不同部位烤煙主要化學成分特征及其與感官評吸質量的關系

張志靈，林 隆，張炳輝，林海濱，陳慶文，陳星峰，高偉民，林祖斌

（1.福建省煙草質量監督檢測站，福建 福州 350111；2. 福建省煙草農業科學研究所，福建 福州 350111）

煙葉質量反映了煙葉性狀的使用價值，包括化 學成分、外觀質量、物理特性、感官質量、安全性等方面。其中，煙葉常規化學成分包括煙堿、總氮、還原糖、總糖、鉀、氯、淀粉等的含量及其協調性，是煙葉品質的重要內在因素［1-3］，也是諸多生產農藝措施用來改善煙葉品質的物質基礎［4-10］。烤煙不同部位煙葉的化學成分含量和品質存在較大差異［11-13］，深入分析不同部位煙葉化學成分含量與品質的關系，探索不同部位中對煙葉品質影響較大的化學成分指標，可為煙葉生產調控及工業使用提供參考依據。

目前，學者們針對不同區域煙葉化學成分與感官質量關系進行了研究［14-17］，王建偉等［18］認為總氮、氯含量和兩糖比是影響環秦嶺植煙區中部煙葉評吸質量的主要化學成分。高凈凈等［19］研究表明，洛陽烤煙濃香型彰顯度與總植物堿和糖堿比呈正相關，與氯、鉀氯比、氮堿比呈負相關關系。薛琳等［20］研究表明，皖南烤煙煙葉中總糖、還原糖、還原糖/總植物堿、總糖/總植物堿、氮堿比與感官評吸得分、焦甜感呈顯著或極顯著正相關，煙堿、總氮、鉀、氯和施木克值與感官評吸得分、焦甜感呈極顯著負相關。徐澤桐等［21］研究認為，鉀氯比、糖堿比和總植物堿是影響陜西省煙葉感官質量最重要的3個常規化學成分指標。王育軍等［22］分析了曲靖煙葉化學成分主要影響感官評吸質量評價指標中的灰色、燃燒性、勁頭和香氣質等指標。學者們研究了不同香型烤煙煙葉化學成分與煙葉品質的關系，如肖明禮等［23］分析了3種香型風格煙葉化學成分對感官質量的影響，得出還原糖、致香成分對感官綜合質量有顯著影響；竇玉青等［24］研究認為，煙葉氮堿比和糖堿比是影響閩西、贛中煙煙葉感官評吸質量和香型彰顯的重要影響因素。煙葉某個部位上的化學成分與煙葉品質關系也時有報道，如沈晗等［25］研究認為，影響上部煙葉感官質量的最主要化學成分為總氮、總糖、煙堿；夏冰冰等［26］研究認為，提高遵義上部煙葉糖組分含量、降低含氮化合物含量將有利于提高烤煙的評吸質量。針對不同部位間煙葉化學成分與外觀質量、感官質量關系比較的研究報道較少。為此，本研究通過抽取同一農戶不同部位的初烤煙葉，采用簡單相關分析、典型相關分析等方法對不同部位烤煙內在化學成分與感官質量的相關性進行了研究探討。統計分析了不同部位煙葉化學成分含量的特點，分析探討常規化學成分含量與感官質量指標的關系，明確對煙葉品質影響較大的化學成分指標，進而為烤煙不同部位煙葉質量調控優化和工業可用性提高等提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

2013～2020年從福建省主要植煙區抽取初烤煙葉樣品273個，同一農戶抽取X2F、C3F、B2F部位的煙葉各一份，每個部位的煙葉各91份，每份樣品3 kg。

1.2 分析檢測

1.2.1 煙葉化學成分分析 煙葉的總糖、還原糖、總氮、總植物堿、淀粉、鉀、氯含量等采用流動分析法，按照煙草行業標準YC/T 159—2002/2019《煙草及煙草制品 水溶性糖的測定 連續流動法》、YC/T 161—2002/2019《煙草及煙草制品 總氮的測定 連續流動法》、YC/T 468—2013《煙草及煙草制品 總植物堿的測定 連續流動法》、YC/T 216—2013《煙草及煙草制品 淀粉的測定 連續流動法》、YC/T 217—2007《煙草及煙草制品 鉀的測定 連續流動法》、YC/T 162—2011《煙草及煙草制品 氯的測定 連續流動法》等進行測定，氮堿比、糖堿比、鉀氯比為推算值。

1.2.2 感官質量評價 由福建省煙草質量監督檢測站組織評吸專家進行評定。煙葉感官質量綜合得分以風格特征和質量特征加權平均計分，其中風格特征評價權重占40%，質量特征評價權重占60%。風格特征評價以香味風格和甜感2項加權平均計分，質量特征評價以香氣特征（以香氣質、香氣量和雜氣3項加權評價計分，其中香氣質權重占40%，香氣量權重占30%，雜氣權重占30%）、煙氣特征（以細膩度、濃度和勁頭3項加權評價計分，其中細膩度權重占40%，濃度權重占30%，勁頭權重占30%）和口感特征（以刺激性和余味2項加權評價計分，其中刺激性權重占45%，余味權重占55%）三大項加權評價計分（表1）。

表1 煙葉樣品感官評吸表

1.3 統計分析方法

數據處理采用Excel 2010和SPSS 23.0軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同部位煙葉化學成分特征

2.1.1 不同部位烤煙化學成分對比 由表2可知，總糖和還原糖含量在煙葉不同部位呈現中部（C3F）＞下部（X2F）＞上部（B2F），中部與下部煙葉間兩糖含量差異不顯著，但均顯著高于上部煙葉的。總植物堿、總氮、淀粉含量從煙葉下部到上部逐漸升高，鉀含量、氮堿比、糖堿比則是隨著煙葉部位的上升而逐漸降低；總植物堿含量、鉀含量、氮堿比、糖堿比在煙葉各部位間表現出顯著差異。中部煙葉氯含量最低，各部位的氯含量無明顯差異。化學成分含量變化幅度在煙葉不同部位間存在較大差異，總糖、還原糖、總氮、鉀的含量在不同部位內變幅較小，變異系數均小于20%；氯、鉀氯比在煙葉不同部位內變幅很大，變異系數均超過了75%。

表2 不同部位煙葉常規化學成分特征

2.1.2 化學成分之間的相關性分析 煙葉化學成分之間存在著一定的相互關聯，由表3可見，總植物堿與水溶性總糖、還原糖均呈現負相關，且相關性大致從煙葉下部到上部逐漸增強；總氮含量與水溶性總糖、還原糖也呈現負相關，且相關性達到了極強水平。氯含量與其他化學成分關聯性不太緊密。鉀含量與糖含量也表現出負相關，這種負相關隨著煙葉部位的上升而降低，下部煙葉鉀含量與糖含量表現了極強負相關。淀粉含量與鉀含量呈負相關；淀粉含量與糖含量在下部煙葉中表現為極顯著正相關，而在中部葉和上部葉中未出現顯著相關。

表3 化學成分含量間的簡單相關分析

2.2 化學成分與感官質量指標的關系

煙葉化學物質是感官評吸的物質基礎，與感官質量有著密切關系。如表4所示，感官質量綜合得分在煙葉不同部位間與煙葉化學成分含量關系表現不一樣，中部葉表現出關聯不顯著。影響上部煙葉感官質量綜合得分的化學成分指標順序氮堿比＞糖堿比＞總氮＞總植物堿＞水溶性總糖＞還原糖＞鉀＞鉀氯比＞淀粉＞氯，上部煙葉感官質量與水溶性總糖、總植物堿、總氮、氮堿比和糖堿比關系比較密切，其中水溶性總糖、總氮和糖堿比表現為正相關，氮堿比、總植物堿則表現出了明顯的負相關；下部煙葉感官質量綜合得分與水溶性總糖、氯、氮堿比和糖堿比關系較密切，其中水溶性總糖、氯、氮堿比表現為正相關，糖堿比則表現為顯著負相關。

表4 化學成分含量和感官質量綜合得分的典型相關分析

為考察化學成分是如何影響感官質量的，將不同部位煙葉化學成分和感官質量作典型性分析，標準化向量C1～C10分別代表水溶性總糖、還原糖、總植物堿、總氮、氯、鉀、淀粉、氮堿比、糖堿比、鉀氯比；S1～S10分別代表香味、甜感、香氣質、香氣量、雜氣、細膩度、濃度、勁頭、刺激性、余味等指標，結果如表5所示。結果顯示，不同部位煙葉中只有上部葉和中部葉感官質量與化學成分存在著極顯著的典型相關關系（P＜0.01），下部葉感官質量與化學成分不存在顯著的典型相關關系（P＞0.05）。上部葉（B2F）典型變量中，化學因子的水溶性總糖（C1）、總植物堿（C3）、總氮（C4）、氮堿比（C8）、糖堿比（C9）對感官質量的香味（S1）、甜感（S2）、余味（S10）的載荷量相對較大，主要反映了香味和余味與水溶性總糖、總氮、糖堿比呈現正相關，與總植物堿、氮堿比呈現負相關；甜感與水溶性總糖、總氮、糖堿比呈現負相關，與總植物堿、氮堿比呈現正相關。中部葉（C3F）典型變量中，化學因子的總植物堿（C3）、總氮（C4）、氮堿比（C8）、糖堿比（C9）對感官質量的雜氣（S5）、濃度（S7）、余味（S10）的載荷量相對較大，主要反映了雜氣、濃度與總氮、糖堿比呈現正相關，與總植物堿、氮堿比呈現負相關；余味與總氮、糖堿比呈現負相關，與總植物堿、氮堿比呈現正相關。

表5 不同部位煙葉常規化學成分含量與評析指標間的典型相關分析結果

3 討論

由于煙葉的生理生長和田間調控，不同部位煙葉的化學成分含量差異較大。本研究顯示除了氯含量外，其余化學成分含量在不同部位煙葉間存在差異；水溶性總糖、還原糖和總氮含量下部葉和中部葉含量較為一致，而與上部葉存在顯著差異；總植物堿含量、鉀含量、氮堿比、糖堿比在3個煙葉部位間存在顯著差異；淀粉含量則是上部葉和中部葉較為一致，顯著高于下部葉。在同一部位煙葉中，化學成分含量范圍變化也較大，其中總氮和水溶性總糖在部位內變化幅度較小，氯含量較低但變化幅度很大，這與蔣佳磊等［27-28］的研究基本一致。化學成分含量在不同部位煙葉間存在顯著差異，這主要受煙草自身代謝以及栽培技術等影響。

不同部位煙葉的化學成分指標之間的關聯性有所不同，3個部位均顯示了總植物堿、總氮與總糖、還原糖之間呈現負相關，這與煙葉本身的碳—氮代謝平衡有關［29-30］。鉀含量與總糖、還原糖、淀粉之間整體呈現負相關，這與徐茜等［31］的研究一致，說明鉀可能對碳代謝有不利影響。淀粉含量與糖含量僅在下部煙葉中表現出正相關，這可能與下部葉淀粉含量較低以及煙葉的采收烘烤有關。整體上總植物堿、總氮、總糖、還原糖、鉀含量關系比較密切，但在不同部位關聯程度不一樣，可以用在煙葉種植調控中的綜合應用方面，進而提高各部位煙葉化學成分間的協調性。

上部煙葉感官質量綜合得分與水溶性總糖、總氮和糖堿比呈正相關，與總植物堿、氮堿比呈負相關，影響上部煙葉感官質量的最大因素是氮堿比和糖堿比；典型性分析也顯示煙葉中的總糖、總植物堿和總氮是影響感官質量的最重要因素，化學成分主要影響感官質量中的香味、甜感、余味，這與沈晗等［25-26］的研究相類似。影響上部煙葉感官質量的主要因素是糖類、總植物堿和總氮等化學物質；上部煙葉煙堿相對較高，對感官質量有顯著的負作用，而糖可中和堿性物質，使含氮物質和糖類物質之間達到酸堿平衡，有利于感官質量的提升。中部煙葉中總植物堿、總氮、還原糖及其衍生指標是影響感官質量的重要因素，化學成分主要影響感官質量中的雜氣、濃度、余味等指標，這與白茂軍等［32］的研究一致。總植物堿、總氮和還原糖及其衍生指標是清香型煙葉風格和質量的重要影響因素。下部煙葉感官質量綜合得分與糖堿比、氮堿比、水溶性總糖和氯含量關系較密切。整體上，不同部位煙葉主要感官質量影響指標是總植物堿、總氮和糖類及其衍生指標，這與竇玉青等［24］對閩西、贛中不同香型烤煙研究結果有部分吻合，這些化學指標可能是清甜蜜甜風格的最重要影響因素。竇玉青等［24］研究表明，煙葉感官評吸質量與鉀含量關系密切，而本研究發現鉀含量對煙葉感官質量影響不顯著，與徐茜等［31］等對南平煙區煙葉鉀含量與煙葉質量的關系研究結果一致，這可能與本研究的煙葉樣品中鉀的含量較高以及感官質量評價方法有關。杜娟等［33］研究表明，氯含量是影響烤煙不同部位煙葉評吸質量的最大因素，本研究僅下部煙葉中氯含量對感官質量有一定的影響，這可能與本研究的煙葉樣品中氯含量相對較低有關，僅為杜娟等研究樣品中氯含量的2/3。為提高煙葉質量，生產中應更多注重總植物堿、總氮和糖類及其衍生指標的平衡，通過生物調節、營養調節、化學調節、農藝調節和生態調節協調平衡煙葉的碳—氮代謝［29］。

4 結論

（1）煙葉3個部位間總植物堿含量、鉀含量、氮堿比、糖堿比存在顯著差異，下部葉鉀含量、氮堿比、糖堿比最高而總植物堿含量最低；3個部位間氯含量差異不顯著；下部葉和中部葉水溶性總糖、還原糖含量顯著高于上部葉，而總氮含量顯著低于上部葉。

（2）3個部位均呈現總植物堿、總氮與總糖、還原糖之間顯著負相關；鉀含量與糖含量呈現負相關且相關性隨著煙葉部位的上升而降低。

上部煙葉的糖類、總植物堿和總氮及其衍生指標是感官質量的主要因子，提升上部煙葉感官質量重在降低煙堿含量，控制含氮化合物和糖類物質的酸堿平衡；中部煙葉化學成分相對比較協調，總植物堿、總氮、還原糖及其衍生指標是影響感官質量的重要因素，主要作用于感官質量中的雜氣、濃度、余味等指標；下部煙葉感官質量主要影響因素是糖堿比和氮堿比。因此，生產過程中應更注重碳—氮代謝平衡協調以提高不同部位的煙葉質量。