江西烤煙主要化學(xué)特性的適宜性評價(jià)和聚類分析

王能如 ，何寬信 ，黎茶根 ，王東勝 ，徐慶凱 ，李立新

1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)煙草與健康研究中心，合肥市徽州大道1129號 230052

2.江西省煙草公司，南昌市洪城路298號 330025

化學(xué)特性是指煙葉化學(xué)成分的適宜性和協(xié)調(diào)性，即化學(xué)品質(zhì)［1］，是決定煙葉品質(zhì)的內(nèi)在要素，是評價(jià)煙葉品質(zhì)的重要內(nèi)容。近年來，有許多關(guān)于我國一些產(chǎn)煙省區(qū)烤煙化學(xué)特性的研究報(bào)道［2-4］，而有關(guān)重要產(chǎn)煙省份之一江西烤煙的研究報(bào)道甚少。為此，分析評價(jià)了2009年江西烤煙主要化學(xué)特性的檢測結(jié)果，旨在為江西烤煙品質(zhì)區(qū)劃和技術(shù)改造提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 煙葉樣品

煙樣來源于大田生產(chǎn)。根據(jù)煙田面積確定各縣樣點(diǎn)數(shù)量。于現(xiàn)蕾期選定75個(gè)樣點(diǎn)，其中68個(gè)點(diǎn)為云煙87品種，3個(gè)點(diǎn)為云煙85，3個(gè)點(diǎn)為K326，1個(gè)點(diǎn)為紅花大金元。標(biāo)記葉位，分別采烤，烤后取樣。共取代表性煙樣155個(gè)。其中B2F和C3F等級各75個(gè)，X2F等級5個(gè)。

1.2 方法

總氮、全磷、鉀、糖和煙堿的測定由安徽省煙草研究所分別按照文獻(xiàn)［5-9］的方法完成。

1.3 聚類分析

利用DPS數(shù)據(jù)處理軟件（11.50版），對各縣主要化學(xué)特性的平均值進(jìn)行規(guī)格化數(shù)據(jù)處理，根據(jù)卡方距離相似尺度和離差平方和進(jìn)行聚類。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要化學(xué)特性的總體狀況

江西烤煙主要化學(xué)特性的基本統(tǒng)計(jì)參數(shù)見表1。可以看到，各項(xiàng)化學(xué)成分的偏度系數(shù)都<2，說明江西烤煙主要化學(xué)成分含量均較好地對稱分布在中心兩側(cè)。磷、總糖、還原糖、煙堿等項(xiàng)的峰度系數(shù)<1，為低闊峰，數(shù)據(jù)相對分散；氯及鉀氯比的峰度系數(shù)>3，呈高狹峰，數(shù)據(jù)分布較集中；其余項(xiàng)峰度系數(shù)在1～3之間，為常態(tài)峰，數(shù)據(jù)分布較為適中。

表1顯示，江西各地烤煙的氯含量和鉀氯比值變幅較大，CV值分別達(dá)96.03%和80.84%，反映這2項(xiàng)指標(biāo)頗不穩(wěn)定。據(jù)報(bào)道［10-12］，優(yōu)質(zhì)烤煙化學(xué)成分的要求一般為：總氮1.5%～3.0%，總磷0.4%～0.9%，煙堿1.5%～3.5%，鉀離子2.0%～3.5%，氯離子0.3%～0.8%，總糖18%～24%，還原糖16%～22%，糖堿比8～12，兩糖比0.8～0.9，鉀氯比4～10。按此指標(biāo)統(tǒng)計(jì)155個(gè)煙樣各化學(xué)特性處于優(yōu)質(zhì)煙葉要求上、下限之間的樣本比例。由表1可見，江西烤煙的鉀、磷、煙堿含量和鉀氯比等符合優(yōu)質(zhì)煙要求的樣本比例都很高，還原糖含量、兩糖比的符合比例也較高，符合比例稍低些的是糖堿比、總糖、總氮和氯含量。其中，糖堿比主要是部分煙樣低于一般要求；總糖含量主要是部分煙樣高于一般要求；氯含量由于變幅較大，因而低于或高于一般要求的情況都存在；總氮含量大多偏低。總體上看，江西烤煙鉀含量都>2%，煙堿都在3.5%以下，主要化學(xué)特性均較適宜和協(xié)調(diào)。

表1 2009年江西烤煙主要化學(xué)特性的統(tǒng)計(jì)狀況

2.2 主要化學(xué)特性的部位特征

表2是江西烤煙主要化學(xué)成分分部位統(tǒng)計(jì)結(jié)果。由表2可見，總氮含量，上部葉為1.45%，中部葉1.41%，下部葉0.94%，表現(xiàn)為：上部葉＞中部葉＞下部葉；磷含量在3個(gè)部位間的數(shù)值都為0.5%左右，部位間差別很小；鉀含量是下部葉較高，中部葉略低，上部葉較低，這可能與前期供鉀充足而后期供鉀水平下降有關(guān)；總糖和還原糖含量都是中、下部葉較高，而上部葉較低；氯含量是下部葉＞中部葉＞上部葉；煙堿含量是上部葉＞中部葉＞下部葉；3個(gè)部位煙葉的鉀氯比都遠(yuǎn)高于4.0%，有利于保持和改善煙葉的燃燒性及吸食質(zhì)量。方差分析顯示，下部葉的總氮含量顯著低于中、上部葉；下部葉的鉀含量顯著高于中、上部葉；上部葉的還原糖含量顯著低于中、下部葉；煙堿含量和糖堿比在3個(gè)部位間的差異均達(dá)顯著水平，不過，兩者的高低趨勢正好相反。

2.3 主要化學(xué)特性的縣際差異

表3是江西16個(gè)縣烤煙（C3F和B2F）主要化學(xué)成分平均含量及其方差分析結(jié)果。

總氮含量：以興國、贛縣、資溪3縣相對較高，含量在1.69%～1.61%之間。其中興國縣最高并與安福等11縣有顯著差異；稍低些的是安福、永豐、瑞金、石城、信豐、會昌6縣，含量在1.53%～1.43%之間；再低些的是廣昌、黎川、宜黃和峽江4縣，含量為1.38%～1.29%；含量最低的是樂安，平均1.25%。應(yīng)當(dāng)注意，江西烤煙總氮含量普遍較低，其中，平均含量低于優(yōu)質(zhì)煙要求下限（1.50%）的有永豐、瑞金、石城、信豐、會昌、廣昌、黎川、宜黃、峽江、樂安等10縣。

磷含量：以峽江、宜黃、黎川、樂安等4縣相對較高，含量在0.66%～0.62%之間；其次是瑞金、廣昌、石城等3縣，含量為0.57%～0.52%；再低些的是興國、安福、贛縣、資溪和永豐，含量為0.46%～0.42%；會昌、信豐2縣最低，為0.40%～0.39%。從適宜性看，除信豐略低外，幾乎所有產(chǎn)煙縣煙葉磷的平均含量都在適宜范圍內(nèi)。

鉀含量：以贛縣、宜黃、資溪、峽江、會昌5縣相對較高，含量為3.31%～3.01%；其次為樂安、瑞金、黎川、石城、永豐、安福6縣，含量為2.91%～2.72%；再低些的是興國、廣昌、信豐3縣，含量為2.68%～2.60%。江西各產(chǎn)煙縣烤煙的平均鉀含量都在2%以上，均符合優(yōu)質(zhì)煙要求。

氯含量：以樂安、興國、永豐3縣明顯較高，含量為0.79%～0.61%；其次為贛縣、會昌、峽江3縣，含量為0.44%～0.41%；再低些的是宜黃、黎川、石城、信豐、安福、廣昌、瑞金7縣，含量為0.31%～0.16%；資溪縣含量最低，為0.12%。從數(shù)值分析看，江西14個(gè)縣中有7個(gè)縣烤煙的平均氯含量低于一般要求下限值，在0.3%以下，但無需補(bǔ)氯。然而，極少數(shù)縣，如樂安和興國2縣，平均氯含量（中、上部葉）已分別達(dá)0.79%和0.75%，推測其下部葉有可能出現(xiàn)氯含量超標(biāo)的情況。為此，樂安和興國2縣需要加強(qiáng)氯源監(jiān)控，適當(dāng)降低煙葉氯含量。

鉀氯比：以資溪、瑞金2縣明顯較高，為33.29～27.02，其次是廣昌、石城、黎川、永豐、安福和信豐縣，比值為21.3～15.95；再低些的是宜黃、會昌、黎川、贛縣和興國5縣，比值為13.31～7.04；比值最低的是樂安縣，為3.76，低于4.0的一般要求。樂安縣煙葉鉀氯比偏低主要是因?yàn)槁群枯^高；其他多數(shù)縣因?yàn)楹攘枯^低而鉀氯比偏高，推測此情形對煙葉燃燒性仍然有利。

煙堿含量：以興國縣最高，為3.52%；其次是贛縣、資溪、信豐、黎川、石城、廣昌、宜黃等7縣，含量為3.01%～2.59%；再低些的是瑞金、樂安、安福、會昌等4縣，含量為2.40%～2.19%；相對較低的是峽江和永豐2縣，含量為2.09%～2.04%。從以上分析可以看出，就中、上部煙葉而言，瑞金、樂安、安福、會昌、峽江和永豐等6個(gè)縣煙葉的平均煙堿含量都低于最佳值2.5%，這些縣可適當(dāng)提高其煙堿含量；相反，興國煙葉的煙堿含量最好有所降低。

總糖含量：會昌、峽江、瑞金、資溪、樂安、安福、永豐、宜黃、石城、贛縣、黎川等11個(gè)縣的總糖含量相對較高，含量在26.16%～24.12%之間，且略高于適宜總糖含量的上限；信豐縣的稍低；最低的是興國縣?？梢姡鞫鄶?shù)縣烤煙的總糖含量基本適宜。

還原糖含量：含量相對較高的分別是會昌、峽江、安福、樂安、永豐、瑞金、贛縣、資溪、黎川等9個(gè)縣，含量在22.13%～19.97%之間；稍低些的是石城、宜黃、信豐等3縣，含量為19.31%～19.18%；再低些的是廣昌和興國2縣，含量為19.73%～18.46%。從適宜性看，各產(chǎn)煙縣煙葉的還原糖平均含量都在適宜范圍內(nèi)。

糖堿比：比值相對略高的是峽江、會昌、永豐、安福、樂安、瑞金等6縣，為11.32～9.07；稍低些的是宜黃、石城、黎川、廣昌、贛縣、信豐、資溪等7縣，比值為7.87～7.05；最低的是興國縣，為5.57。從數(shù)值分析看，宜黃、石城、黎川、廣昌、贛縣、信豐、資溪、興國等8縣的平均糖堿比都略低于適宜值下限（8.0），尤其是興國縣。應(yīng)當(dāng)通過降低煙堿含量和提高還原糖含量，促使煙葉的糖堿比更為協(xié)調(diào)。

兩糖比：兩糖比在縣際間變化不大，相對略高的是安福、峽江、會昌、樂安、贛縣、興國、黎川、信豐、永豐、瑞金、資溪等11縣，比值為0.86～0.81；稍低些的是廣昌、石城和宜黃3縣，比值為0.8～0.78，其中石城、宜黃2縣的最低。從適宜性看，江西大多數(shù)縣烤煙的兩糖比均在0.8～0.9的適宜范圍內(nèi)，僅石城、宜黃2縣的平均比值稍低于適宜值下限，可通過適熟采收和科學(xué)烘烤予以改善。

2.4 主要化學(xué)特性的聚類分析

為掌握江西各地烤煙主要化學(xué)特性的相似性或差異性，對表3數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)聚類，結(jié)果如圖1所示；并對各類煙葉的化學(xué)特性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較（表4）。

表4 江西16個(gè)產(chǎn)煙縣聚分為3類時(shí)烤煙主要化學(xué)特性比較

2.4.1 聚類結(jié)果

聚類結(jié)果見圖1。由圖1可見，江西16個(gè)產(chǎn)煙縣烤煙主要化學(xué)成分含量可大體聚分為3類：第1類：安福、會昌、永豐、泰和、樂安、峽江，共6個(gè)縣；第2類：贛縣、資溪、興國，共3個(gè)縣；第3類：廣昌、石城、信豐、黎川、瑞金、寧都、宜黃，共7個(gè)縣。

其中，第1類和第2類所包括的縣基本位于江西西部（靠近羅霄山脈）煙區(qū)，第3類所包括的縣基本位于江西東部（靠近武夷山脈）煙區(qū)。說明江西烤煙主要化學(xué)特性具有明顯的區(qū)域性特點(diǎn)。

2.4.2 不同類別烤煙主要化學(xué)成分的含量特點(diǎn)

圖1 江西16個(gè)產(chǎn)煙縣烤煙常規(guī)化學(xué)成分含量系統(tǒng)聚類

由表4可見，總氮、煙堿、還原糖含量以及糖堿比、兩糖比等項(xiàng)均值在3類別間存在顯著差異。其中，總氮含量以第2類的最高并與第3類和第1類達(dá)顯著差異；煙堿含量在3類間差異顯著，表現(xiàn)為第2類＞第3類＞第1類；還原糖含量以第1類最高并與第2和第3類有顯著差異；糖堿比在3類別間均達(dá)顯著差異，即第1類＞第3類＞第2類；兩糖比以第1和第2類相對較高，并與第3類有顯著差異。第1類成分的主要特點(diǎn)是，還原糖、糖堿比、兩糖比較高，煙堿含量則低；第2類成分主要是總氮、煙堿含量、兩糖比較高，糖堿比較低；第3類成分除還原糖、兩糖比較低外，其他成分的含量多處于第1類與第2類之間的中等水平。

3 結(jié)果與討論

（1）江西烤煙主要化學(xué)特性的平均值分別為總氮1.42%，磷0.53%，鉀2.91%，總糖24.69%，還原糖20.29%，煙堿2.49%，氯0.35%，兩糖比0.82，糖堿比9.0，鉀氯比15.87。其中，煙葉鉀、磷、煙堿含量和鉀氯比值等，符合優(yōu)質(zhì)煙要求的樣本比例分別達(dá)100%，89.03%，87.10%和90.32%；還原糖含量、兩糖比的符合比例分別達(dá)67.10%和61.29%。鉀含量都大于2%，煙堿含量都在3.5%以下，主要化學(xué)特性均較適宜和協(xié)調(diào)。但總氮含量大多偏低，有關(guān)原因尚待研究。

（2）不同部位間，總氮、煙堿、還原糖、鉀含量、糖堿比等存在顯著或極顯著差異。其中，中、上部煙葉的總氮含量顯著高于下部葉；下部葉的鉀含量顯著高于中、上部葉；中、下部葉的還原糖含量顯著高于上部葉；煙堿含量和糖堿比在3個(gè)部位間均達(dá)顯著差異，不過，兩者的高低趨勢剛好相反。所有考察指標(biāo)均符合部位分布一般規(guī)律。

（3）在不同產(chǎn)煙縣間，興國縣煙葉總氮和煙堿含量較高，峽江縣煙葉的磷含量較高，贛縣煙葉的鉀含量較高，會昌縣煙葉的總糖和還原糖含量較高，樂安縣煙葉的氯含量較高。將16個(gè)產(chǎn)煙縣的烤煙主要化學(xué)特性聚分為3類：第1類包括安福、會昌、永豐、泰和、樂安、峽江等6個(gè)縣，此類煙葉還原糖、糖堿比、兩糖比較高，煙堿含量較低；第2類包括贛縣、資溪、興國等3個(gè)縣，煙葉總氮、煙堿含量、兩糖比較高，糖堿比較低；第3類包括廣昌、石城、信豐、黎川、瑞金、寧都、宜黃等7個(gè)縣，煙葉還原糖、兩糖比較低，其它指標(biāo)中等。

上述第1類和第2類所包括的縣基本位于西部煙區(qū)，第3類所包括的縣基本位于東部煙區(qū)，說明江西烤煙主要化學(xué)特性具有明顯區(qū)域性特點(diǎn)。

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