曲靖烟叶化学成分可用性及其对感官评吸质量的影响

王育军，周冀衡*，李强，张一扬，曾敏，解燕，毛建书

1.湖南农业大学烟草研究院，长沙市芙蓉区农大路1号 410128

2.川渝中烟工业有限责任公司物资供应中心，成都市锦江区桂王桥南街26号 610000

3.云南省烟草公司曲靖市分公司，云南省曲靖市麒麟区玄天路51号655000

曲靖烟叶化学成分可用性及其对感官评吸质量的影响

王育军1，周冀衡*1，李强1，张一扬1，曾敏2，解燕3，毛建书3

1.湖南农业大学烟草研究院，长沙市芙蓉区农大路1号 410128

2.川渝中烟工业有限责任公司物资供应中心，成都市锦江区桂王桥南街26号 610000

3.云南省烟草公司曲靖市分公司，云南省曲靖市麒麟区玄天路51号655000

运用模糊数学和主成分分析方法计算出代表烟叶质量状况的化学成分可用性指数（CCUI值），对曲靖烟叶化学成分可用性进行综合评价，分析了化学成分对感官评吸质量的影响。结果表明：①曲靖烟叶烟碱、钾、氯含量和氮碱比适中，总糖、还原糖含量和钾氯比、糖碱比偏高，总氮和淀粉含量稍低。②曲靖烟叶氯含量在等级间差异不显著，总氮含量在品种间差异不显著，氮碱比在品种间和产地间差异不显著，其余化学成分在等级、品种和产地间均存在显著或极显著差异；烟叶化学成分可用性等级间表现为：C3F>B2F>X2F，品种间为：K326>红大>中烟100>云烟85>云烟97>云烟87>NC102>NC297，产地间为：师宗县>罗平县>麒麟区>陆良县>宣威市>沾益县>会泽县>马龙县。③灰色关联分析表明，曲靖烟叶化学成分主要影响感官评吸质量评价指标中的灰色、燃烧性、劲头和香气质。

曲靖；烤烟；化学成分；可用性；感官质量；灰色关联分析

烟叶质量由叶内化学成分含量及其比例的协调性决定［1］。烟叶主要化学成分含量决定着卷烟的烟气特性，影响烟叶的工业可用性和卷烟产品的安全性［2］。杜文等［3］以常规化学成分为基础，利用评价曲线分析烟叶质量，结果符合卷烟工业企业对烟叶原料可用性评价的要求；李广才等［4］运用广义可加模型系统研究了烟叶主要化学成分含量与评吸质量的关系；邓小华［5］、丁云生［6］、罗华［7］和杨杰［8］等也对烟叶化学成分可用性评价进行了大量研究。曲靖市是云南省最大的优质烟叶产区之一，同时也是国家储备烟叶和出口烟叶的重要基地，境内有关烤烟化学成分可用性及采用灰色关联方法研究烟叶化学成分含量与感官评吸质量关系的研究鲜见报道。为此，基于模糊数学理论系统分析了曲靖烤烟化学成分的可用性，并利用灰色关联度分析对烟叶化学成分含量与感官评吸质量的关系进行了量化研究，旨在更好地认识该市烤烟质量特征，为指导特色优质烟叶开发和卷烟工业企业进行烟叶原料选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

2009—2010年，在曲靖市8个植烟区、县（会泽县、陆良县、罗平县、马龙县、麒麟区、师宗县、宣威市和沾益县），以乡镇为单位，由各烟草公司生产科的相关人员按照GB 2635—1992［9］中的烤烟分级标准，采集当地8个烤烟品种（K326、红大、云烟87、云烟97、云烟85、NC102、NC297和中烟100）的B2F（上橘二）、C3F（中橘三）和X2F（下橘二）初烤烟叶样品，共计636套，每套各个等级各2 kg。样品采集要求选择当地有代表性、施肥合理、烟田长势长相良好、适时成熟采收且烤后外观质量较好的烟叶。所取烟样均为各地区的主栽品种，各区、县样品数量的确定充分考虑了当地植烟海拔等自然条件。

1.2 测定方法

烟叶样品统一寄送湖南农业大学烟草研究院进行分析检测，其中总糖、还原糖、总氮、烟碱和氯的测定采用连续流动分析法［10］，钾的测定采用火焰光度计法［11］，淀粉的测定参照宋淑芳等［12］的方法，并计算糖碱比、氮碱比和钾氯比。由川渝中烟工业有限责任公司的评吸人员参照YC/T 138—1998［13］和单料烟9分制评吸方法［14-15］对C3F等级烟样的香气质等12项指标进行评定。

1.3 数据处理与分析

烟叶化学成分可用性指数（Chemical Component Usability Index，CCUI）根据隶属度函数模型指数和方法确定，计算公式为：

本研究根据主成分分析方法确定各烟叶化学成分指标的权重［16］，运用灰色关联度分析研究烟叶化学成分含量与感官评吸质量的关系［14］，采用SPSS 19.0、DPS7.05和Excel等统计学软件进行相关数据分析。

2 结果与分析

2.1 烟叶化学成分含量变化

2.1.1 曲靖烟叶化学成分含量总体特征

由表1可知，烟叶化学成分在样品间存在广泛差异，其中氯含量和钾氯比的变异程度较大，稳定性较差；总糖的变异程度最小。根据国际优质烟叶化学成分指标［8］，曲靖市烟叶总糖和还原糖含量以及钾氯比和糖碱比偏高，烟碱、钾和氯含量以及氮碱比适中，总氮和淀粉含量稍低。总糖和还原糖的偏度系数小于0，为负向偏态峰，其他指标为正向偏态峰。总糖、还原糖和烟碱的峰度系数小于0，为低阔峰，其他指标为尖峭峰。

2.1.2 不同等级间烟叶化学成分含量差异

由表2可知，不同等级间烤烟总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾和淀粉含量，以及糖碱比和氮碱比差异达极显著（P<0.01）水平，钾氯比差异达显著（P<0.05）水平，而氯含量差异不显著。总糖和还原糖含量呈现出C3F>X2F>B2F的趋势，总氮和烟碱表现为B2F>C3F> X2F，钾含量以及钾氯比、糖碱比和氮碱比的表现与总氮和烟碱的趋势相反，淀粉含量以C3F等级较高、X2F等级较低。

2.1.3 不同品种间烟叶化学成分含量差异

由表3可知，除总氮含量和氮碱比外，其余化学成分指标在烤烟品种间均存在极显著（P<0.01）差异。其中总糖含量以云烟87最高，中烟100次之，K326最低；还原糖含量以红大最高，中烟100次之，K326最低；烟碱含量以K326最高，云烟97次之，中烟100最低；钾含量以K326最高，红大次之，NC102最低；氯含量以NC297最高，K326次之，中烟100最低；淀粉含量以云烟97最高，云烟85次之，NC102最低；钾氯比以中烟100最高，红大次之，NC297最低；糖碱比以中烟100最高，云烟85次之，K326最低。

表1 曲靖烟叶主要化学成分的描述统计分析Tab.1Descriptive analysis of major chemical component contents in Qujing tobacco leaves

表2 不同等级间化学成分差异分析Tab.2Differences of chemical components among tobacco leaf grades

表3 不同品种间烟叶化学成分差异分析Tab.3Differences of chemical components among tobacco varieties

2.1.4 不同产地间烟叶化学成分含量差异

由表4可知，不同产地间烟叶总糖、还原糖、烟碱、氯和淀粉含量，以及钾氯比和糖碱比差异达极显著（P< 0.01）水平，总氮和钾含量差异达显著（P<0.05）水平，氮碱比差异不显著。不同产地间烟叶化学成分存在较大的差异，可能与植烟区立体气候明显而烤烟生长和烟叶品质形成受生态环境因子影响较大有关。

2.2 烟叶化学成分可用性综合评价

2.2.1 烟叶化学成分指标的隶属函数类型、曲线拐点值及权重

选取总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾、氯和淀粉含量，以及钾氯比、糖碱比和氮碱比共10项指标，作为评价曲靖烤烟化学成分可用性的因子。利用隶属函数公式计算各参评指标的Nij，使各烟叶化学成分指标的原始数据转化为0～1分布的、无量纲差异的数值。常用于综合评价的隶属函数类型主要有S型、反S型和抛物线型3种，其中烟叶总糖、还原糖、总氮、烟碱和氯含量，以及糖碱比和氮碱比的隶属函数类型均为抛物线型，函数表达式为：

表4 不同产地间化学成分差异分析Tab.4Differences of chemical components among tobacco from different growing areas

烟叶钾含量和钾氯比的隶属函数类型均为S型，函数表达式为：

烟叶淀粉含量的隶属函数类型为反S型，函数表达式为：

式中：x为各烟叶化学成分指标的实际测量值，x4和x1表示各指标的上、下临界值，x3和x2为各指标的上、下限最优值。

参照以往研究［17-18］，确定各烟叶化学成分指标的隶属函数类型及拐点值。将烟叶样品各化学成分指标的实测值代入公式（1）～公式（3），计算各参评指标的隶属度值，并基于转化后的隶属度值进行主成分分析，求出各指标的权重值。由表5可知，钾含量的权重最大，还原糖含量的权重最小。

表5 曲靖市烟叶化学成分指标的隶属函数类型、拐点值及权重Tab.5Function types，inflection points and weight values of chemical components in Qujing tobacco leaves

表6 因子分析结果Tab.6Results of factor analysis

主成分分析结果（表6）表明，以特征值大于1，共提取了4个主成分，累积方差贡献率为86.606%（大于85%）。说明前4个公因子基本包含了全部变量的主要信息，因此选择前4个因子为主因子具有代表性，也说明表5中各烟叶化学成分指标的权重值较准确，能够反映曲靖市烤烟的实际情况。

2.2.2 不同等级烟叶化学成分可用性

参照以往研究［6-7］，结合曲靖烟叶实际情况，按CCUI值≥0.8、0.7～0.8、0.6～0.7、0.5～0.6和≤0.5，将烟叶化学成分可用性分为好（Ⅰ级）、较好（Ⅱ级）、中等（Ⅲ级）、稍差（Ⅳ级）和差（Ⅴ级）5个档次。由不同等级烟叶化学成分可用性评价结果（表7）可知，C3F中Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ级样品累积所占比例84.42%，化学成分可用性指数最高，变异程度最小；B2F次之，有79.66%的样品在Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ级范围内；X2F的可用性最差，可用性指数极显著（P<0.01）低于B2F和C3F，其中35.05%的样品可用性指数处在较差的Ⅳ，Ⅴ级范围内。

表7 不同等级烟叶化学成分可用性综合评价Tab.7Comprehensive evaluation of chemical component usability of different tobacco leaf grades

2.2.3 不同品种烟叶化学成分可用性

由表8可知，K326、红大和中烟100品种的化学成分可用性指数较高，且空间变异性较小，分别有19.79%，16.67%和15.88%的样品处在Ⅰ级范围内；NC102和NC297的可用性指数较低，分别有23.75%和23.81%的样品处在Ⅴ级范围内。曲靖市各品种烟叶化学成分可用性指数表现为：K326>红大>中烟100>云烟85>云烟97>云烟87>NC102>NC297。

2.2.4 不同产地烟叶化学成分可用性

由表9可知，烟叶化学成分可用性在地域间差异达极显著（P<0.01）水平，其中师宗县的CCUI值最高，马龙县的最低，曲靖市各产地烟叶化学成分可用性指数呈现出师宗县>罗平县>麒麟区>陆良县>宣威市>沾益县>会泽县>马龙县的趋势。各产区CCUI值基本处在Ⅲ，Ⅳ级范围内，变异系数在19.44%～23.39%之间，烟叶质量状况良好，且空间变异程度较小。

2.3 烤烟主要化学成分与感官评吸质量的灰色关联分析

表8 不同品种烟叶化学成分可用性综合评价Tab.8Comprehensive evaluation of chemical component usability of different tobacco varieties

表9 不同地域烟叶化学成分可用性综合评价Tab.9Comprehensive evaluation of chemical component usability of tobacco from different growing areas

将曲靖市C3F等级烤烟样品看作一个灰色系统，以感官评吸质量评价指标为比较数列、化学成分指标为参考数列，进行灰色关联分析［14］（表10）。由表10可知，烟叶总糖与评吸质量指标的关联度以劲头最高，香气质其次，浓度最低；还原糖与评吸质量指标的关联度以灰色最高，刺激性其次，浓度最低；总氮和烟碱与评吸质量指标的关联度均以劲头最高，灰色其次，甜度最低；钾与评吸质量指标的关联度以燃烧性最高，灰色其次，甜度最低；氯与评吸质量指标的关联度以燃烧性最高，劲头其次，浓度最低；淀粉与评吸质量指标的关联度以灰色最高，香气质其次，香气量最低；钾氯比与评吸质量指标的关联度以燃烧性最高，劲头其次，刺激性最低；糖碱比与评吸质量指标的关联度以香气质最高，杂气其次，浓度最低；氮碱比与评吸质量指标的关联度以灰色最高，燃烧性其次，浓度最低。按照关联系数大的数列与参考数列关系密切，关联系数小的数列与参考数列关系疏远的灰色关联分析原则［19］，综合分析认为，曲靖烟叶化学成分含量主要影响感官评吸质量评价指标中的灰色、燃烧性、劲头和香气质。

表10 主要化学成分与评吸质量指标的灰色关联矩阵Tab.10Grey correlation matrix of main chemical components with smoking quality

3 结论与讨论

曲靖烟叶具有糖含量高、氮含量低的特点，且烟叶糖和氮含量的稳定性较好，这可能是曲靖烤烟清香型特色风格形成的重要化学成分基础。总体上来说，曲靖各地区烟叶的主要化学成分含量协调性较好，但也存在钾氯比和氯含量变异程度较大的状况，这可能与降雨对水溶性氯的淋溶作用有关。因此，应注意控制氯源肥料的平衡，避免在山地烟生产中因雨水冲刷而出现低洼地势土壤中氯元素富集而高地势土壤中氯元素缺乏的现象。然而，针对总糖和还原糖含量偏高、总氮和淀粉含量偏低的现状，可以采取相关农艺措施进行调节或调整相应肥料的施用。

灰色关联度分析同传统的分析法相比，所得到的结论基本一致；但灰色关联度分析对样品数量的要求不高，不需要满足某种典型的分布规律，具有将复杂问题简单化的优点［14］。灰色关联分析表明，烟叶化学成分主要通过影响感官评吸质量评价指标中的灰色、燃烧性、劲头和香气质等来影响曲靖地区的烟叶风格特征和香气特征。究其原因，可能是由于曲靖地处高海拔、低纬度地区，昼夜温差大，烟叶糖含量、糖碱比和钾氯比较高，钾含量适中，总氮含量较低。而根据胡建军等［20］的研究结果，总糖和糖碱比与香气质正相关、与劲头负相关，总氮与香气质负相关、与劲头正相关；以及王瑞新等［11］的研究结果，钾含量高的烟叶，燃烧性好，燃烧充分，炭化有机物少，灰色较白。曲靖地区较高的糖含量和糖碱比、较低的总氮含量、较高的钾氯比以及适宜的钾含量恰好体现出了该产区烟叶香气质和燃烧性较好、劲头较小以及灰色较白的清香型风格特色，具体原因还有待深入研究。

烟叶氯含量（等级间）、总氮含量（品种间）和氮碱比（品种间、产地间）差异不显著，其余化学指标在等级、品种和产地间均存在显著或极显著的差异，这与曲靖产区不同品种、不同地域间各等级烟叶特色风格存在较大差异的结论［17,21-22］相一致。根据烟叶化学成分可用性评价结果，烟叶化学成分可用性指数不同等级间表现为：C3F>B2F>X2F，不同品种间表现为：K326>红大>中烟100>云烟85>云烟97>云烟87>NC102>NC297，不同产地间呈现出师宗县>罗平县>麒麟区>陆良县>宣威市>沾益县>会泽县>马龙县的变化趋势，评价结果与曲靖市烟叶的实际情况［17,21-22］基本相符。但烟叶质量的影响因素不仅仅是化学成分含量，况且化学成分对烟叶质量的影响也非常复杂，不同卷烟生产企业对烟叶原料化学成分的要求也不同。因此，如何根据不同产地、不同品种和不同等级的烟叶风格特色和卷烟生产企业的个性化需求，建立曲靖烟叶化学成分可用性综合评价体系，还有待进一步研究。

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Chemical Component Usability of Qujing Tobacco Leaves and its Influences on Sensory Quality

WANG Yujun1，ZHOU Jiheng*1，LI Qiang1，ZHANG Yiyang1，ZENG Min2，XIE Yan3，and MAO Jianshu3
1.Institute of Tobacco，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China
2.Material Supply Center，China Tobacco Chuanyu Industrial Co.，Ltd.，Chengdu 610000，China
3.Qujing Branch of Yunnan Provincial Tobacco Company，Qujing 655000，Yunnan，China

The usability index（CCUI value），which represents the quality of tobacco leaves on the basis of chemical components in tobacco leaves was calculated with fuzzy mathematics and principal component analysis method to comprehensively evaluate the usability of Qujing tobacco leaves on the basis of their chemical compositions，and the influences of chemical components on sensory quality were analyzed.The results showed that: 1）The contents of nicotine，potassium and chlorine，and the ratio of nitrogen to nicotine in Qujing tobacco leaves were moderate，while the contents of total sugar and reducing sugar，and the ratios of potassium to chlorine and sugar to nicotine were higher，the contents of total nitrogen and starch were slightly lower.2）Chlorine content did not differ significantly between grades，total nitrogen content did not differ significantly between varieties and the ratio of nitrogen to nicotine did not differ significantly between varieties or growing areas.The other chemical components differed significantly or extremely significantly between grades，varieties or growing areas.The order of usability among grades was C3F>B2F>X2F，among varieties was K326>Hongda>Zhongyan 100>Yunyan 85>Yunyan97>Yunyan 87>NC102>NC297，among growing areas was Shizong County>Luoping County>Qilin District>Luliang County>Xuanwei City>Zhanyi County>Huize County>Malong County.3）The grey incidence analysis indicated that the chemical components in Qujing tobacco leaves mainly affected ash color，combustibility，impact and aroma quality in sensory evaluation.

Qujing；Flue-cured tobacco；Chemical component；Usability；Sensory quality；Grey incidence analysis

S572

A

1002-0861（2014）11-0067-07

曲靖市烟草公司资助项目“烟草工商研共建原料与品牌协同发展机制”（110200801036）和“曲靖市天香特色优质烟叶研究与开发”（09YN025）。

王育军（1988—），在读硕士研究生，研究方向：烟草栽培与生理生化。E-mail：375319438@qq.com；*

周冀衡E-mail：jhzhou2005@163.com

2014-05-14

责任编辑：茹呈杰E-mail：rucj69@sina.com电话：0371-67672513