與糖類化合物、綠原酸、甲酸含量呈極顯著正相關(guān),與苯甲酸、苯乙酸、莨菪亭、庚酸、己酸等呈極顯著負(fù)相關(guān);雜色除具有相似規(guī)律外,同時與含氮化合物含量呈極顯著負(fù)相關(guān);煙葉身份和顏色歸為一類,主要與含氮化合物、3-羥基索拉韋惕酮、茄酮、β-法尼烯、氧化紫羅蘭酮等致香成分及辛酸、丁酸等有機(jī)酸呈極顯著正相關(guān),與蘋果酸呈極顯著負(fù)相關(guān);葉片結(jié)構(gòu)表現(xiàn)規(guī)律與身份、顏色近似相反。對比因子分析結(jié)果(表3),糖類化合物、甲酸、綠原酸是煙葉品質(zhì)有利因子,莨菪亭和苯乙酸、苯甲酸、庚酸、己酸、辛酸等是不利因子,植物堿也有一定負(fù)面影響。

        3討論與結(jié)論

        實際規(guī)模化生產(chǎn)過程,煙葉質(zhì)量檔次劃分最直接方式依賴于外觀質(zhì)量評價??紤]到不同企業(yè)實施煙葉工業(yè)分級的控制要點存在差異[6-8,該研究選取了較易識別的顏色、身份、葉片結(jié)構(gòu)、油分、均勻度、雜色作為外觀評價指標(biāo),以期所得結(jié)論更具實際指導(dǎo)意義。因子分析和方差分析結(jié)果表明,所選6項指標(biāo)可以有效區(qū)分不同質(zhì)量檔次煙葉的外觀差異;同時可見8個產(chǎn)區(qū)C1、C2等級外觀質(zhì)量指標(biāo)因子分析結(jié)果基本一致,即盡管產(chǎn)區(qū)間煙葉外觀質(zhì)量存在地域特征,但工業(yè)認(rèn)定優(yōu)質(zhì)煙葉的基本要求是相似的;隨等級下降,產(chǎn)區(qū)間離散度變大,即不同產(chǎn)區(qū)非優(yōu)質(zhì)煙葉的外觀相對特征表現(xiàn)有所不同,跟蹤總結(jié)各產(chǎn)區(qū)非優(yōu)質(zhì)外觀質(zhì)量相對特征的穩(wěn)定表現(xiàn)是進(jìn)一步的研究方向。3個部位非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀相對特征也有差別,主要表現(xiàn)為下部煙葉“油分少、身份薄、均勻度差”,中部煙葉“油分少、均勻度差、有雜色”,上部煙葉“身份厚、有雜色、均勻度差”?;瘜W(xué)成分方面,

        在烤煙40級制分級標(biāo)準(zhǔn)中,河南烤煙等級下降時,水溶性糖含量減少;總氮、揮發(fā)堿、蛋白質(zhì)含量增加,總生物堿含量減少;石油醚提取物、總揮發(fā)性有機(jī)酸及上部煙葉總有機(jī)酸含量減少,中下部煙葉的總有機(jī)酸含量增加;酚類物質(zhì)含量隨等級變化規(guī)律性不強(qiáng)[13-18。“低糖”是油分少及雜色煙葉的常見表現(xiàn)21-25,該研究也發(fā)現(xiàn)非優(yōu)質(zhì)煙葉的3種糖類化合物(果糖、葡萄糖、蔗糖)含量均相對較低,并與油分、雜色、均勻度得分呈極顯著正相關(guān)。含氮化合物更多的是煙葉部位特征的體現(xiàn),多與顏色深度、身份厚度、葉片結(jié)構(gòu)緊密程度呈正相關(guān),但與油分之間的關(guān)系并無統(tǒng)一描述[9-12,21,26-27;糟片、烤紅、掛灰煙中煙堿、蛋白質(zhì)和總氮含量比正常煙葉高,但含青和光滑煙稍有降低23-25。該研究發(fā)現(xiàn)同部位非優(yōu)質(zhì)煙葉含氮化合物含量相對較高,并以降煙堿、麥斯明、脯氨酸表現(xiàn)更為明顯。煙葉石油醚提取物包含了芳香油、類胡蘿卜素、脂肪酸等有機(jī)物,徐興陽等[23研究發(fā)現(xiàn)烤青煙、雜色煙和枯焦煙的石油醚提取物并未減少,該研究發(fā)現(xiàn)非優(yōu)質(zhì)煙葉中性致香成分含量并非最低,β-胡蘿卜素、葉黃素以及多數(shù)有機(jī)酸含量則相對較高,在非優(yōu)質(zhì)品質(zhì)改良評價過程可適當(dāng)降低對致香成分的關(guān)注度,而強(qiáng)化對類胡蘿卜素、有機(jī)酸的檢測。

        綜上所述,不同部位非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀質(zhì)量相對特征存在差異,但化學(xué)成分上總體表現(xiàn)為含氮化合物、類胡蘿卜素、有機(jī)酸含量偏高而糖類化合物含量偏低,同時外觀質(zhì)量指標(biāo)得分與化學(xué)成分含量間存在較強(qiáng)相關(guān)性,可根據(jù)實際需求進(jìn)行共性或個性化的化學(xué)成分調(diào)節(jié),以提高非優(yōu)質(zhì)煙葉內(nèi)在品質(zhì)。

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