基于質(zhì)量差異的翠碧1號(hào)煙葉分切研究及應(yīng)用

李少鵬 胡宗玉 張?zhí)毂? 紀(jì)銘陽(yáng) 許強(qiáng) 毛文龍 胡鐘勝 張莉

摘要：為探索煙葉原料合理的分切方法及在生產(chǎn)線上的應(yīng)用，以福建省三明市產(chǎn)的翠碧一號(hào)C3F煙葉為研究對(duì)象，將整片煙葉切成14段，并對(duì)各段煙葉進(jìn)行常規(guī)化學(xué)成分及感官質(zhì)量檢測(cè)、聚類(lèi)和差異分析。結(jié)果表明，翠碧一號(hào)C3F等級(jí)煙葉各分切段通過(guò)聚類(lèi)可分為3個(gè)類(lèi)，葉基、葉中、葉尖分切長(zhǎng)度比分別為33.33%、40.00%、26.67%。3個(gè)類(lèi)別中，除濃度、勁頭和香氣量指標(biāo)以葉尖最高外，其余各感官指標(biāo)均以葉中最高;葉基整體質(zhì)量最差，其雜氣（木質(zhì)氣和青雜氣）較顯露，煙堿含量最低。通過(guò)質(zhì)量差異分析可確定三明煙葉C3F適宜的分切方式為切除葉基20 cm，切后煙葉品質(zhì)改善，工業(yè)適用性進(jìn)一步提升;葉基通過(guò)配方打葉合理使用，實(shí)現(xiàn)了單片煙葉的價(jià)值最大化。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量差異;煙葉;分切;應(yīng)用;化學(xué)成分;感官質(zhì)量

中圖分類(lèi)號(hào)： TS44文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）04-0197-06

收稿日期：2019-11-25

基金項(xiàng)目：江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司項(xiàng)目（編號(hào)：201904）。

作者簡(jiǎn)介：李少鵬（1979—），男，河南新鄉(xiāng)人，碩士，工程師，主要從事原料研究與評(píng)價(jià)。E-mail：45807036@qq.com。

通信作者：張?莉，碩士，工程師，主要從事原料研究與評(píng)價(jià)。E-mail：zhangli@jszygs.com。

煙葉原料在卷煙工業(yè)企業(yè)的發(fā)展中具有至關(guān)重要的地位，是決定卷煙產(chǎn)品品質(zhì)的基礎(chǔ)性要素，是影響卷煙產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。由于大田生長(zhǎng)期同一葉片的不同區(qū)段（葉尖、葉中和葉基）所受的光照條件不同，所以同一葉片的不同區(qū)段內(nèi)含物質(zhì)的代謝、轉(zhuǎn)化和積累的程度不同，導(dǎo)致同一葉片的不同區(qū)段在外觀、化學(xué)成分、感官質(zhì)量等方面存在一定的差異[1-7]。這些差異不僅影響煙葉的精細(xì)化配方和加工性能，而且還降低了煙葉可用性[8-9]。

因此，研究人員根據(jù)單片煙葉質(zhì)量差異，研究不同的分切方法以提高打葉復(fù)烤煙葉質(zhì)量。陳偉等根據(jù)煙葉中石油醚提取物含量的高低將煙葉從葉尖到葉基依次分切為3段[10]。劉江豫等利用單片煙葉外觀質(zhì)量差異進(jìn)行煙葉分切，將X2F、C3F切為2段，將B2F切為3段，以此提升煙葉使用價(jià)值[11]。楊晨龍等分別對(duì)玉溪K326和昆明紅大2個(gè)品種3個(gè)典型等級(jí)初烤煙葉進(jìn)行縱向等面積分切，并分析不同分切部位的近紅外漫反射光譜，可將煙葉分切為葉基和非葉基2類(lèi)[12]。胡巍耀等提出了“3段式”分切方法并應(yīng)用于打葉復(fù)烤中，對(duì)于提高打葉復(fù)烤質(zhì)量和煙葉綜合利用價(jià)值具有十分重要的意義[13-14]。但針對(duì)翠碧一號(hào)這一特色品種煙葉的質(zhì)量差異及分切應(yīng)用的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此本研究對(duì)翠碧一號(hào)煙葉開(kāi)展質(zhì)量差異分析，根據(jù)配方需求尋找精準(zhǔn)的分切方式及2次配比方法，為緩解煙葉原料結(jié)構(gòu)性矛盾、煙葉精細(xì)化分組加工及精細(xì)化使用提供技術(shù)支撐。

1?材料與方法

1.1?供試材料

樣品為2017年度江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司調(diào)撥福建三明寧化煙葉，品種為翠碧一號(hào)，等級(jí)為C3F，由江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司提供。

1.2?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按圖1所示將選后煙葉C3F從煙梗開(kāi)始按照長(zhǎng)度8 cm、4 cm、4 cm……進(jìn)行切段，共計(jì)分切為14段，段位編碼為X1～X14。

1.3?檢測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法

將各分切段煙葉分別去梗，半段用于常規(guī)化學(xué)成分檢測(cè)，半段用于感官評(píng)吸。常規(guī)化學(xué)成分檢測(cè)樣品切絲后在烘箱40℃條件下烘2 h，磨成粉末，過(guò)40目篩。依據(jù)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定常規(guī)化學(xué)成分6項(xiàng)指標(biāo)[15-19]并計(jì)算糖堿比、氮堿比和鉀氯比3項(xiàng)衍生值;感官評(píng)吸樣品切絲后卷制，按要求調(diào)節(jié)水分[20]。由江蘇中煙技術(shù)中心組織評(píng)吸，感官質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)包括香氣質(zhì)、香氣量、濃度、勁頭、雜氣、刺激性、余味等。

1.4?數(shù)據(jù)處理

利用DPS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行最優(yōu)分割法分析。最優(yōu)分割法是聚類(lèi)分析的一種，是對(duì)有序樣品進(jìn)行分類(lèi)（分段）的一種數(shù)學(xué)方法，具有客觀、最優(yōu)的特點(diǎn)，它能使樣品段內(nèi)部各樣品間的差異最小，而段與段之間的差異最大。計(jì)算過(guò)程如下：

（1）樣本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理;

（2）定義直徑：最優(yōu)分割法用“直徑”來(lái)表示段內(nèi)的差異程度，段內(nèi)差異越小，直徑就越小，類(lèi){xi，xi+1，…，xj}（1≤i≤j≤n-1）的直徑記為D（i，j），一般采用“離差平方和”作為直徑，即

D（i，j）=∑jl=i（x1-xij）2。

式中，xij為第i個(gè)到第j個(gè)樣本的均值;

（3）計(jì)算目標(biāo)函數(shù);

（4）精確最優(yōu)解的求法;

（5）較優(yōu)分段法的確定。通常以曲線法確定適宜分段數(shù)，將n個(gè)樣本分為k類(lèi)，作出目標(biāo)函數(shù)隨分段數(shù)變化的曲線e[p（n，k）]與K關(guān)系曲線，取該曲線拐彎處或者開(kāi)始變平處對(duì)應(yīng)的分段數(shù)為最適宜的分段法。還可通過(guò)計(jì)算比值β（k）= e[p（n，k-1）]/e[p（n，k）]進(jìn)一步確定K值，當(dāng)β值較大時(shí)，說(shuō)明分成K段最優(yōu)[21]。用SPSS20.0軟件進(jìn)行Kruskal-Wallis H 檢驗(yàn)。

2?結(jié)果與分析

2.1?分切段聚類(lèi)及質(zhì)量差異分析

2.1.1?分切段聚類(lèi)

以各分切段煙葉樣品感官指標(biāo)及常規(guī)化學(xué)指標(biāo)及衍生值為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)行最優(yōu)分割分析得到各段內(nèi)直徑D（i，j），結(jié)果如表1所示;并計(jì)算目標(biāo)函數(shù)e[p（n，k）]，根據(jù)計(jì)算的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行分類(lèi)（表2）。

建立e[p（n，k）]與K的相關(guān)曲線（圖2）?？芍?，e[p（n，k）] 隨分段數(shù)的增加呈遞減趨勢(shì)，在K=3，4處出現(xiàn)拐點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算e[p（n，k）] 的斜率（表3），可知曲線非負(fù)斜率在K=3時(shí)絕對(duì)值最大，在K=5 后遞減趨勢(shì)趨于平緩;同時(shí)進(jìn)一步計(jì)算誤差函數(shù)比值驗(yàn)證，β（3）>β（4），表明C3F煙葉分段數(shù)為3時(shí)，段間差異效果最明顯。

綜上所述，將14個(gè)分切段煙葉劃分為類(lèi)別1（X1～X4）、類(lèi)別2（X5～X10）、類(lèi)別3（X11～X14）3類(lèi)，即葉基、葉中、葉尖，分切長(zhǎng)度比為33.33%、40.00%、26.67%。

2.1.2?分切段不同類(lèi)別質(zhì)量差異分析

通過(guò)表4方差齊次性檢驗(yàn)結(jié)果表明，煙堿P<0.05，不符合參數(shù)檢驗(yàn)條件，因此選用非參數(shù)檢驗(yàn)中的Kruskal-Wallis H 檢驗(yàn)方法來(lái)檢驗(yàn)多個(gè)獨(dú)立樣本的指標(biāo)間差異。由表5中Kruskal-Wallis H 檢驗(yàn)結(jié)果可知：各指標(biāo)近似性顯著性概率均小于0.05，拒絕原假設(shè)，說(shuō)明3個(gè)類(lèi)別的各指標(biāo)存在差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

由表6、圖3可知，3個(gè)類(lèi)別的香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性和工業(yè)適用性表現(xiàn)為葉基與葉中、葉尖均差異顯著，但葉中與葉基差異不顯著;香氣質(zhì)、雜氣、刺激性和工業(yè)適用性4個(gè)感官指標(biāo)得分排序：葉中>葉尖>葉基，香氣量得分排序：葉尖>葉中>葉基。3個(gè)類(lèi)別的濃度和勁頭表現(xiàn)為葉基、葉中和葉尖均差異顯著，且濃度和勁頭從葉基到葉中、葉尖依次遞增。葉基、葉尖的余味與葉中差異顯著，但葉基與葉尖余味差異不顯著，葉中余味優(yōu)于葉尖和葉基，葉基余味最差。

葉基的煙堿含量與葉中、葉尖均差異顯著，但葉中和葉尖差異不顯著，葉尖煙堿含量最高，葉基最低。葉中糖堿比與葉尖差異顯著，葉基與葉中、葉尖均差異不顯著，以葉中糖堿比最高;葉基、葉中和葉尖氮堿比差異均顯著，以葉基最高，葉尖最低;葉尖鉀氯比與葉中、葉尖差異顯著，但葉基與葉中差異不顯著，以葉尖最高，葉基最低。

綜上可知，3個(gè)類(lèi)別綜合質(zhì)量整體排序?yàn)槿~基<葉尖<葉中。葉基最差，其香氣質(zhì)稍差、香氣量稍有、雜氣（木質(zhì)氣和青雜氣）較顯露，刺激性稍大、余味尚凈、稍有殘留，且煙堿含量最低、氮堿比最高。以葉中綜合質(zhì)量最佳，其感官質(zhì)量各指標(biāo)除濃度、勁頭和香氣量外，其余各指標(biāo)均得分最高。

2.2?分切點(diǎn)的確定

葉基屬于1張煙葉的葉基部分?且感官質(zhì)量相

對(duì)較差，現(xiàn)將葉基（X1+X2+X3+X4）切除，即切除葉基20 cm以驗(yàn)證是否可以提高整片煙葉感官質(zhì)量。

為進(jìn)一步驗(yàn)證分切效果，將C3F煙葉分3個(gè)處理進(jìn)行切基，分別為切基16 cm、切基20 cm和切基24 cm，并進(jìn)行感官比較，結(jié)果見(jiàn)表7：與對(duì)照相比，切除不同長(zhǎng)度葉基處理的樣品整體感官質(zhì)量均有不同程度提升，其香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性和工業(yè)可用性有較明顯提高，感官質(zhì)量總分以切基20 cm 最高，切基長(zhǎng)度達(dá)到極限值24 cm時(shí)，其香氣量、濃度和勁頭稍增大，余味稍變差，且煙氣細(xì)膩程度有降低趨勢(shì)。綜上所述將C3F切基長(zhǎng)度定為20 cm。

2.3?分切的在線應(yīng)用及效果比對(duì)

由表8可知，生產(chǎn)線取樣評(píng)吸結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室結(jié)果趨勢(shì)一致，切基后煙葉感官質(zhì)量整體好于對(duì)照樣，尤其是香氣質(zhì)改善、香氣量增加，雜氣（木質(zhì)氣）減輕，刺激性降低，工業(yè)適用性進(jìn)一步提升。但生產(chǎn)線切基后煙葉的香氣質(zhì)、雜氣等指標(biāo)較實(shí)驗(yàn)室結(jié)果稍低，這與生產(chǎn)線切基精確度受擺放整齊度影響較大有關(guān)。

由表9可知，樣品A（上部煙配方模塊）加入C3F葉基配打后，勁頭、濃度均降低，煙氣細(xì)膩程度稍增加，上部煙氣息減弱，其他感官指標(biāo)整體持平。表明葉基的加入對(duì)于平衡煙氣、降低勁頭有較明顯效果，實(shí)現(xiàn)了1+1>2的效果。

3?結(jié)論

翠碧一號(hào)C3F煙葉各分切段通過(guò)聚類(lèi)可分為3個(gè)類(lèi)別，即葉基、葉中、葉尖，分切長(zhǎng)度比分別為33.33%、40.00%、26.67%。

3個(gè)類(lèi)別中，除濃度、勁頭和香氣量指標(biāo)以葉尖最高外，其余各感官指標(biāo)均以葉中最高，葉基最低;葉基整體質(zhì)量最差，其香氣質(zhì)稍差、香氣量稍有、雜氣（木質(zhì)氣和青雜氣）較顯露，刺激性稍大、余味尚凈、稍有殘留，且煙堿含量最低、氮堿比最高，可能與其身份較薄、內(nèi)含物不足有關(guān)。葉中綜合質(zhì)量最佳，其感官質(zhì)量各指標(biāo)除濃度、勁頭和香氣量外，其余各指標(biāo)均得分最高。

通過(guò)質(zhì)量差異分析可確定三明煙葉C3F適宜的分切方式為切除葉基20 cm，切后煙葉香氣質(zhì)改善、香氣量增加，雜氣減輕，刺激性降低，工業(yè)適用性進(jìn)一步提升。且切掉的葉基與其他等級(jí)配打，對(duì)平衡煙氣、降低勁頭有較明顯效果。

通過(guò)分切及配方技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)1張煙葉的使用價(jià)值最大化，切去葉基剩余的部分整體品質(zhì)有相對(duì)明顯的提升，對(duì)于滿足江蘇中煙“南京”品牌對(duì)于高香氣、高滿足感的原料需求有重要意義，同時(shí)相對(duì)較差的葉基部分通過(guò)配打合理使用，實(shí)現(xiàn)了細(xì)化1張煙葉的價(jià)值最大化。

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