煙葉外觀質量、常規化學成分與其感官質量的典型相關分析

潘義宏　李佳佳　蔣美紅　資文華　李崗　鄭武　李文娟　劉維涓

摘要：以云南普洱煙區初烤煙葉為材料，通過對煙葉外觀質量、常規化學成分進行因子分析或主成分分析，并在此基礎上對煙葉外觀質量、常規化學成分與感官質量指標間進行了典型相關分析。結果表明，外觀質量、化學成分與感官質量之間的相關性均達到了顯著水平（P<0.05）；煙葉外觀質量中的葉片結構、身份、顏色以及成熟度對香氣質、香氣量、雜氣、濃度、總分等貢獻較大；煙葉的總植物堿含量（負相關）、總糖含量、鉀氯比、鉀離子含量、氮堿比對感官質量的香氣量、香氣質、濃度、余味等貢獻較大。因此，對于普洱煙區云87煙葉來說，在煙葉生產中應通過優化種植技術、提高采收成熟度和烘烤水平等措施來提高煙葉的葉片結構、身份、顏色、成熟度，并適當提高鉀氯比、氮堿比、總糖含量、鉀離子含量，控制并適當減少煙葉總植物堿含量，最終達到有效提高煙葉品質的目的。

關鍵詞：煙葉；外觀質量；常規化學成分；感官質量；典型相關分析

中圖分類號： TS411 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）10-0384-05

煙葉的外觀質量是通過眼看、手摸能夠直接感觸和識別的外部特點，研究表明，煙葉外觀質量在一定程度上可反映出煙葉的內在品質，也便于煙葉質量的判定以及工業使用[1-2]。煙葉常規化學成分是影響煙葉內在質量的基礎[3]。研究發現，煙葉中化學成分的總數達到1 172種之多，一般根據各成分之間的相關性選取其中最具代表性的幾類作為衡量煙葉質量的指標（總糖含量、還原糖含量、總氮含量、煙堿含量、鉀離子含量、氯離子含量、糖堿比、氮堿比、鉀氯比等）[4]。煙葉中這些主要的常規化學成分在很大程度上決定了煙氣的特性，進而影響煙葉的品質[5]。目前，感官質量是鑒定煙葉內在品質的主要方法[6]。煙葉品質是各個指標綜合表征的結果，簡單地以煙葉某一項指標來評價煙葉質量是片面的[7]。目前，該方面的研究主要集中在有關煙葉質量評價指標間的簡單相關[8-13]、偏相關或回歸分析[14-16]，這些分析只能反映變量內各項指標之間的簡單相關性，但難以客觀反映2組變量整體間的內在聯系。典型相關分析是研究2組變量間相關的一種統計方法，能較全面地反映變量組間的內在聯系，廣泛應用于變量組群之間的相互關系的研究中。因此，結合因子分析、主成分分析以及典型相關分析進一步分析煙葉外觀質量、化學成分與其感官質量之間的關系，篩選出對煙葉品質影響較大的關鍵指標，為今后煙葉生產提供指導顯得十分必要。

本研究選取2011—2013年云南普洱煙區具有代表性的48套云87品種煙葉樣品進行外觀質量、化學成分、感官質量之間的關系研究，明確對煙葉感官質量影響較大的指標，進而在今后實際的煙葉生產中關注這些指標，通過優化或完善煙葉生產技術，提高這些指標的質量，最終達到改善普洱煙葉綜合品質的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取普洱煙區2011、2012、2013年云87初烤煙葉樣品為試驗材料，共計48套，按照當地調制方法進行。

1.2 取樣與分析

分別選取X2F、B2F、C3F煙葉樣品各3 kg用于分析。煙葉外觀質量參照鄭州煙草研究院制訂的烤煙外觀質量評價標準進行打分[17]；常規化學成分依據YC/T 160—2002《煙草及煙草制品 總植物堿的測定 連續流動法》、YC/T 159—2002《煙草及煙草制品 水溶性糖的測定 連續流動法》、YC/T 162—2002《煙草及煙草制品 氯的測定 連續流動法》、YC/T 173—2003《煙草及煙草制品 鉀的測定 火焰光度法》；YC/T 161—2002《煙草及煙草制品 總氮的測定 連續流動法》等標準進行檢測；組織10名評吸專家以YC/T138—1998《煙草及煙草制品 感官評價方法》為基礎按單料煙“標度值”標準統一進行感官質量評吸鑒定，采用“九分制”標準打分[18]。

1.3 數據處理

數據使用SAS 9.1（statistical analysis system）軟件進行因子分析（factor analysis）、主成分分析（principal component analysis，PCA）以及典型相關分析（canonical correlational analysis），顯著性水平取0.05。

2 結果與分析

2.1 煙葉外觀與感官質量的關聯分析

2.1.1 煙葉外觀質量指標間的單相關分析 煙葉葉片結構、身份、色度、寬度等多個指標間都存在較強的相關性（表1）。同時Bartlett球度檢驗統計量的觀測值F為0.000，表明所取數據來自正態分布總體。KMO值為0.75，說明進行因子分析還好。

2.1.2 煙葉外觀質量因子分析 由表2可見，煙葉外觀質量的前3個公共因子的累計率達到86.56%，可以反映原始變量的大部分信息。

表3為外觀質量主成分最大正交旋轉后因子載荷矩陣，外觀質量的8個指標提取的3個主成分表達式如下：第1公因子以葉片結構、身份、色度的載荷較大，這3個指標與煙葉發育、細胞物質飽滿程度有關，可以命名為發育因子，表達式為：Fac1=0.913×葉片結構+0.944×身份-0.818×色度；第2公因子以顏色、油分和葉片長度載荷相對較大，影響這幾個指標較大的因素主要是烘烤條件，因此可以解釋為烘烤因子，表達式為：Fac2=0.669×顏色+0.518×油分+0.638×長度；第3公因子由成熟度構成，可將其命名為成熟因子，表達式為：Fac3=0.751×成熟度+0.463×色度。

2.1.3 煙葉外觀質量與感官質量的典型變量及結構分析 為了能夠揭示出2組變量（外觀質量和感官質量）之間的內在聯系，把多個變量與多個變量之間的簡單相關性轉化為2組變量之間的關系，進一步以提取的煙葉外觀質量主成分組和感官質量主成分組為變量，然后采用典型相關分析對煙葉外觀質量與感官質量指標之間關系進行典型相關分析。表4中列出了煙葉外觀質量與感官質量的典型分析結果及典型變量構成，4對典型變量的相關系數達到了顯著水平（P<005），說明煙葉外觀質量與感官質量之間存在較強的關聯。endprint

2.1.4 煙葉外觀質量與感官質量的典型相關線性表達式 表5為煙葉外觀質量與感官質量的典型相關線性表達式，各因子與感官質量典型相關線性表達式如下。

（1）發育因子與感官質量典型相關線性表達式。第Ⅰ對典型變量表達式。發育因子：V1=1.396×葉片結構+0.848×身份+0.851×色度+0.417×寬度；感官質量：W1=0.649×香氣質+0.493×香氣量+0.558×雜氣-0.748×濃度+0.712×刺激+0.066×余味-0.188×燃燒性+1.508×總分。

第Ⅱ對典型變量表達式。發育因子：V2=1.305×葉片結構+1.737×身份+0.004×色度+0.991×寬度；感官質量：W2=-0.027×香氣質+0.635×香氣量-1.415×雜氣+0520×濃度+0.183×刺激+0.379×余味-0.270×燃燒性+0.115×總分。

從上述表達式可知，在第Ⅰ對典型變量中，煙葉發育因子中的葉片結構對感官質量的總分、香氣質、刺激和濃度貢獻較大，其中與濃度表現為負相關關系。在第Ⅱ對典型變量中，煙葉發育因子中的身份指標對感官質量的雜氣、香氣量和濃度貢獻較大，其中與雜氣表現為負相關關系。

（2）烘烤因子與感官質量典型相關線性表達式。典型變量表達式為：烘烤因子：V1=0.624×顏色-0.070×油分+0640×長度；感官質量：W1=-0.003×香氣質-0.027×香氣量-0.646×雜氣+0.445×濃度+0.378×刺激+0.440×余味+0.219×燃燒性+0.894×總分。

從上述表達式可知，煙葉烘烤因子中的顏色、長度對感官質量的總分、濃度、余味、雜氣貢獻較大，其中對雜氣是負相關關系。

（3）成熟因子與感官質量典型相關線性表達式。典型變量表達式為：成熟因子：V1=-0.311×成熟度-0.837×色度；感官質量：W1=-0.544×香氣質-0.390×香氣量-0.773×雜氣-0.648×濃度+0.750×刺激+0.243×余味-0.021×燃燒性-1.268×總分。

從上述表達式可知，煙葉成熟因子中的成熟度、色度對感官質量的總分、雜氣、濃度、香氣質、香氣量、刺激貢獻較大，其與刺激為負相關。

2.2 煙葉常規化學成分與感官質量的關聯分析

2.2.1 基于均值化的煙葉常規化學成分的主成分分析 煙葉常規化學成分中多個指標間都存在較強的相關性（表6），同時Bartlett球度檢驗統計量的觀測值F為0.000，表明所取數據來自正態分布總體。KMO值為0.73，說明進行因子分析還好，適合進行主成分分析。

對9個常規化學成分指標進行主成分分析，所得相關的特征值，根據特征值大于1的原則提取了3個主成分，累計方差貢獻率達93.02%，反映了原始變量的絕大部分信息（表7）。

表8為常規化學主成分最大正交旋轉后因子載荷矩陣，常規化學的9個指標提取的3個主成分表達式如下：第1主成分以總糖、還原糖、總植物堿、糖堿比的Fac1單獨解釋原始變量信息的53.10%，載荷相對較大，可以代表煙葉糖堿因子，表達式為：Fac1=0.395×總糖+0.387×還原糖-0.384×總植物堿+0.409×糖堿比；第2主成分以鉀離子、氯離子、鉀氯比貢獻率為25.92%，以鉀離子、氯離子、鉀氯比的載荷相對較大，可以代表鉀氯因子，表達式為：Fac2=0.525×鉀離子+0.425×氯離子-0.648×鉀氯比；第3主成分由總氮和氮堿比構成，其對總方差的貢獻率為14.00%，可視為氮因子，表達式為：Fac3=-0.429×總氮+0.475×氮堿比。

2.2.2 煙葉常規化學成分與感官質量的典型變量及結構分析 采用典型相關分析對煙葉常規化學成分（糖堿因子、鉀氯因子、氮因子）與感官質量指標之間關系進行典型相關分析。表9中列出了煙葉常規化學成分與感官質量的典型分析結果及典型變量構成，5對典型變量的相關系數達到了顯著水平（P<0.05），說明煙葉常規化學成分與感官質量之間存在較強的關聯。

（1）糖堿因子與感官質量典型相關線性表達式。第Ⅰ對典型變量表達式。糖堿因子：V1=0.726×總糖+0.249×還原糖-1.035×總植物堿-0.279×糖堿比；感官質量：W1=-0.066×香氣質+0.688×香氣量-0.095×雜氣+0.484×濃度-0.205×刺激性-0.216×余味+0.023×燃燒性-0.239×總分。

第 Ⅱ 對典型變量表達式。糖堿因子：V2=-2.258×總糖+1.398×還原糖+1.242×總植物堿+1.773×糖堿比；感官質量：W2=0.287×香氣質+0.962×香氣量-0.665×雜氣-0.861×濃度-0.713×刺激性+0.995×余味+0.414×燃燒性-0.727×總分。

從上述表達式可知，第Ⅰ對典型變量中，煙葉糖堿因子中的總植物堿含量、總糖含量對感官質量的香氣量、濃度貢獻較大；第Ⅱ對典型變量中，煙葉總糖含量對煙氣中的香氣量、余味貢獻較大。說明減少煙葉總植物堿的含量、提高總糖含量能在一定程度上達到增加煙氣香氣量、濃度以及改善余味的目的。

（2）鉀氯因子與感官質量典型相關線性表達式。第Ⅰ對典型變量表達式。鉀氯因子：V1=-0.894×鉀離子+1.803×氯離子+1.982×鉀氯比；感官質量：W1=1.333×香氣質-0351×香氣量-0.803×雜氣+0.961×濃度+0.622×刺激性+0.451×余味+0.237×燃燒性-0.465×總分。

第Ⅱ對典型變量表達式。鉀氯因子：V2=1.121×鉀離子-1.044×氯離子+0.026×鉀氯比；感官質量：W2=-0.800×香氣質+0.198×香氣量-0.379×雜氣-1.108×濃度-1.006×刺激性+0.285×余味+0.179×燃燒性+0114×總分。endprint

從上述表達式可知，在第Ⅰ對典型變量中，煙葉鉀氯因子中的鉀氯比對感官質量的香氣質貢獻較大，并且呈正相關；在第Ⅱ對典型變量中，煙葉鉀離子含量對煙氣中的濃度、刺激貢獻較大。說明增加煙葉鉀離子含量和鉀氯比能在一定程度上達到提高煙葉香氣質，減小煙氣刺激的目的。

（3）氮因子與感官質量典型相關線性表達式。第Ⅰ對典型變量表達式。氮因子：V1=0.026×總氮+1.013氮堿比；感官質量：W1=1.136×香氣質-0.148×香氣量+0.522×雜氣-1.093×濃度+0.548×刺激性+0.011×余味-0.577×燃燒性+0.717×總分。

從上述表達式可知，在第Ⅰ對典型變量中，煙葉氮因子中的氮堿比對感官質量的香氣質、濃度貢獻較大，其中與煙氣濃度呈負相關。說明在一定范圍適當增加氮堿比能提高煙氣的香氣質，但會在一定程度上減少煙氣濃度。

3 討論與結論

煙葉的外觀質量是化學組成和微觀結構的表面現象[19]。結合外觀質量因子分析以及與感官質量的典型相關分析可知，煙葉外觀質量中的葉片結構、身份、顏色和成熟度等指標對煙葉感官質量有較大影響。其中葉片結構和身份對感官質量的總分、香氣質、香氣量、雜氣和濃度（負相關）影響較大。研究表明，葉片結構疏松的煙葉，其細胞發育良好，細胞間隙較大，糖類物質積累充分，吸食品質較好[20]。一般而言，此類煙葉氮含量、堿含量低于葉片結構較緊密的煙葉（未熟、尚熟），致使煙氣濃度較低，本研究結果與之一致。身份是表征煙葉厚薄、密度、單位面積質量綜合狀態的指標，較多地受到栽培技術的影響，煙葉身份過厚或過薄，導致其香氣量不足，感官品質欠佳[21]。本研究中身份指標對感官質量的雜氣（負相關）、香氣量和濃度貢獻較大，說明在生產過程中提高煙葉身份能改善普洱煙葉的感官質量。研究中煙葉的顏色對感官質量的總分、濃度、余味、刺激、雜氣貢獻較大，而影響煙葉顏色較大的因素為烘烤技術，說明提升煙葉感官品質在很大程度上依賴于烘烤技術的提高。煙葉成熟度是外觀質量中的中心因素[22-23]，本研究中煙葉成熟因子對感官質量的第1主成分中的總分、雜氣、濃度、香氣質、香氣量、刺激貢獻較大，說明采收成熟度對煙葉感官質量有較大影響，因此應該在生產過程中重視煙葉的田間采收成熟度。本研究中煙葉成熟度對外觀質量的貢獻僅達到16.36%，可能是由于本研究的煙葉樣品成熟度均為成熟檔次采收的緣故。中國煙草種植區劃中煙葉的顏色、成熟度、葉片結構、身份等4項指標在外觀質量評價體系中所占權重最大，達到72%[24]，本研究篩選出的4項指標與之相吻合。

煙葉化學成分是煙葉質量的內在因素，其含量及協調程度與煙葉質量有一定的相關性[25-27]。結合常規化學成分主成分分析以及與感官質量的典型相關分析可知，煙葉的總糖含量、總植物堿含量、鉀離子含量、鉀氯比、氮堿比對煙葉感官質量有較大影響。具體表現為：煙葉的總植物堿含量、總糖含量對感官質量的香氣量、濃度貢獻較大；煙葉總糖含量對煙氣中的香氣量、余味貢獻較大；煙葉中的鉀氯比對感官質量的香氣質貢獻較大；煙葉鉀離子含量對煙氣中的濃度、刺激貢獻較大；煙葉中的氮堿比對感官質量的香氣質、濃度貢獻較大，其中與濃度呈負相關。說明減少煙葉總植物堿的含量、增加總糖含量能在一定程度上達到增加煙氣香氣量、濃度以及改善余味的目的；增加煙葉鉀離子含量、鉀氯比能在一定程度上達到提高煙葉香氣質，減小煙氣刺激的目的；在一定范圍適當增加氮堿比能提高煙氣的香氣質，但會一定程度減少煙氣濃度。本研究中篩選出的5項化學指標與煙草行業對煙葉化學成分賦值[28-30]較大的指標基本一致。因此，對于普洱煙區云87煙葉來說，通過優化農藝措施來增加總糖含量、鉀離子含量、鉀氯比、氮堿比，控制總植物堿含量能有效提高煙葉感官綜合品質。

綜上所述，通過對普洱煙區云87煙葉3年的品質跟蹤研究表明，該煙區煙葉外觀質量中的葉片結構、身份、顏色，常規化學成分中的總糖含量、總植物堿含量、鉀含量、鉀氯比、氮堿比等指標對初烤煙葉感官質量影響較大。因此，在實際的煙葉生產中關注這些指標，通過改善或完善煙葉生產技術（如增施鉀肥、增加土壤有機質含量、控制含氯肥料施加、合理打頂留葉、提高煙葉采收成熟度、優化烘烤技術等），使生產條件和生產技術向著這些指標好的方向目標發展，最終達到改善煙葉綜合品質的目的。

煙葉質量受生態環境、品種、栽培技術等因素綜合影響[31]，本研究只針對普洱煙區開展研究，對該煙區的生產具有一定的參考價值，本研究方法還可以為其他煙區煙葉生產提供一定的借鑒意義。

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