烤煙烘烤性狀與煙葉化學(xué)成分的相關(guān)性

徐秀紅，許家來，楊永花，劉莉，郝賢偉，付秋娟

1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所/農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點(diǎn)實驗室，青島 266101；

2 山東煙草研究院，山東 濟(jì)南 250000；

3 山東臨沂煙草有限公司沂水分公司，山東 沂水 276400；

4 浙江中煙有限責(zé)任公司技術(shù)中心，杭州 310024

烤煙烘烤性狀與煙葉化學(xué)成分的相關(guān)性

徐秀紅1，2，許家來2，楊永花3，劉莉3，郝賢偉4，付秋娟1

1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所/農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點(diǎn)實驗室，青島 266101；

2 山東煙草研究院，山東 濟(jì)南 250000；

3 山東臨沂煙草有限公司沂水分公司，山東 沂水 276400；

4 浙江中煙有限責(zé)任公司技術(shù)中心，杭州 310024

為探討烤煙烘烤性狀與煙葉主要化學(xué)成分間的相關(guān)性，調(diào)查了126個烤煙材料的易烤性、耐烤性和烘烤特性，并測定了烤后煙葉中煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀和氯等主要化學(xué)成分的含量，對烘烤性狀和化學(xué)成分進(jìn)行簡單相關(guān)分析、偏相關(guān)分析、典型相關(guān)分析和通徑分析。發(fā)現(xiàn)烤煙烘烤性狀與烤后煙葉各主要化學(xué)成分含量的相關(guān)性不同，與總氮和煙堿含量的相關(guān)性最大，特別是與總氮；與總糖和還原糖的相關(guān)性較大；與鉀和氯沒有明顯的相關(guān)性。

烤煙；易烤性；耐烤性；烘烤特性；化學(xué)成分；相關(guān)性

烘烤特性是烤煙特有的重要經(jīng)濟(jì)性狀，包括易烤性和耐烤性兩個方面。易烤性指煙葉在烘烤過程中變黃、脫水的難易程度及同步程度，主要反映煙葉的變黃特性；耐烤性指煙葉在變黃和定色期間對烘烤環(huán)境的耐受性[1]，主要反映煙葉的耐變褐性。易烤性、耐烤性和烘烤特性可統(tǒng)稱為烘烤性狀。烤煙烘烤性狀對煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量都有影響，煙葉化學(xué)成分含量是反映煙葉內(nèi)在質(zhì)量的重要指標(biāo)。前人關(guān)于烘烤性狀外的其他因素，如土壤[2]、海拔[3-4]等生態(tài)條件，施肥[5]等栽培措施，烘烤工藝[6-7]等對烤后煙葉主要化學(xué)成分的影響及相關(guān)性[8-10]研究報道較多，但由于烘烤性狀的判定專業(yè)性強(qiáng)、研究少等原因，對于烘烤性狀對烤后煙葉化學(xué)成分的影響和相關(guān)性未見報道。在多年研究烤煙烘烤特性及制訂烘烤特性評價標(biāo)準(zhǔn)[1]的基礎(chǔ)上，選擇126個材料進(jìn)行烘烤性狀和烤后煙葉主要化學(xué)成分研究，旨在對通過改善烘烤性狀來提高烤后煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為2012年種植的易烤性、耐烤性、烘烤特性均好的烤煙品種云煙85群體，易烤性、耐烤性、烘烤特性均差的烤煙品種大白筋599群體，及云煙85和大白筋599雜交后構(gòu)建的124個F2：3家系。共計126個材料。

1.2 方法

1.2.1 烘烤性狀的測定

烤煙易烤性測定指標(biāo)為成熟期煙葉暗箱試驗[1]變黃指數(shù)，煙葉耐烤性指標(biāo)為成熟期煙葉暗箱試驗變褐指數(shù)。待煙葉成熟后，選同部位煙葉每株取兩片，掛在保持室溫的暗箱中，每24 h測定一次煙葉顏色變化，記錄煙葉變黃比例和褐變比例，累計測9次，取前4次變黃穩(wěn)定期數(shù)值算出變黃指數(shù)（YI）[11]。YI=∑Y/n，其中n為統(tǒng)計次數(shù)，Y為各次的變黃比例（2片葉的平均值）。每個材料取10株變黃指數(shù)的平均值來代表易烤性。YI值越大，表示易烤性越好；YI值越小，表示易烤性越差。從開始變褐進(jìn)行變褐指數(shù)統(tǒng)計，算出變褐指數(shù)（BI）[12]。BI=∑B/n，其中n為統(tǒng)計次數(shù)，B為各次的變褐比例（2片葉的平均值）。每個材料取10株變褐指數(shù)的平均值來代表耐烤性。BI值越小，表示耐烤性越好；BI值越大，表示耐烤性越差。

烤煙烘烤特性用烤后煙葉的分值表示。待煙葉成熟后，同部位煙葉每株取兩片，用智能煙葉烘烤實驗柜統(tǒng)一工藝進(jìn)行烘烤。根據(jù)不同烘烤性狀烤后煙葉的外在表現(xiàn)[13]，參照文獻(xiàn)[14]，對烤后煙葉以黃煙8～10分、微帶青6～7分、青黃5分、雜色3～4分和黑糟0～2分的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分。每個材料取10株烤后煙葉得分的平均值來代表烘烤特性。烘烤分值越高，表示烘烤特性越好；烘烤分值越低，表示烘烤特性越差。

1.2.2 化學(xué)成分的測定

用Aataris Ⅱ 近紅外光譜儀（Thermo Fisher 公司）測定126個材料烤后煙葉的主要化學(xué)成分煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀和氯的含量。

1.2.3 統(tǒng)計分析

利用SPSS 19.0軟件進(jìn)行相關(guān)分析和通徑分析。

2 結(jié)果

2.1 烤煙烘烤性狀和煙葉主要化學(xué)成分的統(tǒng)計描述

表1給出了各項性狀的基本統(tǒng)計描述，各項性狀的檢測數(shù)據(jù)存在較大變異。當(dāng)峰度系數(shù)和偏度系數(shù)在0～1之間時，可以認(rèn)為數(shù)據(jù)接近于正態(tài)分布。表1中數(shù)據(jù)的峰度系數(shù)和偏度系數(shù)均小于1，所以均接近于正態(tài)分布。

表1 烤煙烘烤性狀和化學(xué)成分統(tǒng)計量描述Tab.1 Descriptive statistics of flue-curing traits and chemical components

2.2 烤煙烘烤性狀和化學(xué)成分的簡單相關(guān)關(guān)系

對烘烤性狀和烤后煙葉主要化學(xué)成分進(jìn)行簡單相關(guān)分析，結(jié)果列于表2。煙葉烘烤性狀與化學(xué)成分之間存在一定的相關(guān)性。其中，變黃指數(shù)與總糖、還原糖含量正相關(guān)性有統(tǒng)計學(xué)意義或高度統(tǒng)計學(xué)意義，與煙堿、總氮負(fù)相關(guān)性有統(tǒng)計學(xué)意義或高度統(tǒng)計學(xué)意義；烘烤分值與總糖、還原糖正相關(guān)有高度統(tǒng)計學(xué)意義，與總氮負(fù)相關(guān)性有高度統(tǒng)計學(xué)意義；而變褐指數(shù)與所測化學(xué)成分的簡單相關(guān)性均無統(tǒng)計學(xué)意義。

表2 烤煙烘烤性狀和化學(xué)成分間的簡單相關(guān)系數(shù)Tab.2 Simple correlation analysis between flue-curing traits and chemical components

2.3 烤煙烘烤性狀和化學(xué)成分的偏相關(guān)關(guān)系

為排除其他變量干擾，研究兩個變量間單獨(dú)的關(guān)系，進(jìn)行了烤煙烘烤性狀和化學(xué)成分間的偏相關(guān)分析。由表3可知，變黃指數(shù)和煙堿、總氮的偏相關(guān)系數(shù)有高度統(tǒng)計學(xué)意義，為負(fù)相關(guān)；變褐指數(shù)和煙堿的偏相關(guān)系數(shù)有統(tǒng)計學(xué)意義，為正相關(guān)（耐烤性和煙堿含量為負(fù)相關(guān)）；烘烤分值和總氮的偏相關(guān)系數(shù)有統(tǒng)計學(xué)意義，為負(fù)相關(guān)。

表3 烤煙烘烤性狀和化學(xué)成分間的偏相關(guān)系數(shù)Tab.3 Partial correlation analysis between flue-curing traits and chemical components

2.4 烤煙烘烤性狀和化學(xué)成分的典型相關(guān)關(guān)系

為進(jìn)一步探明煙葉烘烤性狀與主要化學(xué)成分的相關(guān)性，從總體上衡量兩者的關(guān)系，對化學(xué)成分組：煙堿(X1)、總糖(X2)、還原糖(X3)、總氮(X4)、鉀(X5)、氯(X6) ，烘烤性狀組：變黃指數(shù)(Y1)、變褐指數(shù)(Y2)、烘烤分值(Y3)，進(jìn)行典型相關(guān)分析，共得到3組典型變量，它們的典型相關(guān)系數(shù)及統(tǒng)計學(xué)意義見表4。只有第一組典型變量有高度統(tǒng)計學(xué)意義，所包含的相關(guān)信息占兩組變量間總相關(guān)信息的69.74%。其他兩組變量均無統(tǒng)計學(xué)意義。因此，這里選擇第一組典型變量進(jìn)行分析，結(jié)果見表5。

表4 烤煙烘烤性狀和化學(xué)成分間的典型相關(guān)系數(shù)Tab.4 Canonical correlation analysis between flue-curing traits and chemical components

表5 典型變量和典型變量有關(guān)性狀的相關(guān)系數(shù)Tab.5 Correlation coefficient between canonical variables and their related characters

由于原始變量的計量單位不同，不宜進(jìn)行直接比較，這里采用標(biāo)準(zhǔn)化的典型系數(shù)給出典型相關(guān)模型mi，并計算原始變量與典型變量之間的相關(guān)系數(shù)ri。第Ⅰ典型變量的構(gòu)成如下：

第1組典型變量(U1，V1)中，由U1與原始數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)可以看出，它與X4相關(guān)性較高，相關(guān)系數(shù)為0.93，因此U1可以理解為主要描述總氮的高低。由V1與原始數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)可以看出，它與變黃指數(shù)和烘烤分值存在較高的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為－0.81和－0.89，故V1可理解為主要描述變黃指數(shù)和烘烤分值的綜合性狀。這說明烤煙的易烤性和烘烤特性主要影響烤后煙葉主要化學(xué)成分中的總氮。

2.5 烤煙烘烤性狀和化學(xué)成分的通徑分析

通徑分析可用于分析多個自變量與因變量之間的線性關(guān)系，可以用來估計自變量對應(yīng)變量直接影響效應(yīng)的大小，比較其相對重要性。在相關(guān)分析基礎(chǔ)上，考慮到烘烤性狀間的復(fù)雜關(guān)系，對烘烤性狀與化學(xué)成分進(jìn)一步進(jìn)行通徑分析，以充分揭示烘烤性狀對烤后煙葉化學(xué)成分的影響。結(jié)果表明，烘烤性狀與主要化學(xué)成分的通徑系數(shù)，只有與烘烤性狀相關(guān)性較大的煙堿、總氮有高度統(tǒng)計學(xué)意義或統(tǒng)計學(xué)意義（表6～7）。

由表6可知，變黃指數(shù)和變褐指數(shù)對煙堿的直接影響較大，其中變黃指數(shù)表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)性有高度統(tǒng)計學(xué)意義，而變褐指數(shù)表現(xiàn)為正相關(guān)性有統(tǒng)計學(xué)意義（耐烤性表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)性有統(tǒng)計學(xué)意義）。由間接通徑系數(shù)可知，烘烤分值通過變黃指數(shù)和變褐指數(shù)對煙堿有較大的間接影響，且為負(fù)相關(guān)。

由表7可知，變黃指數(shù)和烘烤分值對總氮的直接影響負(fù)相關(guān)性有高度統(tǒng)計學(xué)意義或統(tǒng)計學(xué)意義。同時，變黃指數(shù)又通過烘烤分值對總氮有較強(qiáng)的間接影響，為負(fù)相關(guān)；烘烤分值又通過變黃指數(shù)對總氮有較強(qiáng)的間接影響，也為負(fù)相關(guān)。

表6 烘烤性狀和煙堿的通徑系數(shù)Tab.6 Path analysis between flue-curing traits and nicotine content

表7 烘烤性狀和總氮的通徑系數(shù)Tab.7 Path analysis between flue-curing traits and total nitrogen content

3 小結(jié)

烤煙烘烤性狀對烤后煙葉主要化學(xué)成分煙堿、總氮、總糖、還原糖、鉀和氯的影響不同。易烤性對煙堿和總氮的影響作用顯著，對總糖和還原糖的影響主要是通過間接作用；耐烤性對煙堿的影響主要是直接作用；整體烘烤特性對總氮的影響作用顯著，對總糖和還原糖的影響主要是通過間接作用。烘烤性狀與總氮和煙堿含量的相關(guān)性最大，特別是總氮，與總糖和還原糖的相關(guān)性較大，與鉀和氯沒有明顯的相關(guān)性。烘烤性狀趨好，烤后煙葉煙堿含量趨低，總氮含量趨低，而總糖和還原糖含量有增加的趨勢。

烤煙烘烤性狀與烤后煙葉煙堿和總氮含量有（高度）統(tǒng)計學(xué)意義上的相關(guān)性，且由相關(guān)系數(shù)的大小來看，應(yīng)該是低度到中度相關(guān)。在根據(jù)卷煙工業(yè)配方要求來調(diào)控烤后煙葉化學(xué)成分含量時，除了考慮種植品種的烘烤性狀外，還要重視生態(tài)條件及施肥等農(nóng)藝措施，根據(jù)品種特性進(jìn)行差異化烘烤，才能生產(chǎn)出符合要求的特色優(yōu)質(zhì)煙葉。

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Relationship between curing traits of and main chemical components in flue-cured tobacco leaves

XU Xiuhong1,2,XU Jialai2,YANG Yonghua3,LIU Li3,HAO Xianwei4,FU Qiujuan1
1 Tobacco Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Key Laboratory of Tobacco Biology and Processing,Ministry of Agriculture,Qingdao 266101,China;
2 Shandong Tobacco Academy,Ji’nan 250000,China;
3 Shandong Yishui Tobacco Company,Yishui,Shandong 276400,China;
4 Technology Center,China Tobacco Zhejiang Industrial Corporation,Hangzhou 310024

Tobacco flue-curing traits,i.e.easy curing,curing resistance and flue-curing characteristics are important and special for fluecured tobacco.To explore relationship between them and main chemical components,126 populations were investigated for their yellowing index(YI),browning index(BI),flue-curing score,and contents of main chemical components including nicotine,total sugar,reducing sugar,total nitrogen,potassium(K2O),and chlorine(Cl).Simple correlation analysis,partial correlation analysis,canonical correlation analysis and path analysis were conducted.Results indicated that correlations between flue-curing traits and specific chemical components were different,and there existed highest correlation between flue-curing traits and total nitrogen or nicotine,relatively high correlation between flue-curing traits and total sugar or reducing sugar,and no obvious correlation between flue-curing traits and potassium or chlorine.

flue-cured tobacco; easy curing; curing resistance; flue-curing characteristics; chemical component; correlation

10.3969/j.issn.1004-5708.2014.06.016

TS41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1004-5708（2014）06-0103-04

中國煙草總公司科技重點(diǎn)項目（110201002017）；中國煙草總公司山東省公司科技項目（201101）

徐秀紅（1970—），碩士，研究員，主要研究方向為煙草調(diào)制加工，Email: xuxiuhong@caas.cn

2014-05-28