江厚龙 彭奎 张艳 马红辉
摘 要:为明确影响重庆烟叶感官品质的主要化学因子,以烤烟品种云烟87为材料,采用典型相关分析方法研究了烟叶的主要化学成分与感官品质的关系。结果表明,重庆烤烟的糖分含量偏高,烟碱、总氮、淀粉含量适中,钾、氯含量偏低;两糖差、糖碱比偏大,两糖比和钾氯比适中,氮碱比偏小。典型相关分析显示,劲头与总氮、烟碱呈正相关,与糖碱比呈负相关;刺激性与钾含量和糖碱比呈正相关,与总氮、烟碱含量呈负相关;甜度与淀粉含量呈负相关,与糖碱比呈正相关;透发性与淀粉含量呈负相关。因此认为,糖分、总氮、烟碱、钾和淀粉是影响重庆烤烟感官质量的关键因素。
关键词:重庆;烤烟;化学成分;感官品质;典型相关
中图分类号:TS41+1 文章编号:1007-5119(2019)02-0080-07 DOI:10.13496/j.issn.1007-5119.2019.02.012
Abstract: The aim of this study is to investigate the effects of chemical components on smoking quality of flue-cured tobacco. Yunyan 87, a flue-cured tobacco variety, was selected as materials to study the correlation between the main chemical components and smoking quality of tobacco by using the method of canonical correlation analysis. The results showed that for Chongqing tobacco, sugar content was relatively high, the contents of nicotine, total nitrogen and starch were appropriate, the contents of potassium and chloride were low. The difference of total sugar and reducing sugar, ratio of reducing sugar to nicotine were relatively high. The ratios of reducing sugar to total sugar and potassium to chloride were appropriate. The ratio of nitrogen to nicotine was low. The canonical correlation analysis showed that the strength had positive correlation with total nitrogen, nicotine, and had negative correlation with the ratio of reducing sugar to nicotine. The irritancy had certain correlation with chemical components, with the effect of potassium and the ratio of reducing sugar to nicotine being positive, while the effect of total nitrogen and nicotine being negative. Sweetness was significantly negatively correlated with starch, while the ratio of reducing sugar was opposite. The permeability had significant negative correlation with starch. Therefore, it is believed that sugar, total nitrogen, nicotine, potassium and starch are the key factors affecting the sensory quality of Chongqing flue-cured tobacco.
Keywords: Chongqing; flue-cured tobacco; chemical components; smoking quality; canonical correlation
煙叶作为卷烟工业的重要原料,其质量优劣直接影响卷烟品质[1]。烟叶质量包括外观品质、物理特性、化学成分和感官品质等。感官品质是烟叶质量的最终判定,而化学成分又是决定感官品质的最为关键的因素[2]。关于烤烟化学成分与感官品质相关性研究报道较多,包括在云南[3]、贵州[4]、四川[5]、河南[6]、湖南[7]、湖北[8]、江西[9]、安徽[10]和陕西[11]等烟叶产区开展的相关研究。结果表明,云南烟区烤烟的感官质量与烟碱、总氮及氯呈极显著正相关,与总糖呈极显著负相关[12];贵州烤烟的感官质量与总糖、还原糖及两糖差呈正相关,与烟碱、总氮及蛋白质含量呈负相关[4];河南烤烟的感官质量与糖分和含氮化合物的关系最为密切[13];皖南烤烟的感官质量和焦甜感与总糖、还原糖、糖碱比、氮碱比等均呈显著正相关,与烟碱、总氮、钾、氯等均呈极显著负相关[10]。程传玲等[14]研究湖南、贵州和云南3个烟区烟叶时发现,感官质量中余味、香气质、香气量、杂气等指标得分与总糖和还原糖含量呈正相关,与总植物碱和总氮含量呈负相关。朱保昆等[15]利用云南、贵州、四川、福建、湖北、安徽等产区烟叶研究表明,烟碱、糖碱比对感官品质影响最大。可见不同产区影响烤烟感官品质的关键化学成分存在较大差异。本文选择重庆2014—2017年12个产烟区的C3F烟叶进行研究,对烤烟化学成分和感官品质进行评价,并进行描述性统计、典型相关分析,以期探索化学成分及其协调性与烟叶感官品质的关系,以明确重庆烟区烤烟感官品质的主要影响因子,为改善该产区烟叶感官评吸质量提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料与测定
试验材料选自重庆市彭水、巫山、酉阳、武隆、黔江、石柱、巫溪、丰都、奉节、万州、南川和涪陵等12个产烟县(区)的2014—2017年烤后烟叶C3F样品147个,供试烤烟品种为云烟87。
烟叶样品化学成分含量由重庆市烟草公司测试中心用连续流动分析仪进行测定[16];感官指标由四川、重庆、湖南、云南、河北、江苏等中烟工业有限责任公司组织评吸委员会按照标准方法进行评价[17]。
1.2 统计分析方法
为了便于统计,将烟叶水溶性总糖(x1)、还原糖(x2)、烟碱(x3)、氯(x4)、钾(x5)、总氮(x6)和淀粉(x7)作为一组变量;将化学成分协调性指标两糖差(t1)、两糖比(t2)、糖碱比(t3)、氮碱比(t4)和钾氯比(t5)作为一组变量;将烟叶感官评吸指标香气质(y1)、香气量(y2)、杂气(y3)、刺激性(y4)、透发性(y5)、柔细性(y6)、甜度(y7)、余味(y8)、浓度(y9)和劲头(y10)作为一组变量。采用SPSS 19.0软件进行典型相关分析。
2 结 果
2.1 烟叶化学成分及其协调性
重庆产区烟叶化学成分及其协调性分析结果见表1。由表1可知,除氯、淀粉和烟碱外,烟叶化学成分指标的变异系数均小于20%。化学成分的衍生指标中,两糖比的变异系数最小,为7.70%;其他指标的变异系数均大于20%。说明重庆烟叶化学成分指标的差异性较文献[18]报道有所降低,区县间烟叶质量趋于一致。
参照优质烤烟的可溶性总糖(20%~25%)、还原糖(18%~24%)、烟碱(1.5%~3%)、总氮(1.5%~3.0%)、钾(>2%)、氯(0.4%~0.8%)和淀粉(5%>)的适宜指标[19-21],重庆烤烟的总糖、还原糖含量偏高,烟碱、总氮、淀粉含量适中,钾含量略低,氯含量偏低。一般认为,烤烟两糖差适宜范围为3%~5%[22],两糖比在0.8~0.9之间为宜[23],氮碱比以1左右为佳,糖碱比适宜范围为8~10,钾氯比最好大于4[21]。说明重庆烟区烟叶的两糖差、糖碱比较高,两糖比、钾氯比适宜,氮碱比较低。
2.2 化学成分与评吸质量
表2为烟叶化学成分与感官品质的典型相关分析结果。由表2可知,烟叶化学成分与感官品质的典型相关系数中,第1个典型相关系数达到极显著水平,方差贡献率范围56.55%。第2个典型相关系数也达到了极显著水平,其方差贡献率为16.51%。第3个典型相关系数达到了显著水平,方差贡献率为13.13%。本文仅选择相关系数达到显著和极显著的典型变量进行分析,且这3组典型变量累积贡献率达到了86.18%;其余4个典型相关系数未达到显著水平,本文不予分析。
在达到极显著水平的第Ⅰ典型变量(u1,v1)中,由u1与原始数据xi的相关关系可以看出,u1与x6(总氮)和x3(烟碱)均呈正相关,相关系数分别为0.818和0.765,可以理解为u1主要描述了烟碱和总氮的综合性状。v1与y10呈正相关关系,相关系数达0.866;与y4呈负相关关系,相关系数为–0.438,因此认为,v1主要描述了劲头和刺激性的综合性状。说明烟叶的总氮和烟碱含量与其劲头和刺激性密切相关,在一定范围内随烟叶总氮和烟碱含量的提高,其劲头呈增大趋势,刺激性呈减小趋势。
在达到极显著水平的第Ⅱ典型变量(u2,v2)中,由u2与原始数据yi的相关系数可以看出,u2与x5呈正相关关系,相关系数为0.697,故u2可理解为主要描述了钾的综合性状。v2与y4呈正相关关系,其系数的绝对值最大,表明y4对v2的贡献最大,即v2主要描述了刺激性的综合性状。因此,适当增加烟叶钾素含量,有利于降低其刺激性。
在达到显著水平的第Ⅲ典型变量(u3,v3)中,由u3以x7系数的绝对值最大,且呈正相关关系,相关系数为0.767。因此,可理解为u3主要描述了淀粉的综合性状。v3中以y5、y7系数的绝对值较大,呈负相关关系。虽然y2的系数较大(0.850),但其与相关系数(−0.396)互为反号,所以y2在该组变量中是一个校正(或抑制)变量[24],本文不予分析。因此,可理解为v3主要描述了透发性和甜度的综合性质。第Ⅲ典型变量说明,在一定范围内增加烟叶淀粉含量将导致透发性和甜度的降低。
2.3 化学成分协调性与评吸质量
烟叶化学成分协调性指标与感官品质的典型相关分析结果见表4,由表4可知,烟叶化学成分协调性指标与感官品质的典型相关系数中,仅第Ⅰ个典型相关系数达到了极显著水平,方差贡献率达62.867%,其余变量均未达到显著水平。因此,本文仅取此组典型变量进行分析,结果见表5。在达到极显著水平的第Ⅰ典型变量(t1,v1)中,u1以t3系数的绝对值最大,两者呈负相关关系,相关系数为−0.862。u1可理解为主要描述了糖堿比的综合性状。v1中以y4、y3、y10、y7系数的绝对值较大,v1与y4、y7负相关,相关系数为–0.645、–0.446;与y10正相关相关系数为0.719;y3是校正变量,不予分析。因此,v1主要描述了刺激性、劲头和甜度的综合性状。说明在一定范围内,随糖碱比下降,刺激性和甜度呈下降趋势、劲头呈上升趋势。
3 讨 论
化学成分是烟叶质量形成的物质基础,化学成分含量及其成分间的协调性在一定程度上决定着烟叶感官质量。本研究表明,近4年重庆C3F烟叶的总糖和还原糖含量及两糖差和糖碱比偏高,烟碱、总氮和淀粉含量及两糖比和钾氯比适中,钾含量略低,氯含量和氮碱比偏低。重庆烟叶糖分含量偏高可能与烟区海拔普遍偏高,生育中后期气温偏低[25]、降雨偏多[26]、日照偏少[27]有关。重庆烟区土壤氯含量偏低可能是导致烟叶含氯普遍偏低的主要原因[28]。其他学者在研究重庆2008年[29]、2010年[30]和2012年[20]的烟叶时也得到类似的结果。由变异系数来看,本结果较文献[31]报道的2012年重庆烟叶化学成分
及其衍生指标的变异系数大幅降低,这可能重庆烟区推广测土配方施肥、标准化成熟采收、三段六步式烘烤有关。
研究显示,烟叶的总氮和烟碱含量与其劲头和刺激性密切相关,在一定范围内,烟叶总氮、烟碱含量与其劲头呈正相关关系,与刺激性呈负相关关系。王建伟等[32]报道显示,陕西烟叶的烟碱、总氮与烟叶劲头也呈正相关关系;章新军[8]、李广才等[7]也报道了提高烟碱、总氮含量会降低刺激性得分的结果。淀粉是烟叶主要化学成分之一,燃烧时产生的焦糊气味会影响香气质、吃味和安全性。本研究显示在一定范围内,增加淀粉含量将导致烟叶透发性和甜度得分值降低。陈彬等[33]研究发现,烟叶淀粉含量与甜度呈正相关关系,与透发性呈负相关关系。钾素是决定烟叶品质的关键因素,它是烟叶燃烧的助剂,能够显著改善烟叶的燃烧性,提升烟叶的香气、吃味及品质。李洪勋等[4]、李广才等[7]研究发现,适当增加烟叶钾素含量可显著提高其刺激性得分值。本研究也得出了类似的研究结果。也有报道显示,烤烟钾素含量与其刺激性呈负相关[8]。
还原糖和烟碱是影响烟叶香吃味的主要化学成分,是衡量其吸味和刺激性的重要指标[34]。还原糖、烟碱的相对含量(糖碱比)是评价烟叶内在品质的重要指标之一,在一定程度上反映了烟叶化学成分协调性和烟气酸碱平衡度[35]。李肃等[36]研究发现,在一定范围内,随糖碱比增大,烟叶的香气质、香气量、余味、杂气、刺激性和甜度等指标评吸得分值均呈先升高后降低趋势,峰值在12左右。本研究显示,糖碱比与烟叶的刺激性、甜度得分呈正相关,与劲头得分呈负相关。也有报道显示,烟叶糖碱比与刺激性和甜度得分呈极显著正相关,与劲头得分呈极显著负相关[37]。
4 结 论
分析重庆烟区2014—2017年147个云烟87品种烤后烟叶化学成分含量及其协调性对烟叶感官质量的影响。结果表明,重庆烟叶的糖分、两糖差和糖碱比偏高,烟碱、总氮、淀粉、两糖比和钾氯比适中,钾、氯和氮碱比偏低。从变异系数看出,重庆烟叶化学成分的均一性较2012年有所改观。典型相关分析表明,在一定范围内,增加总氮、烟碱含量使得烟叶的劲头增大、刺激性降低;提高钾含量有利于改善烟叶的刺激性;增加淀粉含量将导致烟叶透发性和甜度降低;降低烟叶糖碱比,其刺激性和甜度下降、劲头增大。因此,在烟叶生产过程中应采取适当措施,改善煙叶的总氮、烟碱、钾和淀粉含量,并调节糖碱比至适宜范围,以改善烟叶感官质量,提升重庆烟叶的市场竞争力。
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