初烤烟叶颜色与常规化学成分及感官质量相关性研究

杨景全，于国锋，冯 媛，郑宏伟，马 林，马长峰，王 强，苏海建，李 伟，蔺 超，曹守涛，梁 爽，张士强

(1.山东中烟工业有限责任公司 采购中心，山东 济南 250014；2.山东中烟工业有限责任公司 技术中心，山东 济南 250014；3.郑州轻工业学院 食品与生物工程学院，河南 郑州 450002；4.山东省青岛市石化高级技工学校， 山东 青岛 266108；5.山东中烟工业有限责任公司 青岛卷烟厂，山东 青岛 266101)

烟叶颜色是指烟叶经调制后的相关色彩、色泽饱和度和色值的状态[1]。不同烟草类型对烟叶调制后颜色的影响不同，同一类型的烟草随品种、种植区域、生长环境的不同对颜色的影响也随之变化。烟叶颜色参数与内含成分有一定的相关性，且与感官评吸质量也有一定的关系[1-10]。基于CIELab模型的烟叶颜色定量分析也有学者进行研究[11-14]，但颜色定量分析与化学成分及感官质量的相关性研究较少。本文选取国内各大产区烟叶，采用色差仪测量烟叶的颜色参数，分析烟叶颜色与化学成分及感官品质间的关系，旨在促进烟叶打叶复烤从经验化向理论化转变，维持烤烟烟叶感官质量稳定性，为卷烟产品叶组配方维护工作提供辅助支持。

1 材料与方法

1.1 样品采集

选取2014年云南、贵州、四川、福建、湖南、山东等6产区15产地C3F把烟样品15份，每份1.0 kg。

1.2 样品处理

每个等级样品选取具有代表性的10片烟叶，置于恒温恒湿箱中，设定环境相对湿度(60±5)%，温度(22±2)℃，平衡时间不少于24 h。

1.3 方法

1.3.1 颜色检测 使用柯尼卡美能达分光色差仪CM-2600d，选择测色孔径L(8 mm)，设定测量条件为D65光源/10°测定角、SCE(排除镜面反射光)，对仪器进行黑白版校正后再测量。测量时将烟叶平放在桌面上，背面朝下、正面朝上使其自然平整。取点位于平分主脉4等分3处分割线，且主脉两侧主脉与叶缘的中间点的位置，避开病斑和叶脉等颜色变化较大位置，均匀地各选择3个点，每片烟叶6个点。测定的色度学指标主要包括L(明度值)，a(正值代表红色度，负值代表绿色度)，b(正值代表黄色度，负值代表蓝色度)，C(饱和度)，h(色调角)。

1.3.2 化学分析 检测项目包括：总烟碱、总糖、还原糖、总氮、氯、钾共6项。具体测定方法为：总烟碱：YC/T 160-2002烟草及烟草制品总植物碱的测定-连续流动法；总糖和还原糖：YC/T 159-2002烟草及烟草制品水溶性糖的测定-连续流动法；总氮：YC/T 33-1996烟草及烟草制品总氮的测定-克达尔法；氯：YC/T 162-2011烟草及烟草制品氯的测定-连续流动法；钾：YC/T 173-2003烟草及烟草制品钾的测定-火焰光度法。

1.3.3 感官评价 根据YC/T 138-1998烟草及烟草制品感官评价方法，由原料烟叶感官评价委员会以香气质、香气量、透发性、杂气、浓度、劲头、刺激性、余味和质量档次的评价指标和9分度标度法对样品烟丝进行感官评价。

1.3.4 数据统计与分析 运用WPS Office 2016，PASW 18统计软件分析数据，颜色统计用OnColor v.5.5.1.8分析软件。

2 结果与分析

2.1 烟叶颜色分析

各产地样品的颜色分析如表1所示。由表1可知，全国各产区烟叶的亮度L*、色调角h*变异系数较小，相对稳定；红度a*、黄度b*、饱和度C*变异系数较大，其中云南、四川烟叶红色度较高，山东烟叶红色度偏低；云南、四川、贵州烟叶黄色度较高，山东、湖南烟叶黄色度较低；云南、四川、贵州烟叶饱和度较高，福建、湖南、山东饱和度较低。

表1 六大产区把烟样品颜色测定

2.2 烟叶化学成分分析

各产地样品的化学成分分析如表2所示。由表2可知，全国各产区烟叶的总烟碱、还原糖、总氮变异系数较小，相对稳定；总糖、糖碱比变异系数较大，云南、四川烟叶总糖、糖碱比均较高，贵州、湖南、山东烟叶总糖和糖碱比偏低，钾和氯变异系数很大，福建、山东烟叶氯含量很高，山东烟叶钾含量偏低，可能由于地理及气候原因导致。

表2 六大产区把烟样品常规化学成分检测

2.3 烟叶感官质量评价分析

各产地样品的感官质量评价如表3所示。由表3可知，全国各产区烟叶香气质、香气量、透发性、劲头、刺激性、档次变异系数较小，相对稳定；杂气、浓度、余味变异系数较大，其中山东烟叶杂气偏重，贵州、湖南烟叶杂气较轻；贵州、湖南、福建烟叶浓度较大，云南烟叶浓度偏低；福建、山东烟叶余味较差，湖南、云南烟叶余味较好。

表3 六大产区把烟样品感官质量评价

2.4 烟叶颜色与内含化学成分及感官质量相关性分析

2.4.1 简单相关性分析 烟叶颜色及其参数是相关内在化学成分的综合体现，为了进一步探明烟叶颜色参数与化学成分的相关性，对其进行简单相关分析，结果显示，L*、a*、b*、a*/b*、C*及h*与总烟碱、总糖、总氮、氯及糖碱比有相关性，其中L*与总烟碱和总氮含量达到显著负相关，与总糖含量和糖碱比达到显著正相关；a*和a*/b*与总烟碱和总氮含量达到显著正相关，与糖碱比(a*/b*与总糖含量)达到显著负相关；b*与总糖含量达到显著正相关，与氯含量达到显著负相关；C*与总糖含量达到显著正相关，与氯含量达到显著负相关；h*与总糖含量和糖碱比达到显著正相关，与总烟碱和总氮含量达到显著负相关。

表4 颜色参数和常规化学成分的相关性分析

注：“**”表示1%的显著性水平，“*”表示5%显著性水平。

通过简单相关分析可以看出，烟叶颜色参数L*与香气质、香气量有极显著正相关关系，与透发性、杂气及浓度达到显著水平。a*与杂气呈极显著负相关关系，与香气质达到显著水平。b*与香气量和劲头达到显著水平。a*/b*与香气质和杂气呈极显著负相关关系，与香气量和浓度达到显著水平。C*与劲头呈显著正相关关系。h*与香气质和杂气呈极显著正相关关系，与香气质和香气量达到显著水平。

表5 颜色参数和感官质量的相关性分析

注：“**”表示1%的显著性水平，“*”表示5%显著性水平。

2.4.2 逐步回归分析 为进一步探明化学成分与烟叶颜色参数的相关性，将烟叶颜色参数与化学成分含量数据做逐步回归分析。通过逐步回归分析，剔除对影响作用较小的因子，筛选出重要的影响因子，对筛选后的回归方程做显著性检验，均达到极显著水平。以烟叶颜色参数：L*(Y1)、a*(Y2)、b*(Y3)、a*/b*(Y4)、C*(Y5)、h*(Y6)为因变量，化学成分：总烟碱(X1)、总糖(X2)、还原糖(X3)、总氮(X4)、氯(X5)、糖碱比(X6)为自变量，建立逐步回归方程如下：

Y1=-0.576X1(R2=0.331，P﹤0.05)

Y2=0.551X4(R2=0.303，P﹤0.05)

Y3=1.312X2-0.908X3(R2=0.553，P﹤0.05)

Y4=0.569X1(R2=0.323，P﹤0.05)

Y5=1.273X2-0.726X3+0.32X4(R2=0.606，P﹤0.05)

Y6=-0.578X1(R2=0.334，P﹤0.05)

R2代表回归方程的拟合度，R2越接近1，说明方程的拟合度越好，L、a、a/b及h与化学成分回归方程的R2值仅在0.303～0.334区间，说明以上化学成分对L、a、a/b及h的贡献度较小。对烟叶L影响最显著的为总烟碱，对a影响最显著的为总氮，对b影响最显著的为总糖和还原糖(总糖>还原糖)，对a/b和h影响最显著的为总烟碱，对C影响最显著的为总糖、还原糖和总氮，由此可知：总糖、还原糖、总烟碱与烟叶颜色呈极显著相关。

为了探明颜色参数与感官评吸指标的相关性，将烟叶颜色参数与感官评吸值做逐步回归分析，并对回归模型进行显著性检验，均达到显著水平。以烟叶颜色参数：L*(Y1)、a*(Y2)、b*(Y3)、a*/b*(Y4)、C*(Y5)、h*(Y6)为因变量，以感官评吸指标：香气质(X1)、香气量(X2)、透发性(X3)、杂气(X4)、浓度(X5)、劲头(X6)、刺激性(X7)、余味(X8)及质量档次(X9)为自变量，建立逐步回归方程如下：

Y1=0.463X2(R2=0.214，P﹤0.05)

Y2=-0.771X4+0.669X6+0.367X7(R2=0.408，P﹤0.05)

Y3=0.306X6(R2=0.094，P﹤0.05)

Y4=-0.651X1+0.369X9(R2=0.281，P﹤0.05)

Y5=0.317X6(R2=0.1，P﹤0.05)

Y6=0.651X1-0.388X9(R2=0.287，P﹤0.05)

根据逐步回归分析对烟叶L影响最显著的为香气量，对a影响最显著的为杂气、劲头和刺激性(杂气>劲头>刺激性)，对b和C影响最显著的为劲头，对a/b和h影响最显著的为香气质和质量档次(香气质>质量档次)，由此得到：香气质、杂气、劲头与烟叶颜色参数的相关性达到极显著相关。

3 讨论

烟叶颜色是烟叶部分内含物质的光学表现，该部分烟叶内含物质在一定程度上又反映了烟草风味化学成分的情况，近几年相关研究进展较快。本文分析结果表明，总糖、还原糖、总烟碱等与烟叶颜色呈极显著相关，香气质、杂气、劲头与烟叶颜色参数呈极显著相关，这与张长云[1]、梁洪波[10]、丁根胜[13]等学者研究结果一致；香气质与a/b呈极显著负相关，与h呈极显著正相关，香气量与L呈极显著正相关，杂气与a呈极显著负相关，劲头与a、b、C呈极显著正相关，这与丁根胜[13]研究结果基本一致，但在吃味指标上，本研究并未发现有显著相关性，这可能由于不同烟叶产区之间存在差异，亦或与评价人感官评价指标有关，有待于进一步验证。

武圣江等[15]研究表明烟叶质体色素是影响烤烟颜色指标的一个重要因素，张长云等[1]研究表明蛋白质、淀粉等对烟叶颜色相关性较显著。因此，除了烟叶常规化学成分之外，应继续分析影响颜色的内含物质，如：叶绿素、胡萝卜素以及叶黄素等，以及开展与感官质量相关的物质，如：糖类、蛋白、淀粉、纤维、氨基酸、碱类及醛类、醇类、酮类、酯类等芳香物质的颜色相关性研究。继续运用更加系统和合适的方法评价其感官质量，甚至结合电子鼻继续建立感官描述和挥发性物质的大数据，进一步分析烟叶颜色与烟叶内含物质、挥发性成分(甚至燃烧后烟气致香成分)和感官质量的相关性研究。

4 结论

试验选取全国六大产区15产地C3F烟叶作为研究对象，测定烟叶颜色参数和常规化学成分并进行感官评价，结果表明烟叶颜色参数与烟叶化学成分如总糖、还原糖、总烟碱及感官质量如香气质、杂气、劲头等均有显著的相关性，这对于维持烟叶产品质量稳定有指导作用。随着该项研究的不断深入可以指导和辅助烟叶采购、打叶复烤配方设计、卷烟产品叶组配方设计和维护等工作。