不同品牌卷煙常規成分差異化研究

何 山，喬月梅，趙賽月，李力群，郭春生，葉亞軍，陳 晨，張峻松

（1.鄭州輕工業學院食品與生物工程學院，河南鄭州 450002；2.內蒙古昆明卷煙有限責任公司，內蒙古呼和浩特 010020）

煙絲里面的常規化學成分能夠對卷煙感官品質產生作用，其含量大小甚至在一定程度上能夠控制卷煙品質[1]。前人的研究通常將水溶性糖、總植物堿、總氮、鉀、氯等作為評價煙葉品質的重要依據[2-3]。其中水溶性糖、總植物堿、總氮、蛋白質與卷煙吸味有關，鉀和氯能夠對燃燒性產生影響，淀粉會對煙葉內在品質產生不利影響[4-5]，石油醚提取物能夠影響卷煙香氣[6]。目前，關于卷煙中常規化學成分的研究較多[7-9]，但大多是針對少數幾個指標進行分析，少有全面分析卷煙常規化學成分的報道。

選取我國市場占有率較高的16個不同品牌卷煙樣品，通過對其水溶性糖、鉀、氯、總氮、蛋白質、總植物堿、淀粉、石油醚提取物進行檢測并結合方差分析、主成分分析和聚類分析，明確不同品牌卷煙之間的差異與聯系，旨在為研究我國不同品牌卷煙的差異性、中式卷煙的品類構建、不同卷煙風格特征的剖析提供一定的依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料：卷煙樣品選擇我國市場占有率較大的16種不同品牌的中式卷煙，并依次編號為品牌A～品牌P。

儀器：AA3型全自動連續流動分析儀，德國SEAL公司產品；SB-3200 DT型超聲萃取儀，寧波新芝產品；EL204型電子分析天平，梅特勒-托利多（上海）有限公司產品；DHG-9145A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海一恒科技有限公司產品；BS-4GBS-4G型恒溫振蕩器，江蘇省金壇市金祥龍電子有限公司產品；HH-4型數顯恒溫水浴鍋，金壇市科析儀器有限公司產品。

1.2 試驗方法

水溶性糖依據YC/T 159—2002檢測，總氮依據YC/T 161—2002檢測，蛋白質依據YC/T 249—2008檢測，總植物堿依據YC/T 160—2002檢測，氯依據YC/T 162—2011檢測，鉀依據 YC/T 217—2007檢測，淀粉依據YC/T 216—2013檢測，石油醚提取物依據YC/T 176—2003檢測。試驗數據采用SPSS 19.0進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同品牌卷煙常規成分的總體情況

不同品牌卷煙常規化學成分總體情況見表1。

由表1可知，不同品牌卷煙常規化學成分含量范圍如下：總糖19.69%～28.91%，還原糖16.41%～24.51%，鉀1.75%～2.48%，氯0.43%～0.84%，總氮2.16%～2.59%，蛋白質 5.39%～6.15%，總植物堿1.89%～2.57%，淀粉4.96%～7.95%，石油醚提取物3.52%～4.56%。不同常規化學成分在16個品牌間的變異程度依次為氯＞淀粉＞還原糖＞鉀＞總糖＞總氮＞總植物堿＞石油醚提取物＞蛋白質，其中氯含量有廣泛的變異，其變異系數達到21.43%，而其他指標變異系數均保持在15%以內。

表1 不同品牌卷煙常規化學成分總體情況/%

2.2 不同品牌卷煙常規成分方差分析

由上述總體情況來看，常規化學成分在不同品牌間的變異情況存在一定的差異。為進一步明確其差異的情況，對不同品牌卷煙常規化學成分進行方差分析。

不同品牌卷煙常規成分的多重比較見表2。

表2 不同品牌卷煙常規成分的多重比較/%

由表2可知，從9個常規化學指標總體來看，不同品牌卷煙之間，除總氮和蛋白質無顯著差異外，其他常規化學成分均存在顯著性差異。其中，總糖及還原糖含量均為品牌F最高，品牌C和品牌K最低，顯著低于其他品牌。鉀含量以品牌K最高，顯著高于其他品牌；品牌E最低，顯著低于其他品牌。氯含量以品牌D最高，顯著高于其他品牌；品牌B，E，M最低。總氮含量以品牌G最高，品牌F最低。蛋白質含量以品牌G最高，品牌P最低。總植物堿含量以品牌K最高，顯著高于其他品牌；品牌F最低，顯著低于其他品牌。淀粉含量以品牌E最高，顯著高于其他品牌；品牌D最低。石油醚提取物含量以品牌K最高，顯著高于其他品牌；品牌L最低。

2.3 不同品牌卷煙常規成分的主成分分析

由以上方差分析可以看出，不同品牌卷煙大部分常規成分均存在顯著性差異，為了進一步明確不同品牌卷煙之間的差異主體，需要進行主成分分析。由于主成分分析要求變量間具有較強的相關關系，因此對原有變量進行相關分析。

不同品牌卷煙常規化學成分的相關分析見表3。

表3 不同品牌卷煙常規化學成分的相關分析

由表3可知所有指標中，鉀含量與其他成分之間的相關性較小，需要剔除鉀后再對數據進行主成分分析。

KMO和Bartlett的檢驗結果見表4。

由表4可知，KMO值＞0.5，p值＜0.05，能夠進行主成分分析。

表4 KMO和Bartlett的檢驗結果

不同品牌卷煙主成分分析的總方差見表5，不同品牌卷煙主成分分析的碎石圖見圖1。

表5 不同品牌卷煙主成分分析的總方差

圖1 不同品牌卷煙主成分分析的碎石圖

根據表5和圖1結果能夠對考查的8個指標提取出2個主成分，其特征值為3.954，1.994，方差貢獻率分別為49.276%，25.074%，累積貢獻率為74.350%，它們代表了卷煙常規化學成分74.350%的信息。

主成分的載荷矩陣旋轉之后載荷系數更接近0或者1，能夠更好地解釋和命名變量。因此，利用所設定的最大方差法對因子載荷矩陣進行旋轉。

不同品牌卷煙旋轉成分矩陣見表6。

由表6結果可知，第一主成分綜合了總糖、還原糖和總氮的信息，且總糖和還原糖在第一主成分呈正向分布，總氮在第一主成分呈負向分布，即PC1正向坐標值越大，總糖和還原糖含量越低，總氮含量越高；第二主成分綜合了淀粉和石油醚提取物的信息，且淀粉和石油醚提取物呈正向分布，即PC2正向坐標值越大，淀粉和石油醚提取物含量越高。

表6 不同品牌卷煙旋轉成分矩陣

根據主成分分析結果，可以得到不同品牌卷煙的得分圖。

不同品牌卷煙的得分圖見圖2。

由圖2所示不同品牌卷煙PC1和PC2的關系可以看出，H，I，J，K和O分布在PC1和PC2的正向區間，總糖和還原糖含量較低，總氮、淀粉和石油醚提取物含量較高，C，D，G和L分布在PC1的正向區間、PC2的負向區間，總糖、還原糖、淀粉和石油醚提取物含量較低，總氮含量較高；E，M，N和P分布在PC1的負向區間、PC2的正向區間，總糖、還原糖、淀粉和石油醚提取物含量較高，總氮含量較低；A，B和F分布在PC1和PC2的負向區間，總糖和還原糖含量較高，總氮、淀粉和石油醚提取物含量較低。由圖2可以看出，不同卷煙之間存在一定的“類聚”現象，為進一步明確其分類情況，需進行聚類分析。

圖2 不同品牌卷煙的得分圖

2.4 不同品牌卷煙常規成分的聚類分析

對16個不同品牌卷煙的2個主成分進行聚類分析[10-11]，采取Ward法，使用平方歐式距離來分析，得到了不同品牌卷煙的樹狀聚類圖。

不同品牌常規化學成分聚類分析圖見圖3。

圖3 不同品牌常規化學成分聚類分析圖

由聚類分析結果來看，可將16個卷煙品牌分為七大類。

不同品牌卷煙聚類分析結果見表7。

表7 不同品牌卷煙聚類分析結果

由表7可以看出，這一分類結果與2.3的主成分分析結果基本吻合。

3 結論

通過對我國16個品牌卷煙中9種常規化學成分進行測定，并對結果進行統計分析。

（1）不同品牌卷煙除氯含量外其他化學成分的變異系數較小，其他成分含量的變化相對穩定，并且不同品牌卷煙除總氮和蛋白質外在其他化學成分上均存在顯著性差異。

（2）不同品牌卷煙之間的差異主要體現在總糖、還原糖、總氮、淀粉和石油醚提取物的含量變化。通過聚類分析可將所有卷煙分為7類，分類情況和主成分分析得分圖的分布情況較為相似。

卷煙常規成分是感官品質的重要物質基礎，為進一步研究我國不同品牌卷煙的差異性，為中式卷煙品類構建、風格特征剖析提供一定依據。