不同部位烤烟主要化学成分特征及其与感官评吸质量的关系

张志灵，林 隆，张炳辉，林海滨，陈庆文，陈星峰，高伟民，林祖斌

（1.福建省烟草质量监督检测站，福建 福州 350111；2. 福建省烟草农业科学研究所，福建 福州 350111）

烟叶质量反映了烟叶性状的使用价值，包括化 学成分、外观质量、物理特性、感官质量、安全性等方面。其中，烟叶常规化学成分包括烟碱、总氮、还原糖、总糖、钾、氯、淀粉等的含量及其协调性，是烟叶品质的重要内在因素［1-3］，也是诸多生产农艺措施用来改善烟叶品质的物质基础［4-10］。烤烟不同部位烟叶的化学成分含量和品质存在较大差异［11-13］，深入分析不同部位烟叶化学成分含量与品质的关系，探索不同部位中对烟叶品质影响较大的化学成分指标，可为烟叶生产调控及工业使用提供参考依据。

目前，学者们针对不同区域烟叶化学成分与感官质量关系进行了研究［14-17］，王建伟等［18］认为总氮、氯含量和两糖比是影响环秦岭植烟区中部烟叶评吸质量的主要化学成分。高净净等［19］研究表明，洛阳烤烟浓香型彰显度与总植物碱和糖碱比呈正相关，与氯、钾氯比、氮碱比呈负相关关系。薛琳等［20］研究表明，皖南烤烟烟叶中总糖、还原糖、还原糖/总植物碱、总糖/总植物碱、氮碱比与感官评吸得分、焦甜感呈显著或极显著正相关，烟碱、总氮、钾、氯和施木克值与感官评吸得分、焦甜感呈极显著负相关。徐泽桐等［21］研究认为，钾氯比、糖碱比和总植物碱是影响陕西省烟叶感官质量最重要的3个常规化学成分指标。王育军等［22］分析了曲靖烟叶化学成分主要影响感官评吸质量评价指标中的灰色、燃烧性、劲头和香气质等指标。学者们研究了不同香型烤烟烟叶化学成分与烟叶品质的关系，如肖明礼等［23］分析了3种香型风格烟叶化学成分对感官质量的影响，得出还原糖、致香成分对感官综合质量有显著影响；窦玉青等［24］研究认为，烟叶氮碱比和糖碱比是影响闽西、赣中烟烟叶感官评吸质量和香型彰显的重要影响因素。烟叶某个部位上的化学成分与烟叶品质关系也时有报道，如沈晗等［25］研究认为，影响上部烟叶感官质量的最主要化学成分为总氮、总糖、烟碱；夏冰冰等［26］研究认为，提高遵义上部烟叶糖组分含量、降低含氮化合物含量将有利于提高烤烟的评吸质量。针对不同部位间烟叶化学成分与外观质量、感官质量关系比较的研究报道较少。为此，本研究通过抽取同一农户不同部位的初烤烟叶，采用简单相关分析、典型相关分析等方法对不同部位烤烟内在化学成分与感官质量的相关性进行了研究探讨。统计分析了不同部位烟叶化学成分含量的特点，分析探讨常规化学成分含量与感官质量指标的关系，明确对烟叶品质影响较大的化学成分指标，进而为烤烟不同部位烟叶质量调控优化和工业可用性提高等提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2013～2020年从福建省主要植烟区抽取初烤烟叶样品273个，同一农户抽取X2F、C3F、B2F部位的烟叶各一份，每个部位的烟叶各91份，每份样品3 kg。

1.2 分析检测

1.2.1 烟叶化学成分分析 烟叶的总糖、还原糖、总氮、总植物碱、淀粉、钾、氯含量等采用流动分析法，按照烟草行业标准YC/T 159—2002/2019《烟草及烟草制品 水溶性糖的测定 连续流动法》、YC/T 161—2002/2019《烟草及烟草制品 总氮的测定 连续流动法》、YC/T 468—2013《烟草及烟草制品 总植物碱的测定 连续流动法》、YC/T 216—2013《烟草及烟草制品 淀粉的测定 连续流动法》、YC/T 217—2007《烟草及烟草制品 钾的测定 连续流动法》、YC/T 162—2011《烟草及烟草制品 氯的测定 连续流动法》等进行测定，氮碱比、糖碱比、钾氯比为推算值。

1.2.2 感官质量评价 由福建省烟草质量监督检测站组织评吸专家进行评定。烟叶感官质量综合得分以风格特征和质量特征加权平均计分，其中风格特征评价权重占40%，质量特征评价权重占60%。风格特征评价以香味风格和甜感2项加权平均计分，质量特征评价以香气特征（以香气质、香气量和杂气3项加权评价计分，其中香气质权重占40%，香气量权重占30%，杂气权重占30%）、烟气特征（以细腻度、浓度和劲头3项加权评价计分，其中细腻度权重占40%，浓度权重占30%，劲头权重占30%）和口感特征（以刺激性和余味2项加权评价计分，其中刺激性权重占45%，余味权重占55%）三大项加权评价计分（表1）。

表1 烟叶样品感官评吸表

1.3 统计分析方法

数据处理采用Excel 2010和SPSS 23.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同部位烟叶化学成分特征

2.1.1 不同部位烤烟化学成分对比 由表2可知，总糖和还原糖含量在烟叶不同部位呈现中部（C3F）＞下部（X2F）＞上部（B2F），中部与下部烟叶间两糖含量差异不显著，但均显著高于上部烟叶的。总植物碱、总氮、淀粉含量从烟叶下部到上部逐渐升高，钾含量、氮碱比、糖碱比则是随着烟叶部位的上升而逐渐降低；总植物碱含量、钾含量、氮碱比、糖碱比在烟叶各部位间表现出显著差异。中部烟叶氯含量最低，各部位的氯含量无明显差异。化学成分含量变化幅度在烟叶不同部位间存在较大差异，总糖、还原糖、总氮、钾的含量在不同部位内变幅较小，变异系数均小于20%；氯、钾氯比在烟叶不同部位内变幅很大，变异系数均超过了75%。

表2 不同部位烟叶常规化学成分特征

2.1.2 化学成分之间的相关性分析 烟叶化学成分之间存在着一定的相互关联，由表3可见，总植物碱与水溶性总糖、还原糖均呈现负相关，且相关性大致从烟叶下部到上部逐渐增强；总氮含量与水溶性总糖、还原糖也呈现负相关，且相关性达到了极强水平。氯含量与其他化学成分关联性不太紧密。钾含量与糖含量也表现出负相关，这种负相关随着烟叶部位的上升而降低，下部烟叶钾含量与糖含量表现了极强负相关。淀粉含量与钾含量呈负相关；淀粉含量与糖含量在下部烟叶中表现为极显著正相关，而在中部叶和上部叶中未出现显著相关。

表3 化学成分含量间的简单相关分析

2.2 化学成分与感官质量指标的关系

烟叶化学物质是感官评吸的物质基础，与感官质量有着密切关系。如表4所示，感官质量综合得分在烟叶不同部位间与烟叶化学成分含量关系表现不一样，中部叶表现出关联不显著。影响上部烟叶感官质量综合得分的化学成分指标顺序氮碱比＞糖碱比＞总氮＞总植物碱＞水溶性总糖＞还原糖＞钾＞钾氯比＞淀粉＞氯，上部烟叶感官质量与水溶性总糖、总植物碱、总氮、氮碱比和糖碱比关系比较密切，其中水溶性总糖、总氮和糖碱比表现为正相关，氮碱比、总植物碱则表现出了明显的负相关；下部烟叶感官质量综合得分与水溶性总糖、氯、氮碱比和糖碱比关系较密切，其中水溶性总糖、氯、氮碱比表现为正相关，糖碱比则表现为显著负相关。

表4 化学成分含量和感官质量综合得分的典型相关分析

为考察化学成分是如何影响感官质量的，将不同部位烟叶化学成分和感官质量作典型性分析，标准化向量C1～C10分别代表水溶性总糖、还原糖、总植物碱、总氮、氯、钾、淀粉、氮碱比、糖碱比、钾氯比；S1～S10分别代表香味、甜感、香气质、香气量、杂气、细腻度、浓度、劲头、刺激性、余味等指标，结果如表5所示。结果显示，不同部位烟叶中只有上部叶和中部叶感官质量与化学成分存在着极显著的典型相关关系（P＜0.01），下部叶感官质量与化学成分不存在显著的典型相关关系（P＞0.05）。上部叶（B2F）典型变量中，化学因子的水溶性总糖（C1）、总植物碱（C3）、总氮（C4）、氮碱比（C8）、糖碱比（C9）对感官质量的香味（S1）、甜感（S2）、余味（S10）的载荷量相对较大，主要反映了香味和余味与水溶性总糖、总氮、糖碱比呈现正相关，与总植物碱、氮碱比呈现负相关；甜感与水溶性总糖、总氮、糖碱比呈现负相关，与总植物碱、氮碱比呈现正相关。中部叶（C3F）典型变量中，化学因子的总植物碱（C3）、总氮（C4）、氮碱比（C8）、糖碱比（C9）对感官质量的杂气（S5）、浓度（S7）、余味（S10）的载荷量相对较大，主要反映了杂气、浓度与总氮、糖碱比呈现正相关，与总植物碱、氮碱比呈现负相关；余味与总氮、糖碱比呈现负相关，与总植物碱、氮碱比呈现正相关。

表5 不同部位烟叶常规化学成分含量与评析指标间的典型相关分析结果

3 讨论

由于烟叶的生理生长和田间调控，不同部位烟叶的化学成分含量差异较大。本研究显示除了氯含量外，其余化学成分含量在不同部位烟叶间存在差异；水溶性总糖、还原糖和总氮含量下部叶和中部叶含量较为一致，而与上部叶存在显著差异；总植物碱含量、钾含量、氮碱比、糖碱比在3个烟叶部位间存在显著差异；淀粉含量则是上部叶和中部叶较为一致，显著高于下部叶。在同一部位烟叶中，化学成分含量范围变化也较大，其中总氮和水溶性总糖在部位内变化幅度较小，氯含量较低但变化幅度很大，这与蒋佳磊等［27-28］的研究基本一致。化学成分含量在不同部位烟叶间存在显著差异，这主要受烟草自身代谢以及栽培技术等影响。

不同部位烟叶的化学成分指标之间的关联性有所不同，3个部位均显示了总植物碱、总氮与总糖、还原糖之间呈现负相关，这与烟叶本身的碳—氮代谢平衡有关［29-30］。钾含量与总糖、还原糖、淀粉之间整体呈现负相关，这与徐茜等［31］的研究一致，说明钾可能对碳代谢有不利影响。淀粉含量与糖含量仅在下部烟叶中表现出正相关，这可能与下部叶淀粉含量较低以及烟叶的采收烘烤有关。整体上总植物碱、总氮、总糖、还原糖、钾含量关系比较密切，但在不同部位关联程度不一样，可以用在烟叶种植调控中的综合应用方面，进而提高各部位烟叶化学成分间的协调性。

上部烟叶感官质量综合得分与水溶性总糖、总氮和糖碱比呈正相关，与总植物碱、氮碱比呈负相关，影响上部烟叶感官质量的最大因素是氮碱比和糖碱比；典型性分析也显示烟叶中的总糖、总植物碱和总氮是影响感官质量的最重要因素，化学成分主要影响感官质量中的香味、甜感、余味，这与沈晗等［25-26］的研究相类似。影响上部烟叶感官质量的主要因素是糖类、总植物碱和总氮等化学物质；上部烟叶烟碱相对较高，对感官质量有显著的负作用，而糖可中和碱性物质，使含氮物质和糖类物质之间达到酸碱平衡，有利于感官质量的提升。中部烟叶中总植物碱、总氮、还原糖及其衍生指标是影响感官质量的重要因素，化学成分主要影响感官质量中的杂气、浓度、余味等指标，这与白茂军等［32］的研究一致。总植物碱、总氮和还原糖及其衍生指标是清香型烟叶风格和质量的重要影响因素。下部烟叶感官质量综合得分与糖碱比、氮碱比、水溶性总糖和氯含量关系较密切。整体上，不同部位烟叶主要感官质量影响指标是总植物碱、总氮和糖类及其衍生指标，这与窦玉青等［24］对闽西、赣中不同香型烤烟研究结果有部分吻合，这些化学指标可能是清甜蜜甜风格的最重要影响因素。窦玉青等［24］研究表明，烟叶感官评吸质量与钾含量关系密切，而本研究发现钾含量对烟叶感官质量影响不显著，与徐茜等［31］等对南平烟区烟叶钾含量与烟叶质量的关系研究结果一致，这可能与本研究的烟叶样品中钾的含量较高以及感官质量评价方法有关。杜娟等［33］研究表明，氯含量是影响烤烟不同部位烟叶评吸质量的最大因素，本研究仅下部烟叶中氯含量对感官质量有一定的影响，这可能与本研究的烟叶样品中氯含量相对较低有关，仅为杜娟等研究样品中氯含量的2/3。为提高烟叶质量，生产中应更多注重总植物碱、总氮和糖类及其衍生指标的平衡，通过生物调节、营养调节、化学调节、农艺调节和生态调节协调平衡烟叶的碳—氮代谢［29］。

4 结论

（1）烟叶3个部位间总植物碱含量、钾含量、氮碱比、糖碱比存在显著差异，下部叶钾含量、氮碱比、糖碱比最高而总植物碱含量最低；3个部位间氯含量差异不显著；下部叶和中部叶水溶性总糖、还原糖含量显著高于上部叶，而总氮含量显著低于上部叶。

（2）3个部位均呈现总植物碱、总氮与总糖、还原糖之间显著负相关；钾含量与糖含量呈现负相关且相关性随着烟叶部位的上升而降低。

上部烟叶的糖类、总植物碱和总氮及其衍生指标是感官质量的主要因子，提升上部烟叶感官质量重在降低烟碱含量，控制含氮化合物和糖类物质的酸碱平衡；中部烟叶化学成分相对比较协调，总植物碱、总氮、还原糖及其衍生指标是影响感官质量的重要因素，主要作用于感官质量中的杂气、浓度、余味等指标；下部烟叶感官质量主要影响因素是糖碱比和氮碱比。因此，生产过程中应更注重碳—氮代谢平衡协调以提高不同部位的烟叶质量。