2002—2013年间我国烤烟主要化学成分变化趋势及原因分析

包 勤，张艳玲，王爱国，过伟民

1.中国烟叶公司，北京市广安门外大街9号 100055

2.中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001

化学成分是烟叶品质的重要组成部分，化学成分的协调性是评价烟叶内在品质的重要指标和卷烟配方的主要参考依据［1-3］。不同烟叶化学成分指标可以从不同侧面反映烟叶的品质状况。在众多指标中，烟碱、总氮、还原糖、钾、氯和淀粉含量因为可以反映烟叶的生理强度、酸碱平衡、燃烧性和成熟度等而成为烟叶化学成分评价的主要指标，也是国内外烟叶质量评价的主要内容［4］。烟叶化学成分含量受生态环境、品种和栽培技术等因素的共同影响［5-9］，且我国烟叶产区分布广泛，不同产区因生态环境、栽培技术不同使烟叶主要化学成分存在较大差异，也使不同年份间烟叶主要化学成分存在波动［10-12］，从而影响卷烟配方的稳定性。2002年以来，由于北烟南移、新烟区开发及烟叶生产向经济欠发达地区转移，使我国烟草种植布局发生了较大调整。而烟叶品种不断更新，烟叶生产技术水平也不断提高，精准施肥、密集烘烤、散叶烘烤等技术逐渐得到普及，不可避免地影响烟叶主要化学成分含量。但这些变化对烟叶主要化学成分的影响趋势尚不清楚，直接影响了烟叶原料的工业可用性。为此，利用2002—2013年间的全国主产区烟叶质量评价样品数据，以中部烟叶为例分析了近年来我国烤烟烟叶主要化学成分指标的变化趋势并探讨其影响因素，以期为烟叶生产技术的改进和原料的配方使用提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 样品和数据来源

数据来源于2002—2013年全国主产区烟叶质量评价1 380个烤烟中部烟叶（C3F）样品测定结果，样品在主要烟叶产区的分布见图1。烟叶样品均按照当地优质烟叶生产技术规范生产，委托所在烟叶产区的省级烟草公司组织样品采集和寄送，由中国烟草总公司郑州烟草研究院按照行业标准统一进行测定。

按照 YC/T 160—2002，YC/T 161—2002，YC/T 159—2002，YC/T 162—2002和YC/T 173—2003规定方法测定烟叶总植物碱、总氮、还原糖、氯和钾含量（质量分数），按照高氯酸萃取-碘比色法［13］测定烟叶淀粉含量（质量分数）。

图1 样品在我国五大烟区的分布情况

1.2 数据处理

采用EXCEL和PASW Statistics 18进行数据整理、统计、作图及分析，用邓肯氏新复极差法（Duncan）进行差异显著性比较。

2 结果与讨论

2.1 我国烤烟主要化学成分概况

从表1可以看出，2002—2013年间我国烤烟中部烟叶平均烟碱、总氮、还原糖、钾、氯和淀粉含量分别为2.39%、1.96%、25.64%、2.01%、0.28%和4.72%，以氯含量变异较大，变异系数为63.0%；其次是淀粉含量，变异系数为34.8%；还原糖变异相对较小，变异系数仅为15.6%。根据样本理论计算的2.5%和97.5%的百分位值之间的变幅即是通常意义上的95%置信区间，若某个样品值超出该范围，说明该样品与正常样品存在显著差异［14］，以其估算我国烤烟中部烟叶烟碱、总氮、还原糖、钾、氯和淀粉含量的范围分别为1.38%～3.77%、1.35%～2.96%、16.96%～32.76%、1.09%～3.07%、0.11%～0.79%和2.00%～8.07%。

表1 2002—2013年我国主产区烤烟主要化学成分的基本统计量（n=1 380）

一般认为，烤烟烟碱含量2.5%左右，氮碱比1左右，还原糖含量18%～24%，钾含量1.5%以上，氯离子含量0.8%以下，淀粉含量3.5%以下的烟叶化学成分相对适宜，我国优质烤烟要求淀粉含量低于5%［4］。2002年以来我国烤烟中部烟叶样品烟碱和总氮含量2.0%～3.0%之间的样品占总样品比例分别为60.7%和35.0%，分别有25.8%和62.7%的样品烟碱和总氮含量在2%以下；还原糖含量16%～26%之间的样品为49.4%，49.1%的样品还原糖含量在26%以上；钾含量1.5%上的样品比例为84.1%，氯离子含量0.8%以下的样品比例为97.8%，淀粉含量5%以下的样品比例为58.8%，20.4%的样品淀粉含量超过6%。由此可见，2002年以来，我国烤烟中部烟叶钾和氯含量相对适宜，部分样品总氮和烟碱含量相对较低，部分样品还原糖和淀粉含量相对较高。

从表2可以看出，不同产区烤烟主要化学成分存在显著差异。对于烟碱含量来说，北方烟区显著低于其他4个烟区，而其他4个烟区间无显著性差异，其中长江中上游烟区相对较高，为北方烟区的1.25倍；烟叶钾含量以东南烟区较高，黄淮烟区和北方烟区较低，最大相差0.71倍，烟区间烟叶钾含量差异均达到显著水平；烟叶还原糖含量以北方烟区和东南烟区较高，而黄淮烟区和长江中上游烟区较低，差异达到显著水平；烟叶淀粉含量以北方烟区和东南烟区较高，而西南烟区和长江中上游烟区较低；烟叶氯含量黄淮烟区较高，显著高于其他烟区，长江中上游烟区较低；总氮含量北方烟区较低，显著低于其他产区，而其他产区之间无显著性差异。这与新一轮中国烟草种植区划［4］的研究结果相一致，说明我国烤烟主要化学成分在不同产区的分布规律相对稳定。

表2 2002—2013年不同烟草种植区烤烟主要化学成分含量① （%）

2.2 我国烟叶主产区烤烟主要化学成分变化趋势

由图2可以看出，2002年以来我国烤烟淀粉、钾和氯含量在不同年份间相对稳定。烟叶还原糖含量呈明显上升趋势，中部烟叶平均还原糖含量由2002年的21.71%上升为2013年的26.54%，以2005—2008年间变化明显，2008年以来相对稳定；烟叶平均烟碱含量则由2002年的2.73%下降为2013年的2.29%，以2003—2007年间下降明显，2007年以来相对稳定。烟叶总氮含量变化趋势与烟碱含量相似，2002—2006年总氮含量逐渐下降，2006年以来相对稳定。可见，2002年以来，我国烟叶还原糖含量明显上升，烟碱和总氮含量有所下降，以2003—2008年间变化明显，2008年以来烟叶主要化学成分相对稳定。

图2 2002—2013年我国烤烟主产区中部烟叶的主要化学成分变化

2.3 不同产区样品组成变化对烤烟化学成分的影响

近年来，随着新一轮烟草区划成果推广和新烟区开发的深入推进，我国烟草种植布局得到了进一步优化，南方烟区尤其西南烟区得到进一步扩展，由此造成的烟叶样品组成变化可能会对我国烟叶化学成分变化趋势产生影响。为此，分析了2002年以来5个烟草种植区参加全国烟叶质量评价的烤烟样本数量年度间变化。由图3可以看出，2002年以来5个烟草种植区烟叶样品所占比例均以西南烟区较高，其次依次是东南烟区和长江中上游烟区，黄淮烟区和北方烟区较低。12年间黄淮、北方和东南烟区烟叶样品所占比例变化不大，但从2007年开始，西南烟区烟叶样品所占比例由以前的40%左右上升到2007以后的50%左右；长江中上游烟区样品比例则由2007年以前的20%左右下降到2008年以后的10%～15%之间。可见，由于烟草种植布局调整造成的样品组成的明显变化发生在2006年以后，而烟叶烟碱和总氮含量的明显变化发生在2003—2006年间，还原糖含量的明显变化发生在2005—2008年间，说明不同产区烟叶样品比例的变化对我国烟叶化学成分变化贡献不大。

图3 2002—2013年不同烟草种植区烤烟样品占总样品比例

2.4 主栽品种分布格局对烤烟化学成分变化的影响

有研究发现，品种对烟叶化学成分影响显著，云烟87烟叶还原糖含量显著高于K326和云烟85，烟碱含量则显著较低，烟叶样品中不同品种比例的变化更有利于烟叶还原糖含量提高和烟碱含量降低［6，15］。为考察品种格局变化对烟叶化学成分变化的影响，选择生产中栽培面积较大的品种K326、云烟85和云烟87，分析了2002年以来不同品种烟叶样品所占比例（图4）。从图中可以看出，不同年份间主栽品种所占样品比例存在较大波动，云烟85和K326烟叶样品比例分别在2007和2008年以后逐年下降，云烟87烟叶样品比例则从2007年以后逐年增加，烟叶品种格局的明显改变发生在2007年以后，而在还原糖、烟碱和总氮含量变化相对明显的2002—2007年间，3个主栽品种的样品比例则没有明显变化，说明近年来烟叶品种格局的变化对主要化学成分影响相对较小。

图4 2002—2013年不同烤烟主栽品种烟叶样品比例

2.5 不同烟草种植区主要化学成分含量对全国烤烟化学成分变化的影响

有研究显示，许多产区不同年份间烟叶化学成分存在波动［10-12］，为考察不同产区烟叶化学成分波动对全国烟叶化学成分的影响，分析了2002年以来5个烟草种植区烟叶化学成分变化。结果（图5）显示，除北方烟区烟叶还原糖含量变化不大外，其他烟区烟叶还原糖含量均呈相对平稳—明显上升—相对平稳变化的趋势，2005—2008年间变化明显（图5A）。北方烟区和黄淮烟区烟叶烟碱含量变化不大，西南、东南和长江中上游烟区烟叶烟碱含量均呈降低趋势，以2002—2007年降低幅度明显，2007年以后相对稳定（图5B）。烟叶总氮含量变化趋势与烟碱含量相似，以西南烟区和东南烟区变化相对明显，2002—2006年间逐年下降，2007年以来相对稳定（图5C）。

相关分析结果（表3）显示，除北方烟区外，其他烟区不同年份烟叶还原糖和总氮含量与全国烟叶平均含量均呈极显著正相关关系，西南、东南和长江中上游烟区不同年份烟叶烟碱含量与全国烟叶烟碱含量也呈极显著正相关关系。可见，全国烟叶烟碱、还原糖和总氮的年度波动主要受到除北方烟区外多数产区3指标含量年度波动的影响，以西南、东南和长江中上游烟区影响相对较大，2002年以来我国烟叶还原糖含量的升高与除北方烟区外其他烟区还原糖含量的普遍升高密切相关，烟碱和总氮含量的降低则主要与西南、东南和长江中上游烟区烟叶烟碱和总氮含量的降低有关。

图5 2002—2013年主产烟区不同年份烤烟还原糖、烟碱和总氮变化

表3 2002—2013年主要产区不同年份烤烟主要化学成分与全国平均值的相关性（n=12）

还原糖含量主要受到采收成熟度和调制过程的影响，鲜烟采收成熟度提高、变黄期和定色初期时间延长有助于提高烟叶还原糖含量［9，16-18］，密集烤房改造、散叶烘烤等技术因烟叶脱水较慢，烤后烟叶糖含量相对较高［19］。2004年以来，全国启动了以提高成熟度为中心的烟叶生产技术推广，2005—2008年则是我国烟叶密集烘烤技术推广的关键时期，烟叶密集烘烤面积提高了7.64倍［20］，与这一期间多数产区烟叶糖含量升高相一致。由此可见，烟叶采收成熟度的提高和密集散叶烘烤技术的普及推广是导致全国主产烟区烟叶还原糖含量明显升高的主要原因。较高的氮肥水平是烟叶烟碱和总氮含量较高的主要原因［7，21-22］，为应对本世纪初烟叶烟碱和总氮含量过高的现象，不少产区采取了“控氮降碱”技术［23］。此外，变黄和定色时间延长有助于降低烟碱含量［16-18］，因此2003—2007年烟叶烟碱和总氮含量的降低可能是近年来产区普遍采用“控氮技术”和烘烤工艺改进的共同结果。

3 结论

（1）我国烤烟中部烟叶烟碱、总氮、还原糖、钾、氯、淀粉含量的范围分别为1.38%～3.77%、1.35%～2.96%、16.96%～32.76%、1.09%～3.07%、0.11%～0.79%和2.00%～8.07%。2002年以来，烤烟钾和氯含量相对适宜，部分样品总氮和烟碱含量相对较低，还原糖和淀粉含量相对较高，烤烟主要化学成分在不同产区的分布规律相对稳定。

（2）2002—2013年间，我国烤烟淀粉、钾和氯含量在不同年份间相对稳定，还原糖含量呈相对稳定—明显上升—相对稳定的变化趋势，2005—2008年间变化明显；烟碱和总氮含量均呈明显下降—相对稳定的变化趋势，以2003—2008年间变化明显，2008年以来相对稳定。

（3）2002—2013年间我国烤烟主要化学成分的变化与烟草种植布局和品种格局变化关系不大，还原糖含量的升高与除北方烟区外其他烟区还原糖含量的普遍升高密切相关，烟碱和总氮含量的降低则主要与西南、东南和长江中上游烟区烟叶烟碱和总氮含量的降低有关。

（4）烟叶采收成熟度的提高和密集散叶烘烤技术的普及推广是导致全国主产烟区烟叶还原糖含量明显升高的主要原因，烟叶烟碱和总氮含量的降低则可能是近年产区普遍采用“控氮技术”和烘烤工艺改进的共同结果。

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