基于云產(chǎn)卷煙高端原料需求的紅大煙葉化學(xué)成分符合度評價

陳雅瓊 ，劉忠華 ，徐興陽*，楊榮平，張 莉，張 云，魏 剛，合云宇

(1.云南省煙草公司 昆明市公司，云南 昆明 650051； 2.中國煙草總公司 云南省公司，云南 昆明 650011；3.昆明市煙草公司 宜良分公司，云南 宜良 652100； 4.昆明市煙草公司 尋甸分公司，云南 尋甸 655200)

不同質(zhì)量類型區(qū)域的煙葉香氣風(fēng)格各具特色，主要化學(xué)成分也各有特點[1-3]，煙葉香氣風(fēng)格與化學(xué)成分二者密切相關(guān)[4-5].香氣風(fēng)格是一個主觀的、抽象的概念，很難通過具體數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，其主要由區(qū)域特色決定，不容易通過采取生產(chǎn)措施改變；而化學(xué)成分是一個客觀的、可量化的數(shù)據(jù)，通過“良區(qū)良種良法”相配套完全可以得到改善，并對香氣風(fēng)格進(jìn)行強(qiáng)化.對各產(chǎn)區(qū)煙葉化學(xué)成分與對應(yīng)卷煙品牌高端原料需求符合度的有關(guān)研究報道[6-8]顯示，主要是為了更好地認(rèn)識當(dāng)?shù)責(zé)熑~化學(xué)成分特征，為當(dāng)?shù)責(zé)熑~生產(chǎn)技術(shù)改進(jìn)、煙葉品質(zhì)改善和卷煙工業(yè)原料采購提供參考.依據(jù)《昆明煙葉定向需求質(zhì)量評價體系》研究結(jié)果，將昆明煙區(qū)煙葉質(zhì)量分為I區(qū)(包括石林和宜良縣)、II區(qū)(包括晉寧區(qū)、安寧市和富民縣)和Ⅲ區(qū)(包括祿勸、嵩明和尋甸縣)3個質(zhì)量類型區(qū).本研究對照云產(chǎn)卷煙高端原料對昆明煙區(qū)紅大煙葉化學(xué)成分的要求，探索3個質(zhì)量區(qū)域煙葉化學(xué)指標(biāo)的不足，為各質(zhì)量類型產(chǎn)區(qū)改善煙葉化學(xué)指標(biāo)、彰顯煙葉香氣風(fēng)格以及制訂個性化配套生產(chǎn)技術(shù)提供指導(dǎo)依據(jù)，對昆明煙區(qū)煙葉生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義.

1 材料與方法

1.1 材料

鑒于云產(chǎn)卷煙高端原料對中部及上部煙葉需求旺盛，送檢樣品僅選擇紅花大金元品種中部(C3F)和上部(B2F)煙葉，其中普查取樣僅取中部煙葉.

1.2 取樣方法

1.2.1 監(jiān)測點取樣

監(jiān)測點設(shè)在石林和宜良兩個縣，在各縣典型基地單元連片(紅大種植15 hm2以上連片)內(nèi)，選擇最具代表性的一片進(jìn)行多點取樣，各取樣點之間直線距離≥200 m.每片取樣6套，每套包括中部葉(C3F)和上部葉(B2F)各1.5 kg.2017—2019年的取樣地點以村組為單位，每年實行輪作，均在輪作區(qū)開展取樣，取樣等級和數(shù)量保持一致.

1.2.2 普查取樣

在昆明7個紅大種植縣(除嵩明縣外)所有種植紅大的煙站，采用以煙站為中心的“均衡法則”進(jìn)行取樣，每個煙站(包含設(shè)置監(jiān)測點的煙站)選取3.33 hm2以上、直線間隔距離≥3 km 的連片6片，每個連片取樣中部葉(C3F)1.5 kg，每個煙站取樣9 kg. 2017—2019年的取樣地點以村組為單位，每年實行輪作，均在輪作區(qū)開展取樣，取樣等級和數(shù)量保持一致.

1.3 化學(xué)指標(biāo)及檢測方法

煙葉化學(xué)指標(biāo)選擇總糖、還原糖、煙堿、總氮、氯離子、氧化鉀、總多酚等7項指標(biāo).前5項指標(biāo)采用連續(xù)流動法測定；氧化鉀測定參照YC/T 173—2003的方法；總多酚測定采用酒石酸鐵比色法.同時，計算兩糖比(還原糖/總糖)、糖堿比(總糖/煙堿)和氮堿比(總氮/煙堿).

1.4 評價方法

1.4.1 化學(xué)成分符合度的參考指標(biāo)

烤煙化學(xué)成分綜合符合度，又稱烤煙化學(xué)成分可用性指數(shù)(簡稱CCUI).本研究符合度參考依據(jù)為云產(chǎn)卷煙對高端煙葉化學(xué)指標(biāo)的需求.各項指標(biāo)的適宜范圍詳見表1.

1.4.2 化學(xué)成分符合度的計算方法

煙葉化學(xué)成分符合度是針對表1中的8項指標(biāo)，采用模糊數(shù)學(xué)的統(tǒng)計方法對取樣值與參考值的差距進(jìn)行綜合評價的結(jié)果.煙葉化學(xué)成分可用性指數(shù)(CCUI)根據(jù)指數(shù)和法確定，計算公式為：

表1 云產(chǎn)卷煙高端煙葉化學(xué)成分需求參考指標(biāo)

單項指標(biāo)的隸屬度采用隸屬函數(shù)公式確定，隸屬函數(shù)模型包括中間型梯形隸屬函數(shù)模型式(1)和降梯形隸屬函數(shù)模型式(2)，前者用于計算煙葉“總糖、煙堿、糖堿比、氮堿比和氯”等有上下限限定的5項指標(biāo)的隸屬度，后者用于計算“鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、總多酚和兩糖比”等僅規(guī)定下限的3項指標(biāo)的隸屬度.某項指標(biāo)的隸屬度越大，說明該項指標(biāo)與對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的符合程度越高.

中間型梯形隸屬函數(shù)模型：

(1)

式(1)中：x代表被評測的一組樣本中某項指標(biāo)的均值；a代表某項指標(biāo)觀測值中的最小值；b代表標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值；c代表標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上限值；d代表某項指標(biāo)觀測值中的最大值.

降梯形隸屬函數(shù)模型：

(2)

式(2)中：x代表被評測的一組樣本中某項指標(biāo)的均值；a代表某項指標(biāo)觀測值中的最小值；b代表標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的下限值.

本文采用“標(biāo)準(zhǔn)差權(quán)重法”確定各指標(biāo)權(quán)重，即先將所有煙葉樣本的單項指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，求歸一化后的各單項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差(S)；某項指標(biāo)的權(quán)重(Wi)就等于其對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差(Si)與所有指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差之和的比值；標(biāo)準(zhǔn)差大的指標(biāo)離散性大，被賦予的權(quán)重就較高.

計算出各單向指標(biāo)的隸屬度和各指標(biāo)權(quán)重后，通過加權(quán)平均就可計算出綜合隸屬度，即符合度.通過符合度進(jìn)一步判斷煙葉質(zhì)量與對應(yīng)卷煙品牌的原料需求符合性.

1.4.3 化學(xué)成分符合度的檔次劃分依據(jù)

根據(jù)計算結(jié)果，按照經(jīng)驗值判斷，可將煙葉化學(xué)成分符合度(CCUI)劃分為3個檔次.當(dāng)CCUI≥0.80時，表示符合度較好，屬于第1檔次；當(dāng)0.70≤CCUI<0.80時，表示符合度為中等，屬于第2檔次；當(dāng)CCUI<0.70時，表示符合度較差，屬于第3檔次.同樣，根據(jù)經(jīng)驗值判斷，在3 a的跟蹤評價中，若某一單項指標(biāo)有2 a或2 a以上CCUI≥0.95，則被視為可接受指標(biāo)，反之則被視為“缺陷指標(biāo)”.鑒于不同卷煙對原料質(zhì)量要求不一致，本研究劃定的“缺陷指標(biāo)”僅針對云產(chǎn)卷煙高端原料需求而言，不代表普遍意義上的“缺陷”；另一方面，大多數(shù)化學(xué)指標(biāo)受生產(chǎn)措施的影響較大，可以通過調(diào)整生產(chǎn)措施加以解決.

2 結(jié)果與分析

2.1 監(jiān)測點的符合度分析

2.1.1 綜合符合度分析

由表2可知，石林鹿阜基地單元煙葉化學(xué)成分的符合度(CCUI)略高于宜良竹山基地單元.

表2 2017—2019年兩個監(jiān)測點的煙葉化學(xué)成分符合度

2.1.2 分項符合度及缺陷指標(biāo)分析

由表3、表4可知，石林鹿阜基地單元中部及上部煙葉均以氧化鉀和水溶性氯的符合度較低，且上部煙葉總糖的符合度也較低.根據(jù)缺陷指標(biāo)的確定方法，石林鹿阜基地單元中部煙葉的缺陷指標(biāo)為氧化鉀和水溶性氯，上部煙葉的缺陷指標(biāo)為氧化鉀、水溶性氯和總糖(其質(zhì)量分?jǐn)?shù)詳見表5).以此類推，宜良竹山基地單元中部煙葉的缺陷指標(biāo)為水溶性氯、兩糖比和煙堿，上部煙葉的缺陷指標(biāo)為總糖和水溶性氯(其質(zhì)量分?jǐn)?shù)詳見表6).

表3 監(jiān)測點中部煙葉化學(xué)成分分項符合度

表4 監(jiān)測點上部煙葉化學(xué)成分分項符合度

表5 石林縣監(jiān)測點中部及上部煙葉化學(xué)成分缺陷指標(biāo)及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表6 宜良縣監(jiān)測點中部及上部煙葉化學(xué)成分缺陷指標(biāo)及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.2 各縣普查的符合度分析

2.2.1 綜合符合度分析

由表7可知，各縣紅大煙葉化學(xué)成分綜合符合度最好的是石林，隨后依次是晉寧、富民、宜良、尋甸和安寧，祿勸的符合度最低.

2.2.2 分項符合度及缺陷指標(biāo)分析

由表8可知，各質(zhì)量類型區(qū)域之間乃至同一質(zhì)量類型區(qū)內(nèi)不同種煙縣的缺陷指標(biāo)均存在差異.其中，I區(qū)中石林的缺陷指標(biāo)為氧化鉀(詳見表9)，宜良的為水溶性氯和兩糖比(詳見表10)；II區(qū)中晉寧和安寧的缺陷指標(biāo)均為水溶性氯和兩糖比(詳見表10)，富民的為兩糖比和氮堿比(詳見表11)；III區(qū)中尋甸的缺陷指標(biāo)為總糖和水溶性氯(詳見表12)，祿勸的缺陷指標(biāo)為總糖、煙堿、氧化鉀和水溶性氯(詳見表13).

與此同時，對尋甸水溶性氯進(jìn)行了進(jìn)一步分析.由表14可知，尋甸的水溶性氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定性差，2017年嚴(yán)重缺氯，而2019年嚴(yán)重超標(biāo).

表7 2017—2019年各縣級區(qū)域紅大煙葉化學(xué)指標(biāo)符合度

表8 各縣級區(qū)域紅大煙葉化學(xué)成分的分項符合度

表9 石林縣煙葉化學(xué)成分缺陷指標(biāo)及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表10 宜良縣、晉寧區(qū)和安寧市煙葉化學(xué)成分缺陷指標(biāo)及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表11 富民縣煙葉化學(xué)成分缺陷指標(biāo)及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表12 尋甸縣(金源、甸沙)煙葉化學(xué)成分缺陷指標(biāo)及其質(zhì)量分?jǐn)?shù) %

表13 祿勸縣(皎西、撒營盤)煙葉化學(xué)成分缺陷指標(biāo)及其質(zhì)量分?jǐn)?shù) %

表14 尋甸縣(金源、甸沙)煙葉Cl- 質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定性統(tǒng)計

3 討論

在云產(chǎn)卷煙高端原料需求的8項參考指標(biāo)中，總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)會影響兩糖比和糖堿比，煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)會影響氮堿比和糖堿比.因此，在判定某項符合度低的指標(biāo)是否為缺陷指標(biāo)時，要結(jié)合該指標(biāo)以及與其相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)的具體質(zhì)量分?jǐn)?shù)情況來追根溯源.例如：表3顯示，宜良監(jiān)測點中部煙葉氮堿比和糖堿比的符合度都較低，主要是因為煙堿偏低所致，所以缺陷指標(biāo)是煙堿；而兩糖比的符合度低，是由于還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低所致，所以缺陷指標(biāo)是兩糖比.

此外，某項指標(biāo)符合度偏低，不一定是該指標(biāo)在煙葉中的實際質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低造成的，也有可能是因為其質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高所致.對于氧化鉀、總多酚和兩糖比這3項僅規(guī)定下限的指標(biāo)而言，質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于下限值時，符合度偏低；而對于總糖、煙堿、糖堿比、氮堿比和水溶性氯這5項有上下限限定的指標(biāo)而言，除質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于下限值之外，它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于上限值時，也會造成符合度偏低.例如：在研究監(jiān)測點的分項符合度和缺陷指標(biāo)時，2019年宜良監(jiān)測點B2F的總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.63%，低于25%的下限值，符合度偏低；2018年的總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.42%，高于36%的上限值，符合度也偏低；總糖符合度連續(xù)2年較低，因此被確定為缺陷指標(biāo).

本研究中，監(jiān)測點分析結(jié)果是對普查點的印證和補充.在普查點分析結(jié)果中，石林縣煙葉化學(xué)成分綜合符合度優(yōu)于宜良，這與監(jiān)測點分析結(jié)果相一致.對于煙葉化學(xué)成分缺陷指標(biāo)而言，同一縣級區(qū)域監(jiān)測點的缺陷指標(biāo)較之普查點要多.這主要是計算綜合符合度與樣品個數(shù)有關(guān)所致，某一單項指標(biāo)的樣品個數(shù)越多往往離散性越小、符合度越高；反之亦然.以石林煙區(qū)為例，同一指標(biāo)相同等級，在監(jiān)測點取樣僅6個，而在全縣范圍則涉及42個，兩者樣品個數(shù)不一樣，既影響到單項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差值，又影響到綜合指標(biāo)的符合度值.同一植煙縣級區(qū)域內(nèi)，由于監(jiān)測點取樣范圍更小、樣品個數(shù)更少，所以缺陷指標(biāo)會更多.

本研究結(jié)果表明，不同質(zhì)量類型區(qū)域煙葉化學(xué)成分的缺陷指標(biāo)不一致，甚至同一質(zhì)量類型區(qū)域的不同縣份在不同年際間煙葉化學(xué)成分的缺陷指標(biāo)也會不同.煙葉的化學(xué)成分決定其香氣風(fēng)格.因此，不同質(zhì)量類型區(qū)域煙葉香氣風(fēng)格各具特色，這與前人的研究結(jié)果[4-5]相吻合.

針對各縣級區(qū)域煙葉化學(xué)成分的不足，需要采取相應(yīng)的對策措施.其中，針對煙葉總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高和煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低的祿勸等產(chǎn)區(qū)，可以采取適當(dāng)調(diào)減種植密度、增加鉀肥用量的生產(chǎn)對策.這是因為種植密度與煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著的負(fù)相關(guān)[9-10]，與總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著的正相關(guān)[11].種植密度越小煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高、總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低；而適當(dāng)增施鉀量會使煙葉總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降、煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高[11].

針對煙葉總糖和氧化鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低的石林等產(chǎn)區(qū)，前者可以采取合理管控氮肥形態(tài)和調(diào)整當(dāng)季氮肥施用方法相結(jié)合的生產(chǎn)對策.這是因為若單純施用銨態(tài)氮或酰胺態(tài)氮比例會增加煙葉的總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)[12]，若烤煙成熟期土壤中氮素營養(yǎng)供給還較旺盛會導(dǎo)致煙葉總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高[13]；而后者則可以采取在煙葉鉀素營養(yǎng)吸收的高峰期(栽后35～45 d)[14-15]進(jìn)行葉面噴施鉀肥的生產(chǎn)措施，還可以在一定程度上提高煙葉的耐熟性、成熟度和總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)[16-18].

針對煙葉還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低的宜良等產(chǎn)區(qū)，可以采取適當(dāng)施入鎂肥或葉面噴施鎂肥的生產(chǎn)對策.這是因為昆明多數(shù)種煙縣還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)低可能與鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍偏低有關(guān)[19].有研究表明[20]，每公頃施用1 500 kg白云石粉(主要成分為碳酸鈣鎂)可以增加煙葉還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高煙葉糖堿比的協(xié)調(diào)性，提升煙葉的香氣質(zhì)，增加煙葉香氣的透發(fā)性，減輕干燥感，改善余味.

針對煙葉水溶性氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低的產(chǎn)區(qū)，可以在煙葉吸收營養(yǎng)元素的高峰期通過適當(dāng)噴施葉面氯肥來改善.這是因為氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低成為影響煙葉質(zhì)量的重要限制因子[14，21-22]，會影響煙葉柔軟性、吸濕性和耐貯存性，導(dǎo)致煙葉油分少、彈性弱、成絲率與填充力下降，適當(dāng)增加煙葉的含氯量，可以在一定程度上改善烤煙農(nóng)藝性狀、提高煙葉煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)和改善煙葉香氣量[23-25].

4 結(jié)論

通過對2017—2019年云產(chǎn)卷煙高端原料基地?zé)熑~化學(xué)成分符合度分析表明：

1)在昆明煙葉質(zhì)量類型Ⅰ區(qū)，紅大煙葉化學(xué)成分符合度以石林優(yōu)于宜良.其中，石林煙葉總體表現(xiàn)為氧化鉀、水溶性氯和總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，應(yīng)將提高煙葉鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為當(dāng)?shù)氐暮诵纳a(chǎn)技術(shù)措施；宜良煙葉總體表現(xiàn)為水溶性氯和還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，局部表現(xiàn)為上部煙葉總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，應(yīng)將提高煙葉氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)和還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為當(dāng)?shù)氐暮诵纳a(chǎn)技術(shù)措施.

2)在昆明煙葉質(zhì)量類型Ⅱ區(qū)，紅大煙葉化學(xué)成分符合度由高到低依次為CCUI(晉寧)>CCUI(富民)>CCUI(安寧).其中，晉寧和安寧的煙葉化學(xué)成分總體表現(xiàn)為水溶性氯和還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，應(yīng)將提高煙葉氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)和還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為當(dāng)?shù)氐暮诵纳a(chǎn)技術(shù)措施；富民的煙葉化學(xué)成分總體表現(xiàn)為還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，應(yīng)將提高煙葉還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為當(dāng)?shù)氐暮诵纳a(chǎn)技術(shù)措施.

3)在昆明煙葉質(zhì)量類型Ⅲ區(qū)，紅大煙葉化學(xué)成分符合度以尋甸優(yōu)于祿勸.其中，尋甸的煙葉化學(xué)成分總體表現(xiàn)為水溶性氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)不穩(wěn)定，應(yīng)將煙葉氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定控制在合理范圍作為當(dāng)?shù)氐暮诵纳a(chǎn)技術(shù)措施；祿勸的煙葉化學(xué)成分總體表現(xiàn)為總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，煙堿、氧化鉀和水溶性氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，應(yīng)將降低煙葉總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、提高煙葉煙堿、氧化鉀和水溶性氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為當(dāng)?shù)氐暮诵纳a(chǎn)技術(shù)措施.