烤烟烟丝填充值与其理化指标和感官品质的关系

刘新民，杜咏梅，程 森，董建新，侯小东，王成栋，顾毓敏，殷寿安，解 燕，刘加红

（1.中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101；2.上海烟草集团有限责任公司技术中心，上海 200082；3.云南省烟草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655000）

填充值又叫填充力，为单位质量的烟丝在标准压力下占有的体积[1]。在卷烟生产中，烟丝填充值不仅影响烟丝消耗量及卷烟成本，也影响卷烟吸阻、抽吸口数，从而影响卷烟焦油含量的关键指标[1-4]。烟丝填充值与其理化特性密切相关[2-7]，闫克玉等[6]研究了河南 40级烤烟烟叶理化指标间的相关性，揭示了烤烟填充值与主要化学指标的关系；王冬等[7]通过烤烟物理特性与化学成分的相关及逐步回归分析，发现烟丝填充值与总糖含量关系密切；李燕等[4]运用六西格玛方法，确定了制丝生产过程影响烟丝填充值的关键物理因素，设计了提高烟丝填充值的最优物理参数组合；薛超群等[8-9]对填充值与评吸质量的关系进行了研究。但有关填充值与烟叶物理特性、化学成分以及感官质量关系的系统研究还未见报道。本研究选择云南宣威中部代表烟叶，研究影响烟丝填充值的主要物理、化学指标及其影响规律，分析烟丝填充值与其烟气风格特征及香吃味品质的关系，为通过烟叶理化指标预测或调控烟丝填充值，协调烟丝填充值与其烟气感官品质的关系，提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 烟叶样品收集

以云南宣威为代表产区，以乡（镇）为单位，每乡（镇）（22个）选取中部叶C3F等级代表样品6～8份，每份3 kg，共收集140份样品。经专家外观鉴定平衡后，取1.5 kg，用于理化指标测定和感官评价。

1.2 物理指标测定

叶面密度、平衡水分测定参考文献[10]；填充值测定根据行业标准（YC/T 152—2001 卷烟 烟丝填充值的测定）进行。

1.3 化学指标测定

总糖、还原糖：YC/T 32—1996；总氮：YC/T 33—1996；总植物碱：YC/T 34—1996；淀粉：YC/216—2007；钾：YC/T 173—2003；钙：YC/T 174—2003；镁：YC/T 175—2003；氯：YC/T 153—2001；总挥发碱：YC/T 35—1996；醚提物：YC/T 176—2003；多酚：YC/T 202—2006；硫：比浊法[11]；磷：钒钼黄比色法。

1.4 感官评价

感官评价工作由中国农业科学院烟草研究所评吸委员会进行。感官评价包括风格特征和感官香吃味品质指标。风格特征指标包括：清香型风格香型典型性（根据宣威烟叶香型风格特点，用数值表示其清香型风格典型性，分4个档次：清香型风格明显：4.5～5分；较明显：4～4.5分；有：3.5～4分，较弱：3～3.5分。）、劲头（5分）、浓度（5分）、成团性（5分）、干燥感（5分）、甜度（5分）、柔和性（5分）。风格特征指标均不计入总分。

感官质量指标包括：香气质（18分）、香气量（20分）、余味（20分）、杂气（15分）、刺激性（18分）、燃烧性（5分）、灰色（4分），共100分。

选择风格特征以及质量档次中等的卷烟作为内标烟支，在评吸过程中，每3支烟插入1支标准烟支进行校正。有7位评吸专家参加了评吸工作，根据标准差检验，剔除异常值后，每一样品取各评价指标的平均值作为分析数据。

1.5 数据分析

数据分析工作由EXCEL及DPS9.05完成。

2 结 果

2.1 烤烟烟丝填充值与其理化指标的关系

2.1.1 与平衡水分及叶面密度的关系 烤烟烟丝填充值与其平衡水分及叶面密度简单相关系数分别为-0.7739、-0.1826（相关系数临界值，r0.05=0.1660；r0.01= 0.2170，下同）。进一步通过方差分析看出（表1），随填充值的升高，烟丝平衡水分、叶面密度分别呈极显著、显著降低趋势，但它们之间的关系并非线性。

平衡水分与填充值的关系散点图拟合曲线为一元三次曲线（P=0）（图1），根据方程的决定系数，平衡水分对填充值的作用可达65%。进一步由二者关系趋势线看出，平衡水分含量较小的情况下，烟丝填充值随平衡水分升高而显著降低，至平衡水分大于16%，烟丝填充值随平衡水分的变化较小。

填充值小于2.5 cm3/g，叶面密度较高，填充值大于3.5 cm3/g，叶面密度较低，但填充值在2.5～3.5 cm3/g范围内，叶面密度差异不显著（表1）。

2.1.2 与主要化学指标的关系 由简单相关系数（表2）看出，填充值与含碳化合物（总糖、还原糖、淀粉）呈极显著负相关，与含氮化合物（总植物碱、总氮、总挥发碱）及醚提物、莨菪亭呈显著或极显著正相关，与钙、磷分别呈极显著、显著正相关。在不同填充值范围内，将与烟丝填充值具有显著、极显著相关性的主要化学指标进行方差分析（表3），除不同填充值范围烟丝磷含量差异达不到显著水平外，其他化学指标均存在极显著、显著差异。随烟丝填充值升高，总糖、还原糖、淀粉含量有显著降低的趋势，总氮、挥发碱、醚提物、钙、莨菪亭有显著升高的趋势，但它们之间的关系均不呈线性。

表1 不同填充值范围烟丝平衡水分、叶面密度方差分析Table1 Variance analysis of equilibrium water content and leaf density between different value ranges of filling power

表2 烟丝填充值与其主要化学指标的相关性Table 2 Correlation analysis between filling power and the content of major chemical component of cut tobacco

表3 不同填充值范围烟丝主要化学指标方差分析 %Table 3 Variance analysis of the content of major chemical component between different value ranges of filling power of cut tobacco

图1 平衡水分与烟丝填充值关系散点图及趋势线Fig.1 The scatter diagram and trendline between filling power and equilibrium water content of cut tobacco

水溶性糖含量与烟丝填充值的相关系数最高，且不同填充值范围的烟丝糖含量差异极显著，因此，在化学指标中，糖含量对填充值的影响较大。由图2看出，随总糖含量的提高，填充值显著降低，糖含量大于31%，烟丝填充值趋于稳定。

2.1.3 烟丝填充值与其理化指标的回归和通径分析 将烟丝主要理化指标对其填充值进行逐步回归分析，获得回归方程：Y填充值=7.03567-0.205019X平衡水分-0.0540582X叶面密度-0.03012156X总糖-0.0323356X淀粉+2.20589X莨菪亭（P=0），方程的决定系数R2=0.8750，因此，根据回归分析结果，平衡水分、叶面密度、总糖、淀粉、莨菪亭5个指标对烟丝填充值的决定作用可达88%。进一步通过通径分析看出（表4），对烟丝填充值直接作用最大的为平衡水分，其次是总糖含量。

2.2 烤烟烟丝填充值与烟气感官品质的关系

根据相关分析，在烟气风格指标中，烟丝填充值与烟气清香型风格典型性以及烟气成团性、干燥感、甜度、柔和性呈极显著负相关（相关系数分别为：-0.3197、-0.3063、-0.3625、-0.3181），与烟气劲头呈极显著正相关（相关系数为 0.3315）；在感官质量指标中，烟丝填充值与香气质、香气量、余味、杂气、刺激性以及评吸总分均呈极显著负相关（相关系数分别为：-0.3282、-0.3353、-0.2921、-0.3106、-0.2793、-0.3223）。

图2 不同总糖含量范围烟丝填充值Fig.2 Filling power in different content of total sugar of cut tobacco

表4 理化指标与烟丝填充值关系的通径分析Table 4 Path analysis between filling power and the major indices of physical feature and chemical components of cut tobacco

通过方差分析看出（表5），在烟丝填充值小于3.5 cm3/g的范围内，随填充值提高，烟气清香型风格典型性、成团性、干燥感、甜度、柔和性以及感官质量指标虽然呈降低的趋势，烟气劲头呈升高的趋势，但不同烟丝填充值范围烟气感官品质指标差异不显著。烟丝填充值大于3.5 cm3/g，烟气感官品质指标出现明显拐点（表5，图3），烟气劲头极显著升高，烟气风格特征指标（清香型风格典型性、成团性、干燥感、甜度、柔和性）以及香吃味品质指标（香气质、香气量、杂气、余味、刺激性得分及评吸总分）极显著降低。

图3 不同填充值烟丝烟气清香型风格典型性及评吸总分Fig.3 Scores of flavor types and sensory quality in different value ranges of filling power of cut tobacco

表5 不同填充值范围烟丝感官品质指标差异比较Table 5 Variance analysis of major sensory indices between different value ranges of filling power of cut tobacco

3 讨 论

宣威烤烟平衡水分对烟丝填充值的直接影响最大，其次是总糖含量，二者均与烟丝填充值极显著负相关，这与前人[2,4]的研究结果一致。但平衡水分、总糖含量与烟丝填充值都不是直线关系，平衡水分与烟丝填充值关系拟合曲线为一元三次曲线，平衡水分含量较小的情况下，烟丝填充值随平衡水分升高显著降低，平衡水分大于16%，烟丝填充值随平衡水分的变化较小。总糖含量小于31%，随总糖含量提高，填充值呈显著降低的趋势，总糖含量大于31%，填充值随总糖含量的变化不显著。根据相关分析结果，烤烟烟丝填充值还与还原糖、总氮、挥发碱、钙、醚提物、淀粉呈极显著相关，这与闫克玉[6]、王冬[7]、田灵[2]等的研究结果一致，但填充值与烟叶理化指标的逐步回归方程并未引入以上指标，说明以上指标对烟丝填充值的直接作用不大，其与填充值的高度相关是由于它们与平衡水分或总糖含量的共线性引起的。

在卷烟生产中，提高烟丝填充值，不仅可以减少烟丝消耗，降低成本，还可以增强燃烧性，减少抽吸口数，降低卷烟焦油释放量。但是，根据本文研究结果，宣威烤烟烟丝填充值大于3.5 cm3/g，其烟气清香型风格典型性显著变弱，烟气柔和性、甜度、成团性等风格特征指标得分显著降低，烟气香气质、香气量杂气、刺激性、余味以及评吸总分也显著降低，因此，在烟叶生产及使用过程中，应注意协调烤烟烟丝填充值与其感官品质的关系，在保证烟草香吃味品质的情况下，提高填充值。另外，本文有关烤烟烟丝填充值与感官品质关系的研究结果与闫克玉[9]、薛超群[8]等的研究不一致，可能与选择样品的地域有关。

本文在相关分析的基础上，通过方差分析，结合趋势图，一方面，揭示了宣威烤烟烟丝填充值随烟叶主要理化指标变化的规律，确定了主要理化指标（平衡水分、总糖）对烟丝填充值影响的拐点，并建立了烟丝填充值的理化指标预测方程；另一方面，揭示了宣威烤烟感官质量风格随烟丝填充值变化的规律及拐点。但是，我国不同产地烟叶理化特性及填充值差异较大，该结果是否适用于其他产区烟叶，还需进一步研究验证。

4 结 论

宣威烤烟烟丝填充值与其烟叶理化特性和感官品质关系密切。在分析的理化指标范围内，平衡水分、叶面密度、总糖、淀粉、莨菪亭对烟丝填充值的直接影响较大，它们与填充值逐步最优回归方程的决定系数达88%，其中，平衡水分对烟丝填充值影响最大，其次是总糖含量。平衡水分含量与烟丝填充值拟合曲线为一元三次方程，决定系数达65%。平衡水分含量较少的情况下，烟丝填充值随平衡水分升高而显著降低，至平衡水分大于16%，烟丝填充值随平衡水分的变化较小。总糖含量小于31%，随总糖含量提高，烟丝填充值呈显著降低的趋势，总糖含量大于31%，填充值随总糖含量的变化不显著。烟丝填充值小于3.5 cm3/g，其与烟气感官品质的相关性较弱，填充值大于3.5 cm3/g，烟气劲头极显著升高，烟气清香型风格典型性以及感官质量总分极显著降低。

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