不同品牌卷烟常规成分差异化研究

何 山，乔月梅，赵赛月，李力群，郭春生，叶亚军，陈 晨，张峻松

（1.郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州 450002；2.内蒙古昆明卷烟有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010020）

烟丝里面的常规化学成分能够对卷烟感官品质产生作用，其含量大小甚至在一定程度上能够控制卷烟品质[1]。前人的研究通常将水溶性糖、总植物碱、总氮、钾、氯等作为评价烟叶品质的重要依据[2-3]。其中水溶性糖、总植物碱、总氮、蛋白质与卷烟吸味有关，钾和氯能够对燃烧性产生影响，淀粉会对烟叶内在品质产生不利影响[4-5]，石油醚提取物能够影响卷烟香气[6]。目前，关于卷烟中常规化学成分的研究较多[7-9]，但大多是针对少数几个指标进行分析，少有全面分析卷烟常规化学成分的报道。

选取我国市场占有率较高的16个不同品牌卷烟样品，通过对其水溶性糖、钾、氯、总氮、蛋白质、总植物碱、淀粉、石油醚提取物进行检测并结合方差分析、主成分分析和聚类分析，明确不同品牌卷烟之间的差异与联系，旨在为研究我国不同品牌卷烟的差异性、中式卷烟的品类构建、不同卷烟风格特征的剖析提供一定的依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

材料：卷烟样品选择我国市场占有率较大的16种不同品牌的中式卷烟，并依次编号为品牌A～品牌P。

仪器：AA3型全自动连续流动分析仪，德国SEAL公司产品；SB-3200 DT型超声萃取仪，宁波新芝产品；EL204型电子分析天平，梅特勒-托利多（上海）有限公司产品；DHG-9145A型电热恒温鼓风干燥箱，上海一恒科技有限公司产品；BS-4GBS-4G型恒温振荡器，江苏省金坛市金祥龙电子有限公司产品；HH-4型数显恒温水浴锅，金坛市科析仪器有限公司产品。

1.2 试验方法

水溶性糖依据YC/T 159—2002检测，总氮依据YC/T 161—2002检测，蛋白质依据YC/T 249—2008检测，总植物碱依据YC/T 160—2002检测，氯依据YC/T 162—2011检测，钾依据 YC/T 217—2007检测，淀粉依据YC/T 216—2013检测，石油醚提取物依据YC/T 176—2003检测。试验数据采用SPSS 19.0进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同品牌卷烟常规成分的总体情况

不同品牌卷烟常规化学成分总体情况见表1。

由表1可知，不同品牌卷烟常规化学成分含量范围如下：总糖19.69%～28.91%，还原糖16.41%～24.51%，钾1.75%～2.48%，氯0.43%～0.84%，总氮2.16%～2.59%，蛋白质 5.39%～6.15%，总植物碱1.89%～2.57%，淀粉4.96%～7.95%，石油醚提取物3.52%～4.56%。不同常规化学成分在16个品牌间的变异程度依次为氯＞淀粉＞还原糖＞钾＞总糖＞总氮＞总植物碱＞石油醚提取物＞蛋白质，其中氯含量有广泛的变异，其变异系数达到21.43%，而其他指标变异系数均保持在15%以内。

表1 不同品牌卷烟常规化学成分总体情况/%

2.2 不同品牌卷烟常规成分方差分析

由上述总体情况来看，常规化学成分在不同品牌间的变异情况存在一定的差异。为进一步明确其差异的情况，对不同品牌卷烟常规化学成分进行方差分析。

不同品牌卷烟常规成分的多重比较见表2。

表2 不同品牌卷烟常规成分的多重比较/%

由表2可知，从9个常规化学指标总体来看，不同品牌卷烟之间，除总氮和蛋白质无显著差异外，其他常规化学成分均存在显著性差异。其中，总糖及还原糖含量均为品牌F最高，品牌C和品牌K最低，显著低于其他品牌。钾含量以品牌K最高，显著高于其他品牌；品牌E最低，显著低于其他品牌。氯含量以品牌D最高，显著高于其他品牌；品牌B，E，M最低。总氮含量以品牌G最高，品牌F最低。蛋白质含量以品牌G最高，品牌P最低。总植物碱含量以品牌K最高，显著高于其他品牌；品牌F最低，显著低于其他品牌。淀粉含量以品牌E最高，显著高于其他品牌；品牌D最低。石油醚提取物含量以品牌K最高，显著高于其他品牌；品牌L最低。

2.3 不同品牌卷烟常规成分的主成分分析

由以上方差分析可以看出，不同品牌卷烟大部分常规成分均存在显著性差异，为了进一步明确不同品牌卷烟之间的差异主体，需要进行主成分分析。由于主成分分析要求变量间具有较强的相关关系，因此对原有变量进行相关分析。

不同品牌卷烟常规化学成分的相关分析见表3。

表3 不同品牌卷烟常规化学成分的相关分析

由表3可知所有指标中，钾含量与其他成分之间的相关性较小，需要剔除钾后再对数据进行主成分分析。

KMO和Bartlett的检验结果见表4。

由表4可知，KMO值＞0.5，p值＜0.05，能够进行主成分分析。

表4 KMO和Bartlett的检验结果

不同品牌卷烟主成分分析的总方差见表5，不同品牌卷烟主成分分析的碎石图见图1。

表5 不同品牌卷烟主成分分析的总方差

图1 不同品牌卷烟主成分分析的碎石图

根据表5和图1结果能够对考查的8个指标提取出2个主成分，其特征值为3.954，1.994，方差贡献率分别为49.276%，25.074%，累积贡献率为74.350%，它们代表了卷烟常规化学成分74.350%的信息。

主成分的载荷矩阵旋转之后载荷系数更接近0或者1，能够更好地解释和命名变量。因此，利用所设定的最大方差法对因子载荷矩阵进行旋转。

不同品牌卷烟旋转成分矩阵见表6。

由表6结果可知，第一主成分综合了总糖、还原糖和总氮的信息，且总糖和还原糖在第一主成分呈正向分布，总氮在第一主成分呈负向分布，即PC1正向坐标值越大，总糖和还原糖含量越低，总氮含量越高；第二主成分综合了淀粉和石油醚提取物的信息，且淀粉和石油醚提取物呈正向分布，即PC2正向坐标值越大，淀粉和石油醚提取物含量越高。

表6 不同品牌卷烟旋转成分矩阵

根据主成分分析结果，可以得到不同品牌卷烟的得分图。

不同品牌卷烟的得分图见图2。

由图2所示不同品牌卷烟PC1和PC2的关系可以看出，H，I，J，K和O分布在PC1和PC2的正向区间，总糖和还原糖含量较低，总氮、淀粉和石油醚提取物含量较高，C，D，G和L分布在PC1的正向区间、PC2的负向区间，总糖、还原糖、淀粉和石油醚提取物含量较低，总氮含量较高；E，M，N和P分布在PC1的负向区间、PC2的正向区间，总糖、还原糖、淀粉和石油醚提取物含量较高，总氮含量较低；A，B和F分布在PC1和PC2的负向区间，总糖和还原糖含量较高，总氮、淀粉和石油醚提取物含量较低。由图2可以看出，不同卷烟之间存在一定的“类聚”现象，为进一步明确其分类情况，需进行聚类分析。

图2 不同品牌卷烟的得分图

2.4 不同品牌卷烟常规成分的聚类分析

对16个不同品牌卷烟的2个主成分进行聚类分析[10-11]，采取Ward法，使用平方欧式距离来分析，得到了不同品牌卷烟的树状聚类图。

不同品牌常规化学成分聚类分析图见图3。

图3 不同品牌常规化学成分聚类分析图

由聚类分析结果来看，可将16个卷烟品牌分为七大类。

不同品牌卷烟聚类分析结果见表7。

表7 不同品牌卷烟聚类分析结果

由表7可以看出，这一分类结果与2.3的主成分分析结果基本吻合。

3 结论

通过对我国16个品牌卷烟中9种常规化学成分进行测定，并对结果进行统计分析。

（1）不同品牌卷烟除氯含量外其他化学成分的变异系数较小，其他成分含量的变化相对稳定，并且不同品牌卷烟除总氮和蛋白质外在其他化学成分上均存在显著性差异。

（2）不同品牌卷烟之间的差异主要体现在总糖、还原糖、总氮、淀粉和石油醚提取物的含量变化。通过聚类分析可将所有卷烟分为7类，分类情况和主成分分析得分图的分布情况较为相似。

卷烟常规成分是感官品质的重要物质基础，为进一步研究我国不同品牌卷烟的差异性，为中式卷烟品类构建、风格特征剖析提供一定依据。