雪茄烟叶烟灰白度与其常规化学成分之间的相关性研究

李林林 王荣浩 施友志 潘勇 刘利平 王剑

摘要  ［目的］研究雪茄烟叶中常规化学成分与烟灰白度的关系。［方法］对国内外77个雪茄烟样的总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾、氯含量及其烟灰白度进行测试，并应用相关性分析和逐步回归分析方法进行分析。［结果］国内外不同产区雪茄烟叶常规化学成分与烟灰白度差异明显，雪茄烟叶烟灰白度与烟叶中的钾和总糖含量呈极显著负相关，与烟叶中烟碱含量呈显著负相关。［结论］该研究对提高雪茄燃烧质量和烟灰白度具有一定参考意义。

关键词  雪茄烟叶；烟灰白度；常规化学成分；相关性分析；逐步回归分析

中图分类号  TS41+1  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）09-0165-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.09.037

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Study on the Correlation Between Grey Whiteness and Conventional Chemical Composition of Cigar Tobacco

LI Lin-lin， WANG Rong-hao， SHI You-zhi et al

（Hubei China Tobacco Industry Co.， Ltd.， Wuhan，Hubei 430040）

Abstract  ［Objective］To study the relationship between conventional chemical components in cigar tobacco leaves and ash whiteness.［Method］The contents of total sugar， reducing sugar， total nitrogen， nicotine， potassium，chlorine and the whiteness of cigarette ash were tested in 77 cigar samples at home and abroad， correlation analysis and stepwise regression analysis were used to analyze the data. ［Result］There were significant differences in the conventional chemical composition and ash whiteness of cigar tobacco leaves from different production areas both domestically and internationally. The ash whiteness of cigar tobacco leaves was extremely significant negatively correlated with the potassium and total sugar content in the tobacco leaves， and significantly negatively correlated with the nicotine content in the tobacco leaves.［Conclusion］This study had some reference significance for improving the combustion quality of cigars and the whiteness of cigarette ash.

Key words  Cigar tobacco;Ash whiteness;Conventional chemical composition;Correlation analysis;Stepwise regression analysis

基金项目  湖北中烟工业有限责任公司科技项目（2022JSYL4SX1C019）。

作者簡介  李林林（1992—），女，河南太康人，农艺师，硕士，从事雪茄栽培、调制及发酵研究。*通信作者，高级经营师，从事雪茄原料、工艺加工技术研究。

收稿日期  2023-07-10

雪茄烟作为最古老的抽吸类烟草，与传统的烤烟型、混合型卷烟相比，除了在外形、制作工艺和抽吸方式等方面存在差异，还存在劲头大、香味足、烟气醇厚且变化丰富、无任何外源添加剂等特点，受到越来越多消费者的青睐［1-2］。通常认为高档雪茄由全烟叶手卷而成［3］，要求达到“形如茄，灰如雪”的品质特征，因此，茄灰的白度也就成为衡量雪茄外观品相和内在品质的重要特征。现代卷烟工业也把烟灰白度作为衡量卷烟品质的重要指标，它反映卷烟包灰性能和卷烟档次［4-5］。前人对烟灰颜色影响因素的研究主要集中在卷烟化学成分、卷制工艺、配方、卷烟纸特性、助燃剂添加量等方面［6-8］，但对雪茄烟灰白度这一重要品质指标的研究至今鲜见报道。

在卷烟烟灰白度评价体系中，穆林等［5］建立了一种定量评价烟灰白度的方法；马胜楠等［9］利用白度仪建立了一种基于马弗炉灰化法的卷烟烟灰燃烧完全性评价方法。关于雪茄烟烟灰评价，前人多采用肉眼直接观察法对灰色指标进行人为打分［10-11］，但由于个人视觉差别，以及人眼无法对多个颜色接近的物体进行准确度量，因而存在一定偏差。白度仪可准确测量物体白度并以数值的形式记录下来，目前已广泛应用于化工建材、纸张纸板、面粉等物质的白度测量［12-15］，适合该试验中雪茄烟烟灰白度值的测定。为此，笔者以国内外各产区77个雪茄烟样品为材料，测定各雪茄烟样品的烟灰白度和常规化学成分含量，并通过逐步回归分析探究雪茄烟叶常规化学成分与其烟灰白度的相关性，旨在为提高国产雪茄原料品质提供参考。

1  材料与方法

1.1  試验材料

取四川（18份）、海南（27份）、湖北（3份）、多米尼加（11份）、尼加拉瓜（2份）、巴西（5份）、印尼（8份）、厄瓜多尔（2份）和墨西哥（1份）9个雪茄烟产区代表性雪茄烟样品77份。雪茄烟叶样品由湖北中烟工业有限责任公司三峡卷烟厂、四川中烟工业有限责任公司长城雪茄烟厂、恩施州烟草公司来凤县烟叶分公司和海南建恒哈瓦那雪茄有限责任公司提供。

1.2  测定项目及方法

1.2.1  常规化学成分的测定。

按YC/T 31—1996［16］的方法处理制备烟末样品，使用AAⅢ  续流动化学分析仪（德国BRAN+LUEBBE公司）测定水溶性总糖、还原糖、烟碱、总氮、氯和钾含量（质量分数），具体方法分别见标准YC/T 159—2002［17］、YC/T 159—2002［17］、YC/T 160—2002［18］、YC/T 161—2002［19］、YC/T 173—2003［20］和YC/T 162—2002［21］。

1.2.2  烟灰白度的测定。

各雪茄烟样品分别卷制5根单料烟，收集烟灰，使用WSB-VI白度仪（大吉光电仪器有限公司）测定雪茄烟烟灰白度，具体方法见标准GB/T 3979—83。

1.3  数据处理

运用SPSS 21.0进行单因素方差分析，用新复极差法进行多重比较，并进行简单相关分析和多元逐步回归分析。

2  结果与分析

2.1  不同产区雪茄烟烟叶烟灰白度与常规化学成分的描述统计

77个国内外不同产区雪茄烟样品常规化学成分与烟灰白度的描述统计见表1。由表1可见，各产区烟叶化学成分及烟灰白度的变异系数均大于15%，表明各产区样品间存在差异。各产区总氮和钾的变异系数分别为16%和21%，其他化学指标和烟灰白度变异系数均不小于50%，说明雪茄烟叶中总氮和钾含量的差异相对较小，其他化学指标和烟灰白度差异较大。国外雪茄烟叶烟碱、总糖、还原糖、钾、氯含量、糖氮比和糖碱比的平均值低于国内烟叶，总氮、钾氯比、氮碱比和烟灰白度高于国内烟叶。

2.2  不同产区雪茄烟化学指标和烟灰白度均值的显著性分析

对国内外9个产区的雪茄烟样品的常规化学成分和烟灰白度的均值进行显著性分析，结果见表2。从表2可以看出，国内3个产区的总糖和还原糖含量显著高于国外产区；国内外不同产区其他化学指标和烟灰白度也有明显差异，说明不同生态条件对烟叶化学成分和烟灰白度有较大影响。

2.3  雪茄烟叶烟灰白度与常规化学成分的相关性分析

将雪茄烟叶样品的常规化学成分逐个与烟灰白度进行简单相关分析，结果见图1和表3。相关系数显著性的T（皮尔逊积矩相关系数）检验表明，雪茄烟叶烟灰白度与烟碱含量呈显著负相关；雪茄烟叶烟灰白度与总糖含量、还原糖含量、钾含量呈极显著负相关；雪茄烟叶烟灰白度与糖氮比呈极显著负相关，与糖碱比呈显著负相关。

2.4  雪茄烟叶常规化学成分与烟灰白度的逐步回归分析

如果将全部化学指标与烟灰白度进行回归，则可能因为存在多重共线性的变量，给回归系数的估计带来不合理的解释，从而造成建立起来的回归方程精度低、可靠性差。而利用逐步回归分析方法可筛选并提出引起多重共线性的变量，以此建立的最优回归模型中的解释变量既是重要的，又没有严重多重共线性。为了进一步了解雪茄烟烟灰白度与其烟叶中常规化学成分含量的相关性，将雪茄烟烟叶常规化学成分与烟灰白度进行逐步回归分析，在SPSS中多元逐步回归分析时的变量必须服从正态分布。因此，首先对各指标的数据进行正态性检验。 将77个样品的常规化学成分含量与烟灰白度数据进行描述性统计，得出各指标的偏度系数与峰度系数，结果见表4。所有指标中，还原糖、氮碱比、糖碱比和钾氯比4项指标的偏度系数和峰度系数均大于1，可以认为除这4项指标外，其余各指标的数据近似于正态分布。

根据表3分析结果可知，并不是每项化学成分与烟灰白度都有显著的相关性，因此仅选取在0.01和0.05水平上显著相关的各化学指标（烟碱、总糖、还原糖、钾、糖氮比、糖碱比）与烟灰白度进行逐步回归分析，结合正态检验分析结果，还原糖和糖碱比的数据不符合正态分布，所以将这2项指标剔除。最后，化学指标中挑出烟碱含量（x1）、总糖含量（x2）、钾含量（x3）和糖氮比（x4）4项指标与烟灰白度（y）进行线性逐步回归分析，以确定不同化学指标对烟灰白度的影响，逐步回归方程为y=17.505-0.610x1-0.876x2-2.098x3。

由拟合模型方差分析检验结果（表5）可知，在化学成分与烟灰白度的回归分析中，钾、烟碱和总糖3个指标入选为有效变量，方差分析结果回归方程达极显著水平。说明该模型具有统计学意义，但模型统计学意义不等于模型内所有的变量就有统计学意义，还需进一步对各变量进行检验。

表6是对该模型中各个系数的t测验检验结果。从表6可以看出，3个自变量的VIF值均小于10，说明3个自变量间不存在共线性关系。回归系数达显著或极显著水平，说明3个自变量系数都具有统计学意义，通过比较3个自变量系数的绝对值可知，对烟灰白度的影响从大到小依次为钾含量（x3）>总糖含量（x2）>烟碱含量（x1）。

对烟叶常规化学成分指标与烟灰白度逐步回归方程的决定系数（R2）和残差进行诊断，结果发现Durbin-Watson统计量接近2，说明残差服从正态分布；决定系数（R2）为0.532， 说明应用当前模型能解释53.2%的因变量变化。由此可知，各化学指标与烟灰白度的拟合方程具有一定的参考意义。

3  讨论

烟灰颜色是反映烟叶燃烧性的一项重要指标，也是反映烟叶品质的指标之一。烟叶中化学成分通过对烟叶燃烧性的直接或间接影响，影响烟灰颜色。烟草中的钾主要以离子形态存在，对烟叶燃烧性产生影响［22-23］，进而影响烟灰颜色。该研究中烟叶钾含量与烟灰白度呈极显著负相关，这可能是因为钾对烟草的炭化过程产生影响，能有效降低燃烧锥温度、抑制烟草燃烧［24-25］；也可能是因为钾盐对烟叶的成炭机制及残炭特性产生影响，烟叶燃烧过程中受热解离出的钾离子/原子与烟叶热解中的某些物质结合成更稳定的炭物种，有效降低了焦炭比表面积，使残炭在烟叶分解中更加稳定［24-27］。烟叶中的糖类物質尤其是多糖含量对烟叶燃烧性具有较大影响［28］。该研究结果显示，烟叶总糖含量越高，雪茄烟烟灰颜色越深，这可能是因为总糖含量高对烟叶的燃烧性产生不良影响，烟叶燃烧不完全造成的［29］。刘婷［30］研究指出，烟株成熟期保证充足的水分供应可有效降低烟叶中的总氮和烟碱等成分的相对含量，可提高烟叶燃烧性，说明烟碱等含氮化合物对烟叶燃烧性产生负面影响；常爱霞等［31］在探究烤烟主要化学成分与感官质量的相关性分析中发现，烟碱含量与烟叶燃烧性和灰色均呈极显著负相关，这与该研究结果一致，可能是因为烟碱含量高的烟叶，含氮化合物总量偏高，叶片较厚，且烟叶组织结构粗糙，燃烧性差，燃烧不完全造成的［32］。该研究所建模型能解释53.2%的因变量变化，说明此拟合方程具有一定的参考意义，为进一步研究影响雪茄烟烟灰白度的因素，今后尚需要在矿质元素含量如钙、镁等离子含量、雪茄烟吸阻和烟叶含水率等方面进一步研究。

4  结论

该试验通过相关分析和逐步回归分析方法，研究了雪茄烟叶烟灰白度与化学成分的相关性，结果表明：雪茄烟叶烟灰白度与烟叶中的钾和总糖含量呈极显著负相关，与烟碱含量呈显著负相关。国内外不同产区雪茄烟叶常规化学成分与烟灰白度差异明显，该研究可为提高国产雪茄原料品质提供参考。

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