雪茄煙葉煙灰白度與其常規(guī)化學(xué)成分之間的相關(guān)性研究

李林林 王榮浩 施友志 潘勇 劉利平 王劍

摘要? ［目的］研究雪茄煙葉中常規(guī)化學(xué)成分與煙灰白度的關(guān)系。［方法］對國內(nèi)外77個雪茄煙樣的總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯含量及其煙灰白度進(jìn)行測試，并應(yīng)用相關(guān)性分析和逐步回歸分析方法進(jìn)行分析。［結(jié)果］國內(nèi)外不同產(chǎn)區(qū)雪茄煙葉常規(guī)化學(xué)成分與煙灰白度差異明顯，雪茄煙葉煙灰白度與煙葉中的鉀和總糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與煙葉中煙堿含量呈顯著負(fù)相關(guān)。［結(jié)論］該研究對提高雪茄燃燒質(zhì)量和煙灰白度具有一定參考意義。

關(guān)鍵詞? 雪茄煙葉；煙灰白度；常規(guī)化學(xué)成分；相關(guān)性分析；逐步回歸分析

中圖分類號? TS41+1? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? A? 文章編號? 0517-6611（2024）09-0165-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.09.037

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Study on the Correlation Between Grey Whiteness and Conventional Chemical Composition of Cigar Tobacco

LI Lin-lin， WANG Rong-hao， SHI You-zhi et al

（Hubei China Tobacco Industry Co.， Ltd.， Wuhan，Hubei 430040）

Abstract? ［Objective］To study the relationship between conventional chemical components in cigar tobacco leaves and ash whiteness.［Method］The contents of total sugar， reducing sugar， total nitrogen， nicotine， potassium，chlorine and the whiteness of cigarette ash were tested in 77 cigar samples at home and abroad， correlation analysis and stepwise regression analysis were used to analyze the data. ［Result］There were significant differences in the conventional chemical composition and ash whiteness of cigar tobacco leaves from different production areas both domestically and internationally. The ash whiteness of cigar tobacco leaves was extremely significant negatively correlated with the potassium and total sugar content in the tobacco leaves， and significantly negatively correlated with the nicotine content in the tobacco leaves.［Conclusion］This study had some reference significance for improving the combustion quality of cigars and the whiteness of cigarette ash.

Key words? Cigar tobacco;Ash whiteness;Conventional chemical composition;Correlation analysis;Stepwise regression analysis

基金項目? 湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項目（2022JSYL4SX1C019）。

作者簡介? 李林林（1992—），女，河南太康人，農(nóng)藝師，碩士，從事雪茄栽培、調(diào)制及發(fā)酵研究。*通信作者，高級經(jīng)營師，從事雪茄原料、工藝加工技術(shù)研究。

收稿日期? 2023-07-10

雪茄煙作為最古老的抽吸類煙草，與傳統(tǒng)的烤煙型、混合型卷煙相比，除了在外形、制作工藝和抽吸方式等方面存在差異，還存在勁頭大、香味足、煙氣醇厚且變化豐富、無任何外源添加劑等特點，受到越來越多消費(fèi)者的青睞［1-2］。通常認(rèn)為高檔雪茄由全煙葉手卷而成［3］，要求達(dá)到“形如茄，灰如雪”的品質(zhì)特征，因此，茄灰的白度也就成為衡量雪茄外觀品相和內(nèi)在品質(zhì)的重要特征。現(xiàn)代卷煙工業(yè)也把煙灰白度作為衡量卷煙品質(zhì)的重要指標(biāo)，它反映卷煙包灰性能和卷煙檔次［4-5］。前人對煙灰顏色影響因素的研究主要集中在卷煙化學(xué)成分、卷制工藝、配方、卷煙紙?zhí)匦?、助燃劑添加量等方面?-8］，但對雪茄煙灰白度這一重要品質(zhì)指標(biāo)的研究至今鮮見報道。

在卷煙煙灰白度評價體系中，穆林等［5］建立了一種定量評價煙灰白度的方法；馬勝楠等［9］利用白度儀建立了一種基于馬弗爐灰化法的卷煙煙灰燃燒完全性評價方法。關(guān)于雪茄煙煙灰評價，前人多采用肉眼直接觀察法對灰色指標(biāo)進(jìn)行人為打分［10-11］，但由于個人視覺差別，以及人眼無法對多個顏色接近的物體進(jìn)行準(zhǔn)確度量，因而存在一定偏差。白度儀可準(zhǔn)確測量物體白度并以數(shù)值的形式記錄下來，目前已廣泛應(yīng)用于化工建材、紙張紙板、面粉等物質(zhì)的白度測量［12-15］，適合該試驗中雪茄煙煙灰白度值的測定。為此，筆者以國內(nèi)外各產(chǎn)區(qū)77個雪茄煙樣品為材料，測定各雪茄煙樣品的煙灰白度和常規(guī)化學(xué)成分含量，并通過逐步回歸分析探究雪茄煙葉常規(guī)化學(xué)成分與其煙灰白度的相關(guān)性，旨在為提高國產(chǎn)雪茄原料品質(zhì)提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料

取四川（18份）、海南（27份）、湖北（3份）、多米尼加（11份）、尼加拉瓜（2份）、巴西（5份）、印尼（8份）、厄瓜多爾（2份）和墨西哥（1份）9個雪茄煙產(chǎn)區(qū)代表性雪茄煙樣品77份。雪茄煙葉樣品由湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司三峽卷煙廠、四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司長城雪茄煙廠、恩施州煙草公司來鳳縣煙葉分公司和海南建恒哈瓦那雪茄有限責(zé)任公司提供。

1.2? 測定項目及方法

1.2.1? 常規(guī)化學(xué)成分的測定。

按YC/T 31—1996［16］的方法處理制備煙末樣品，使用AAⅢ? 續(xù)流動化學(xué)分析儀（德國BRAN+LUEBBE公司）測定水溶性總糖、還原糖、煙堿、總氮、氯和鉀含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），具體方法分別見標(biāo)準(zhǔn)YC/T 159—2002［17］、YC/T 159—2002［17］、YC/T 160—2002［18］、YC/T 161—2002［19］、YC/T 173—2003［20］和YC/T 162—2002［21］。

1.2.2? 煙灰白度的測定。

各雪茄煙樣品分別卷制5根單料煙，收集煙灰，使用WSB-VI白度儀（大吉光電儀器有限公司）測定雪茄煙煙灰白度，具體方法見標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3979—83。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS 21.0進(jìn)行單因素方差分析，用新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，并進(jìn)行簡單相關(guān)分析和多元逐步回歸分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同產(chǎn)區(qū)雪茄煙煙葉煙灰白度與常規(guī)化學(xué)成分的描述統(tǒng)計

77個國內(nèi)外不同產(chǎn)區(qū)雪茄煙樣品常規(guī)化學(xué)成分與煙灰白度的描述統(tǒng)計見表1。由表1可見，各產(chǎn)區(qū)煙葉化學(xué)成分及煙灰白度的變異系數(shù)均大于15%，表明各產(chǎn)區(qū)樣品間存在差異。各產(chǎn)區(qū)總氮和鉀的變異系數(shù)分別為16%和21%，其他化學(xué)指標(biāo)和煙灰白度變異系數(shù)均不小于50%，說明雪茄煙葉中總氮和鉀含量的差異相對較小，其他化學(xué)指標(biāo)和煙灰白度差異較大。國外雪茄煙葉煙堿、總糖、還原糖、鉀、氯含量、糖氮比和糖堿比的平均值低于國內(nèi)煙葉，總氮、鉀氯比、氮堿比和煙灰白度高于國內(nèi)煙葉。

2.2? 不同產(chǎn)區(qū)雪茄煙化學(xué)指標(biāo)和煙灰白度均值的顯著性分析

對國內(nèi)外9個產(chǎn)區(qū)的雪茄煙樣品的常規(guī)化學(xué)成分和煙灰白度的均值進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果見表2。從表2可以看出，國內(nèi)3個產(chǎn)區(qū)的總糖和還原糖含量顯著高于國外產(chǎn)區(qū)；國內(nèi)外不同產(chǎn)區(qū)其他化學(xué)指標(biāo)和煙灰白度也有明顯差異，說明不同生態(tài)條件對煙葉化學(xué)成分和煙灰白度有較大影響。

2.3? 雪茄煙葉煙灰白度與常規(guī)化學(xué)成分的相關(guān)性分析

將雪茄煙葉樣品的常規(guī)化學(xué)成分逐個與煙灰白度進(jìn)行簡單相關(guān)分析，結(jié)果見圖1和表3。相關(guān)系數(shù)顯著性的T（皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)）檢驗表明，雪茄煙葉煙灰白度與煙堿含量呈顯著負(fù)相關(guān)；雪茄煙葉煙灰白度與總糖含量、還原糖含量、鉀含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；雪茄煙葉煙灰白度與糖氮比呈極顯著負(fù)相關(guān)，與糖堿比呈顯著負(fù)相關(guān)。

2.4? 雪茄煙葉常規(guī)化學(xué)成分與煙灰白度的逐步回歸分析

如果將全部化學(xué)指標(biāo)與煙灰白度進(jìn)行回歸，則可能因為存在多重共線性的變量，給回歸系數(shù)的估計帶來不合理的解釋，從而造成建立起來的回歸方程精度低、可靠性差。而利用逐步回歸分析方法可篩選并提出引起多重共線性的變量，以此建立的最優(yōu)回歸模型中的解釋變量既是重要的，又沒有嚴(yán)重多重共線性。為了進(jìn)一步了解雪茄煙煙灰白度與其煙葉中常規(guī)化學(xué)成分含量的相關(guān)性，將雪茄煙煙葉常規(guī)化學(xué)成分與煙灰白度進(jìn)行逐步回歸分析，在SPSS中多元逐步回歸分析時的變量必須服從正態(tài)分布。因此，首先對各指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗。 將77個樣品的常規(guī)化學(xué)成分含量與煙灰白度數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計，得出各指標(biāo)的偏度系數(shù)與峰度系數(shù)，結(jié)果見表4。所有指標(biāo)中，還原糖、氮堿比、糖堿比和鉀氯比4項指標(biāo)的偏度系數(shù)和峰度系數(shù)均大于1，可以認(rèn)為除這4項指標(biāo)外，其余各指標(biāo)的數(shù)據(jù)近似于正態(tài)分布。

根據(jù)表3分析結(jié)果可知，并不是每項化學(xué)成分與煙灰白度都有顯著的相關(guān)性，因此僅選取在0.01和0.05水平上顯著相關(guān)的各化學(xué)指標(biāo)（煙堿、總糖、還原糖、鉀、糖氮比、糖堿比）與煙灰白度進(jìn)行逐步回歸分析，結(jié)合正態(tài)檢驗分析結(jié)果，還原糖和糖堿比的數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，所以將這2項指標(biāo)剔除。最后，化學(xué)指標(biāo)中挑出煙堿含量（x1）、總糖含量（x2）、鉀含量（x3）和糖氮比（x4）4項指標(biāo)與煙灰白度（y）進(jìn)行線性逐步回歸分析，以確定不同化學(xué)指標(biāo)對煙灰白度的影響，逐步回歸方程為y=17.505-0.610x1-0.876x2-2.098x3。

由擬合模型方差分析檢驗結(jié)果（表5）可知，在化學(xué)成分與煙灰白度的回歸分析中，鉀、煙堿和總糖3個指標(biāo)入選為有效變量，方差分析結(jié)果回歸方程達(dá)極顯著水平。說明該模型具有統(tǒng)計學(xué)意義，但模型統(tǒng)計學(xué)意義不等于模型內(nèi)所有的變量就有統(tǒng)計學(xué)意義，還需進(jìn)一步對各變量進(jìn)行檢驗。

表6是對該模型中各個系數(shù)的t測驗檢驗結(jié)果。從表6可以看出，3個自變量的VIF值均小于10，說明3個自變量間不存在共線性關(guān)系?；貧w系數(shù)達(dá)顯著或極顯著水平，說明3個自變量系數(shù)都具有統(tǒng)計學(xué)意義，通過比較3個自變量系數(shù)的絕對值可知，對煙灰白度的影響從大到小依次為鉀含量（x3）>總糖含量（x2）>煙堿含量（x1）。

對煙葉常規(guī)化學(xué)成分指標(biāo)與煙灰白度逐步回歸方程的決定系數(shù)（R2）和殘差進(jìn)行診斷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Durbin-Watson統(tǒng)計量接近2，說明殘差服從正態(tài)分布；決定系數(shù)（R2）為0.532， 說明應(yīng)用當(dāng)前模型能解釋53.2%的因變量變化。由此可知，各化學(xué)指標(biāo)與煙灰白度的擬合方程具有一定的參考意義。

3? 討論

煙灰顏色是反映煙葉燃燒性的一項重要指標(biāo)，也是反映煙葉品質(zhì)的指標(biāo)之一。煙葉中化學(xué)成分通過對煙葉燃燒性的直接或間接影響，影響煙灰顏色。煙草中的鉀主要以離子形態(tài)存在，對煙葉燃燒性產(chǎn)生影響［22-23］，進(jìn)而影響煙灰顏色。該研究中煙葉鉀含量與煙灰白度呈極顯著負(fù)相關(guān)，這可能是因為鉀對煙草的炭化過程產(chǎn)生影響，能有效降低燃燒錐溫度、抑制煙草燃燒［24-25］；也可能是因為鉀鹽對煙葉的成炭機(jī)制及殘?zhí)刻匦援a(chǎn)生影響，煙葉燃燒過程中受熱解離出的鉀離子/原子與煙葉熱解中的某些物質(zhì)結(jié)合成更穩(wěn)定的炭物種，有效降低了焦炭比表面積，使殘?zhí)吭跓熑~分解中更加穩(wěn)定［24-27］。煙葉中的糖類物質(zhì)尤其是多糖含量對煙葉燃燒性具有較大影響［28］。該研究結(jié)果顯示，煙葉總糖含量越高，雪茄煙煙灰顏色越深，這可能是因為總糖含量高對煙葉的燃燒性產(chǎn)生不良影響，煙葉燃燒不完全造成的［29］。劉婷［30］研究指出，煙株成熟期保證充足的水分供應(yīng)可有效降低煙葉中的總氮和煙堿等成分的相對含量，可提高煙葉燃燒性，說明煙堿等含氮化合物對煙葉燃燒性產(chǎn)生負(fù)面影響；常愛霞等［31］在探究烤煙主要化學(xué)成分與感官質(zhì)量的相關(guān)性分析中發(fā)現(xiàn)，煙堿含量與煙葉燃燒性和灰色均呈極顯著負(fù)相關(guān)，這與該研究結(jié)果一致，可能是因為煙堿含量高的煙葉，含氮化合物總量偏高，葉片較厚，且煙葉組織結(jié)構(gòu)粗糙，燃燒性差，燃燒不完全造成的［32］。該研究所建模型能解釋53.2%的因變量變化，說明此擬合方程具有一定的參考意義，為進(jìn)一步研究影響雪茄煙煙灰白度的因素，今后尚需要在礦質(zhì)元素含量如鈣、鎂等離子含量、雪茄煙吸阻和煙葉含水率等方面進(jìn)一步研究。

4? 結(jié)論

該試驗通過相關(guān)分析和逐步回歸分析方法，研究了雪茄煙葉煙灰白度與化學(xué)成分的相關(guān)性，結(jié)果表明：雪茄煙葉煙灰白度與煙葉中的鉀和總糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與煙堿含量呈顯著負(fù)相關(guān)。國內(nèi)外不同產(chǎn)區(qū)雪茄煙葉常規(guī)化學(xué)成分與煙灰白度差異明顯，該研究可為提高國產(chǎn)雪茄原料品質(zhì)提供參考。

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