貴州開陽(yáng)煙區(qū)南江3號(hào)烤煙化學(xué)成分特征與可用性評(píng)價(jià)

劉 冬，李 嶺，呂銀斐，任艷芳，陸引罡，2，何俊瑜，2*

(1．貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025;2．貴州省煙草品質(zhì)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550025)

煙葉化學(xué)成分作為衡量煙葉品質(zhì)的一類重要指標(biāo)一直受到人們的重視［1］。煙葉化學(xué)成分含量及其協(xié)調(diào)性是煙葉香味風(fēng)格和質(zhì)量特征的物質(zhì)基礎(chǔ)，決定了煙葉的內(nèi)在品質(zhì)，又是它們的表征之一，是卷煙對(duì)煙葉原料要求的一個(gè)重要方面。煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性，是煙葉內(nèi)各類物質(zhì)形成某種香味風(fēng)格的平衡點(diǎn)［2］。煙草種植的生態(tài)環(huán)境、栽培措施、采收調(diào)制、發(fā)酵加工以及陳化都對(duì)煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性產(chǎn)生影響［3］。關(guān)于我國(guó)云南、四川、湖南、湖北等煙區(qū)烤煙化學(xué)成分特征及相關(guān)評(píng)價(jià)已有一些報(bào)道［2，4-10］。

開陽(yáng)縣地處貴州省中部，屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫12．8℃，烤煙種植歷史悠久，生態(tài)條件優(yōu)越，生產(chǎn)技術(shù)成熟，烤煙種植經(jīng)驗(yàn)豐富，是貴州優(yōu)質(zhì)煙葉的重要產(chǎn)區(qū)之一。目前關(guān)于開陽(yáng)煙區(qū)土壤及其對(duì)烤煙質(zhì)量的影響已有研究，但對(duì)開陽(yáng)煙區(qū)烤煙化學(xué)成分可用性的研究未見(jiàn)報(bào)道。南江3號(hào)是從紅花大金元品種中獲得的自然變異株，經(jīng)系統(tǒng)選擇培育而成的煙草新品種，于2008年通過(guò)貴州省品種審定委員會(huì)審定，該品種具有產(chǎn)量高，易烘烤，中抗黑脛病、赤星病和青枯病，氣候斑點(diǎn)病輕，煙葉外觀品質(zhì)好等特點(diǎn)，在貴州煙區(qū)具有較好的適應(yīng)性，煙葉吸食品質(zhì)與貴州省主栽優(yōu)質(zhì)品種K326相當(dāng)，符合中式卷煙發(fā)展對(duì)原料的需求［11］，受到工業(yè)企業(yè)的青睞，已成為開陽(yáng)煙區(qū)的主栽品種。由于貴州生態(tài)氣候復(fù)雜，同一優(yōu)質(zhì)烤煙品種在不同的生態(tài)區(qū)也會(huì)表現(xiàn)出明顯的差異性，充分了解開陽(yáng)煙區(qū)南江3號(hào)煙葉各化學(xué)指標(biāo)的變化特征，不僅對(duì)指導(dǎo)烤煙生產(chǎn)有著重要作用，而且對(duì)于卷煙工業(yè)充分利用原料，使卷煙香味豐富，產(chǎn)品風(fēng)格多樣也有極其重要的意義。

因此，本文通過(guò)對(duì)開陽(yáng)煙區(qū)主要植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)南江3號(hào)煙葉主要化學(xué)成分進(jìn)行分析及可用性評(píng)價(jià)研究，旨在為南江3號(hào)煙葉的工業(yè)可用性提供參考，同時(shí)也為開陽(yáng)煙區(qū)調(diào)整栽培技術(shù)、改善烤煙品質(zhì)與優(yōu)質(zhì)烤煙的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)材料

2012—2013年在貴州省開陽(yáng)煙區(qū)主要植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)(馮三鎮(zhèn)、龍崗鎮(zhèn)、馬場(chǎng)鎮(zhèn)、宅吉鄉(xiāng)、花梨鄉(xiāng))采集具有代表性的煙葉樣品，供試品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N南江3號(hào)。為保證樣品的準(zhǔn)確性和代表性，采用定等級(jí)取樣法，采集B2F(上橘二)、C3F(中橘三)和X2F(下橘二)各78個(gè)，煙葉樣品共計(jì)234個(gè)。其中馮三48個(gè)、龍崗66個(gè)、馬場(chǎng)54個(gè)、宅吉39個(gè)、花梨各27個(gè)。樣品等級(jí)由專職評(píng)級(jí)人員按照“GB/T2635—92烤煙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行評(píng)級(jí)。每個(gè)樣品取3kg，煙樣烘干、粉碎、過(guò)60目篩備用，用于測(cè)定烤煙主要化學(xué)成分。

1．2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

煙葉主要化學(xué)成分測(cè)定指標(biāo)包括:總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯，并計(jì)算氮堿比、糖堿比和鉀氯比。采用YC/T159—2002法測(cè)定總糖和還原糖含量，采用 YC/T160—2002法測(cè)定煙堿含量，YC/T161—2002法測(cè)定總氮含量，YC/T173—2003法測(cè)定鉀含量，YC/T162—2002法測(cè)定氯含量。糖堿比是指總糖與煙堿含量之比，氮堿比是指總氮與煙堿含量之比，鉀氯比是指鉀與氯含量之比。

1．3 烤煙化學(xué)成分可用性綜合評(píng)價(jià)

選擇總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯、氮堿比、糖堿比和鉀氯比等9項(xiàng)化學(xué)成分指標(biāo)作為評(píng)價(jià)開陽(yáng)煙區(qū)烤煙化學(xué)成分可用性的因子，運(yùn)用隸屬度函數(shù)和主成分分析法對(duì)參評(píng)指標(biāo)進(jìn)行分析，計(jì)算烤煙化學(xué)成分可用性指數(shù)(chemical components usability index，CCUI)［12］，對(duì)烤煙化學(xué)成分的可用性指數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)?？緹熁瘜W(xué)成分為定量指標(biāo)，由于各參評(píng)指標(biāo)的最適值范圍不一致，為使所有評(píng)價(jià)指標(biāo)都處于同一發(fā)展?fàn)顟B(tài)，就有必要對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量綱歸一化處理。首先根據(jù)烤煙品質(zhì)評(píng)價(jià)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用隸屬度函數(shù)建立各化學(xué)成分指標(biāo)的隸屬函數(shù)，計(jì)算不同化學(xué)指標(biāo)的隸屬度值，然后采用主成分分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重?cái)?shù)，最終計(jì)算出每個(gè)烤煙樣品的CCUI［12］。

根據(jù)前人的研究［13-16］，以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，烤煙總糖、還原糖、總氮、煙堿、氯含量、氮堿比和糖堿比的函數(shù)類型均為拋物線型，函數(shù)表達(dá)式為:

式中x為各化學(xué)成分的實(shí)際含量，x1、x2、x3、x4分別代表各化學(xué)成分指標(biāo)的下臨界值、上臨界值、最優(yōu)值下限、最優(yōu)值上限。

根據(jù)以往的研究，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，進(jìn)而確定函數(shù)的拐點(diǎn)，運(yùn)用主成分分析法，通過(guò)對(duì)234個(gè)煙葉樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，求出各個(gè)化學(xué)成分指標(biāo)主成分的特征值和貢獻(xiàn)率，提取累積貢獻(xiàn)率≥85%的4個(gè)主成分，并求出各化學(xué)成分指標(biāo)的公因子方差，方差的大小表示該項(xiàng)指標(biāo)對(duì)總體變異的貢獻(xiàn)，各公因子方差與各項(xiàng)公因子方差總和的比值作為該化學(xué)成分指標(biāo)的貢獻(xiàn)率，由此計(jì)算得出烤煙各化學(xué)成分指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，開陽(yáng)煙區(qū)南江3號(hào)煙葉化學(xué)成分可用性評(píng)價(jià)的函數(shù)拐點(diǎn)及指標(biāo)權(quán)重見(jiàn)表1。

表1 烤煙化學(xué)成分指標(biāo)的函數(shù)類型、函數(shù)拐點(diǎn)及權(quán)重值Tab．1 Function types，inflection points and weight value of chem ical components of flue-cured tobacco in Kaiyang

1．4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用EXCEL和SPSS20．0等統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 開陽(yáng)烤煙主要化學(xué)指標(biāo)及變化的總體特征

一般認(rèn)為，優(yōu)質(zhì)烤煙要求總糖含量達(dá)到20%～28%，還原糖含量18%～24%，總氮含量1．5%～3．5%，煙堿含量 1．5%～3．5%，氯含量 0．3%～0．8%，鉀含量＞2%，糖堿比 10～15，氮堿比 1 左右，鉀氯比＞4 為宜［4，17］。對(duì)開陽(yáng)煙區(qū)234個(gè)烤煙樣品的化學(xué)成分進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，總體來(lái)看，開陽(yáng)煙區(qū)南江3號(hào)煙葉的化學(xué)成分協(xié)調(diào)，除氮堿比偏高外，總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯含量、糖堿比及鉀氯比等化學(xué)指標(biāo)均符合優(yōu)質(zhì)煙葉的要求。最大值和最小值的極差較大，多數(shù)指標(biāo)的上限或下限超出了優(yōu)質(zhì)煙葉要求的理想范圍。從變異系數(shù)看，各指標(biāo)均屬中等強(qiáng)度變異，其中煙堿、氮堿比和鉀氯比的變異程度較大，穩(wěn)定性較差;總糖和還原糖的變異系數(shù)較小，相對(duì)較穩(wěn)定。樣品各化學(xué)成分指標(biāo)在優(yōu)質(zhì)煙葉適宜值范圍內(nèi)的頻率以總氮的符合頻率最高(94．02%)，其次為氯(84．19%)，氮堿比的適宜值符合頻率最低(32．91%)，應(yīng)通過(guò)各種措施適當(dāng)提高煙葉煙堿含量，改善氮堿比，從而提高煙葉品質(zhì)。此外，鉀含量平均為2．17%，略高于優(yōu)質(zhì)煙葉的要求。

表2 主要化學(xué)成分的描述性統(tǒng)計(jì)值Tab．2 Discriptive statistics of chem ical components of flue-cured tobacco

B2F、C3F、X2F 3個(gè)等級(jí)主要化學(xué)成分含量見(jiàn)表2?？傮w來(lái)看，開陽(yáng)煙區(qū)3個(gè)等級(jí)煙葉還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯含量均在適宜范圍內(nèi)，糖堿比、鉀氯比適宜，使得煙葉吸味和刺激性間的平衡性較好。C3F和X2F等級(jí)煙葉總糖平均含量較適宜，在20%～28%之間;B2F等級(jí)煙葉糖含量較高，達(dá)到了29．58%;3個(gè)等級(jí)煙葉B2F總糖含量適宜率最低為42．31%。B2F和C2F煙堿含量適宜，而X2F煙堿含量偏低，平均僅為1．51%，達(dá)到優(yōu)質(zhì)煙葉的比例為35．90%。從協(xié)調(diào)性來(lái)看，C3F和X2F糖堿比略偏高，B2F糖堿比較適宜;B2F葉氮堿比值比較適宜，C3F和X2F氮堿比略高;3個(gè)等級(jí)煙葉鉀氯比均大于4，其中X2F鉀氯比最低。各指標(biāo)變異系數(shù)均在10%以上，大部分指標(biāo)的變異系數(shù)低于30%。氮堿比及鉀氯比變異系數(shù)較大，主要受煙堿和氯含量變化大的影響。

表3 開陽(yáng)煙區(qū)主要植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)烤煙主要化學(xué)成分含量Tab．3 Chem ical com ponents of of flue-cured tobacco leaves from m ain tobacco-grow ing towns in Kaiyang

2．2 不同植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)間烤煙主要化學(xué)成分差異

將開陽(yáng)煙區(qū)主要植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)南江3號(hào)煙葉的化學(xué)成分進(jìn)行比較(表3)可知，各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))煙葉的主要化學(xué)成分含量及其比值存在一定的差異。各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))南江3號(hào)上中下3個(gè)部位煙葉的總糖含量及還原糖總體適宜，總糖以馮三煙葉含量最高，宅吉最低;還原糖各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間相差不大，以花梨上部煙葉含量最高，中部煙葉含量最低。各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))上中部煙葉煙堿含量都在適宜范圍內(nèi)，除馬場(chǎng)、花梨外，其它3個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))下部煙葉煙堿含量偏低，均低于1．5?？偟烤谳^適宜的范圍內(nèi)，馬場(chǎng)煙葉的總氮含量略高于其他各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，平均為2．46%。除花梨下部煙鉀含量偏低外，其它各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))煙葉鉀含量均在適宜范圍內(nèi)。氯含量以花梨最高，宅吉最低。由于煙堿偏低，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)南江3號(hào)下部煙葉的糖堿比和氮堿比多數(shù)偏高，僅上部煙和花梨中部煙的糖堿比和氮堿比在適宜范圍內(nèi)，糖堿比和氮堿比對(duì)煙葉評(píng)吸質(zhì)量有重要影響，需要進(jìn)一步提高開陽(yáng)煙區(qū)各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))南江3號(hào)煙葉煙堿和總糖、總氮的協(xié)調(diào)性。各植煙鄉(xiāng)(鎮(zhèn))3個(gè)部位煙葉鉀氯比總體適宜，僅馬場(chǎng)、花梨和龍崗的下部煙略偏低。

2．3 可用性綜合評(píng)價(jià)

烤煙化學(xué)成分的權(quán)重值中以糖堿比所占比例最大，為12．79%，還原糖所占權(quán)重值最小，為9．55%，其他評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值比較相近。根據(jù)開陽(yáng)烤煙的總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯、氮堿比、糖堿比和鉀氯比9項(xiàng)化學(xué)成分指標(biāo)的隸屬度值和權(quán)重系數(shù)，計(jì)算得到了開陽(yáng)煙區(qū)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)烤煙的化學(xué)成分可用性指數(shù)(CCUI)(表4)。由表4可知，開陽(yáng)煙區(qū)烤煙化學(xué)成分可用性指數(shù)平均為70．43，變異系數(shù)為14．26%，開陽(yáng)煙區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)烤煙化學(xué)成分可用性指數(shù)由大到小依次為:宅吉、馮三、龍崗、馬場(chǎng)、花梨。其中 60≤CCUI＜70的有 3個(gè)，70≤CCUI＜80的有 2個(gè)。按分值≥90、75～90、60～75、＜60將邵陽(yáng)烤煙化學(xué)成分可用性分為好、較好、中等和稍差4個(gè)檔次。由表4可知，開煙煙區(qū)35．04%的樣品可用性在較好以上，其中宅吉48．72%的樣品可用性在較好以上，而馬場(chǎng)只有25．93%的樣品可用性在較好以上;55．56%的樣品可用性指數(shù)屬于中等;花梨煙葉可用性屬于稍差檔次的比例最高，可達(dá)18．52%。

表4 開陽(yáng)煙區(qū)各植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)化學(xué)成分可用性指數(shù)Tab．4 The usability index of chem ical com ponent from different tobacco-grow ing towns in Kaiyang

3 結(jié)論與討論

煙葉化學(xué)成分是決定煙葉質(zhì)量的內(nèi)在要素。煙葉中主要化學(xué)成分的含量及其比值，在很大程度上確定了煙葉及其制品的煙氣特征，而直接影響煙葉品質(zhì)的優(yōu)劣，因此，煙葉主要化學(xué)成分成為評(píng)價(jià)烤煙品質(zhì)的重要指標(biāo)。開陽(yáng)煙區(qū)南江3號(hào)烤煙總體化學(xué)成分協(xié)調(diào)性良好，除氮堿比偏高外，總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯含量、糖堿比及鉀氯比等化學(xué)指標(biāo)都均符合優(yōu)質(zhì)煙葉的要求。煙葉含糖量總體略高，且煙葉糖含量的變異系數(shù)最小，總糖、還原糖的穩(wěn)定性最好，可能與該區(qū)氣候、土壤等生態(tài)條件以及南江3號(hào)煙葉特性有關(guān)，符合該區(qū)域煙葉醇甜香型的風(fēng)格特征。部分煙葉由于煙堿偏低，導(dǎo)致糖堿比、氮堿比略偏高。鉀、氯含量以及鉀氯比與烤煙感官質(zhì)量密切相關(guān)，中、高鉀含量的烤煙感官質(zhì)量顯著高于低鉀烤煙。鉀氯比＜4，會(huì)嚴(yán)重影響煙葉的灰色和燃燒性，使枯焦雜氣和地方雜氣突出。盡管開陽(yáng)煙區(qū)南江3號(hào)煙葉鉀含量總體適宜，但含量略偏低，有必要通過(guò)各種途徑提高煙葉鉀含量。

在不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)間烤煙化學(xué)成分含量及其比值存在一定差異，但總體相似。由于煙堿偏低，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)南江3號(hào)X2F等級(jí)煙葉的糖堿比和氮堿比多數(shù)偏高，僅B2F等級(jí)和花梨C3F等級(jí)煙葉的糖堿比和氮堿比在適宜范圍內(nèi)。說(shuō)明該區(qū)域烤煙生長(zhǎng)生態(tài)環(huán)境條件大致相似，卷煙原料品質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，有利于卷煙工業(yè)化的生產(chǎn)。

根據(jù)化學(xué)成分可用性指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果，開陽(yáng)煙區(qū)南江3號(hào)煙葉化學(xué)成分可用性指數(shù)平均為70．43，最小值為44．61，最大值為90．81，變異系數(shù)為10．05%。不同產(chǎn)煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)間，以宅吉烤煙的化學(xué)成分可用性最高，花梨烤煙的化學(xué)成分可用性相對(duì)較低，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)烤煙化學(xué)成分可用性指數(shù)由大到小依次為:宅吉、馮三、龍崗、馬場(chǎng)、花梨。

影響煙葉品質(zhì)的因素很多，烤煙的化學(xué)成分對(duì)煙葉品質(zhì)的影響也是相對(duì)復(fù)雜的，不同卷煙生產(chǎn)企業(yè)對(duì)煙葉原料的化學(xué)成分的要求各有不同，本文通過(guò)量化烤煙化學(xué)成分的方式，采用化學(xué)成分可用性指數(shù)對(duì)開陽(yáng)煙區(qū)南江3號(hào)烤煙的化學(xué)成分的可用性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為開陽(yáng)煙區(qū)南江3號(hào)烤煙品質(zhì)提供一定參考。為進(jìn)一步充分說(shuō)明該煙區(qū)南江3號(hào)煙葉的總體質(zhì)量，還需進(jìn)一步研究包括外觀品質(zhì)與感官品質(zhì)對(duì)煙葉品質(zhì)的影響，結(jié)合卷煙生產(chǎn)企業(yè)對(duì)煙葉原料的個(gè)性化需求變化，建立開陽(yáng)煙區(qū)烤煙質(zhì)量可用性綜合評(píng)價(jià)體系。

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