烤煙煙葉常規化學成分與多元酸的相關分析

施豐成，戴 亞，龍 君，朱立軍，鄧發達，譚蘭蘭

(川渝中煙工業公司技術研發中心，成都 610066)

烤煙煙葉中存在的多種非揮發性多元酸，是影響其吸食品質的主要化學成分之一，雖然沒有明顯的香氣，但在卷煙燃吸過程中，通過平衡煙氣的酸堿度，多元酸會影響煙氣的吸味和香氣品質[1]。常規化學成分是評價煙葉品質的主要指標，對燃吸品質具有不同的作用，各成分之間的協調性是決定煙葉品質的關鍵因素。目前，多元統計的相關分析已經廣泛應用[2-7]，筆者在簡單相關分析的基礎上，采用典型相關性分析研究烤煙的常規化學成分與多元酸之間的關系，旨在為合理利用各種烤煙原料進行葉組配方提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

選取云南、四川、河南、重慶四省(市)的不同等級的烤煙煙葉210個品種，其中云南64種，四川75種，河南31種，重慶40種。

1.2 方法

1.2.1 化學成分測定 按YC/T159-2002—YC/T162-2002、YC/T217-2007和YC/T176-2003方法測定水溶性總糖、還原糖、總植物堿、總氮、氯、鉀及石油醚提取物總量的含量；按文獻[8-10]的方法測定蛋白質、pH及多元酸含量。

1.2.2 數據處理 將各化學成分的檢測數據采用標準化處理，使各指標變量的樣本符合正態分布要求，用spss12.0軟件進行簡單相關分析和典型相關分析。

按照各化學成分對煙質的影響作用及化學分類進行分組：水溶性總糖、還原糖、石油醚提取物是影響煙氣醇和性和芳香性的成分，歸為一組，設為“糖組(X)”；總氮、總植物堿、蛋白質、pH是與煙氣強度有關的成分，歸為一組，設為“氮組(Z)”；無機元素鉀離子、氯離子是影響煙草燃燒性的成分，歸為一組，設為“離子組(T)”；草酸、丙二酸等屬于多元酸，歸為一組，設為“多元酸組(Y)”。

2 結 果

2.1 常規化學成分與多元酸的簡單相關分析

把烤煙煙葉常規化學成分逐個同多元酸各項指標進行兩兩平行關系的簡單相關分析，得到烤煙煙葉常規化學成分與多元酸的簡單相關系數(表1)。水溶性總糖、還原糖與多元酸物質呈極顯著負相關，其中與蘋果酸、檸檬酸的相關系數最大，相關性最強。石油醚提取物總量與多元酸物質呈正相關，其中與丙二酸、蘋果酸的相關系數達到了極顯著水平，與草酸也達到了顯著水平，這說明在一定范圍內烤煙的水溶性總糖、還原糖越高，多元酸物質的含量越低；石油醚提取物總量越高，多元酸物質含量越高?？偟c蘋果酸呈負相關，與其它多元酸呈正相關，且與草酸和丙二酸的相關系數達到了極顯著水平；總植物堿、蛋白質與草酸、丙二酸、琥珀酸呈正相關，與蘋果酸、檸檬酸呈負相關，其中總植物堿與蘋果酸的負相關達到極顯著水平，與草酸的正相關達到顯著水平，蛋白質與草酸、丙二酸的正相關也達到了極顯著水平；pH與丙二酸呈極顯著正相關，與蘋果酸呈顯著正相關，與琥珀酸呈極顯著負相關，而與草酸和檸檬酸的相關性都不強；氯與丙二酸、檸檬酸呈極顯著正相關，與蘋果酸呈顯著正相關，與草酸和琥珀酸的負相關不顯著；鉀與琥珀酸呈極顯著正相關，與檸檬酸呈極顯著負相關，而與其它3個多元酸的正或負相關都不顯著。

表1 常規化學成分與多元酸的簡單相關分析Table 1 Simple correlation between chemical components and polybasic acid of flue-cured tobacco leaves

2.2 常規化學成分與多元酸的典型相關分析

2.2.1 糖組與多元酸組 由表2可知，糖組(X)與多元酸組(Y)的3個典型方程的р值分別為0.000,0.000和0.030，相關系數分別為0.563,0.485和0.207，典型方程1、2達到1%極顯著水平，典型方程3也達到 5%的顯著水平，都能夠有效解釋樣本在兩組變量上的變異量，說明糖組物質對多元酸組物質有很大的影響作用。3個典型方程的特征根貢獻百分比分別為56.88%,37.63%和5.49%，可見典型方程1、2占了總信息的94.51%。

表3中的系數為典型方程中各變量的標準化系數，由于受到變量間相關的影響，并不能解釋各變量在典型方程上相對重要性的依據，因此用相關系數來衡量各變量在典型方程中的代表性(下同)。從典型方程的構成可以看出，在第1對典型方程中，對糖組變量作用最大的是水溶性總糖和還原糖，石油醚提取物總量的作用稍小，多元酸組變量中作用最大的是蘋果酸和檸檬酸，其它多元酸的作用相當；在第2對典型方程中，對糖組變量起主要作用的是石油醚提取物總量，對多元酸組變量起主要作用的是丙二酸，其次為檸檬酸和琥珀酸，其它兩個變量作用很小，且作用相當；第1對典型方程表示了糖組物質主要同蘋果酸和檸檬酸相關，第2對典型方程則反映石油醚提取物總量主要同丙二酸、檸檬酸相關?？梢娨鹛墙M與多元酸組相關的主要是水溶性總糖、還原糖、石油醚提取物總量以及蘋果酸、檸檬酸和琥珀酸。

表2 糖組與多元酸組的典型相關分析Table 2 Canonical correlation between sugar group and polybasic acid group

表3 糖組與多元酸組典型方程構成Table 3 Typical equation of sugar group and polybasic acid group

2.2.2 氮組與多元酸組 氮組(Z)與多元酸組(Y)的4個典型方程的相關系數分別為0.613,0.395,0.313和0.175，典型方程1,2,3達到1%極顯著水平，典型方程4也達5%顯著水平，說明氮組物質與多元酸組物質有很強的相關性(表4)。從特征根貢獻的百分比來看，典型方程1,2,3占總信息的96.58%。

第1對典型方程的氮組變量中，pH的作用遠大于其它3個化學成分，多元酸組變量中作用最大的是丙二酸和琥珀酸，其它多元酸幾乎無作用；在第2對典型方程的氮組變量中，起主要作用的是總氮，總植物堿和蛋白質的作用中等，對多元酸組變量起主要作用的是草酸，其次為檸檬酸、丙二酸，其它兩個多元酸的作用很??；對第3對典型方程的氮組變量貢獻最強的是總植物堿，其它3個化學成分的作用相當，而多元酸組變量的相關主要是由蘋果酸和檸檬酸引起的(表5)。可見，引起氮組與多元酸組相關的主要是總氮、總植物堿和幾乎所有的多元酸。

表4 氮組與多元酸組典型相關分析Table 4 Canonical correlation between nitrogen group and polybasic acid group

2.2.3 離子組與多元酸組 離子組(T)與多元酸組(Y)的典型方程只有第1個達到1%極顯著水平，其特征根的貢獻率占總信息的92.10%。典型方程的離子組變量中，氯和鉀的作用都很大，對多元酸組影響最大的是檸檬酸，丙二酸、琥珀酸、蘋果酸的作用中等，草酸幾乎沒有作用(表6～7)?？梢姡瑹o機離子與多元酸相關的主要因素是由氯、鉀和檸檬酸的相關引起。

表5 氮組與多元酸組典型方程構成Table 5 Typical equation of nitrogen group and polybasic acid group

表6 離子組與多元酸組典型相關分析Table 6 Canonical correlation between ion group and polybasic acid group

表7 離子組與多元酸組典型方程構成Table 7 Typical equation of nitrogen group and polybasic acid group

3 討 論

對烤煙煙葉常規化學成分與多元酸的相關性分析表明：1)水溶性總糖、還原糖與多元酸物質呈極顯著負相關，石油醚提取物總量指標與多元酸物質正相關，總氮、總植物堿、蛋白質、pH、氯和鉀與部分有機酸之間也存在不同程度的相關性；2)水溶性總糖、還原糖、石油醚提取物總量與多元酸典型相關關系中，有兩對典型方程達1%極顯著水平，有一對達到 5%的顯著水平，引起兩組相關的主要是水溶性總糖、還原糖、石油醚提取物總量以及蘋果酸、檸檬酸和琥珀酸；含氮物質、pH與多元酸的4對典型相關方程，有3對達到1%的極顯著水平，1對達到5%的顯著水平，引起兩組相關的主要是總氮、總植物堿和幾乎所有的多元酸；氯、鉀與多元酸的第1對典型相關方程也達到1%極顯著水平，兩組變量相關的主要因素是氯、鉀和檸檬酸的相關引起的；3)無論從簡單相關分析，還是從典型相關分析的結果看，烤煙煙葉中含量最高的蘋果酸與水溶性總糖、還原糖、總植物堿之間呈及顯著的負相關，與石油醚提取物總量、pH、氯之間呈顯著正相關；而含量相對較高的檸檬酸則與水溶性總糖、還原糖、鉀之間呈極顯著負相關，與氯呈極顯著正相關。

煙葉化學成分是決定煙草品質的內在因素，每一種化學成分都發揮著不同的作用，水溶性總糖、還原糖具有提高煙氣酸度和香氣，降低刺激性的作用，石油醚提取物中的揮發油和樹脂，對煙葉的香氣具有重要意義，鉀可使煙草的燃燒性和火力增強，多年來上述指標被認為是對煙葉品質有利的因素。而蛋白質、pH、總植物堿會增加煙氣的強度，刺激性增強，產生辛辣味，使香氣和吃味變差，氯會使煙葉的填充力和持火力降低，這幾項被認為是不利因素。多元酸也具有協調煙氣酸堿平衡、降低刺激性的作用，但檸檬酸會使烤煙的吃味變差[11]。這些有利或不利因素是相對的，超出一定范圍有利就會變成不利，而在一定范圍內，不利可轉化為有利。煙葉是一個復雜的有機體，彼此之間有著復雜的聯系，化學成分的協調性才是決定煙葉品質的關鍵因素。

[1]楊虹琦,周冀衡,楊述元,等.不同緯度煙區烤煙葉中主要非揮發性有機酸的研究[J].湖南農業大學學報：自然科學版,2005,31(3):281-284.

[2]陳廣鳳,宋廣芝,張坤普,等.小麥 DH 群體面粉色澤(白度)的遺傳變異及其與主要品質性狀的相關分析[J].山東農業科學,2007(5):8-11.

[3]荊波,秦清榮,李林林.缺鐵性貧血孕婦及其新生兒免疫指標的相關分析[J].濱州職業學院學報,2007(2):64-66.

[4]金丹.對匯率與失業率關系的相關分析[J].烏魯木齊職業大學學報,2007,16(3):42-45.

[5]李天福,王樹會,王彪,等.云南煙葉香吃味與海拔和經緯度的關系[J].中國煙草科學,2005,26(3):22-24.

[6]王樹聲,王寶華,李雪震,等.烤煙煙葉中游離氨基酸與內在質量關系的研究[J].中國煙草科學,2002,23(4):4-7.

[7]王允白,王寶華.曬紅煙化學成分與評吸結果間關系研究[J].中國煙草科學,1997,18(1):17-20.

[8]瞿先中,程濤,蔣士盛,等.連續流動分析法測定煙草中的蛋白質[J].煙草科技,2006(1):41-42,53.

[9]閆克玉,龔珍林,張映.烤煙煙葉pH值的對比分析[J].煙草科技,2007(6):49-52.

[10]金永明,張明福,劉百戰.煙草中多元酸和高級脂肪酸的分析[J].煙草科技,2002(4):21-24.

[11]閆克玉.煙草化學 [M].鄭州：鄭州大學出版社,2002.