云南煙區烤煙化學成分含量變化與聚類分析

聶 鑫，李枝樺，羅華元，唐 鷺，張 梅，董時飛，馬曉龍，蘭建強

（1. 紅云紅河（煙草）集團有限責任公司原料部，云南 昆明 650231；2. 云南農業大學煙草學院，云南 昆明 650201）

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云南煙區烤煙化學成分含量變化與聚類分析

聶 鑫1，李枝樺1，羅華元1，唐 鷺1，張 梅1，董時飛1，馬曉龍1，蘭建強2

（1. 紅云紅河（煙草）集團有限責任公司原料部，云南 昆明 650231；2. 云南農業大學煙草學院，云南 昆明 650201）

摘 要：采用聚類分析及多重比較，分析并評價了云南7個州（市）34個植煙縣的1 120份樣品的主要化學成分。結果表明云南煙區烤煙化學成分均值均在優質煙的適宜值范圍內，化學成分協調，是烤煙的優質產區；聚類分析方法將云南煙區分為5類，中糖中堿中鉀低氯區、高糖中堿中鉀中氯區、中糖低堿高鉀高氯區、中糖中堿低鉀中氯區和中糖中堿中鉀中氯區；多重比較結果表明各類別間主要化學成分存在差異。

關鍵詞：云南煙區；化學成分；聚類分析；多重比較

煙葉品質是多種化學成分作用的綜合結果，是決定煙葉品質的內在關鍵因素，同時烤煙的化學成份易受生態環境的影響，不同的生態條件及栽培調制措施形成了烤煙的不同風格特征[1-5]。云南省是我國清香型特色優質煙葉的主要產區之一，海拔高度相差懸殊，立體氣候特征明顯。目前孫建鋒、周翔、李曉霞對河南、重慶、山東等省份的煙葉化學成分進行了分析并聚類，而對云南不同產區烤煙化學成分的比較及分區聚類報道較少[6-9]。筆者研究分析了云南不同煙區烤煙化學成分的含量狀況，旨在明確不同煙區煙葉化學成分的地域分布特點，并對煙葉的主要化學成分進行比較與聚類分析，以期為合理布局云南煙葉生產種植區劃提供理論依據，明確定位云南不同煙區的質量風格特征，提升原料基地煙葉品質，為卷煙工業建立品牌導向型專屬核心原料基地提供參考，對于彰顯原料基地煙葉風格特色具有重要意義。

1　材料與方法

1.1研究材料

材料選取云南省昆明、曲靖、紅河、文山、保山、大理和普洱7個州（市）34個植煙縣2013年所產煙葉，共1 120份煙樣，等級為C3F。采集煙樣選擇在能代表各縣（市）煙葉生產水平的的主栽品種。

1.2樣品主要化學成分分析

分析檢測化學成分項目共計9項：總糖、還原糖、淀粉、煙堿、總氮、鉀、石油醚提取物和氯。糖、還原糖、總氮、石油醚提取物、氯和鉀分別按照中華人民共和國煙草行業標準YC/T 159-2002、YC/T166-2003、YC/T 176-2003、YC/T 162-2002、YC/T 173-2003進行測定，煙堿與淀粉測定參考王瑞新[11]的方法。比較樣品與優質烤煙化學成分的適宜頻率，優質烤煙化學成分的適宜值范圍為：總糖20%～26%，還原糖18%～22%，氯0.3%～0.8%，總氮1.5%～2.5%，煙堿1.5%～3.5%，石油醚提取物6%～8%，鉀大于2.5%，淀粉小于3%[11-13]。

1.3數據分析

采用EXCEL、SPSS18.0及SAS6.0統計軟件對數據進行統計分析[14-16]。

2　結果與分析

2.1云南煙區烤煙主要化學成分的變異分析

云南煙區烤煙化學成分描述統計分析結果見表1，從中可知，云南煙區烤煙C3F的化學成分平均值均在優質煙的適宜值范圍內，說明云南煙區是烤煙的優質產區。淀粉、總氮、鉀、煙堿、石油醚提取物及氯的變異系數均大于20%，其中鉀和氯含量的變異系數較大，分別達到48.96%和47.34%。樣品主要化學成分指標在優質煙葉適宜值范圍內的頻率以總氮的符合頻率最高（86.30%），適宜值符合頻率大于50%的有總氮、總糖、煙堿、淀粉、鉀和氯，還原糖的適宜值符合頻率最低（33.27%），還原糖含量高于適宜值頻率偏高，石油醚提取物含量低于適宜值的頻率偏高。

表1　云南烤煙主要化學成分

2.2云南煙區烤煙主要化學成分的聚類分析

將云南各植煙基地縣（市、區）進行聚類分析，對煙葉樣品數據進行標準化變換處理后，按歐式距離可變類平均法進行聚類，結果表明可以聚為5類（圖1），第Ⅰ類包括嵩明、螣沖、硯山、廣南、麻栗坡、丘北、陸良、賓川和文山9個縣（市），第Ⅱ類包括羅平、彌勒、施甸、昌寧、隆陽、石屏、西山、龍陵、蒙自、鎮沅、祿勸、尋甸和建水13個縣（市），第Ⅲ類只包含開遠1個縣，第Ⅳ類包括師宗、富源、宣威、祥云和沾益5個縣（市、區），第Ⅴ類包括安寧、瀘西、石林、宜良、富民和個舊6個縣（市）。

2.3各類型煙區間的主要特征

對5個類的主要化學成分進行描述性統計分析，見表2。第Ⅰ類煙區的煙葉特征：中糖中堿中鉀低氯區，該區內所產煙葉總氮和石油醚提取物含量相對較高，氯含量相對低，其余化學成分含量中等，氯和淀粉變異系數大。第Ⅱ類煙區的煙葉特征：高糖中堿中鉀中氯區，該區內所產煙葉總糖含量相對較高，其余化學成分含量中等，氯和淀粉變異系數大。第Ⅲ類煙區的煙葉特征：中糖低堿高鉀高氯區，該區內所產煙葉總氮和鉀含量較高，而煙堿含量相對低，淀粉和鉀含量中等，氯和鉀變異系數大，且化學成分的變異系數均高于其他4類區域。第Ⅳ類煙區的煙葉特征：中糖中堿低鉀中氯區，該區內所產煙葉淀粉含量相對較高，還原糖和鉀含量相對較低，其余化學成分含量中等，氯和總氮變異系數大。第Ⅴ類煙區的煙葉特征：中糖中堿中鉀中氯區，該區內所產煙葉淀粉含量相對較低，其余化學成分含量中等，氯和淀粉變異系數大。

圖1　云南煙區主要化學成分

2.4各類間煙葉樣品化學成分的差異性檢驗

基于K326化學指標平均值聚類所得的5類煙區（圖1），對各類間化學指標進行方差分析和多重比較檢驗（表3）。結果表明，5類煙區之間總糖沒有顯著差異，剩余8種化學成分含量有顯著差異；其中Ⅱ區還原糖含量最高（22.77%），Ⅳ區還原糖含量最低（19.66%），Ⅳ區顯著低于其他4個煙區，且差異顯著，Ⅰ、Ⅱ與Ⅲ3類煙區差異不顯著，Ⅰ和Ⅴ類煙區差異不顯著；Ⅳ區淀粉含量最高（4.14%），Ⅲ區淀粉含量最低（2.90%），Ⅳ區顯著高于其他4個煙區，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ4類煙區間差異不顯著；Ⅴ區煙堿含量最高（2.68%），Ⅲ區煙堿含量最低，顯著低于其他4個煙區，Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ類煙區間沒有顯著差異；Ⅳ區總氮含量最高（2.07%），Ⅰ區含量最低（1.2%），Ⅰ區顯著低于其他4個煙區，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ煙區間總氮含量差異布顯著；鉀含量以Ⅲ類煙區最高（4.75%），Ⅰ類煙區鉀含量最低（2.03%），Ⅲ類煙區與顯著高于其他4類煙區，Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ4類煙區間差異不顯著；石油醚提取物Ⅰ區含量最高（7.08%），Ⅳ區含量最低（5.07%），Ⅰ區與Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ3類煙區間含量差異顯著，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ4類煙區間含量差異不顯著；Ⅳ類煙區氯含量最高（0.43%），Ⅲ類煙區氯含量最低（0.27%），Ⅲ和Ⅳ煙區間氯含量差異顯著，Ⅲ和Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ，Ⅳ和Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ煙區間含量差異不顯著。

表2　云南5類煙區煙葉主要化學成分的平均數和變異系數

表3　云南5類煙區烤煙主要化學成分的多重比較

3　結 論

（1）云南煙區烤煙C3F的化學成分均值均在優質煙的適宜值范圍內，化學成分協調，符合度評價說明云南煙區是烤煙的優質產區。淀粉、總氮、鉀、煙堿、石油醚提取物及氯的變異系數均大于20%，其中鉀和氯含量的變異系數較大，分別達到48.96%和47.34%，表明云南煙區的鉀和氯含量變化較大。

（2）依據云南7個州（市）34個植煙縣的煙葉主要化學成分，將云南煙區聚類劃分為5個煙區，分別為中糖中堿中鉀低氯區、高糖中堿中鉀中氯區、中糖低堿高鉀高氯區、中糖中堿低鉀中氯區和中糖中堿中鉀中氯區。其中，第Ⅰ類煙區氯含量較低，應適當補充氯肥，但保證不超過氯含量不超過0.8%，避免影響煙葉的燃燒性；第Ⅱ類煙區總糖含量較高，應采收成熟度好的煙葉，并提高烘烤技術，以降低煙葉中的糖含量；第Ⅲ類煙區煙堿含量低，可作為生產低煙堿卷煙產品的原料，同時該區氯含量較高，應嚴格控制氯肥的施用量，采取技術措施降低煙葉的氯含量；第Ⅴ類煙區煙葉鉀含量較低，應增施鉀肥，采取措施提高煙葉鉀的含量，以提升煙葉品質；第Ⅵ類煙區的主要化學成分含量均適中，化學品質優良，可作為工業原料的首選。

（3）研究結果對于定位云南不同煙區的質量風格特色，為卷煙工業建立品牌導向型專屬核心原料基地及彰顯原料基地煙葉風格特色具有重要意義。在下一步的研究中，應以品牌為導向，結合卷煙工業對不同產區煙葉原料的評吸結果，進一步探討聚類分區結果是否符合卷煙工業的原料需求。

（致謝：本實驗的完成得到了復旦大學生物多樣性與生態工程教育部重點實驗室盧寶榮教授的悉心指導，在此表示衷心感謝！）

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（責任編輯：肖彥資）

Cluster Analysis on Chemical Component Changes of Flue-cured Tobacco Leaves in Yunnan Tobacco Regions

NIE Xin1，LI Zhi-hua1，LUO Hua-yuan1，TANG Lu1，ZHANG Mei1，DONG Shi-fei1，MA Xiao-long1，LAN Jian-qiang2
（1. Hongyun-Honghe Group Co.， LTD， Kunming 650231， PRC；
2. College of Tobacco， Yunnan Agricultural University， Kunming 650201 PRC）

Abstract：By cluster and multiple comparisons, a comparative study was conducted for chemical components of 1120 flue-cured tobacco samples from 34 counties tobacco growth regions in seven cities, Yunnan Province. The results showed that the average chemical components of flue-cured tobacco samples in Yunnan were in normal range of high quality flue-cured tobacco， which indicated that the flue-cured tobacco had appropriate content of chemical components， and had high quality. By systematical clustering method， the tobacco regions of Yunnan were divided into five sub-regions of middle sugar-middle alkaloid-middle potassium-lower chlorine areas， high sugarmiddle alkaloid-middle potassium-middle chlorine areas, middle sugar-lower alkaloid- high potassium-high chlorine areas, middle sugarmiddle alkaloid- lower potassium-middle chlorine areas, middle sugar-middle alkaloid-middle potassium-middle chlorine areas. The multivariate analysis results showed that the difference among the locations were more significant.

Key words：tobacco growth regions of Yunnan; chemical component; cluster analysis; multiple comparisons

通訊作者：蘭建強

作者簡介：聶 鑫（1985-），男，云南昆明市人，助理農藝師，主要從事煙草原料工作。

基金項目：紅云紅河集團科技項目 （HYHH2013YL03）

收稿日期：2016-02-21

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.04.024

中圖分類號：TS411.1

文獻標識碼：A

文章編號：1006-060X（2016）04-0080-03