非優(yōu)質(zhì)烤煙煙葉外觀質(zhì)量與化學(xué)成分特征分析

摘要［目的］歸納非優(yōu)質(zhì)烤煙煙葉的常見(jiàn)特征，為其品質(zhì)改良提供參考。［方法］以8個(gè)地市產(chǎn)區(qū)各10個(gè)工業(yè)等級(jí)樣品為研究對(duì)象，比較不同質(zhì)量檔次煙葉外觀質(zhì)量得分和化學(xué)成分含量情況，并分析指標(biāo)間的相關(guān)性。［結(jié)果］非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀質(zhì)量主要特征部位間表現(xiàn)不同，下部葉為油分少、身份薄、均勻度差，中部葉為油分少、均勻度差、有雜色，上部葉為身份厚、有雜色、均勻度差；化學(xué)成分主要特征部位間表現(xiàn)趨勢(shì)相似，均為含氮化合物、類胡蘿卜素、有機(jī)酸含量偏高，糖類化合物偏低，但下部煙葉差異程度更大。煙葉顏色深度、身份厚度、葉片結(jié)構(gòu)緊密度主要與含氮化合物及部分中性致香成分含量呈正相關(guān)；煙葉油分、均勻度、雜色得分主要與糖類化合物含量呈正相關(guān)，與部分有機(jī)酸含量呈負(fù)相關(guān)；雜色得分與含氮化合物含量呈負(fù)相關(guān)。［結(jié)論］非優(yōu)質(zhì)烤煙煙葉外觀質(zhì)量相對(duì)特征3個(gè)部位的側(cè)重指標(biāo)有所不同，化學(xué)成分差異有共性規(guī)律并與外觀指標(biāo)存在較強(qiáng)相關(guān)性。

關(guān)鍵詞非優(yōu)質(zhì)煙葉；外觀質(zhì)量；化學(xué)成分；質(zhì)量特征；相關(guān)性

中圖分類號(hào)TS41+1"文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611（2024）24-0170-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.24.037

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

AnalysisofAppearanceQualityandChemicalCompositionCharacteristicsofNonHighQualityTobaccoLeaves

ZHANGXin，XUWei-jie，WANGYang-zhongetal

（TechnologyCenter，ShanghaiTobaccoGroupCo.，Ltd.，Shanghai201315）

Abstract［Objective］Tosummarizethecommoncharacteristicsofnonhighqualityflue-curedtobaccoleavestoprovidereferenceforqualityimprovement.［Method］Taking10industrialgradesamplesoftobaccoleavesfromeachof8municipalproducingareasastheresearchobjects，thedifferencesinappearancequalityscoresandchemicalcompositioncontentsofdifferentgradeswerecompared，and"thecorrelationbetweenindexeswasanalyzed.［Result］Nonhighqualitytobaccoleavesshoweddifferentcharacteristicsindifferentpartsofappearancequality，withlessoil，thinnerbody，andpooruniformityinlugs;lessoil，pooruniformity，andvariegatedincutters;andthickerbody，variegated，andpooruniformityinleaf.Thetrendofchemicalcompositioncharacteristicswassimilaramongdifferentparts，withhighercontentofnitrogenouscompounds，pigments，andorganicacids，lowercontentofsugarcompounds，butthedifferencesweregreaterinlowerleaves.Thedepthofleafcolor，thicknessofbodyandtightnessofleafstructureweremainlypositivelycorrelatedwiththecontentofnitrogencompoundsandsomeneutralaromacomponents;oilcontent，uniformityandvariegatedscoreweremainlypositivelycorrelatedwiththecontentofsugarcompounds，andnegativelycorrelatedwithsomeorganicacidcontent;colorscorewasalsonegativelycorrelatedwiththecontentofnitrogencompounds.［Conclusion］Theemphasisindexesoftherelativecharacteristicsoftheappearancequalityofnonhighqualitytobaccoleavesvaryinthreedifferentparts，andtherearecommonrulesinthechemicalcompositiondifferences，whicharestronglycorrelatedwithappearanceindexes.

KeywordsNonhighqualitytobaccoleaves;Appearancequality;Chemicalcomposition;Qualitycharacteristics;Correlation

盡管國(guó)內(nèi)烤煙煙葉收購(gòu)過(guò)程判定為低質(zhì)量檔次的煙葉數(shù)量較少，但由于煙葉收購(gòu)等級(jí)質(zhì)量與工業(yè)認(rèn)可度間存在差異^［1］，卷煙工業(yè)企業(yè)多在打葉復(fù)烤前開(kāi)展個(gè)性化的工業(yè)分選，以提升主體等級(jí)煙葉的符合性和均勻性^［2-4］，這一環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)出一定數(shù)量的低工業(yè)可用性煙葉，提升這部分非優(yōu)質(zhì)原料的使用價(jià)值是卷煙工業(yè)企業(yè)普遍面臨的難題。利用生物酶改善原料品質(zhì)技術(shù)已引起行業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注和研究^［5］，但其靶向物多限于淀粉、蛋白質(zhì)以及纖維素、半纖維素、果膠等大分子物質(zhì)，有時(shí)存在處理效果不明顯或不穩(wěn)定情況，進(jìn)一步拓展非優(yōu)質(zhì)煙葉化學(xué)成分調(diào)控對(duì)象是潛在的彌補(bǔ)手段。

外觀質(zhì)量是煙葉商業(yè)收購(gòu)和工業(yè)分選使用的最直接依據(jù)，企業(yè)間工業(yè)分選標(biāo)準(zhǔn)區(qū)別主要在于外觀指標(biāo)的重要性排序及檔次劃分邊界的不同，對(duì)于判定為非優(yōu)質(zhì)煙葉的否定項(xiàng)往往差異不大^［6-8］。關(guān)于煙葉外觀質(zhì)量與內(nèi)在品質(zhì)關(guān)系的研究已有很多報(bào)道，但多是以國(guó)標(biāo)等級(jí)煙葉為試驗(yàn)對(duì)象，重點(diǎn)分析了優(yōu)質(zhì)煙葉的特征規(guī)律^［9-12］，覆蓋下低等煙葉的研究?jī)H見(jiàn)于烤煙40級(jí)制分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施初期^［13-18］，近年來(lái)針對(duì)非優(yōu)質(zhì)煙葉的系統(tǒng)性研究相對(duì)較少。由于煙草成分的復(fù)雜性，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為非優(yōu)質(zhì)煙葉就是優(yōu)質(zhì)煙葉指標(biāo)特征的否定集合。

該研究通過(guò)對(duì)典型產(chǎn)區(qū)不同質(zhì)量檔次煙葉進(jìn)行外觀質(zhì)量及化學(xué)成分評(píng)價(jià)和檢測(cè)，明確非優(yōu)質(zhì)煙葉的主要相對(duì)特征，為其提質(zhì)改造提供技術(shù)參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)樣品

以云南楚雄和普洱、貴州遵義和畢節(jié)、山東臨沂和日照、福建龍巖和三明8個(gè)地（市）產(chǎn)區(qū)實(shí)際采購(gòu)的B2F、C2F、X2F煙葉為初始對(duì)象，由上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)人員按照工業(yè)使用價(jià)值進(jìn)行分選并制成各產(chǎn)區(qū)的B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4、X2、X3、X4共計(jì)10個(gè)“部位-檔次”的工業(yè)等級(jí)樣品，部位標(biāo)識(shí)后序號(hào)1～4表明質(zhì)量檔次依次降低。共計(jì)制樣80份，每份不少于30片煙葉。

1.2評(píng)價(jià)檢測(cè)

為提高研究結(jié)論的實(shí)用性和通用性，選擇了6項(xiàng)煙葉分選工人容易識(shí)別的外觀指標(biāo)，由制樣人員按照表1所示方法對(duì)煙葉樣品進(jìn)行外觀定量評(píng)價(jià)。其中顏色、身份采用趨勢(shì)性評(píng)分；均勻度為煙葉多項(xiàng)品質(zhì)因素均勻一致程度；雜色除包括通常意義的雜色外，還包含對(duì)光滑、含青的判定。

采用相關(guān)方法^［19-20］分別測(cè)定了樣品中含氮化合物（煙堿、降煙堿、麥斯明、假木賊堿、新煙草堿、脯氨酸）、糖類化合物（果糖、葡萄糖、蔗糖）、多酚（綠原酸、莨菪亭、蕓香苷）、類胡蘿卜素（葉黃素、β-胡蘿卜素）、有機(jī)酸（蘋果酸、檸檬酸、甲酸、乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、2-甲基丁酸、正戊酸、巴豆酸、3-甲基戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、苯甲酸、苯乙酸）、中性致香成分（茄酮、香葉基丙酮、β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮、新植二烯、β-法尼烯、氧化紫羅蘭酮、3-羥基-β-二氫大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、3-羥基索拉韋惕酮）共計(jì)6大類44項(xiàng)指標(biāo)。

1.3數(shù)據(jù)處理采用IBMStatisticsSPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)描述、因子分析和方差分析，采用Chiplot在線繪圖工具進(jìn)行制圖。

2結(jié)果與分析

2.1非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀質(zhì)量特征

對(duì)80份樣品外觀質(zhì)量指標(biāo)定量評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表2），各指標(biāo)得分平均值均在4.5分以上；葉片結(jié)構(gòu)得分的極差為4.67分，標(biāo)準(zhǔn)差為1.16分，離散度最?。挥头值梅值臉O差為7.50分，標(biāo)準(zhǔn)差為2.08分，離散度最大。

對(duì)外觀指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行因子分析，提取出2個(gè)特征根均大于1的因子，方差解釋率分別是45.48%和43.63%。因子1主要反映了煙葉身份、顏色和葉片結(jié)構(gòu)信息，因子2主要反映了煙葉油分、均勻度、雜色及一定程度的葉片結(jié)構(gòu)信息（表3）。2個(gè)因子得分散點(diǎn)圖（圖1）可以清晰展示煙葉部位與等級(jí)變化趨勢(shì)，即橫坐標(biāo)（因子1）由小到大反映了煙葉部位由下到上，縱坐標(biāo)（因子2）由小到大反映了煙葉質(zhì)量由低到高。

對(duì)各等級(jí)樣品按照產(chǎn)區(qū)進(jìn)行配對(duì)方差比較，結(jié)果表明（表4），下部煙葉3個(gè)等級(jí)間身份、油分、均勻度存在顯著差異，X4雜色得分顯著低于X2、X3，且X4油分、身份得分為所有等級(jí)最低，綜合同部位等級(jí)間差異程度及相對(duì)整體的得分水平，下部非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀相對(duì)特征重要度排序?yàn)橛头郑揪鶆蚨龋倦s色＞身份；中部煙葉4個(gè)等級(jí)間油分存在顯著差異，C2、C3、C4間均勻度得分差異顯著，C4雜色得分明顯低于其他等級(jí)，中部非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀相對(duì)特征重要度排序?yàn)橛头郑揪鶆蚨龋倦s色；上部煙葉3個(gè)等級(jí)間均勻度、雜色存在顯著差異，B3和B4的油分得分顯著低于B2，B4的身份、葉片結(jié)構(gòu)得分與B2存在顯著差異，且B4身份、葉片結(jié)構(gòu)、均勻度、雜色得分是所有等級(jí)中的極值，上部非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀相對(duì)特征重要度排序?yàn)殡s色gt;均勻度＞油分gt;葉片結(jié)構(gòu)gt;身份。

2.2非優(yōu)質(zhì)煙葉化學(xué)成分特征從表5可以看出，試驗(yàn)樣品44項(xiàng)化學(xué)成分含量均值范圍較寬泛，其中β-紫羅蘭酮含量均值僅為0.09μg/g，而葡萄糖含量均值則高達(dá)98747.79μg/g；樣品間各指標(biāo)含量也有較大離散性，如葡萄糖含量極差達(dá)到159955.82μg/g。

為比較不同指標(biāo)在等級(jí)間的差異程度，以各產(chǎn)區(qū)C1等級(jí)煙葉各化學(xué)指標(biāo)實(shí)測(cè)值為基準(zhǔn)，計(jì)算對(duì)應(yīng)產(chǎn)區(qū)其余等級(jí)的指標(biāo)含量相對(duì)值，進(jìn)一步求取各等級(jí)化學(xué)成分相對(duì)值的全部產(chǎn)區(qū)均值，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，中部煙葉C1、C2煙葉化學(xué)成分含量接近，部分指標(biāo)與C3、C4差異明顯。6種含氮化合物、3種多酚化合物、2種類胡蘿卜素指標(biāo)在C3和C4中含量較高，其中莨菪亭、脯氨酸相對(duì)含量極差達(dá)到0.50；3種糖類化合物隨等級(jí)下降而減少；10種有機(jī)酸在C3、C4中含量較高，其余9種有機(jī)酸在C1中含量最低或次低，苯乙酸和3-甲基戊酸隨等級(jí)下降而增加且相對(duì)含量極差超過(guò)0.60；11種中性致香成分均表現(xiàn)為C1相對(duì)含量最低，其中二氫獼猴桃內(nèi)酯、β-法尼烯、3-羥基索拉韋惕酮隨等級(jí)下降而增加。

相比中部煙葉，下部煙葉整體表現(xiàn)為含氮化合物、糖類化合物、部分中性致香成分含量偏低，多數(shù)有機(jī)酸含量偏高。下部3個(gè)等級(jí)煙葉6種含氮化合物指標(biāo)均為X2含量最低，其中降煙堿、麥斯明隨等級(jí)下降而增加，相對(duì)含量極差超過(guò)0.75；3種糖類化合物指標(biāo)隨等級(jí)下降而減少，果糖、葡萄糖相對(duì)含量極差超過(guò)0.65；莨菪亭在X3、X4相對(duì)含量比X2煙葉高0.80以上，蕓香苷、綠原酸含量隨等級(jí)下降而減少，但相對(duì)含量極差小于0.25；葉黃素、β-胡蘿卜素含量隨等級(jí)下降而增加，葉黃素相對(duì)含量極差為0.47；除甲酸外的18種有機(jī)酸含量均為X2最低，其中17種隨等級(jí)下降而增加，苯乙酸、苯甲酸、檸檬酸等11項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)含量極差超過(guò)0.73；中性致香成分有10項(xiàng)含量表現(xiàn)為X2最低、X3最高，而3-羥基-β-二氫大馬酮表現(xiàn)為X4＜X3＜X2，但相對(duì)含量極差小于0.10。

相比中部煙葉，上部煙葉整體表現(xiàn)為含氮化合物、莨菪亭、部分有機(jī)酸和中性致香成分含量偏高，糖類化合物含量偏低。上部3個(gè)等級(jí)間6種含氮化合物、2種類胡蘿卜素、除3-羥基-β-二氫大馬酮外的10種中性致香成分含量均為B2＜B4＜B3，其中降煙堿、脯氨酸、3-羥基索拉韋惕酮相對(duì)含量極差≥0.60；果糖、葡萄糖含量為B2＞B4＞B3，蔗糖含量為B2＞B3＞B4，相對(duì)含量極差不超過(guò)0.15；莨菪亭在B2中含量最低，與B3、B4相對(duì)含量極差分別達(dá)0.85、0.48；13種有機(jī)酸為B2含量最低，其中苯乙酸、癸酸、檸檬酸相對(duì)含量極差超過(guò)0.30，而甲酸、巴豆酸、乙酸、丙酸、3-甲基戊酸在B2中含量最高；中性致香成分均為B3最高。

2.3煙葉外觀指標(biāo)與化學(xué)成分關(guān)聯(lián)性分析

K-S檢驗(yàn)顯示，部分指標(biāo)評(píng)價(jià)檢測(cè)結(jié)果呈非正態(tài)分布，采用Kendall’sTau非參數(shù)秩相關(guān)系數(shù)分析煙葉外觀指標(biāo)和化學(xué)成分相關(guān)性，并基于相關(guān)系數(shù)應(yīng)用ward歐式距離法進(jìn)行層次聚類。結(jié)果顯示（圖3），煙葉均勻度和油分歸為一類，主要與糖類化合物、綠原酸、甲酸含量呈極顯著正相關(guān)，與苯甲酸、苯乙酸、莨菪亭、庚酸、己酸等呈極顯著負(fù)相關(guān)；雜色除具有相似規(guī)律外，同時(shí)與含氮化合物含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；煙葉身份和顏色歸為一類，主要與含氮化合物、3-羥基索拉韋惕酮、茄酮、β-法尼烯、氧化紫羅蘭酮等致香成分及辛酸、丁酸等有機(jī)酸呈極顯著正相關(guān)，與蘋果酸呈極顯著負(fù)相關(guān)；葉片結(jié)構(gòu)表現(xiàn)規(guī)律與身份、顏色近似相反。對(duì)比因子分析結(jié)果（表3），糖類化合物、甲酸、綠原酸是煙葉品質(zhì)有利因子，莨菪亭和苯乙酸、苯甲酸、庚酸、己酸、辛酸等是不利因子，植物堿也有一定負(fù)面影響。

3討論與結(jié)論

實(shí)際規(guī)?；a(chǎn)過(guò)程，煙葉質(zhì)量檔次劃分最直接方式依賴于外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)?？紤]到不同企業(yè)實(shí)施煙葉工業(yè)分級(jí)的控制要點(diǎn)存在差異^［6-8］，該研究選取了較易識(shí)別的顏色、身份、葉片結(jié)構(gòu)、油分、均勻度、雜色作為外觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，以期所得結(jié)論更具實(shí)際指導(dǎo)意義。因子分析和方差分析結(jié)果表明，所選6項(xiàng)指標(biāo)可以有效區(qū)分不同質(zhì)量檔次煙葉的外觀差異；同時(shí)可見(jiàn)8個(gè)產(chǎn)區(qū)C1、C2等級(jí)外觀質(zhì)量指標(biāo)因子分析結(jié)果基本一致，即盡管產(chǎn)區(qū)間煙葉外觀質(zhì)量存在地域特征，但工業(yè)認(rèn)定優(yōu)質(zhì)煙葉的基本要求是相似的；隨等級(jí)下降，產(chǎn)區(qū)間離散度變大，即不同產(chǎn)區(qū)非優(yōu)質(zhì)煙葉的外觀相對(duì)特征表現(xiàn)有所不同，跟蹤總結(jié)各產(chǎn)區(qū)非優(yōu)質(zhì)外觀質(zhì)量相對(duì)特征的穩(wěn)定表現(xiàn)是進(jìn)一步的研究方向。3個(gè)部位非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀相對(duì)特征也有差別，主要表現(xiàn)為下部煙葉“油分少、身份薄、均勻度差”，中部煙葉“油分少、均勻度差、有雜色”，上部煙葉“身份厚、有雜色、均勻度差”。化學(xué)成分方面，

在烤煙40級(jí)制分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中，河南烤煙等級(jí)下降時(shí)，水溶性糖含量減少；總氮、揮發(fā)堿、蛋白質(zhì)含量增加，總生物堿含量減少；石油醚提取物、總揮發(fā)性有機(jī)酸及上部煙葉總有機(jī)酸含量減少，中下部煙葉的總有機(jī)酸含量增加；酚類物質(zhì)含量隨等級(jí)變化規(guī)律性不強(qiáng)^［13-18］?！暗吞恰笔怯头稚偌半s色煙葉的常見(jiàn)表現(xiàn)^［21-25］，該研究也發(fā)現(xiàn)非優(yōu)質(zhì)煙葉的3種糖類化合物（果糖、葡萄糖、蔗糖）含量均相對(duì)較低，并與油分、雜色、均勻度得分呈極顯著正相關(guān)。含氮化合物更多的是煙葉部位特征的體現(xiàn)，多與顏色深度、身份厚度、葉片結(jié)構(gòu)緊密程度呈正相關(guān)，但與油分之間的關(guān)系并無(wú)統(tǒng)一描述^{［9-12，21，26-27］}；糟片、烤紅、掛灰煙中煙堿、蛋白質(zhì)和總氮含量比正常煙葉高，但含青和光滑煙稍有降低^［23-25］。該研究發(fā)現(xiàn)同部位非優(yōu)質(zhì)煙葉含氮化合物含量相對(duì)較高，并以降煙堿、麥斯明、脯氨酸表現(xiàn)更為明顯。煙葉石油醚提取物包含了芳香油、類胡蘿卜素、脂肪酸等有機(jī)物，徐興陽(yáng)等^［23］研究發(fā)現(xiàn)烤青煙、雜色煙和枯焦煙的石油醚提取物并未減少，該研究發(fā)現(xiàn)非優(yōu)質(zhì)煙葉中性致香成分含量并非最低，β-胡蘿卜素、葉黃素以及多數(shù)有機(jī)酸含量則相對(duì)較高，在非優(yōu)質(zhì)品質(zhì)改良評(píng)價(jià)過(guò)程可適當(dāng)降低對(duì)致香成分的關(guān)注度，而強(qiáng)化對(duì)類胡蘿卜素、有機(jī)酸的檢測(cè)。

綜上所述，不同部位非優(yōu)質(zhì)煙葉外觀質(zhì)量相對(duì)特征存在差異，但化學(xué)成分上總體表現(xiàn)為含氮化合物、類胡蘿卜素、有機(jī)酸含量偏高而糖類化合物含量偏低，同時(shí)外觀質(zhì)量指標(biāo)得分與化學(xué)成分含量間存在較強(qiáng)相關(guān)性，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行共性或個(gè)性化的化學(xué)成分調(diào)節(jié)，以提高非優(yōu)質(zhì)煙葉內(nèi)在品質(zhì)。

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