烤煙煙絲填充值與其理化指標和感官品質(zhì)的關系

劉新民，杜詠梅，程 森，董建新，侯小東，王成棟，顧毓敏，殷壽安，解 燕，劉加紅

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所，青島 266101；2.上海煙草集團有限責任公司技術中心，上海 200082；3.云南省煙草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655000）

填充值又叫填充力，為單位質(zhì)量的煙絲在標準壓力下占有的體積[1]。在卷煙生產(chǎn)中，煙絲填充值不僅影響煙絲消耗量及卷煙成本，也影響卷煙吸阻、抽吸口數(shù)，從而影響卷煙焦油含量的關鍵指標[1-4]。煙絲填充值與其理化特性密切相關[2-7]，閆克玉等[6]研究了河南 40級烤煙煙葉理化指標間的相關性，揭示了烤煙填充值與主要化學指標的關系；王冬等[7]通過烤煙物理特性與化學成分的相關及逐步回歸分析，發(fā)現(xiàn)煙絲填充值與總糖含量關系密切；李燕等[4]運用六西格瑪方法，確定了制絲生產(chǎn)過程影響煙絲填充值的關鍵物理因素，設計了提高煙絲填充值的最優(yōu)物理參數(shù)組合；薛超群等[8-9]對填充值與評吸質(zhì)量的關系進行了研究。但有關填充值與煙葉物理特性、化學成分以及感官質(zhì)量關系的系統(tǒng)研究還未見報道。本研究選擇云南宣威中部代表煙葉，研究影響煙絲填充值的主要物理、化學指標及其影響規(guī)律，分析煙絲填充值與其煙氣風格特征及香吃味品質(zhì)的關系，為通過煙葉理化指標預測或調(diào)控煙絲填充值，協(xié)調(diào)煙絲填充值與其煙氣感官品質(zhì)的關系，提供技術依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 煙葉樣品收集

以云南宣威為代表產(chǎn)區(qū)，以鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）為單位，每鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）（22個）選取中部葉C3F等級代表樣品6～8份，每份3 kg，共收集140份樣品。經(jīng)專家外觀鑒定平衡后，取1.5 kg，用于理化指標測定和感官評價。

1.2 物理指標測定

葉面密度、平衡水分測定參考文獻[10]；填充值測定根據(jù)行業(yè)標準（YC/T 152—2001 卷煙 煙絲填充值的測定）進行。

1.3 化學指標測定

總糖、還原糖：YC/T 32—1996；總氮：YC/T 33—1996；總植物堿：YC/T 34—1996；淀粉：YC/216—2007；鉀：YC/T 173—2003；鈣：YC/T 174—2003；鎂：YC/T 175—2003；氯：YC/T 153—2001；總揮發(fā)堿：YC/T 35—1996；醚提物：YC/T 176—2003；多酚：YC/T 202—2006；硫：比濁法[11]；磷：釩鉬黃比色法。

1.4 感官評價

感官評價工作由中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所評吸委員會進行。感官評價包括風格特征和感官香吃味品質(zhì)指標。風格特征指標包括：清香型風格香型典型性（根據(jù)宣威煙葉香型風格特點，用數(shù)值表示其清香型風格典型性，分4個檔次：清香型風格明顯：4.5～5分；較明顯：4～4.5分；有：3.5～4分，較弱：3～3.5分。）、勁頭（5分）、濃度（5分）、成團性（5分）、干燥感（5分）、甜度（5分）、柔和性（5分）。風格特征指標均不計入總分。

感官質(zhì)量指標包括：香氣質(zhì)（18分）、香氣量（20分）、余味（20分）、雜氣（15分）、刺激性（18分）、燃燒性（5分）、灰色（4分），共100分。

選擇風格特征以及質(zhì)量檔次中等的卷煙作為內(nèi)標煙支，在評吸過程中，每3支煙插入1支標準煙支進行校正。有7位評吸專家參加了評吸工作，根據(jù)標準差檢驗，剔除異常值后，每一樣品取各評價指標的平均值作為分析數(shù)據(jù)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析工作由EXCEL及DPS9.05完成。

2 結(jié) 果

2.1 烤煙煙絲填充值與其理化指標的關系

2.1.1 與平衡水分及葉面密度的關系 烤煙煙絲填充值與其平衡水分及葉面密度簡單相關系數(shù)分別為-0.7739、-0.1826（相關系數(shù)臨界值，r0.05=0.1660；r0.01= 0.2170，下同）。進一步通過方差分析看出（表1），隨填充值的升高，煙絲平衡水分、葉面密度分別呈極顯著、顯著降低趨勢，但它們之間的關系并非線性。

平衡水分與填充值的關系散點圖擬合曲線為一元三次曲線（P=0）（圖1），根據(jù)方程的決定系數(shù)，平衡水分對填充值的作用可達65%。進一步由二者關系趨勢線看出，平衡水分含量較小的情況下，煙絲填充值隨平衡水分升高而顯著降低，至平衡水分大于16%，煙絲填充值隨平衡水分的變化較小。

填充值小于2.5 cm3/g，葉面密度較高，填充值大于3.5 cm3/g，葉面密度較低，但填充值在2.5～3.5 cm3/g范圍內(nèi)，葉面密度差異不顯著（表1）。

2.1.2 與主要化學指標的關系 由簡單相關系數(shù)（表2）看出，填充值與含碳化合物（總糖、還原糖、淀粉）呈極顯著負相關，與含氮化合物（總植物堿、總氮、總揮發(fā)堿）及醚提物、莨菪亭呈顯著或極顯著正相關，與鈣、磷分別呈極顯著、顯著正相關。在不同填充值范圍內(nèi)，將與煙絲填充值具有顯著、極顯著相關性的主要化學指標進行方差分析（表3），除不同填充值范圍煙絲磷含量差異達不到顯著水平外，其他化學指標均存在極顯著、顯著差異。隨煙絲填充值升高，總糖、還原糖、淀粉含量有顯著降低的趨勢，總氮、揮發(fā)堿、醚提物、鈣、莨菪亭有顯著升高的趨勢，但它們之間的關系均不呈線性。

表1 不同填充值范圍煙絲平衡水分、葉面密度方差分析Table1 Variance analysis of equilibrium water content and leaf density between different value ranges of filling power

表2 煙絲填充值與其主要化學指標的相關性Table 2 Correlation analysis between filling power and the content of major chemical component of cut tobacco

表3 不同填充值范圍煙絲主要化學指標方差分析 %Table 3 Variance analysis of the content of major chemical component between different value ranges of filling power of cut tobacco

圖1 平衡水分與煙絲填充值關系散點圖及趨勢線Fig.1 The scatter diagram and trendline between filling power and equilibrium water content of cut tobacco

水溶性糖含量與煙絲填充值的相關系數(shù)最高，且不同填充值范圍的煙絲糖含量差異極顯著，因此，在化學指標中，糖含量對填充值的影響較大。由圖2看出，隨總糖含量的提高，填充值顯著降低，糖含量大于31%，煙絲填充值趨于穩(wěn)定。

2.1.3 煙絲填充值與其理化指標的回歸和通徑分析 將煙絲主要理化指標對其填充值進行逐步回歸分析，獲得回歸方程：Y填充值=7.03567-0.205019X平衡水分-0.0540582X葉面密度-0.03012156X總糖-0.0323356X淀粉+2.20589X莨菪亭（P=0），方程的決定系數(shù)R2=0.8750，因此，根據(jù)回歸分析結(jié)果，平衡水分、葉面密度、總糖、淀粉、莨菪亭5個指標對煙絲填充值的決定作用可達88%。進一步通過通徑分析看出（表4），對煙絲填充值直接作用最大的為平衡水分，其次是總糖含量。

2.2 烤煙煙絲填充值與煙氣感官品質(zhì)的關系

根據(jù)相關分析，在煙氣風格指標中，煙絲填充值與煙氣清香型風格典型性以及煙氣成團性、干燥感、甜度、柔和性呈極顯著負相關（相關系數(shù)分別為：-0.3197、-0.3063、-0.3625、-0.3181），與煙氣勁頭呈極顯著正相關（相關系數(shù)為 0.3315）；在感官質(zhì)量指標中，煙絲填充值與香氣質(zhì)、香氣量、余味、雜氣、刺激性以及評吸總分均呈極顯著負相關（相關系數(shù)分別為：-0.3282、-0.3353、-0.2921、-0.3106、-0.2793、-0.3223）。

圖2 不同總糖含量范圍煙絲填充值Fig.2 Filling power in different content of total sugar of cut tobacco

表4 理化指標與煙絲填充值關系的通徑分析Table 4 Path analysis between filling power and the major indices of physical feature and chemical components of cut tobacco

通過方差分析看出（表5），在煙絲填充值小于3.5 cm3/g的范圍內(nèi)，隨填充值提高，煙氣清香型風格典型性、成團性、干燥感、甜度、柔和性以及感官質(zhì)量指標雖然呈降低的趨勢，煙氣勁頭呈升高的趨勢，但不同煙絲填充值范圍煙氣感官品質(zhì)指標差異不顯著。煙絲填充值大于3.5 cm3/g，煙氣感官品質(zhì)指標出現(xiàn)明顯拐點（表5，圖3），煙氣勁頭極顯著升高，煙氣風格特征指標（清香型風格典型性、成團性、干燥感、甜度、柔和性）以及香吃味品質(zhì)指標（香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、余味、刺激性得分及評吸總分）極顯著降低。

圖3 不同填充值煙絲煙氣清香型風格典型性及評吸總分Fig.3 Scores of flavor types and sensory quality in different value ranges of filling power of cut tobacco

表5 不同填充值范圍煙絲感官品質(zhì)指標差異比較Table 5 Variance analysis of major sensory indices between different value ranges of filling power of cut tobacco

3 討 論

宣威烤煙平衡水分對煙絲填充值的直接影響最大，其次是總糖含量，二者均與煙絲填充值極顯著負相關，這與前人[2,4]的研究結(jié)果一致。但平衡水分、總糖含量與煙絲填充值都不是直線關系，平衡水分與煙絲填充值關系擬合曲線為一元三次曲線，平衡水分含量較小的情況下，煙絲填充值隨平衡水分升高顯著降低，平衡水分大于16%，煙絲填充值隨平衡水分的變化較小。總糖含量小于31%，隨總糖含量提高，填充值呈顯著降低的趨勢，總糖含量大于31%，填充值隨總糖含量的變化不顯著。根據(jù)相關分析結(jié)果，烤煙煙絲填充值還與還原糖、總氮、揮發(fā)堿、鈣、醚提物、淀粉呈極顯著相關，這與閆克玉[6]、王冬[7]、田靈[2]等的研究結(jié)果一致，但填充值與煙葉理化指標的逐步回歸方程并未引入以上指標，說明以上指標對煙絲填充值的直接作用不大，其與填充值的高度相關是由于它們與平衡水分或總糖含量的共線性引起的。

在卷煙生產(chǎn)中，提高煙絲填充值，不僅可以減少煙絲消耗，降低成本，還可以增強燃燒性，減少抽吸口數(shù)，降低卷煙焦油釋放量。但是，根據(jù)本文研究結(jié)果，宣威烤煙煙絲填充值大于3.5 cm3/g，其煙氣清香型風格典型性顯著變?nèi)酰瑹煔馊岷托浴⑻鸲取⒊蓤F性等風格特征指標得分顯著降低，煙氣香氣質(zhì)、香氣量雜氣、刺激性、余味以及評吸總分也顯著降低，因此，在煙葉生產(chǎn)及使用過程中，應注意協(xié)調(diào)烤煙煙絲填充值與其感官品質(zhì)的關系，在保證煙草香吃味品質(zhì)的情況下，提高填充值。另外，本文有關烤煙煙絲填充值與感官品質(zhì)關系的研究結(jié)果與閆克玉[9]、薛超群[8]等的研究不一致，可能與選擇樣品的地域有關。

本文在相關分析的基礎上，通過方差分析，結(jié)合趨勢圖，一方面，揭示了宣威烤煙煙絲填充值隨煙葉主要理化指標變化的規(guī)律，確定了主要理化指標（平衡水分、總糖）對煙絲填充值影響的拐點，并建立了煙絲填充值的理化指標預測方程；另一方面，揭示了宣威烤煙感官質(zhì)量風格隨煙絲填充值變化的規(guī)律及拐點。但是，我國不同產(chǎn)地煙葉理化特性及填充值差異較大，該結(jié)果是否適用于其他產(chǎn)區(qū)煙葉，還需進一步研究驗證。

4 結(jié) 論

宣威烤煙煙絲填充值與其煙葉理化特性和感官品質(zhì)關系密切。在分析的理化指標范圍內(nèi)，平衡水分、葉面密度、總糖、淀粉、莨菪亭對煙絲填充值的直接影響較大，它們與填充值逐步最優(yōu)回歸方程的決定系數(shù)達88%，其中，平衡水分對煙絲填充值影響最大，其次是總糖含量。平衡水分含量與煙絲填充值擬合曲線為一元三次方程，決定系數(shù)達65%。平衡水分含量較少的情況下，煙絲填充值隨平衡水分升高而顯著降低，至平衡水分大于16%，煙絲填充值隨平衡水分的變化較小。總糖含量小于31%，隨總糖含量提高，煙絲填充值呈顯著降低的趨勢，總糖含量大于31%，填充值隨總糖含量的變化不顯著。煙絲填充值小于3.5 cm3/g，其與煙氣感官品質(zhì)的相關性較弱，填充值大于3.5 cm3/g，煙氣勁頭極顯著升高，煙氣清香型風格典型性以及感官質(zhì)量總分極顯著降低。

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