云南煙區(qū)烤煙化學(xué)成分含量變化與聚類分析

聶 鑫，李枝樺，羅華元，唐 鷺，張 梅，董時(shí)飛，馬曉龍，蘭建強(qiáng)

（1. 紅云紅河（煙草）集團(tuán)有限責(zé)任公司原料部，云南 昆明 650231；2. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，云南 昆明 650201）

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云南煙區(qū)烤煙化學(xué)成分含量變化與聚類分析

聶 鑫1，李枝樺1，羅華元1，唐 鷺1，張 梅1，董時(shí)飛1，馬曉龍1，蘭建強(qiáng)2

（1. 紅云紅河（煙草）集團(tuán)有限責(zé)任公司原料部，云南 昆明 650231；2. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，云南 昆明 650201）

摘 要：采用聚類分析及多重比較，分析并評(píng)價(jià)了云南7個(gè)州（市）34個(gè)植煙縣的1 120份樣品的主要化學(xué)成分。結(jié)果表明云南煙區(qū)烤煙化學(xué)成分均值均在優(yōu)質(zhì)煙的適宜值范圍內(nèi)，化學(xué)成分協(xié)調(diào)，是烤煙的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)；聚類分析方法將云南煙區(qū)分為5類，中糖中堿中鉀低氯區(qū)、高糖中堿中鉀中氯區(qū)、中糖低堿高鉀高氯區(qū)、中糖中堿低鉀中氯區(qū)和中糖中堿中鉀中氯區(qū)；多重比較結(jié)果表明各類別間主要化學(xué)成分存在差異。

關(guān)鍵詞：云南煙區(qū)；化學(xué)成分；聚類分析；多重比較

煙葉品質(zhì)是多種化學(xué)成分作用的綜合結(jié)果，是決定煙葉品質(zhì)的內(nèi)在關(guān)鍵因素，同時(shí)烤煙的化學(xué)成份易受生態(tài)環(huán)境的影響，不同的生態(tài)條件及栽培調(diào)制措施形成了烤煙的不同風(fēng)格特征[1-5]。云南省是我國清香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉的主要產(chǎn)區(qū)之一，海拔高度相差懸殊，立體氣候特征明顯。目前孫建鋒、周翔、李曉霞對(duì)河南、重慶、山東等省份的煙葉化學(xué)成分進(jìn)行了分析并聚類，而對(duì)云南不同產(chǎn)區(qū)烤煙化學(xué)成分的比較及分區(qū)聚類報(bào)道較少[6-9]。筆者研究分析了云南不同煙區(qū)烤煙化學(xué)成分的含量狀況，旨在明確不同煙區(qū)煙葉化學(xué)成分的地域分布特點(diǎn)，并對(duì)煙葉的主要化學(xué)成分進(jìn)行比較與聚類分析，以期為合理布局云南煙葉生產(chǎn)種植區(qū)劃提供理論依據(jù)，明確定位云南不同煙區(qū)的質(zhì)量風(fēng)格特征，提升原料基地?zé)熑~品質(zhì)，為卷煙工業(yè)建立品牌導(dǎo)向型專屬核心原料基地提供參考，對(duì)于彰顯原料基地?zé)熑~風(fēng)格特色具有重要意義。

1　材料與方法

1.1研究材料

材料選取云南省昆明、曲靖、紅河、文山、保山、大理和普洱7個(gè)州（市）34個(gè)植煙縣2013年所產(chǎn)煙葉，共1 120份煙樣，等級(jí)為C3F。采集煙樣選擇在能代表各縣（市）煙葉生產(chǎn)水平的的主栽品種。

1.2樣品主要化學(xué)成分分析

分析檢測(cè)化學(xué)成分項(xiàng)目共計(jì)9項(xiàng)：總糖、還原糖、淀粉、煙堿、總氮、鉀、石油醚提取物和氯。糖、還原糖、總氮、石油醚提取物、氯和鉀分別按照中華人民共和國煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 159-2002、YC/T166-2003、YC/T 176-2003、YC/T 162-2002、YC/T 173-2003進(jìn)行測(cè)定，煙堿與淀粉測(cè)定參考王瑞新[11]的方法。比較樣品與優(yōu)質(zhì)烤煙化學(xué)成分的適宜頻率，優(yōu)質(zhì)烤煙化學(xué)成分的適宜值范圍為：總糖20%～26%，還原糖18%～22%，氯0.3%～0.8%，總氮1.5%～2.5%，煙堿1.5%～3.5%，石油醚提取物6%～8%，鉀大于2.5%，淀粉小于3%[11-13]。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用EXCEL、SPSS18.0及SAS6.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[14-16]。

2　結(jié)果與分析

2.1云南煙區(qū)烤煙主要化學(xué)成分的變異分析

云南煙區(qū)烤煙化學(xué)成分描述統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表1，從中可知，云南煙區(qū)烤煙C3F的化學(xué)成分平均值均在優(yōu)質(zhì)煙的適宜值范圍內(nèi)，說明云南煙區(qū)是烤煙的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)。淀粉、總氮、鉀、煙堿、石油醚提取物及氯的變異系數(shù)均大于20%，其中鉀和氯含量的變異系數(shù)較大，分別達(dá)到48.96%和47.34%。樣品主要化學(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（86.30%），適宜值符合頻率大于50%的有總氮、總糖、煙堿、淀粉、鉀和氯，還原糖的適宜值符合頻率最低（33.27%），還原糖含量高于適宜值頻率偏高，石油醚提取物含量低于適宜值的頻率偏高。

表1　云南烤煙主要化學(xué)成分

2.2云南煙區(qū)烤煙主要化學(xué)成分的聚類分析

將云南各植煙基地縣（市、區(qū)）進(jìn)行聚類分析，對(duì)煙葉樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換處理后，按歐式距離可變類平均法進(jìn)行聚類，結(jié)果表明可以聚為5類（圖1），第Ⅰ類包括嵩明、螣沖、硯山、廣南、麻栗坡、丘北、陸良、賓川和文山9個(gè)縣（市），第Ⅱ類包括羅平、彌勒、施甸、昌寧、隆陽、石屏、西山、龍陵、蒙自、鎮(zhèn)沅、祿勸、尋甸和建水13個(gè)縣（市），第Ⅲ類只包含開遠(yuǎn)1個(gè)縣，第Ⅳ類包括師宗、富源、宣威、祥云和沾益5個(gè)縣（市、區(qū)），第Ⅴ類包括安寧、瀘西、石林、宜良、富民和個(gè)舊6個(gè)縣（市）。

2.3各類型煙區(qū)間的主要特征

對(duì)5個(gè)類的主要化學(xué)成分進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，見表2。第Ⅰ類煙區(qū)的煙葉特征：中糖中堿中鉀低氯區(qū)，該區(qū)內(nèi)所產(chǎn)煙葉總氮和石油醚提取物含量相對(duì)較高，氯含量相對(duì)低，其余化學(xué)成分含量中等，氯和淀粉變異系數(shù)大。第Ⅱ類煙區(qū)的煙葉特征：高糖中堿中鉀中氯區(qū)，該區(qū)內(nèi)所產(chǎn)煙葉總糖含量相對(duì)較高，其余化學(xué)成分含量中等，氯和淀粉變異系數(shù)大。第Ⅲ類煙區(qū)的煙葉特征：中糖低堿高鉀高氯區(qū)，該區(qū)內(nèi)所產(chǎn)煙葉總氮和鉀含量較高，而煙堿含量相對(duì)低，淀粉和鉀含量中等，氯和鉀變異系數(shù)大，且化學(xué)成分的變異系數(shù)均高于其他4類區(qū)域。第Ⅳ類煙區(qū)的煙葉特征：中糖中堿低鉀中氯區(qū)，該區(qū)內(nèi)所產(chǎn)煙葉淀粉含量相對(duì)較高，還原糖和鉀含量相對(duì)較低，其余化學(xué)成分含量中等，氯和總氮變異系數(shù)大。第Ⅴ類煙區(qū)的煙葉特征：中糖中堿中鉀中氯區(qū)，該區(qū)內(nèi)所產(chǎn)煙葉淀粉含量相對(duì)較低，其余化學(xué)成分含量中等，氯和淀粉變異系數(shù)大。

圖1　云南煙區(qū)主要化學(xué)成分

2.4各類間煙葉樣品化學(xué)成分的差異性檢驗(yàn)

基于K326化學(xué)指標(biāo)平均值聚類所得的5類煙區(qū)（圖1），對(duì)各類間化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行方差分析和多重比較檢驗(yàn)（表3）。結(jié)果表明，5類煙區(qū)之間總糖沒有顯著差異，剩余8種化學(xué)成分含量有顯著差異；其中Ⅱ區(qū)還原糖含量最高（22.77%），Ⅳ區(qū)還原糖含量最低（19.66%），Ⅳ區(qū)顯著低于其他4個(gè)煙區(qū)，且差異顯著，Ⅰ、Ⅱ與Ⅲ3類煙區(qū)差異不顯著，Ⅰ和Ⅴ類煙區(qū)差異不顯著；Ⅳ區(qū)淀粉含量最高（4.14%），Ⅲ區(qū)淀粉含量最低（2.90%），Ⅳ區(qū)顯著高于其他4個(gè)煙區(qū)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ4類煙區(qū)間差異不顯著；Ⅴ區(qū)煙堿含量最高（2.68%），Ⅲ區(qū)煙堿含量最低，顯著低于其他4個(gè)煙區(qū)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ類煙區(qū)間沒有顯著差異；Ⅳ區(qū)總氮含量最高（2.07%），Ⅰ區(qū)含量最低（1.2%），Ⅰ區(qū)顯著低于其他4個(gè)煙區(qū)，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ煙區(qū)間總氮含量差異布顯著；鉀含量以Ⅲ類煙區(qū)最高（4.75%），Ⅰ類煙區(qū)鉀含量最低（2.03%），Ⅲ類煙區(qū)與顯著高于其他4類煙區(qū)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ4類煙區(qū)間差異不顯著；石油醚提取物Ⅰ區(qū)含量最高（7.08%），Ⅳ區(qū)含量最低（5.07%），Ⅰ區(qū)與Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ3類煙區(qū)間含量差異顯著，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ4類煙區(qū)間含量差異不顯著；Ⅳ類煙區(qū)氯含量最高（0.43%），Ⅲ類煙區(qū)氯含量最低（0.27%），Ⅲ和Ⅳ煙區(qū)間氯含量差異顯著，Ⅲ和Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ，Ⅳ和Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ煙區(qū)間含量差異不顯著。

表2　云南5類煙區(qū)煙葉主要化學(xué)成分的平均數(shù)和變異系數(shù)

表3　云南5類煙區(qū)烤煙主要化學(xué)成分的多重比較

3　結(jié) 論

（1）云南煙區(qū)烤煙C3F的化學(xué)成分均值均在優(yōu)質(zhì)煙的適宜值范圍內(nèi)，化學(xué)成分協(xié)調(diào)，符合度評(píng)價(jià)說明云南煙區(qū)是烤煙的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)。淀粉、總氮、鉀、煙堿、石油醚提取物及氯的變異系數(shù)均大于20%，其中鉀和氯含量的變異系數(shù)較大，分別達(dá)到48.96%和47.34%，表明云南煙區(qū)的鉀和氯含量變化較大。

（2）依據(jù)云南7個(gè)州（市）34個(gè)植煙縣的煙葉主要化學(xué)成分，將云南煙區(qū)聚類劃分為5個(gè)煙區(qū)，分別為中糖中堿中鉀低氯區(qū)、高糖中堿中鉀中氯區(qū)、中糖低堿高鉀高氯區(qū)、中糖中堿低鉀中氯區(qū)和中糖中堿中鉀中氯區(qū)。其中，第Ⅰ類煙區(qū)氯含量較低，應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充氯肥，但保證不超過氯含量不超過0.8%，避免影響煙葉的燃燒性；第Ⅱ類煙區(qū)總糖含量較高，應(yīng)采收成熟度好的煙葉，并提高烘烤技術(shù)，以降低煙葉中的糖含量；第Ⅲ類煙區(qū)煙堿含量低，可作為生產(chǎn)低煙堿卷煙產(chǎn)品的原料，同時(shí)該區(qū)氯含量較高，應(yīng)嚴(yán)格控制氯肥的施用量，采取技術(shù)措施降低煙葉的氯含量；第Ⅴ類煙區(qū)煙葉鉀含量較低，應(yīng)增施鉀肥，采取措施提高煙葉鉀的含量，以提升煙葉品質(zhì)；第Ⅵ類煙區(qū)的主要化學(xué)成分含量均適中，化學(xué)品質(zhì)優(yōu)良，可作為工業(yè)原料的首選。

（3）研究結(jié)果對(duì)于定位云南不同煙區(qū)的質(zhì)量風(fēng)格特色，為卷煙工業(yè)建立品牌導(dǎo)向型專屬核心原料基地及彰顯原料基地?zé)熑~風(fēng)格特色具有重要意義。在下一步的研究中，應(yīng)以品牌為導(dǎo)向，結(jié)合卷煙工業(yè)對(duì)不同產(chǎn)區(qū)煙葉原料的評(píng)吸結(jié)果，進(jìn)一步探討聚類分區(qū)結(jié)果是否符合卷煙工業(yè)的原料需求。

（致謝：本實(shí)驗(yàn)的完成得到了復(fù)旦大學(xué)生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室盧寶榮教授的悉心指導(dǎo)，在此表示衷心感謝！）

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（責(zé)任編輯：肖彥資）

Cluster Analysis on Chemical Component Changes of Flue-cured Tobacco Leaves in Yunnan Tobacco Regions

NIE Xin1，LI Zhi-hua1，LUO Hua-yuan1，TANG Lu1，ZHANG Mei1，DONG Shi-fei1，MA Xiao-long1，LAN Jian-qiang2
（1. Hongyun-Honghe Group Co.， LTD， Kunming 650231， PRC；
2. College of Tobacco， Yunnan Agricultural University， Kunming 650201 PRC）

Abstract：By cluster and multiple comparisons, a comparative study was conducted for chemical components of 1120 flue-cured tobacco samples from 34 counties tobacco growth regions in seven cities, Yunnan Province. The results showed that the average chemical components of flue-cured tobacco samples in Yunnan were in normal range of high quality flue-cured tobacco， which indicated that the flue-cured tobacco had appropriate content of chemical components， and had high quality. By systematical clustering method， the tobacco regions of Yunnan were divided into five sub-regions of middle sugar-middle alkaloid-middle potassium-lower chlorine areas， high sugarmiddle alkaloid-middle potassium-middle chlorine areas, middle sugar-lower alkaloid- high potassium-high chlorine areas, middle sugarmiddle alkaloid- lower potassium-middle chlorine areas, middle sugar-middle alkaloid-middle potassium-middle chlorine areas. The multivariate analysis results showed that the difference among the locations were more significant.

Key words：tobacco growth regions of Yunnan; chemical component; cluster analysis; multiple comparisons

通訊作者：蘭建強(qiáng)

作者簡介：聶 鑫（1985-），男，云南昆明市人，助理農(nóng)藝師，主要從事煙草原料工作。

基金項(xiàng)目：紅云紅河集團(tuán)科技項(xiàng)目 （HYHH2013YL03）

收稿日期：2016-02-21

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.04.024

中圖分類號(hào)：TS411.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-060X（2016）04-0080-03