基于PLSR分析蛋白质与淀粉对市售卷烟感官品质的影响

苏加坤 罗娟敏 徐 达 赵 娟 沈 宁 于静洋 夏书芹 蔡继宝 张晓鸣

（1.江西中烟工业有限责任公司，江西 南昌 330096；2.江南大学食品学院，江苏 无锡 214122）

影响卷烟感官品质的一个重要因素是卷烟的化学成分及其含量［1］。淀粉在成熟的鲜烟叶中占比约40%，是烟草中一种重要的化合物［2］。经调制、发酵等处理后淀粉大量降解，但少量残留的淀粉仍对烟叶的感官品质有不利影响［3］。蛋白质同样是烟草中重要的化学成分，一般认为蛋白质与烟草的感官品质呈负相关，蛋白质在燃吸时产生烧焦羽毛的气息，并使烟气苦味增加［4］。因此，淀粉、蛋白质对卷烟品质特征均有重要影响。

偏最小二乘回归分析（PLSR）是一种新型的多元数据分析方法，主要应用于多因变量对多自变量的回归建模。它可以较好地解决普通多元线性回归面临的诸多问题［5］，在一个算法下，可以同时实现多元线性回归分析、主成分分析和典型相关分析。近年来，社会科学、化学、化工、食品科学等多个领域均有应用PLSR方法，并取得了不错的效果［6－9］。

目前，国内外多有报道［10－12］卷烟、烟叶原料中淀粉含量的测定方法，但报道淀粉对成品卷烟感官品质影响的较少。关于烟草中蛋白质的报道，则多集中于研究烟草蛋白质的营养价值、提取方法以及以烟叶蛋白为原料生产功能性食品、香精香料等［13］。笔者拟对国内10种市售成品卷烟进行感官评吸，并对淀粉、蛋白质进行定量分析，然后通过PLSR分析化学参数（淀粉、蛋白质含量）与感官参数（品质特征得分）之间的相关性，从而研究淀粉、蛋白质对卷烟感官品质的影响，为新品卷烟设计开发提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

10种市售成品卷烟：江西中烟工业有限责任公司。

1.2 试验方法

1.2.1 卷烟感官评吸 采用香味轮廓分析法评吸样品，并记录结果。感官品质特征分为舒适感特性（口腔刺激/舌部灼烧、口腔残留/干燥感、收敛、喉部刺激、喉部干燥、鼻腔刺激）和烟气特性（香气、丰富性、细腻/柔和/圆润、杂气、烟气浓度、劲头）两部分，共12个指标，依据YC/T 497—2014制定的评分标准见表1。评吸由11名省级以上卷烟感官评吸专家完成，以0.5分为单位增量，采用10分制打分，最后结果取平均值，保留一位小数。

1.2.2 卷烟中淀粉、蛋白质含量测定

（1）淀粉含量的测定：按YC/T 283—2009执行；

（2）蛋白质含量的测定：按YC/T 166—2003执行。

1.2.3 数据分析 基于PLSR方法，通过PLS2分析化学参数（淀粉、蛋白质含量）与感官参数（品质特征得分）之间的相关性，通过PLS1分析化学参数（淀粉、蛋白质含量）对感官参数（品质特征每一项指标）的贡献。

2 结果与讨论

2.1 成品卷烟的感官评吸分析

10种市售品牌卷烟的品质特征感官评吸得分见表2。

由表2可知，1号、6号和8号卷烟样品得分高，除劲头外其他指标得分均在8.0分以上，整体品质较好，其中6号样品在香气、丰富性、细腻/柔和/圆润3项指标上较为突出，8号样品在收敛、鼻腔刺激、细腻/柔和/圆润3项指标上较为突出；2号、5号和7号样品得分较高，除劲头外其他指标得分均在7.5分以上，其中5号样品在收敛、鼻腔刺激、丰富性3项指标上的得分达到8.5分及以上，品质较好，7号样品的收敛、香气较为突出；3号、4号、9号和10号样品整体得分较低。劲头即生理强度，以适中为评价标准，过高则导致卷烟刺激性过大，过低则不足以实现消费者的生理满足。评吸结果显示，10种卷烟样品的劲头得分均在5.0左右，劲头适中，其中2号、3号、7号样品劲头稍高。

表1 舒适感特性及烟气特性指标评分标准Table 1 Scoring standards of comfort characteristics and smoke characteristics

表2 各卷烟样品品质特征感官评吸得分Table 2 Sensory scores of 10kinds of cigarette

2.2 成品卷烟的淀粉与蛋白质含量测定

10种市售品牌卷烟的淀粉及蛋白质含量见图1。

图1 各卷烟样品淀粉与蛋白质含量Figure 1 The contents of starch and protein of 10kinds of cigarettes

由图1可知，2号、4号、10号卷烟样品的蛋白质含量较高，结合表2可以发现这3个样品的整体评吸得分相对较低；1号、7号、8号卷烟样品的蛋白质含量较低，而其评吸得分较高，除劲头外，1号、8号卷烟所有指标均达到8.0分及以上，7号样品有两项指标达到8.5分；说明卷烟的蛋白质含量与其品质特征存在一定的负相关关系。2号、4号、9号卷烟样品的淀粉含量较高，但评吸得分较低；6号、8号卷烟样品的淀粉含量较低，而其评吸得分在11项指标上均达到8.0分以上，且有3项指标达到8.5分及以上；说明卷烟的淀粉含量与其品质特征有一定的负相关关系。

结合表2与图1分析，可以看出卷烟淀粉、蛋白质含量对卷烟的品质特征有一定的影响，但影响趋势并不十分明显。为了研究淀粉、蛋白质含量与品质特征的本质关系（变量之间的数量关系）以及相关程度，采用PLSR方法对淀粉、蛋白质含量与品质特征进行相关性分析。

2.3 淀粉和蛋白质与卷烟感官品质的相关性分析

2.3.1 淀粉和蛋白质与卷烟品质特征指标的相关性分析

为便于分析，将品质特征的12个指标编号，见表3。

表3 品质特征指标编号Table 3 Serial number of sensory characteristics

采用PLSR对淀粉、蛋白质含量与卷烟感官品质特征数据的相关性进行分析，探究这两种物质与品质特征的相关程度。以淀粉、蛋白质含量为X变量，品质特征12个指标的评吸得分为Y变量，进行PLS2分析，结果见图2。

图2 淀粉、蛋白质与品质特征的相关性分析Figure 2 PLSR correlation loadings plot between the starch，protein and sensory characteristics

图2中的椭圆分别代表拟合度r2＝0.5（小椭圆）和r2＝1.0（大椭圆）。由图2可知，除劲头（编号12）外，其他所有指标（编号1～11）均位于相关载荷图左侧，鼻腔刺激在小椭圆外，即在50%的解释方差外，其他指标较为集中分布在50%解释方差附近，表明它们呈相关性并能够较好地被PLSR模型所解释；淀粉和蛋白质均位于相关载荷图右侧，且有显著标志（PLSR中自动显示带小圆圈的点），说明淀粉、蛋白质与除劲头外的11个品质特征指标均呈明显的负相关。

2.3.2 淀粉和蛋白质与卷烟品质特征指标的贡献性分析

为考察淀粉、蛋白质与卷烟品质特征12个指标的相关性程度，将淀粉、蛋白质对品质特征各个指标的影响进行PLSR分析。

（1）淀粉和蛋白质对品质特征中舒适感特性的贡献性分析：舒适感特性包括口腔刺激/舌部灼烧、口腔残留/干燥感、收敛、喉部刺激、喉部干燥、鼻腔刺激6个指标。淀粉、蛋白质对品质特征中舒适感特性的贡献性分析见图3。

由图3可知，蛋白质、淀粉与舒适感特性所有指标的回归系数均小于零，即蛋白质、淀粉与舒适感特性的所有指标呈负相关，其中蛋白质、淀粉均对收敛、喉部刺激、鼻腔刺激的影响达到显著水平（PLSR分析中自动显示斜杠灰色标记，P＜0.05）。通过对表2的分析可知，6～8号样品的收敛、喉部刺激和鼻腔刺激得分均在8.0分及以上，2号、4号、9号和10号样品在这3个指标上得分较低。而与此对应的7号、8号样品淀粉和蛋白质含量低，2号、4号、9号和10号样品的淀粉和蛋白质含量高。说明降低卷烟中淀粉、蛋白质的含量，可以有效降低卷烟的收敛性，降低鼻腔刺激和喉部刺激。这是因为燃吸时烟叶中的蛋白质会使烟气苦味增加，并有烧羽毛的气味。而淀粉在卷烟燃吸时会产生焦糊气味，掩盖了烟气的香味，影响卷烟的口感［2］。

（2）淀粉和蛋白质对品质特征中烟气特性的贡献性分析：烟气特性包括香气、丰富性、细腻/柔和/圆润、杂气、烟气浓度、劲头6个指标，淀粉、蛋白质对品质特征中舒适感特性的贡献性分析见图4。

图3 淀粉、蛋白质对舒适感特性各个指标的显著性影响分析Figure 3 The significance analysis of starch and protein on each index of comfort characteristics

图4 淀粉、蛋白质对烟气特性各个指标的显著性影响分析Figure 4 The significance analysis of starch and protein on each index of smoke characteristics

由图4可知：淀粉、蛋白质与劲头的回归系数大于零，与其他5个指标的回归系数小于零，但均未达到显著水平。说明淀粉、蛋白质含量与劲头呈正相关，与其他5个指标呈负相关，但影响不显著。

3 结论

本研究基于PLSR方法对10种市售成品卷烟的淀粉及蛋白质含量与感官评吸得分进行了相关性分析。结果表明：蛋白质、淀粉与劲头呈正相关，与口腔刺激/舌部灼烧、口腔残留/干燥感、收敛、喉部刺激、喉部干燥、鼻腔刺激、香气、丰富性、细腻/柔和/圆润、杂气、烟气浓度11个品质特征指标均呈负相关，说明适当降低卷烟中淀粉、蛋白质含量，可以提高烟草的感官品质；淀粉、蛋白质与收敛、喉部刺激、鼻腔刺激呈显著负相关，说明降低卷烟中淀粉、蛋白质的含量，可以有效提高卷烟的收敛性，降低鼻腔刺激和喉部刺激。

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