單料烤煙煙氣粒相物與質量評價指標間的相關性研究

鄧小華，周冀衡，趙松義，李曉忠

（1.湖南農業大學農學院，長沙 410128；2.湖南農業大學煙草工程技術研究中心，長沙 410128；3.湖南省煙草公司，長沙 410007）

煙氣是煙絲在燃燒過程中通過蒸發熱解、聚合等一系列物理與化學反應產生的一種氣、液、固并存的復雜多相氣溶膠，其粒相物包括水分、煙堿和焦油，而煙氣煙堿和焦油量是目前國際上用來評價卷煙安全性的主要指標[1-3]。煙葉原料是卷煙質量的物質基礎，是卷煙有害成分的決定因素。研究影響煙葉安全性的各種因素，有利于農業措施減害降焦，提高卷煙安全性。有關煙葉理化特性與煙氣粒相物組分的關系一直備受關注[4-10]，但利用同批樣本全面系統地研究煙葉質量評價指標與煙氣粒相物組分的關系鮮見報道。鑒此，本文以湖南主產煙區初烤煙葉樣本為材料，通過對外觀質量、物理性狀、化學成分、評吸質量與煙氣粒相物組分的相關性分析，探討煙葉質量評價指標與煙氣粒相物組分的相互關系，旨在為煙草行業正在實施的減害降焦提香戰略提供參考，為提高煙葉安全性和減少吸煙危害提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

為保證分析結果的代表性和相關分析的可靠性，于湖南省35個主產烤煙縣(市或區)的72個烤煙主產鄉鎮收集在上、中、下部位具有代表性的B2F、C3F、X2F 3個等級的2001－2003、2005年初烤煙葉樣品757個[11-17]。選取當地烤煙主栽品種，采用定農戶、定等級、定葉位取樣法，等級由專職評級人員按照GB2635-92標準進行[18]。采集的煙葉原料統一加工，統一編碼，單一原料卷制，不加香加料。為消除不同年份樣本數據誤差，在樣本質量評定和檢測中，盡量保持分析儀器、分析人員的穩定，增加分析次數。

1.2 煙氣粒相物測定指標與方法

主要測定總粒相物、煙氣水分、煙氣煙堿和焦油。利用自動吸煙機，按YC/T29-1996標準抽吸卷煙和測定卷煙主流煙氣總粒相物和焦油[19]，按YC/T8-1993標準測定卷煙主流煙氣煙堿和水分[20]，單位為mg/支。

1.3 烤煙質量評價指標與分析方法

物理性狀測定主要指標有：開片度、厚度、單葉重、含梗率、葉質重、平衡水分(吸濕性)；化學成分測定主要指標有總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯、硫、糖堿比、氮堿比、鉀氯比、有效鉀指數；外觀質量量化評價主要指標有：成熟度、葉片結構、身份、油分、色度、發育狀況、葉面狀況；評吸質量評價主要指標有：香氣質、香氣量、雜氣、濃度、勁頭、刺激性、余味、燃燒性、灰色、評吸總分。以上指標的分析方法詳見參考文獻[11-17]。

1.4 數據處理方法

數據處理借助SPSS120 (Statistics Package for Social Science)統計分析軟件，首先應用基本統計分析模塊(Descriptive Statistics)對數據進行探索性分析(Explore)，清除極端值和異常值；然后應用相關分析模塊(Correlate)在評價指標間進行雙變量相關分析(Bivariate)。雙尾檢測，“*”表示顯著水平為5%，“**”表示顯著水平為1%。相關系數∣r∣≥0.8，視為高度相關；0.5≤∣r∣＜0.8，視為中度相關；0.5＜∣r∣＜0.3，視為弱相關[21]。

2 結果與討論

2.1 煙氣粒相物組分和煙葉質量評價指標的描述

由表1可知，除氯、氮堿比、勁頭、燃燒性、灰色的偏度較大外，其余評價指標的偏度值都較小，基本上符合正態分布。氯含量、氮堿比向左偏離，且氯含量偏離中心較遠(偏度值大于 2[20])，是偏狹峰(峰度值大于 3[20])。勁頭、燃燒性、灰色分值是向右偏離中心，是偏狹峰，但變異系數較小，分布較集中。總氮、硫含量的變異系數在90%以上，有較強的變異度，表明氮、硫含量在煙葉中的穩定性差，易受生態環境條件的影響。

2.2 物理性狀與煙氣粒相物組分的相關性

總粒相物、煙氣水分、煙氣煙堿、焦油分別與開片度、含梗率呈極顯著的負相關，分別與單葉重、厚度、葉質重分呈極顯著的正相關(表2)。平衡水分與總粒相物、煙氣煙堿、焦油呈負相關，與煙氣水分呈正相關，但都不顯著。單葉重、厚度、葉質重分別與總粒相物、煙氣水分、煙氣煙堿、焦油達到了中度相關[21]。閆克玉等[9]研究認為平衡水分與焦油呈顯著正相關(r= 0.386），與煙氣煙堿呈正相關（r= 0.152），跟本研究結果不一致，但具有的共同點就是相關系數都較少，可以初步認為平衡水分與總粒相物、煙氣水分、煙氣煙堿、焦油的不存在線性關系。煙葉開片度是反映煙葉生長發育狀況的物理性指標，生長發育好的煙葉開片度好，煙氣煙堿和焦油含量低，因而提高煙葉開片度對降焦減害有促進作用。含梗率高的煙葉(特別是下部葉)，煙堿含量低，葉片疏松，燃燒性好，雖然煙氣煙堿和焦油含量低，但煙葉利用率低，應保持在合理范圍內。

2.3 化學成分與煙氣粒相物組分的相關性

由表3可知，總粒相物、煙氣水分、煙氣煙堿、焦油分別與總糖、還原糖、鉀、糖堿比、氮堿比、鉀氯比、有效鉀指數呈極顯著的負相關，分別與煙堿、總氮、氯、硫呈極顯著的正相關。煙堿、糖堿比、氮堿比、有效鉀指數分別與總粒相物、煙氣煙堿、焦油的相關系數，總糖、還原糖、總氮與煙氣煙堿的相關系數，有效鉀指數與總粒相物、煙氣煙堿、焦油的相關系數，達到了中度相關[21]。鉀、硫分別與焦油、煙氣煙堿的關系與李國棟等[7]、于建軍等[8]的研究結果一致，但與閆克玉等[9]研究結果不一致。總糖、還原糖與焦油的關系與厲昌坤等[6]、李國棟等[7]、于建軍等[8]研究結果一致，但與閆克

玉等[9]研究結果不一致，有可能是閆克玉等[9]研究材料中煙葉含糖量較低的緣故，因而煙葉含糖量與焦油的關系不能簡單地用線性來表示，有可能存在復雜的關系，這有待今后進一步研究。由本研究結果可知，降低煙葉煙堿、總氮、氯、硫含量，提高煙葉鉀含量和糖堿比、氮堿比、鉀氯比、有效鉀指數，對減害降焦有促進作用。

表1 煙氣粒相物組分和煙葉質量評價指標的基本統計特征Table 1 Basic statistical characteristics of constituents of smoke particulate matter and evaluation on quality of tobacco leaves

表2 物理性狀與煙氣粒相物組分的相關系數Table 2 Correlations between physical characters and constituents of smoke particulate matter

表3 化學成分與煙氣粒相物組分的相關系數Table 3 Correlations between chemical components and constituents of smoke particulate matter

2.4 外觀質量與煙氣粒相物組分的相關性

由表4可知，外觀質量評價指標分別與總粒相物、煙氣水分、煙氣煙堿、焦油呈極顯著的正相關。其中，身份與總粒相物、煙氣水分、煙氣煙堿、焦油的相關系數，油分與總粒相物的相關系數，達到了中度相關[21]。據鄧小華等[11]研究認為，隨著烤煙外觀質量分值的提高，煙葉煙堿含量增高，煙葉鉀含量降低。由表3可知，總粒相物、煙氣水分、煙氣煙堿、焦油與煙葉煙堿呈極顯著的正相關，與煙葉鉀含量呈極顯著的負相關。因此，隨著煙葉外觀質量分值的提高，總粒相物、煙氣水分、煙氣煙堿、焦油含量增高。

表4 外觀質量與煙氣粒相物組分的相關系數Table 4 Correlations between appearance quality and constituents of smoke particulat matter

2.5 評吸質量與煙氣粒相物組分的相關性

由表5可知，總粒相物、煙氣水分、煙氣煙堿和焦油分別與雜氣、刺激性、燃燒性、灰色分值呈顯著或極顯著負相關，與香氣量、濃度分值呈極顯著的正相關；香氣質分值與總粒相物、煙氣水分和焦油呈極顯著正相關，與煙氣煙堿呈負相關但不顯著；勁頭、余味分值分別與總粒相物和焦油呈正相關但不顯著，與煙氣水分呈顯著正相關，與煙氣煙堿呈顯著負相關；評吸總分與總粒相物、煙氣水分和焦油呈極顯著正相關，與煙氣煙堿呈正相關但不顯著。總粒相物、煙氣水分、煙氣煙堿和焦油與香氣量、雜氣、濃度、刺激性分值的相關系數相對較大，其中總粒相物與香氣量、濃度分值，煙氣煙堿與香氣量、濃度、刺激性分值，焦油與香氣量分值達到了中度相關[21]。以上分析表明隨著煙氣中總粒相物、水分、煙堿、焦油等粒相成分的增加，煙氣中雜氣和刺激性增加，燃燒性變差，灰色加深，但香氣量和濃度會增加。煙氣煙堿、焦油與香氣量、濃度、勁頭、評吸總分值的關系跟閆克玉等[10]的研究結果是一致的，與雜氣、刺激性、余味分值的關系跟閆克玉等[10]的研究結果不一致。

表5 評吸質量與煙氣粒相物組分的相關系數Table 5 Correlations between sensory quality and constituents of smoke particulat matter

3 小 結

本研究分析了煙氣粒相組分與 34個單項煙葉質量評價指標的相互關系，分析結果驗證了關于煙葉質量評價指標對煙氣粒相物組分影響的一些定性描述。不同的研究者由于樣本來源、評價方法的不同，研究結果存在差異，表明煙葉質量評價指標與煙氣粒相組分的相互關系具有區域特征。

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