2002—2013年間我國(guó)烤煙主要化學(xué)成分變化趨勢(shì)及原因分析

包 勤，張艷玲，王愛(ài)國(guó)，過(guò)偉民

1.中國(guó)煙葉公司，北京市廣安門外大街9號(hào) 100055

2.中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號(hào) 450001

化學(xué)成分是煙葉品質(zhì)的重要組成部分，化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性是評(píng)價(jià)煙葉內(nèi)在品質(zhì)的重要指標(biāo)和卷煙配方的主要參考依據(jù)［1-3］。不同煙葉化學(xué)成分指標(biāo)可以從不同側(cè)面反映煙葉的品質(zhì)狀況。在眾多指標(biāo)中，煙堿、總氮、還原糖、鉀、氯和淀粉含量因?yàn)榭梢苑从碂熑~的生理強(qiáng)度、酸堿平衡、燃燒性和成熟度等而成為煙葉化學(xué)成分評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)，也是國(guó)內(nèi)外煙葉質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容［4］。煙葉化學(xué)成分含量受生態(tài)環(huán)境、品種和栽培技術(shù)等因素的共同影響［5-9］，且我國(guó)煙葉產(chǎn)區(qū)分布廣泛，不同產(chǎn)區(qū)因生態(tài)環(huán)境、栽培技術(shù)不同使煙葉主要化學(xué)成分存在較大差異，也使不同年份間煙葉主要化學(xué)成分存在波動(dòng)［10-12］，從而影響卷煙配方的穩(wěn)定性。2002年以來(lái)，由于北煙南移、新煙區(qū)開發(fā)及煙葉生產(chǎn)向經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)轉(zhuǎn)移，使我國(guó)煙草種植布局發(fā)生了較大調(diào)整。而煙葉品種不斷更新，煙葉生產(chǎn)技術(shù)水平也不斷提高，精準(zhǔn)施肥、密集烘烤、散葉烘烤等技術(shù)逐漸得到普及，不可避免地影響煙葉主要化學(xué)成分含量。但這些變化對(duì)煙葉主要化學(xué)成分的影響趨勢(shì)尚不清楚，直接影響了煙葉原料的工業(yè)可用性。為此，利用2002—2013年間的全國(guó)主產(chǎn)區(qū)煙葉質(zhì)量評(píng)價(jià)樣品數(shù)據(jù)，以中部煙葉為例分析了近年來(lái)我國(guó)烤煙煙葉主要化學(xué)成分指標(biāo)的變化趨勢(shì)并探討其影響因素，以期為煙葉生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)和原料的配方使用提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 樣品和數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于2002—2013年全國(guó)主產(chǎn)區(qū)煙葉質(zhì)量評(píng)價(jià)1 380個(gè)烤煙中部煙葉（C3F）樣品測(cè)定結(jié)果，樣品在主要煙葉產(chǎn)區(qū)的分布見(jiàn)圖1。煙葉樣品均按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范生產(chǎn)，委托所在煙葉產(chǎn)區(qū)的省級(jí)煙草公司組織樣品采集和寄送，由中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一進(jìn)行測(cè)定。

按照 YC/T 160—2002，YC/T 161—2002，YC/T 159—2002，YC/T 162—2002和YC/T 173—2003規(guī)定方法測(cè)定煙葉總植物堿、總氮、還原糖、氯和鉀含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），按照高氯酸萃取-碘比色法［13］測(cè)定煙葉淀粉含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

圖1 樣品在我國(guó)五大煙區(qū)的分布情況

1.2 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL和PASW Statistics 18進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計(jì)、作圖及分析，用鄧肯氏新復(fù)極差法（Duncan）進(jìn)行差異顯著性比較。

2 結(jié)果與討論

2.1 我國(guó)烤煙主要化學(xué)成分概況

從表1可以看出，2002—2013年間我國(guó)烤煙中部煙葉平均煙堿、總氮、還原糖、鉀、氯和淀粉含量分別為2.39%、1.96%、25.64%、2.01%、0.28%和4.72%，以氯含量變異較大，變異系數(shù)為63.0%；其次是淀粉含量，變異系數(shù)為34.8%；還原糖變異相對(duì)較小，變異系數(shù)僅為15.6%。根據(jù)樣本理論計(jì)算的2.5%和97.5%的百分位值之間的變幅即是通常意義上的95%置信區(qū)間，若某個(gè)樣品值超出該范圍，說(shuō)明該樣品與正常樣品存在顯著差異［14］，以其估算我國(guó)烤煙中部煙葉煙堿、總氮、還原糖、鉀、氯和淀粉含量的范圍分別為1.38%～3.77%、1.35%～2.96%、16.96%～32.76%、1.09%～3.07%、0.11%～0.79%和2.00%～8.07%。

表1 2002—2013年我國(guó)主產(chǎn)區(qū)烤煙主要化學(xué)成分的基本統(tǒng)計(jì)量（n=1 380）

一般認(rèn)為，烤煙煙堿含量2.5%左右，氮堿比1左右，還原糖含量18%～24%，鉀含量1.5%以上，氯離子含量0.8%以下，淀粉含量3.5%以下的煙葉化學(xué)成分相對(duì)適宜，我國(guó)優(yōu)質(zhì)烤煙要求淀粉含量低于5%［4］。2002年以來(lái)我國(guó)烤煙中部煙葉樣品煙堿和總氮含量2.0%～3.0%之間的樣品占總樣品比例分別為60.7%和35.0%，分別有25.8%和62.7%的樣品煙堿和總氮含量在2%以下；還原糖含量16%～26%之間的樣品為49.4%，49.1%的樣品還原糖含量在26%以上；鉀含量1.5%上的樣品比例為84.1%，氯離子含量0.8%以下的樣品比例為97.8%，淀粉含量5%以下的樣品比例為58.8%，20.4%的樣品淀粉含量超過(guò)6%。由此可見(jiàn)，2002年以來(lái)，我國(guó)烤煙中部煙葉鉀和氯含量相對(duì)適宜，部分樣品總氮和煙堿含量相對(duì)較低，部分樣品還原糖和淀粉含量相對(duì)較高。

從表2可以看出，不同產(chǎn)區(qū)烤煙主要化學(xué)成分存在顯著差異。對(duì)于煙堿含量來(lái)說(shuō)，北方煙區(qū)顯著低于其他4個(gè)煙區(qū)，而其他4個(gè)煙區(qū)間無(wú)顯著性差異，其中長(zhǎng)江中上游煙區(qū)相對(duì)較高，為北方煙區(qū)的1.25倍；煙葉鉀含量以東南煙區(qū)較高，黃淮煙區(qū)和北方煙區(qū)較低，最大相差0.71倍，煙區(qū)間煙葉鉀含量差異均達(dá)到顯著水平；煙葉還原糖含量以北方煙區(qū)和東南煙區(qū)較高，而黃淮煙區(qū)和長(zhǎng)江中上游煙區(qū)較低，差異達(dá)到顯著水平；煙葉淀粉含量以北方煙區(qū)和東南煙區(qū)較高，而西南煙區(qū)和長(zhǎng)江中上游煙區(qū)較低；煙葉氯含量黃淮煙區(qū)較高，顯著高于其他煙區(qū)，長(zhǎng)江中上游煙區(qū)較低；總氮含量北方煙區(qū)較低，顯著低于其他產(chǎn)區(qū)，而其他產(chǎn)區(qū)之間無(wú)顯著性差異。這與新一輪中國(guó)煙草種植區(qū)劃［4］的研究結(jié)果相一致，說(shuō)明我國(guó)烤煙主要化學(xué)成分在不同產(chǎn)區(qū)的分布規(guī)律相對(duì)穩(wěn)定。

表2 2002—2013年不同煙草種植區(qū)烤煙主要化學(xué)成分含量① （%）

2.2 我國(guó)煙葉主產(chǎn)區(qū)烤煙主要化學(xué)成分變化趨勢(shì)

由圖2可以看出，2002年以來(lái)我國(guó)烤煙淀粉、鉀和氯含量在不同年份間相對(duì)穩(wěn)定。煙葉還原糖含量呈明顯上升趨勢(shì)，中部煙葉平均還原糖含量由2002年的21.71%上升為2013年的26.54%，以2005—2008年間變化明顯，2008年以來(lái)相對(duì)穩(wěn)定；煙葉平均煙堿含量則由2002年的2.73%下降為2013年的2.29%，以2003—2007年間下降明顯，2007年以來(lái)相對(duì)穩(wěn)定。煙葉總氮含量變化趨勢(shì)與煙堿含量相似，2002—2006年總氮含量逐漸下降，2006年以來(lái)相對(duì)穩(wěn)定?？梢?jiàn)，2002年以來(lái)，我國(guó)煙葉還原糖含量明顯上升，煙堿和總氮含量有所下降，以2003—2008年間變化明顯，2008年以來(lái)煙葉主要化學(xué)成分相對(duì)穩(wěn)定。

圖2 2002—2013年我國(guó)烤煙主產(chǎn)區(qū)中部煙葉的主要化學(xué)成分變化

2.3 不同產(chǎn)區(qū)樣品組成變化對(duì)烤煙化學(xué)成分的影響

近年來(lái)，隨著新一輪煙草區(qū)劃成果推廣和新煙區(qū)開發(fā)的深入推進(jìn)，我國(guó)煙草種植布局得到了進(jìn)一步優(yōu)化，南方煙區(qū)尤其西南煙區(qū)得到進(jìn)一步擴(kuò)展，由此造成的煙葉樣品組成變化可能會(huì)對(duì)我國(guó)煙葉化學(xué)成分變化趨勢(shì)產(chǎn)生影響。為此，分析了2002年以來(lái)5個(gè)煙草種植區(qū)參加全國(guó)煙葉質(zhì)量評(píng)價(jià)的烤煙樣本數(shù)量年度間變化。由圖3可以看出，2002年以來(lái)5個(gè)煙草種植區(qū)煙葉樣品所占比例均以西南煙區(qū)較高，其次依次是東南煙區(qū)和長(zhǎng)江中上游煙區(qū)，黃淮煙區(qū)和北方煙區(qū)較低。12年間黃淮、北方和東南煙區(qū)煙葉樣品所占比例變化不大，但從2007年開始，西南煙區(qū)煙葉樣品所占比例由以前的40%左右上升到2007以后的50%左右；長(zhǎng)江中上游煙區(qū)樣品比例則由2007年以前的20%左右下降到2008年以后的10%～15%之間?？梢?jiàn)，由于煙草種植布局調(diào)整造成的樣品組成的明顯變化發(fā)生在2006年以后，而煙葉煙堿和總氮含量的明顯變化發(fā)生在2003—2006年間，還原糖含量的明顯變化發(fā)生在2005—2008年間，說(shuō)明不同產(chǎn)區(qū)煙葉樣品比例的變化對(duì)我國(guó)煙葉化學(xué)成分變化貢獻(xiàn)不大。

圖3 2002—2013年不同煙草種植區(qū)烤煙樣品占總樣品比例

2.4 主栽品種分布格局對(duì)烤煙化學(xué)成分變化的影響

有研究發(fā)現(xiàn)，品種對(duì)煙葉化學(xué)成分影響顯著，云煙87煙葉還原糖含量顯著高于K326和云煙85，煙堿含量則顯著較低，煙葉樣品中不同品種比例的變化更有利于煙葉還原糖含量提高和煙堿含量降低［6，15］。為考察品種格局變化對(duì)煙葉化學(xué)成分變化的影響，選擇生產(chǎn)中栽培面積較大的品種K326、云煙85和云煙87，分析了2002年以來(lái)不同品種煙葉樣品所占比例（圖4）。從圖中可以看出，不同年份間主栽品種所占樣品比例存在較大波動(dòng)，云煙85和K326煙葉樣品比例分別在2007和2008年以后逐年下降，云煙87煙葉樣品比例則從2007年以后逐年增加，煙葉品種格局的明顯改變發(fā)生在2007年以后，而在還原糖、煙堿和總氮含量變化相對(duì)明顯的2002—2007年間，3個(gè)主栽品種的樣品比例則沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明近年來(lái)煙葉品種格局的變化對(duì)主要化學(xué)成分影響相對(duì)較小。

圖4 2002—2013年不同烤煙主栽品種煙葉樣品比例

2.5 不同煙草種植區(qū)主要化學(xué)成分含量對(duì)全國(guó)烤煙化學(xué)成分變化的影響

有研究顯示，許多產(chǎn)區(qū)不同年份間煙葉化學(xué)成分存在波動(dòng)［10-12］，為考察不同產(chǎn)區(qū)煙葉化學(xué)成分波動(dòng)對(duì)全國(guó)煙葉化學(xué)成分的影響，分析了2002年以來(lái)5個(gè)煙草種植區(qū)煙葉化學(xué)成分變化。結(jié)果（圖5）顯示，除北方煙區(qū)煙葉還原糖含量變化不大外，其他煙區(qū)煙葉還原糖含量均呈相對(duì)平穩(wěn)—明顯上升—相對(duì)平穩(wěn)變化的趨勢(shì)，2005—2008年間變化明顯（圖5A）。北方煙區(qū)和黃淮煙區(qū)煙葉煙堿含量變化不大，西南、東南和長(zhǎng)江中上游煙區(qū)煙葉煙堿含量均呈降低趨勢(shì)，以2002—2007年降低幅度明顯，2007年以后相對(duì)穩(wěn)定（圖5B）。煙葉總氮含量變化趨勢(shì)與煙堿含量相似，以西南煙區(qū)和東南煙區(qū)變化相對(duì)明顯，2002—2006年間逐年下降，2007年以來(lái)相對(duì)穩(wěn)定（圖5C）。

相關(guān)分析結(jié)果（表3）顯示，除北方煙區(qū)外，其他煙區(qū)不同年份煙葉還原糖和總氮含量與全國(guó)煙葉平均含量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，西南、東南和長(zhǎng)江中上游煙區(qū)不同年份煙葉煙堿含量與全國(guó)煙葉煙堿含量也呈極顯著正相關(guān)關(guān)系?？梢?jiàn)，全國(guó)煙葉煙堿、還原糖和總氮的年度波動(dòng)主要受到除北方煙區(qū)外多數(shù)產(chǎn)區(qū)3指標(biāo)含量年度波動(dòng)的影響，以西南、東南和長(zhǎng)江中上游煙區(qū)影響相對(duì)較大，2002年以來(lái)我國(guó)煙葉還原糖含量的升高與除北方煙區(qū)外其他煙區(qū)還原糖含量的普遍升高密切相關(guān)，煙堿和總氮含量的降低則主要與西南、東南和長(zhǎng)江中上游煙區(qū)煙葉煙堿和總氮含量的降低有關(guān)。

圖5 2002—2013年主產(chǎn)煙區(qū)不同年份烤煙還原糖、煙堿和總氮變化

表3 2002—2013年主要產(chǎn)區(qū)不同年份烤煙主要化學(xué)成分與全國(guó)平均值的相關(guān)性（n=12）

還原糖含量主要受到采收成熟度和調(diào)制過(guò)程的影響，鮮煙采收成熟度提高、變黃期和定色初期時(shí)間延長(zhǎng)有助于提高煙葉還原糖含量［9，16-18］，密集烤房改造、散葉烘烤等技術(shù)因煙葉脫水較慢，烤后煙葉糖含量相對(duì)較高［19］。2004年以來(lái)，全國(guó)啟動(dòng)了以提高成熟度為中心的煙葉生產(chǎn)技術(shù)推廣，2005—2008年則是我國(guó)煙葉密集烘烤技術(shù)推廣的關(guān)鍵時(shí)期，煙葉密集烘烤面積提高了7.64倍［20］，與這一期間多數(shù)產(chǎn)區(qū)煙葉糖含量升高相一致。由此可見(jiàn)，煙葉采收成熟度的提高和密集散葉烘烤技術(shù)的普及推廣是導(dǎo)致全國(guó)主產(chǎn)煙區(qū)煙葉還原糖含量明顯升高的主要原因。較高的氮肥水平是煙葉煙堿和總氮含量較高的主要原因［7，21-22］，為應(yīng)對(duì)本世紀(jì)初煙葉煙堿和總氮含量過(guò)高的現(xiàn)象，不少產(chǎn)區(qū)采取了“控氮降堿”技術(shù)［23］。此外，變黃和定色時(shí)間延長(zhǎng)有助于降低煙堿含量［16-18］，因此2003—2007年煙葉煙堿和總氮含量的降低可能是近年來(lái)產(chǎn)區(qū)普遍采用“控氮技術(shù)”和烘烤工藝改進(jìn)的共同結(jié)果。

3 結(jié)論

（1）我國(guó)烤煙中部煙葉煙堿、總氮、還原糖、鉀、氯、淀粉含量的范圍分別為1.38%～3.77%、1.35%～2.96%、16.96%～32.76%、1.09%～3.07%、0.11%～0.79%和2.00%～8.07%。2002年以來(lái)，烤煙鉀和氯含量相對(duì)適宜，部分樣品總氮和煙堿含量相對(duì)較低，還原糖和淀粉含量相對(duì)較高，烤煙主要化學(xué)成分在不同產(chǎn)區(qū)的分布規(guī)律相對(duì)穩(wěn)定。

（2）2002—2013年間，我國(guó)烤煙淀粉、鉀和氯含量在不同年份間相對(duì)穩(wěn)定，還原糖含量呈相對(duì)穩(wěn)定—明顯上升—相對(duì)穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，2005—2008年間變化明顯；煙堿和總氮含量均呈明顯下降—相對(duì)穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，以2003—2008年間變化明顯，2008年以來(lái)相對(duì)穩(wěn)定。

（3）2002—2013年間我國(guó)烤煙主要化學(xué)成分的變化與煙草種植布局和品種格局變化關(guān)系不大，還原糖含量的升高與除北方煙區(qū)外其他煙區(qū)還原糖含量的普遍升高密切相關(guān)，煙堿和總氮含量的降低則主要與西南、東南和長(zhǎng)江中上游煙區(qū)煙葉煙堿和總氮含量的降低有關(guān)。

（4）煙葉采收成熟度的提高和密集散葉烘烤技術(shù)的普及推廣是導(dǎo)致全國(guó)主產(chǎn)煙區(qū)煙葉還原糖含量明顯升高的主要原因，煙葉煙堿和總氮含量的降低則可能是近年產(chǎn)區(qū)普遍采用“控氮技術(shù)”和烘烤工藝改進(jìn)的共同結(jié)果。

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