甘肃烟区烤烟常规化学成分特征及年度变化分析

马 斌，丁润波，王泽理，杜青霞，杜笑洲，花 蕾，郭 磊，王育军

（甘肃烟草工业有限责任公司技术研发中心，甘肃 兰州 730050）

我国烟叶产区分布广泛，不同产区烟叶的外观质量、物理及化学特性均存在较大差异。而同一产区不同年份间烟叶由于受到年度间栽培调制技术、生态环境差异以及气候变化的影响，其化学成分也会存在一定差异[1-6]。烟叶化学成分是烤烟的物质基础，其作为烟叶质量评价的重要指标直接影响到卷烟产品的质量。烟叶常规化学成分指标主要包括总氮、总植物碱、总糖、还原糖、钾、氯等，并以此计算出糖碱比、钾氯比、氮碱比等来评判烟叶的质量及协调性[1-3]。

有许多研究者对烤烟化学成分年度间差异开展了研究。例如：曹景林等[4]分析了近10 a来湖北省烟区烤烟烟叶常规化学成分的变化，发现湖北省烟区烟叶各种化学成分含量均随着年度变化而出现波动，以总植物碱、糖含量波动较大而钾含量和总氮含量波动相对较小；王晓宾等[6]对广东烤烟主要化学成分进行评价，结果表明部分年度间、产区间烤烟总植物碱、总氮、钾离子和糖碱比、氮碱比差异达显著水平；王育军等[7]对2010—2017年湖南基地的烤烟化学成分进行综合评价，结果表明湖南基地烤烟化学成分含量整体“适中，稳定”。

甘肃的2个主要烤烟种植区陇南和庆阳地处东经104°01′～108°45′，北纬32°38′～37°10′，在全国烤烟烟叶香型风格区划中将陇南和庆阳种植区烟叶划分为Ⅲ、Ⅳ 香型过渡区[8-9]。目前，甘肃烟草工业公司“兰州”品牌在甘肃烟区平均年采购量约为110 万kg，而有关甘肃烟区烤烟化学成分年度质量特征的研究较少。为了充分掌握近10 a来甘肃烟区烤烟烟叶质量稳定性及常规化学成分的变化趋势，笔者对2010—2019年甘肃烟区烟叶的常规化学成分特征及变化趋势进行了分析，明确了甘肃产区烟叶常规化学成分的变化规律，为该产区烟叶原料的使用和生产种植技术调整提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品选择

以2010—2019年间甘肃烟草工业有限责任公司在甘肃省2个种植区（陇南和庆阳）所采购的主栽品种6个不同等级（C2L、C3L、B2L、B3L、X2L和X3L）的180个复烤片烟为研究对象，其中2个种植区各90个。

1.2 样品常规化学成分检测

烟叶样品统一由甘肃烟草工业有限责任公司技术研发中心检测分析室检测，检测指标包括总糖、总氮、总植物碱、还原糖、氯和钾含量的测定，分别参照YC/T 159—2002、YC/T 160—2002、YC/T 161—2002、YC/T 162—2002和YC/T 173—2003进行检测[10]。

1.3 数据处理与分析

采用Excel软件和IBM SPSS Statistics 25.0软件对数据进行描述性统计分析和方差分析 。

2 结果与分析

2.1 甘肃烟区烤烟常规化学成分总体特征

由表1可知，甘肃烟区烤烟的总氮、总植物碱、总糖、还原糖、氯离子和钾离子的平均含量分别为1.83%、2.12%、23.28%、19.41%、0.40%、1.73%，糖碱比、钾氯比、氮碱比依次为9.46、4.63、0.89；而目前国内优质烤烟常规化学成分含量为总氮1.5%～3.0%、总植物碱1.5%～3.5%、总糖18%～24%、还原糖16%～22%、氯离子在0.3%～0.8%、钾离子2.0%～3.5%、糖碱比8～12、钾氯比≥4、氮碱比≤1[11]。对比发现，甘肃烟区烤烟呈现出“总氮、总植物碱、还原糖含量适中，总糖含量相对较高，氯离子含量相对较低，而钾离子则显著偏低”的特征。

从表1还可以看出，钾氯比的变异系数为32.72%，离散度较大；氯离子、氮碱比的变异系数在20%～30%，离散度适中；而其余指标变异系数均小于20%，离散度较小。由此判断，甘肃烟区烤烟常规化学成分中氯离子含量较不稳定，而其他各常规化学成分指标则相对稳定。

表1 甘肃烟区烤烟常规化学指标的描述性统计结果

2.2 不同种植区烤烟常规化学成分差异分析

由表2可知，庆阳烤烟的总糖、还原糖及总氮含量略高于陇南的，总植物碱含量与陇南的相当；但其氯离子含量显著高于陇南的，而钾离子含量显著低于陇南的，导致陇南烤烟的钾氯比是庆阳的3.88倍。其中陇南烤烟的氯离子含量偏低（＜0.30），陇南和庆阳烤烟的钾离子含量也均偏低（＜2.0%）。

表2 陇南、庆阳烤烟常规化学成分含量的比较

2.3 甘肃烟区烤烟化学成分年度变化特征

2.3.1 总氮、总植物碱及氮碱比 由图1可知，2010—2019年甘肃烟区烤烟总氮含量在1.36%～2.18%之间，2010—2013年总氮含量呈逐年下降的趋势，至2013年降到1.36%，为近10 a最低值，低于适宜范围的下限值1.5%，2014年上升至1.99%，并在2014—2019年间稳定在（1.93±0.13）%；总植物碱含量为1.55%～2.73%，均处于适宜范围（1.5%～3.5%）内；氮碱比在0.58～1.28范围内，除2010年（1.28）外各年度氮碱比平均值均在≤1%的适宜范围内。

图1 甘肃烟区烤烟总植物碱、总氮及氮碱比的年度变化特征

2.3.2 总糖、还原糖及糖碱比 由图2可知，2010—2019年甘肃烟区烤烟总糖含量在19.62%～26.05%范围内，近10 a中有5 a超出了24%的适宜上限，可见甘肃烟区烤烟总糖含量整体偏高，2013年达到近10 a的最高值（26.05%），而2016—2019年间则相对稳定，但均超出了24%的适宜上限；还原糖含量在15.87%～21.65%之间，其中2014年还原糖含量为15.87%，低于适宜范围的下限值，其余年份均在适宜范围内；糖碱比为7.82～13.27，其中2014年、2015年、2017年的糖碱比低于8.00，2012年的糖碱比高于12.00。

图2 甘肃烟区烤烟总糖、还原糖及糖碱比的年度变化特征

2.3.3 钾离子、氯离子及钾氯比 由图3可知，2010—2019年甘肃烟区烤烟氯离子含量为0.24%～0.51%，其中2014年和2018年仅为0.24%和0.27%，低于氯离子适宜范围最低限；钾离子含量为1.30%～2.06%，各年度钾离子含量平均值整体偏低，除2010年外均低于适宜范围的下限值，其中2016年仅1.30%；钾氯比为3.15～7.53，其中2011年、2012年、2015年和2016年钾氯比低于适宜范围下限，且年度间波动较大。虽然氯含量过高（＞0.8%）会对烤烟品质产生不良影响，但含氯量过低会导致植株矮小、油分少、耐加工性差，并降低烟气感官质量[12]。因此，甘肃烤烟种植应科学把控氯肥施用量，着重提升供钾水平，以提升甘肃烟区烤烟品质。

图3 甘肃烟区烤烟钾离子、氯离子及钾氯比的年度变化特征

3 小结与讨论

甘肃烟区烤烟常规化学成分指标中总氮、总植物碱、还原糖含量适中，总糖含量相对较高，接近上限，这可能是受甘肃烟区日照时间长、昼夜温差大的气候影响。庆阳和陇南2个种植区烤烟的总糖、还原糖、总植物碱及总氮含量略有差异，但并不显著。

2010—2019年，甘肃烟区烤烟总氮和总植物碱含量随着年份的变化呈现一定程度的波动，总植物碱波动大于总氮，其中2010年总氮高于总植物碱含量。总糖和还原糖含量随着年份的变化呈现一定程度的波动，且变化趋势一致。2016—2019年，总糖含量波动较小，但已超出适宜范围的上限，还原糖含量相对适宜，但也已趋于适宜范围的上限。因此，在叶组模块调制或卷烟叶组配方设计时，可以搭配使用2016—2019年甘肃烟区烟叶来平衡叶组总糖和还原糖含量，以提升叶组配方的整体化学成分协调性。

2010—2019年，甘肃烟区烤烟氯离子含量均相对较低，而钾离子则显著偏低。其中，庆阳产地烟叶氯离子含量高于陇南，而钾离子则低于陇南产地，这主要是受当地土壤及种植条件的影响[11-12]。因此，甘肃烟区烤烟种植应科学把控氯肥施用量并重点提高供钾技术水平，以提升甘肃烟区烟叶品质。

甘肃烟区烤烟各常规化学成分指标年度间变异系数均在25%之内。整体而言，甘肃烟区烤烟化学成分较稳定。这对保障叶组模块及叶组配方质量稳定性起到积极作用。