烤烟淀粉含量与卷烟主流烟气常规指标关系分析

郭东锋，姚忠达，舒俊生

安徽中烟工业有限责任公司技术中心, 合肥市高新区天达路9号 230088

吸烟与健康问题日益受到关注，卷烟的“减害降焦”一直是行业热点问题。卷烟烟气是烟丝在燃烧过程中通过蒸发热解、聚合等一系列化学反应产生的，烟气的化学特征与烟叶内在化学成分关系密切[1]。张强等[2]研究了云南区域烤烟烟叶的化学成分与烟气成分的相关关系，阳苇丽等[3]研究了烤烟烟叶中钾、氯以及钾氯比对烟气指标的影响，汪修奇等[4]通过相关和通径分析分析了湖南烤烟化学成分与焦油及烟气成分的关系，邓小华等[5]研究了烤烟的物理性状与焦油的相互关系以及回归分析。关于烟叶中淀粉的研究更多的是围绕烟叶的生长和调制过程中的淀粉变化展开的，如王文超等[6]研究了半晾半烤对上部烟叶淀粉降解和相关酶活性及品质的影响，杨永霞等[7]研究在贵州不同海拔高度对淀粉合成的动态影响，马力等[8]对烤房装烟密度[9]以及烘烤工艺对烟叶中淀粉的降解[10]、淀粉结构[11]以及含量影响做了研究[12-13]，也有研究淀粉对烟叶感官评吸质量的影响[14]。但是对于烟叶中淀粉与烟气成分的相关研究尚不多见，本研究探索了淀粉与烟气成分的相互关系，以期为烟叶原料淀粉含量调节以及卷烟的降焦工作提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为2011年全国24产烟区域，7个品种，B2F、C3F、X2F三个标准等级片烟样品，共计41份单料烟样品。

1.2 方法

每一个烟叶样品按照同一工艺标准卷制卷烟，所有样品烟支辅材规格（三纸一棒）均相同，烟支长度84 mm，卷烟纸透气度55 CU，接装纸透气度600 CU。样品的制备按GB/T5606.1-2004《卷烟 第1部分：抽样》进行；卷烟水分的调节按GB/T16447-2004《烟草及烟草制品 调节和测试的大气环境》进行；总粒相物、焦油量、抽吸口数的测定按GB/T19069-2004《卷烟 用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油》进行；烟气烟碱量的测定按GB/T 23355-2009《卷烟 总粒相物中烟碱的测定 气相色谱法》进行；烟气水分含量的测定按GB/T 23203.1-2008《卷烟 总粒相物中水分的测定 第1部分：气相色谱法》进行；烟气一氧化碳量的测定按GB/T 23356-2009《卷烟 烟气气相中一氧化碳的测定 非散射红外法》进行。

判定规则按 Q/WY·JS － J·JC 03 － 2010《卷烟成品检验规程》中规定执行。检测设备为RM200A吸烟机、Agilent 7890A 气相色谱，环境条件为温度：（22.2±0.5）℃ 湿度：（61.0±2.0）%。烟支重量：0.87～ 0.92 g。

1.3 数据处理方法

数据分析采用R软件进行统计分析[15-16]。

2 结果和讨论

2.1 检测结果统计描述

检测结果的统计描述结果见表1，烟气成分中烟气烟碱、烟气水分、淀粉变幅较大，且不同样本变异较大，说明数据分布较为离散；其中总粒相物、烟气水分、抽吸口数及淀粉数据分布偏度为负，说明数据形态左偏，除烟气水分为尖顶峰外，其它烟气成分和淀粉数据分布为平顶峰形态。

表1 检测指标统计描述

表2 烟气成分与淀粉相关分析

2.2 淀粉含量与烟气常规指标之间的简单相关分析

对烟气成分和淀粉之间进行相关分析，结果见图1和表2，表明：烟叶中淀粉含量与总粒相物(相关范围0.1～0.63)、烟气水分(相关范围0.11～0.63)和焦油量(相关范围0.12～0.64)存在极显著的正相关关系，而与烟气烟碱、烟气一氧化碳和抽吸口数相关关系不显著。

图1 烟气成分与淀粉散布矩阵图*

相关分析表明淀粉与烟气中总粒相物、烟气水分和焦油量有极显著关系，进而对其进行回归分析。首先对烟气成分和烟叶中淀粉含量进行正态性检验，结果见表3，shapiro-wilk检验结果表明，7种烟气常规指标检测均P＞0.05，通过正态性检验，说明数据服从正态分布，可以进行回归分析。

表3 烟气成分与淀粉分布正态性检验

对焦油、总粒相物、烟气水分和淀粉进行回归分析，见表4和5，结果表明：淀粉和焦油量、总粒相物、烟气水分存在极显著地线性关系（P＜0.001），回归方程决定系数分别为R2焦油=0.8984、R2总粒相物=0.8095、R2烟气水分=0.899，说明通过淀粉以及常量建立的回归方程Y焦油=9.2462+2.039X淀粉， Y总粒相物=10.3131+2.6327X淀粉，Y烟气水分=1.1568+0.3957X淀粉，可以解释焦油89.84%的变异，解释总粒相物80.95%的变异，解释总粒相物89.9%的变异，且三个方程的Durbin-Watson统计量(P＞0.05)接近于2，说明残差相互独立，说明回归方程具有代表性，可以解释淀粉与焦油、总粒相物、烟气水分之间的关系。

表4 焦油与淀粉回归模型验证

表5 焦油回归模型回归系数检验

3 讨论

淀粉是烟叶中较为重要的碳水化合物，卷烟的烟气成分是烟丝经过燃烧后生成，淀粉必然会对烟气成分产生影响，本文研究结果淀粉与主流烟气成分总粒相物、焦油和烟气水分存在显著回归关系，与张强等[2]的研究基本一致，总粒相物和焦油与烟叶中的淀粉密切相关，

所不同的是张强等[2]所建立的总粒相物、焦油与烟叶常规化学之间的模型为二次多项式方程，本研究是以线性模型为出发点研究两者之间的关系。

4 结论

烟叶淀粉在样品之间变异较大，淀粉与总粒相物、烟气水分和焦油量存在极显著的正相关关系，进一步分析表明存在显著的线性回归关系，说明淀粉量可能会影响到总粒相物、烟气水分和焦油的释放。可通过适当调节烟叶中淀粉含量，来调控卷烟烟气中总粒相物、烟气水分、焦油的释放量，提升卷烟吸食安全性和舒适度。

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