桂阳烟区烤烟主要化学成分与感官评吸质量的相关性

卢晓华，张伟峰，高 远，阎 鼎，顾毓敏，张义志，张渐隆，温 亮

(1.上海烟草集团有限责任公司，上海 330096；2.中国农业科学院 烟草研究所/农业部烟草质量安全风险评估实验室，山东 青岛 266101；3.山东临沂烟草有限公司，山东 临沂 276200)

烤烟烟叶的化学成分是决定其品质的内在因素，感官评吸质量则是作为烟叶品质的最终判定指标，烟叶品质决定了其经济价值和使用价值，烟叶品质研究即是探寻化学成分与烟叶感官评吸质量关系的过程。烟叶化学成分与感官评吸质量之间的关系十分复杂，同时受品种、气候、生态环境、土壤类型、栽培措施、烘烤技术和烟叶部位等因素影响，且研究结果各有差异[1-5]。关于烟草品质方面已有的研究报道主要集中在化学成分与感官评吸质量的相关性[6-11]或不同香型烤烟与化学成分的相关性[12-14]，未见对感官评吸质量影响较大的主要化学成分含量适宜区间的研究报道。为此，选择典型浓香型产区桂阳烟区代表样品，在分析其化学指标与感官质量相关性的基础上，再通过多元分析明确主要化学成分对感官评吸质量的权重因子，筛选出对感官评吸质量影响较大的化学成分指标，进而确定化学成分含量的适宜区间，以期为湖南郴州桂阳烟区优质烟叶生产提供参考依据。

1材料与方法

1.1材料

烟叶：烟叶样品共计75个，随机取自湖南省郴州市桂阳县烟区，每个烟叶样品选取中部叶(C3F)5 kg。

1.2方法

1.2.1样品处理所有烟叶样品去烟筋后切丝并混合均匀，部分烟丝粉碎研磨后用于化学成分测定，部分卷制单料烟后用于感官质量评价。

1.2.2化学成分测定主要化学成分包括总糖、还原糖、总氮、总植物碱、钾和氯。总糖和还原糖按照YC/T 159-2002 烟草及烟草制品，采用连续流动法测定；总氮按照YC/T 33-1996 烟草及烟草制品，采用克达尔法；钾按照YC/T 217-2007 烟草及烟草制品，采用流动分析法测定；总植物碱按照YC/T 160—2002 烟草及烟草制品，采用连续流动法测定；氯按照YC/T 162-2011 烟草及烟草制品，采用连续流动法测定；各样品分析检测结果均换算成百分率。

1.2.2感官质量鉴定感官评吸指标主要包括香气质、香气量、浓度、劲头、杂气、刺激性和余味等烟气成分，由中国农业科学院烟草研究所评吸专家进行鉴定，专家评吸过程中带入标准样品，确保整个评吸过程循环带入，并将评吸样品质量从高到低划分为好、较好、一般和差4个档次，参考中国农业科学院烟草研究所感官质量评价方法对烟气成分各指标进行量化打分，单项指标总分值为10分。

1.2.3烟叶主要化学指标适宜区间的划分以感官评价总分结合质量档次作为质量特征的主要指标，将代表样品划分为最优样品、优选样品和其他样品3个等级，综合考虑化学成分及衍生值与感官质量评吸指标的简单相关性、不同质量档次中部叶主要化学指标差异及烟叶质量档次划分指标因子，确定影响湖南浓香型烤烟感官质量的主要化学指标；结合烟叶化学成分及感官质量评吸的特点综合衡量后最终确定各化学指标的最优区间和适宜区间，且确保各项指标值80%～90%位于该区间。

1.3数据处理

采用Excel 2010对数据进行处理，采用DPS进行统计分析。

2结果与分析

2.1烟叶化学成分及感官质量评价

从表1看出，还原糖、总糖、总植物碱、总氮、钾和氯的平均含量分别为23.20%、24.80%、2.15%、1.75%、2.85%和0.28%，糖碱比、氮碱比、钾氯比、两糖差和两糖比平均分别为11.20、0.83、11.30、1.70和0.94。化学成分含量变异幅度，氯含量最大，变异系数为41.3%；总植物碱含量其次，变异系数为16.8%；钾含量最小，变异系数为7.2%。衍生指标变异幅度，糖碱比最大，变异系数为25.1%；氮碱比其次，变异系数为12.4%；两糖比最小，变异系数为0.4%。总糖、总植物碱、总氮和钾含量在适宜范围内，氯含量略低，糖碱比略高于适宜范围，钾氯比在适宜范围内。

从表2可见，香气质、香气量、浓度、劲头、杂气、刺激性和余味的感官评吸分别为6.07～6.83分，变异系数为1.5%～5.5%。烟气成分变异幅度，香气质的最大，变异系数为5.5%；香气量其次，变异系数为5.1%；劲头最小，变异系数为1.5%。可见，烟叶样品的香气质好，香气量足，余味舒适，为典型的浓香型烤烟。

表1烟叶化学成分的含量及其变异系数

注：1) 化学成分及其衍生值适宜范围[6]：总糖含量为20%～25%，还原糖含量为18%～22%，总植物碱含量为1.5%～3.5%，总氮含量为1.5%～3.0%，钾含量为>2.0%，氯含量为0.4%～0.8%，糖碱比为6～10，钾氯比为>4。2) 变异系数的单位为%。

Note: 1) Suitable range of chemical composition and its derived value[6]: total sugar content 20%-25%, reducing sugar content 18%-22%,total plant alkaloids content 1.5%-3.5%, total nitrogen content 1.5%-3.0%, potassium content>2.0%, chlorine content 0.4%-0.8%, sugar-nicotine ratio 6-10, and K-Cl ratio>4. 2) The unit of the coefficient of variation is %.

表2烟叶的感官评吸质量

2.2烟叶化学成分及衍生指标与感官评吸指标的相关性

从表3看出，还原糖、总糖、氯、糖碱比和两糖差与香气质、香气量、杂气、刺激性和余味呈显著正相关或者极显著正相关，与劲头相关性不显著；还原糖和总糖与浓度呈显著正相关，氯与浓度呈极显著正相关。表明，在一定范围内，随着还原糖、总糖和氯含量的升高，烟叶的香气质趋优，香气量趋足，杂气降低，刺激性降低，余味变好。总植物碱和钾氯比与香气质、香气量、杂气、刺激性和余味呈极显著负相关，其中钾氯比与浓度呈极显著负相关。说明，在一定范围内随着总植物碱含量升高和钾氯比增大，感官评吸质量呈下降趋势。总氮与香气质、杂气和余味呈显著负相关；氮碱比与香气质、杂气、刺激性和余味呈极显著正相关。

2.3中部叶不同感官质量档次的主要化学成分含量

从表4可知，还原糖、总糖、总植物碱、氯、糖碱比、氮碱比和钾氯比对中部叶感官质量档次的影响较大，其中，氯和钾氯比对其产生的影响差异显著(P<0.05)，其余指标对其产生的影响差异极显著(P<0.01)；总氮、钾、两糖比和两糖差对其产生的影响差异不显著。

表3烟叶化学成分及其衍生指标与感官评吸指标的相关系数

注：**表示极显著相关(P<0.01)，*表示显著相关(P<0.05)。

Note:** and * indicate significant difference atP<0.01 andP<0.05 levels respectively.

表4 中部叶不同感官质量档次的主要化学成分含量及衍生指标

2.4烟叶感官质量档次的主要影响因子

从表5可知，在10个不同因子中，前5个因子对烟叶感官质量档次影响的累计贡献率达97.5%，即为主因子。由于这5个主因子是互作或复合因子，还需要进一步采用因子荷载矩阵找出具体化学成分指标。从表6看出，在不同因子荷载矩阵中的绝对值越大，其产生的影响就越大。第1个主因子主要由还原糖、总糖和总氮决定，该因子主要包括含碳化合物和含氮化合物，可称之为碳氮互作因子。第2个因子主要由两糖差决定，其主要是碳化合物，可称之为碳因子。第3个因子主要由氮碱比决定，其主要是含氮化合物，可称之为氮因子。第4～5个主因子主要由钾、氯和钾氯比决定，氯是影响烟叶燃烧性的重要元素，钾氯比通常可用来评价烟叶燃烧性，固可称之为燃烧性因子。综合看，还原糖、总糖、两糖差、氮碱比、钾、氯、钾氯比和总氮对烟叶质量档次划分具有较大的贡献，结合化学成分及衍生值与感官质量评吸指标的简单相关性分析结果，烟叶质量档次划分的重要指标为还原糖、总糖、总植物碱、糖碱比和钾氯比。

表5不同因子的特征值及累计方差贡献率

Table 5 Eigenvalues and cumulative variance contribution rates of different factors

因子Factor特征值Eigenvalue贡献率%Contribution rate累计贡献率%Cumulative concentration rate15.9253.8453.8421.9217.4371.2631.2511.3882.6441.079.6892.3350.625.6397.9560.151.4199.3670.050.4499.7980.020.1499.9490.000.0499.98100.000.02100.00

注：在前5个因子中，1为碳氮互作因子，2为碳因子，3氮因子, 4和5均为燃烧性因子。

Note: Among the first 5 factors, 1 is the carbon-nitrogen interaction factor, 2 is the carbon factor, 3 is nitrogen factor, 4 and 5 are flammability factors.

2.5主导感官质量评价的烤烟主要化学指标适宜区间

从表7可知，以感官评价总分结合质量档次作为质量特征的主要指标，将烟叶样品划分为最优样品、优选样品和其他样品3个等级。最优样品、优选样品和其他样品的总糖含量分别为26.8%、25.5%和22.3%，还原糖含量分别为24.7%、24.0%和20.9%，总植物碱含量分别为2.01%、2.1%和2.3%；糖碱比和钾氯比也存在差异。所有指标各等级间均达极显著差异。各化学成分含量及其衍生指标值的大小对烟叶感官质量档次均产生不同程度的影响，总糖、还原糖、总植物碱、糖碱比和钾氯比最优区间分别为24.0%～31.0%、22.0%～28.0%、1.7%～2.4%、9.7～15.8和5.1～14.0，适宜区间分别为23.0%～31.0%、21.0%～28.0%、1.7%～2.6%、9.0～15.8和5.0～17.0。

表6供试烟叶样品的因子载荷矩阵

表7不同等级烟叶样品主要化学成分的含量及其影响烟叶感官质量档次的最优与适宜区间

Table 7 Contents of main chemical components in different grades of flue-cured tobacco leaf samples and their optimal and suitable intervals affecting the sensory quality grades of flue-cured tobacco leaves

指标Indicator烟叶样品等级Flue-cured tobacco sample grade最优优选其他烟叶感官质量档次Tobacco sensory quality grade最优区间适宜区间 总糖/% Total sugar26.8±2.3325.5±2.1222.3±4.6124.0～31.023.0～31.0还原糖/% Reducing sugar24.7±1.8624.0±1.8720.9±3.8822.0～28.021.0～28.0总植物碱/% Total plant alkaloids2.03±0.242.1±0.292.3±0.441.7～2.41.7～2.6糖碱比 Sugar-nicotine ratio12.4±2.1011.9±2.259.5±3.239.7～15.89.0～15.8钾氯比 K-Cl ratio9.0±3.0011.8±3.2012.8±3.205.1～14.05.0～17.0

3结果与讨论

烟叶主要化学成分与烟叶吸食质量具有很强的相关性，烟叶的总植物碱和总氮含量与感官评吸指标呈极显著负相关，还原糖、总糖和糖碱比与感官质量指标呈极显著正相关[15-16]，与此次研究结果相吻合。研究结果表明，烟叶质量档次划分的重要指标为还原糖、总糖、总植物碱、糖碱比和钾氯比。常爱霞等[17]认为，总植物碱、两糖差与感官评吸质量的关系密切。与研究结果不一致。可能原因：该研究代表样品集中在一个产区，在种植模式、栽培调制技术和生态因素相对一致，其总植物碱和两糖差相对接近，因此弱化了对感官评吸质量的影响。研究结果表明，总糖、还原糖、总植物碱、糖碱比和钾氯比最优区间分别为24%～31%、22%～28%、1.7%～2.4%、9.7～15.8和5.1～14.0，适宜区间分别为23%～31%、21%～28%、1.7%～2.6%、9.0～15.8和5.0～17.0。杜咏梅等[18]对宣威产区烤烟香型风格及其主要化学指标适宜区间的研究认为，化学成分的适宜区间：总糖为26%～40%、还原糖为20%～32%、总植物碱1.2%～2.4%、糖碱比为9～24、氮碱比为0.7～1.3，与该研究结果存在差异，可能是由于不同香型烤烟化学成分存在差异所导致。刘金霞等[13]研究结果显示，浓香型烤烟的总糖为25.9%、还原糖为21.8%、总植物碱为2.5%、总氮为2.08%和钾氯比为6.5，均处于该研究的化学成分适宜区间内。

该研究以浓香型代表产区郴州桂阳烟叶(C3F)作为代表样品，研究其化学成分与感官评吸质量的关系，明确了主要化学成分对感官评吸质量的权重因子，同时给出了其最优区间和适宜区间，个别指标与普遍认同的指标(其以西方混合型卷烟为基础的数据，如糖碱比为6～10，生产中优质烤烟中糖碱比均大于等于10)[19]存在差异，但与现阶段的研究结果基本一致[18,20]。该研究的感官评吸质量由中国农业科学院烟草研究所鉴定，不排除评吸过程中人为对烤烟原料的风格特色存在特殊偏好，确定的浓香型烤烟化学成分的适宜区间可能存在一定差异性，但其对烤烟多等级内在品质研究具有重要参考价值。