烤后原煙物理性狀與化學(xué)成分的相關(guān)分析

楊慶民，劉大雙，代惠娟，符云鵬

（1.河北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，石家莊 050051；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，鄭州 450002）

煙葉化學(xué)成分是決定物理特性的內(nèi)在因素，物理特性則是煙葉化學(xué)成分的外在表現(xiàn)，物理性狀與化學(xué)成分的關(guān)系分析及綜合評價是煙葉質(zhì)量評價的重要研究內(nèi)容[1-2]。隨著煙葉原料加工精細(xì)化要求的不斷提高，煙葉物理特性和化學(xué)成分相關(guān)性已成為煙葉質(zhì)量評價和卷煙配方設(shè)計中十分關(guān)注的問題[3]。已有研究表明，物理性狀之間，以及物理性狀與化學(xué)成分之間，都存在著一定關(guān)聯(lián)[4-5]。王玉軍等[6]研究表明，葉片厚度與總糖含量和還原糖含量均呈負(fù)相關(guān)，與總氮含量和煙堿含量均呈正相關(guān)；李東亮等[7]選取 K326為供試品種，采用典型相關(guān)分析方法研究了烤煙相同部位煙葉主要物理性狀和化學(xué)成分的關(guān)系。然而，不同基因型烤煙的煙葉物理性狀與化學(xué)成分的關(guān)系少有報道，本試驗(yàn)以貴州安順煙區(qū)4個烤煙品種為供試材料，分析測定了上中下3個部位代表性等級煙葉物理性狀和化學(xué)成分，旨在探討烤后原煙物理性狀與化學(xué)成分的關(guān)系，為烤煙質(zhì)量評價體系完善提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)于 2010年在安順市西秀區(qū)雙堡鎮(zhèn)張溪村進(jìn)行，試驗(yàn)地土壤為黃壤土，肥力中等。參試品種為云煙85、云煙87、南江3號、晚花K326。采取隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積100 m2。各品種均采取漂浮育苗，播種時間2月22日；移栽時間5月4日，行距110 cm，株距55 cm。各處理施基肥為烤煙專用基肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=10∶10∶23]750 kg/hm2，油餅 150 kg/hm2，追肥用量為烤煙專用追肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=13∶0∶26]225 kg/hm2，基肥及充分腐熟后的油餅于移栽時施用，追肥結(jié)合中耕除草環(huán)施。云煙85、云煙87實(shí)行中心花開放時一次性打頂，南江3號、晚花K326結(jié)合煙株長勢，足葉打頂，全部實(shí)行化學(xué)抑芽?？竞鬅熑~分別取每個品種B2F、C3F、X2F三個等級，每個等級3 kg.

1.2 測定方法

總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯的測定參考王瑞新[8]等的方法，煙葉物理性狀的測定參照文獻(xiàn)[9-10]的方法。

1.3 統(tǒng)計分析方法

利用spss15.0軟件進(jìn)行簡單相關(guān)分析和典型相關(guān)分析。

2 結(jié) 果

2.1 烤后原煙物理性狀與化學(xué)成分的數(shù)量特征

將4個烤煙品種的物理性狀與化學(xué)成分，按照上中下部位分別進(jìn)行描述統(tǒng)計。從表1可知，上部葉變異系數(shù)依次為填充值＞含梗率＞葉片厚度＞葉長＞葉寬＞單葉重，中部葉變異系數(shù)依次為填充值＞單葉重＞葉寬＞含梗率＞葉片厚度＞葉長，下部葉變異系數(shù)依次為填充值＞單葉重＞含梗率＞葉寬＞葉片厚度＞葉長；其中填充值變異系數(shù)最大，其他物理性狀變異系數(shù)位次在不同部位間略有不同，表明在一定范圍內(nèi)，填充值易受品種的影響，不同部位的其他物理性狀受品種影響的難易程度有一定差異。

從表2可知，同一部位不同品種的絕大部分化學(xué)成分變異系數(shù)都在10%以上，因此，可以通過品種布局試驗(yàn)，選擇適宜品種，進(jìn)一步彰顯本地區(qū)煙葉特色，滿足不同卷煙品牌配方需求。其中上中下部位最大變異系數(shù)為氯，上下部位最小變異系數(shù)為總氮，中部葉最小變異系數(shù)為還原糖。表明在一定范圍內(nèi)，鉀含量、氯含量易受品種影響，總氮含量受品種影響較小。

表1 烤后原煙物理性狀的描述統(tǒng)計分析Table 1 Descriptive statistics of physical properties in flue-cured tobacco leaves

表2 烤后原煙化學(xué)成分的描述統(tǒng)計分析Table 2 Descriptive statistics of chemical components in flue-cured tobacco leaves

2.2 烤后原煙物理性狀與化學(xué)成分的簡單相關(guān)分析

將4個烤煙品種，共計12個樣本的物理性狀及化學(xué)成分進(jìn)行相關(guān)分析。從表3可知，物理性狀之間，葉長與葉寬呈極顯著正相關(guān)，單葉重與葉長、葉片厚度均呈顯著正相關(guān)，含梗率與葉片厚度呈顯著負(fù)相關(guān)；化學(xué)成分之間，總糖含量與還原糖含量、鉀含量均呈極顯著正相關(guān)，總氮含量與煙堿含量呈顯著正相關(guān)，鉀含量與氯含量呈顯著負(fù)相關(guān)；物理性狀與化學(xué)成分之間，葉片厚度與總氮含量呈極顯著正相關(guān)，葉片厚度與煙堿含量，填充值與總糖含量、鉀含量，單葉重與煙堿含量、總氮含量均呈顯著正相關(guān)，含梗率與煙堿含量呈顯著負(fù)相關(guān)。

2.3 烤后原煙主要物理性狀與化學(xué)成分的典型相關(guān)分析

從表3可知，物理性狀中的葉長和葉寬與化學(xué)成分之間無顯著相關(guān)，其他4個指標(biāo)都與1種或2種化學(xué)成分呈顯著相關(guān)，因此，選擇單葉重（x1）、葉片厚度（x2）、含梗率（x3）、填充值（x4）為代表煙葉主要物理特性的一組變量，還原糖（y1）、總糖（y2）、煙堿（y3）、總氮（y4）、鉀（y5)、氯（y6）為代表煙葉化學(xué)成分的一組變量，進(jìn)行典型相關(guān)分析，結(jié)果見表4。

從表4可以看出，只有第一組典型變量極顯著，其他3組變量都未達(dá)顯著水平。這里主要對第一組典型變量進(jìn)行分析。由于原始變量的計量單位不同，不宜進(jìn)行直接比較，這里主要采用標(biāo)準(zhǔn)化的典型系數(shù)相關(guān)模型mi和li，并計算原始變量與典型變量之間的相關(guān)系數(shù)ri，結(jié)果見表5。由表5可知，第一典型變量的構(gòu)成如下：

表3 烤后原煙物理性狀與化學(xué)成分的相關(guān)系數(shù)矩陣Table 3 Correlation coefficient matrix of physical properties and chemical components in flue-cured tobacco leaves

表4 烤后原煙物理性狀與化學(xué)成分的典型相關(guān)分析Table 4 Canonical correlation analysis of physical properties and chemical components in flue-cured tobacco leaves

在達(dá)到極顯著水平的第一對典型變量（u1，υ1）中，由u1與原始數(shù)據(jù)xi的相關(guān)系數(shù)可以看出，它與葉片厚度和填充值呈顯著相關(guān)，故u1可以理解為主要描述葉片厚度、填充值大小的綜合性狀；由 υ1與原始數(shù)據(jù)xi的相關(guān)系數(shù)可以看出，它與總糖和鉀均呈極顯著相關(guān)，與還原糖和總氮均呈顯著相關(guān)，故υ1可以理解為主要描述還原糖含量、總糖含量、總氮含量和鉀含量的綜合性狀。u1與υ1表明，烤煙的葉片厚度和填充值與總糖含量、還原糖含量、總氮含量和鉀含量關(guān)系密切，這些指標(biāo)可以分別作為物理特性與化學(xué)成分關(guān)系分析中的顯著性指標(biāo)。典型相關(guān)系數(shù)平方表明，第一典型變量之間的共享方差為99.4%[7]。

表5 典型變量和與典型變量有關(guān)性狀的相關(guān)系數(shù)Table 5 Canonical variable and their correlation coefficients with related traits

3 討 論

煙葉的物理特性在一定程度上反映了煙葉的內(nèi)在品質(zhì)[11]。從簡單相關(guān)分析可知，葉片厚度與總氮、煙堿含量，單葉重與煙堿、總氮含量均呈顯著正相關(guān)，含梗率與煙堿含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與已往的研究結(jié)果相同[3,6,12]。填充值與總糖含量呈顯著正相關(guān)，與王東等[3]研究的結(jié)果相反，主要是由于12個分析樣本中，只有云煙 85三個樣本的填充值大于3.5 cm3/g，且為上中下3個部位的最大值，這3個樣本符合填充值與總糖含量成反比的規(guī)律，其他9個樣本的填充值小于3 cm3/g，相對較小。據(jù)此推測，當(dāng)填充值較小時，填充值與總糖含量成正比；填充值達(dá)到一定數(shù)值后，填充值與總糖含量成反比。

煙葉質(zhì)量評價指標(biāo)雖然存在著一定的關(guān)聯(lián)，但密切程度不同，因而可以利用典型相關(guān)分析方法找出影響煙葉質(zhì)量的主要評價指標(biāo)來反映煙葉品質(zhì)特征[13]。從典型相關(guān)分析可知，物理特性的顯著性指標(biāo)為葉片厚度和填充值，這符合以往的理論研究，即葉片厚度與主要化學(xué)成分之間有很好的相關(guān)性[6]，煙葉化學(xué)成分能夠預(yù)測煙葉填充值[14]；化學(xué)成分的顯著性指標(biāo)為總糖含量、還原糖含量、總氮含量和鉀含量，表明烤煙的葉片厚度和填充值與總糖含量、還原糖含量、總氮含量和鉀含量關(guān)系密切。因此，可以根據(jù)煙葉物理特性顯著性指標(biāo)，間接的了解煙葉的化學(xué)品質(zhì)特征。

4 結(jié) 論

（1）烤煙物理性狀與化學(xué)成分之間關(guān)系密切，葉片厚度與總氮含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.936；葉片厚度與煙堿含量，填充值與總糖含量、鉀含量，單葉重與煙堿含量、總氮含量均呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.674、0.645、0.690、0.666、0.684；含梗率與煙堿含量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.687。

（2）研究表明，物理特性的顯著性指標(biāo)為葉片厚度和填充值，化學(xué)成分的顯著性指標(biāo)為總糖含量、還原糖含量、總氮含量和鉀含量；在一定范圍內(nèi)，隨著葉片厚度的增加和填充值的降低，總糖含量、還原糖含量和鉀含量呈現(xiàn)降低的趨勢，總氮含量呈現(xiàn)升高的趨勢。

本試驗(yàn)基于一個地區(qū)4個烤煙品種，初步探討了煙葉物理性狀與化學(xué)成分的關(guān)系，但由于樣本取自同一地區(qū)，未考慮生態(tài)環(huán)境的影響，這是否會對結(jié)果產(chǎn)生影響，有待深入分析加以驗(yàn)證，另外是否可采用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計方法建立煙葉物理性狀與化學(xué)成分的數(shù)學(xué)模型，有待進(jìn)一步收集不同年份的數(shù)據(jù)加以研究。

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