初烤煙葉感官質(zhì)量與主流煙氣有害成分的典型相關(guān)分析

王俊昭 ，吳志嬌 ，王 鍇 ，王 圓 ，方 力

（1.江蘇中煙南京卷煙廠，江蘇南京210000；2.河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南鄭州450000）

近年來，隨著人們對卷煙安全性的不斷關(guān)注，烤煙的降焦減害成為卷煙發(fā)展的時代主題[1－4]，煙氣中的有害成分成為關(guān)注的焦點[4－6]。謝劍平等[6]通過對霍夫曼清單研究，總結(jié)了煙氣中有CO、B[a]P、HCN、NH3、NNK、巴豆醛以及苯酚等7種主要的有害成分。因此，國內(nèi)外研究學(xué)者關(guān)于這7種有害成分開展了大量研究[7－10]。袁秀秀等[11]研究表明，隨施氮量增加，主流煙氣7種有害成分中巴豆醛的釋放量減少，而氨和NNK的釋放量增加；程向紅等[12]、陳敏等[13]研究表明，梗絲部位與梗絲煙氣中苯酚和B[a]P的釋放量之間沒有明顯規(guī)律性，而梗絲部位與梗絲煙氣中焦油、CO、NNK和HCN釋放量之間有一定的規(guī)律性；李中皓等[14]研究表明，R型吸煙機對于20個不同煙氣釋放量水平樣品重復(fù)測試結(jié)果的平均變異系數(shù)大多低于L型；武圣江等[15]研究表明，散葉插扦烘烤處理烤后煙葉的煙氣有害成分含量較低，烤后煙葉質(zhì)量綜合評價最好。因7種有害成分對毒理學(xué)指標(biāo)影響顯著，據(jù)其釋放量建立了卷煙危害性指數(shù)[6]，夏國聰?shù)萚16]研究報道，國產(chǎn)卷煙樣品的危害性指數(shù)低于進口卷煙樣品，混合型卷煙樣品的危害性指數(shù)高于烤煙型卷煙樣品，國產(chǎn)混合型卷煙樣品的危害性指數(shù)略低于進口烤煙型。

烤煙的感官質(zhì)量是卷煙產(chǎn)品的核心價值[17]，不同的感官質(zhì)量體現(xiàn)了卷煙化學(xué)成分的差異，而烤煙化學(xué)成分是卷煙主流煙氣中有害成分產(chǎn)生的基石[18]。因此，可以在一定程度上通過對感官質(zhì)量的評價，把握煙氣中主流煙氣有害成分的多少，然而關(guān)于感官質(zhì)量對主流煙氣有害成分影響的研究卻鮮見報道。試驗對不同產(chǎn)區(qū)初烤煙葉與主流煙氣有害成分的關(guān)系進行研究，旨在為通過感官評價判斷主流煙氣有害成分提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗樣品由云南省大理州煙草公司提供，供試烤煙品種為紅花大金元，選取大理市、祥云縣、賓川縣、彌渡縣、永平縣、云龍縣、洱源縣、劍川縣、鶴慶縣、漾濞縣、南澗縣、巍山縣等12個植煙縣市的144個等級為B2F的煙葉樣品，樣品評吸與危害性指標(biāo)的測定在河南中煙技術(shù)中心進行。

1.2 試驗方法

試驗所用吸煙機為RM－200A轉(zhuǎn)盤式吸煙機（德國Borgwaldt公司）；氣相色譜儀為 Agilent 7890A型，氣相質(zhì)譜儀為Agilent 5975C，高效液相色譜儀為 Agilent 1200（美國 Agilent公司），液相色譜三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀為API 4000（美國ABSCIEX公司），連續(xù)流動分析儀AA3型，離子色譜儀ICS 3000（美國戴安公司）。CO的測定采用GB/T23356—2009；NNN 的測定采用 LC－MS/MS法，B[a]P的測定采用GB/T21130—2007，巴豆醛的測定采用YC/T 254—2008，苯酚的測定采用YC/T 255—2008，HCN 的 測 定 采 用 YC/T253—2008，NH3的測定采用YC/T 377—2010?？緹煾泄儋|(zhì)量的評價采用標(biāo)準YC/T138—1998。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2010與 Mathmatica10進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙感官質(zhì)量與危害性指標(biāo)的描述性統(tǒng)計

由表1可知，烤煙感官質(zhì)量的各指標(biāo)變異系數(shù)保持在2.76%～12.68%范圍內(nèi)，其中：烤煙煙氣濃度的變異系數(shù)最大，為12.68%；其次為灰色的變異系數(shù)，為10.11%；各指標(biāo)中香氣質(zhì)的變異系數(shù)最小?？緹煾泄儋|(zhì)量的偏度系數(shù)與峰度系數(shù)表明：烤煙感官質(zhì)量中香氣質(zhì)、雜氣與煙氣濃度的數(shù)值類型為左偏型尖峭峰，而香氣量、刺激性、余味以及燃燒性為左偏型平闊峰，灰色為右偏型平闊峰，勁頭為右偏型尖峭峰；但各個指標(biāo)的偏度系數(shù)與峰度系數(shù)數(shù)值較小，均在正態(tài)分布可接受范圍內(nèi)。

表1 初烤煙感官質(zhì)量與危害性指標(biāo)的描述性統(tǒng)計

與烤煙感官質(zhì)量相比，烤煙煙氣中危害性指標(biāo)的變異系數(shù)均保持相對較高水平，其中：NH3、B[a]P與苯酚的變異系數(shù)達到了17.17%，15.79%與6.32%，而巴豆醛的變異系數(shù)最小，為8.45%，其它3種危害性指標(biāo)的變異系數(shù)保持在10%左右。7種危害性指標(biāo)的峰度系數(shù)均為負值，這表明樣品煙氣中危害性指標(biāo)的數(shù)值表現(xiàn)為平闊峰，數(shù)據(jù)比較離散；B[a]P、NNK以及HCN的偏度系數(shù)為負值，表明它們的數(shù)值類型為左偏型；巴豆醛、NH3以及CO、苯酚的偏度系數(shù)為正值，表明其數(shù)據(jù)類型為右偏型。綜合而言，各樣品感官質(zhì)量與煙氣危害性指標(biāo)的變異系數(shù)、峰度系數(shù)與偏度系數(shù)的數(shù)值均服從正態(tài)分布，且穩(wěn)定性較好，具有較好的統(tǒng)計學(xué)意義。

2.2 烤煙感官質(zhì)量與危害性指標(biāo)的典型相關(guān)分析

2.2.1 簡單相關(guān)分析 由表2可知，CO與烤煙感官質(zhì)量中雜氣、刺激性和余味極顯著正相關(guān)，而與燃燒性、灰色和勁頭則表現(xiàn)為極顯著負相關(guān)；B[a]P與刺激性和煙氣濃度極顯著負相關(guān)，而與余味顯著正相關(guān)；NH3與燃燒性和勁頭極顯著正相關(guān)；HCN與烤煙刺激性顯著正相關(guān)，而與余味極顯著負相關(guān)；巴豆醛與香氣質(zhì)、香氣量、余味、灰色和燃燒性表現(xiàn)為極顯著或顯著正相關(guān)，而與勁頭極顯著負相關(guān)；苯酚與香氣質(zhì)、刺激性和勁頭呈顯著或極顯著正相關(guān)，而與燃燒性和灰色極顯著負相關(guān)；NNK與香氣質(zhì)、香氣量、刺激性和勁頭呈極顯著正相關(guān)，而與雜氣極顯著負相關(guān)。

2.2.2 典型相關(guān)分析 簡單相關(guān)分析只能反映單個指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系，難以客觀反映烤煙感官質(zhì)量與煙氣危害性指標(biāo)兩組變量整體間的綜合內(nèi)在聯(lián)系。典型相關(guān)分析能夠揭示出兩組變量之間的內(nèi)在聯(lián)系，故對兩組變量初值化的數(shù)據(jù)進行典型相關(guān)分析。由表3可知，第1組和第2組典型相關(guān)變量均達顯著水平，典型相關(guān)系數(shù)分別為0.873（P＜0.01）與 0.749（P＜0.05）。

第1組典型變量（U1，V1）為：

在典型相關(guān)變量（U1，V1）中，由 U1與原始數(shù)據(jù)x的相關(guān)系數(shù)可知，U1與香氣量有較高負相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為－0.892，而與余味有較高正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.843，故U1主要描述了烤煙香氣量(x2)與余味(x5)變化的綜合指標(biāo)；同理，由V1與原始數(shù)據(jù)y的相關(guān)系數(shù)可知，V1與煙氣中B[a]P(y2)和苯酚(y6)均有較高的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.864與0.835，故V1主要描述烤煙煙氣中B[a]P(y2)與苯酚(y6)的綜合指標(biāo)。U1和V1顯著相關(guān)，說明烤煙感官質(zhì)量中香氣量與余味對烤煙煙氣中B[a]P和苯酚影響較大，具體表現(xiàn)為：在一定范圍內(nèi)隨香氣量的升高，煙氣中B[a]P和苯酚含量降低；隨著余味(x5)的增加，煙氣中B[a]P和苯酚含量增加。

表2 烤煙感官質(zhì)量與危害性指標(biāo)的簡單相關(guān)分析

第2組典型相關(guān)變量（U2，V2）為：

在典型相關(guān)變量2中，由U2與原始數(shù)據(jù)x的相關(guān)系數(shù)可以看出，U2與勁頭(x9)有較高正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.908，故U2為主要描述烤煙勁頭變化的綜合指標(biāo)；同理，由V2與y的相關(guān)系數(shù)可知，V2與NH3(y3)和巴豆醛(y5)均有較高的正相關(guān)性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.819與0.878，故V2主要描述烤煙煙氣危害性指標(biāo)中NH3(y3)和巴豆醛(y5)的綜合指標(biāo)。U2和V2顯著相關(guān)，說明烤煙感質(zhì)量中勁頭對NH3(y3)和巴豆醛(y5)影響較大，具體表現(xiàn)為在一定范圍內(nèi)隨感官質(zhì)量中勁頭的升高，煙氣中NH3(y3)和巴豆醛(y5)含量增加。

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，所選烤煙樣品的感官質(zhì)量與危害性指標(biāo)均服從正態(tài)分布，有較好的統(tǒng)計學(xué)意義，尤其是感官質(zhì)量的變異系數(shù)保持在較低水平，代表性較好，煙氣中NH3的變異系數(shù)較大，這可能是與不同產(chǎn)區(qū)烤煙的施氮水平有關(guān)[11]。

簡單相關(guān)分析表明，烤煙感官質(zhì)量的高低對煙氣有害成分的影響較大，尤其是烤煙的刺激性和勁頭，與多達5種危害性指標(biāo)均存在顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系，這主要是由于烤煙的煙堿含量對烤煙勁頭影響較大，蛋白質(zhì)等含氮化合物影響烤煙的刺激性，而煙堿和蛋白質(zhì)又是某些有害成分的前提物質(zhì)[19]。余味和燃燒性與烤煙煙氣危害性指標(biāo)也有較大的相關(guān)關(guān)系，這主要是由于烤煙余味主要由糖類、多酚類等物質(zhì)形成，且這些化學(xué)物質(zhì)是CO和苯酚等物質(zhì)的前提物質(zhì)[20]?？緹熚：π晕镔|(zhì)的產(chǎn)生與烤煙化學(xué)成分的燃燒息息相關(guān)[21]，而化學(xué)成分是烤煙感官質(zhì)量的載體[15]，因此，烤煙的感官質(zhì)量與煙氣有害性物質(zhì)的形成有較高的相關(guān)性。

典型相關(guān)分析表明，隨著烤煙感官質(zhì)量中香氣量的降低，余味的增加，烤煙煙氣中B[a]P和苯酚含量增加，這主要是由于烤煙余味與香氣的產(chǎn)生是由多化學(xué)物質(zhì)共同作用的結(jié)果，尤其是酸堿平衡以及類胡蘿卜素致香前提物質(zhì)以及多酚類物質(zhì)決定的[13]，而B[a]P和苯酚的產(chǎn)生是由這些大分子物質(zhì)裂解轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的[7]。同時，隨著烤煙感官質(zhì)量中勁頭的升高，煙氣中NH3和巴豆醛的含量增加，這主要是因為NH3與巴豆醛是含氮化合物在煙支裂解蒸餾轉(zhuǎn)化而成的，尤其是煙堿與蛋白質(zhì)的降解[12]。

表3 烤煙感官質(zhì)量與危害性指標(biāo)典型相關(guān)分析

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