烤煙淀粉含量與卷煙主流煙氣常規(guī)指標(biāo)關(guān)系分析

郭東鋒，姚忠達，舒俊生

安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心, 合肥市高新區(qū)天達路9號 230088

吸煙與健康問題日益受到關(guān)注，卷煙的“減害降焦”一直是行業(yè)熱點問題。卷煙煙氣是煙絲在燃燒過程中通過蒸發(fā)熱解、聚合等一系列化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的，煙氣的化學(xué)特征與煙葉內(nèi)在化學(xué)成分關(guān)系密切[1]。張強等[2]研究了云南區(qū)域烤煙煙葉的化學(xué)成分與煙氣成分的相關(guān)關(guān)系，陽葦麗等[3]研究了烤煙煙葉中鉀、氯以及鉀氯比對煙氣指標(biāo)的影響，汪修奇等[4]通過相關(guān)和通徑分析分析了湖南烤煙化學(xué)成分與焦油及煙氣成分的關(guān)系，鄧小華等[5]研究了烤煙的物理性狀與焦油的相互關(guān)系以及回歸分析。關(guān)于煙葉中淀粉的研究更多的是圍繞煙葉的生長和調(diào)制過程中的淀粉變化展開的，如王文超等[6]研究了半晾半烤對上部煙葉淀粉降解和相關(guān)酶活性及品質(zhì)的影響，楊永霞等[7]研究在貴州不同海拔高度對淀粉合成的動態(tài)影響，馬力等[8]對烤房裝煙密度[9]以及烘烤工藝對煙葉中淀粉的降解[10]、淀粉結(jié)構(gòu)[11]以及含量影響做了研究[12-13]，也有研究淀粉對煙葉感官評吸質(zhì)量的影響[14]。但是對于煙葉中淀粉與煙氣成分的相關(guān)研究尚不多見，本研究探索了淀粉與煙氣成分的相互關(guān)系，以期為煙葉原料淀粉含量調(diào)節(jié)以及卷煙的降焦工作提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為2011年全國24產(chǎn)煙區(qū)域，7個品種，B2F、C3F、X2F三個標(biāo)準(zhǔn)等級片煙樣品，共計41份單料煙樣品。

1.2 方法

每一個煙葉樣品按照同一工藝標(biāo)準(zhǔn)卷制卷煙，所有樣品煙支輔材規(guī)格（三紙一棒）均相同，煙支長度84 mm，卷煙紙透氣度55 CU，接裝紙透氣度600 CU。樣品的制備按GB/T5606.1-2004《卷煙 第1部分：抽樣》進行；卷煙水分的調(diào)節(jié)按GB/T16447-2004《煙草及煙草制品 調(diào)節(jié)和測試的大氣環(huán)境》進行；總粒相物、焦油量、抽吸口數(shù)的測定按GB/T19069-2004《卷煙 用常規(guī)分析用吸煙機測定總粒相物和焦油》進行；煙氣煙堿量的測定按GB/T 23355-2009《卷煙 總粒相物中煙堿的測定 氣相色譜法》進行；煙氣水分含量的測定按GB/T 23203.1-2008《卷煙 總粒相物中水分的測定 第1部分：氣相色譜法》進行；煙氣一氧化碳量的測定按GB/T 23356-2009《卷煙 煙氣氣相中一氧化碳的測定 非散射紅外法》進行。

判定規(guī)則按 Q/WY·JS － J·JC 03 － 2010《卷煙成品檢驗規(guī)程》中規(guī)定執(zhí)行。檢測設(shè)備為RM200A吸煙機、Agilent 7890A 氣相色譜，環(huán)境條件為溫度：（22.2±0.5）℃ 濕度：（61.0±2.0）%。煙支重量：0.87～ 0.92 g。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)分析采用R軟件進行統(tǒng)計分析[15-16]。

2 結(jié)果和討論

2.1 檢測結(jié)果統(tǒng)計描述

檢測結(jié)果的統(tǒng)計描述結(jié)果見表1，煙氣成分中煙氣煙堿、煙氣水分、淀粉變幅較大，且不同樣本變異較大，說明數(shù)據(jù)分布較為離散；其中總粒相物、煙氣水分、抽吸口數(shù)及淀粉數(shù)據(jù)分布偏度為負，說明數(shù)據(jù)形態(tài)左偏，除煙氣水分為尖頂峰外，其它煙氣成分和淀粉數(shù)據(jù)分布為平頂峰形態(tài)。

表1 檢測指標(biāo)統(tǒng)計描述

表2 煙氣成分與淀粉相關(guān)分析

2.2 淀粉含量與煙氣常規(guī)指標(biāo)之間的簡單相關(guān)分析

對煙氣成分和淀粉之間進行相關(guān)分析，結(jié)果見圖1和表2，表明：煙葉中淀粉含量與總粒相物(相關(guān)范圍0.1～0.63)、煙氣水分(相關(guān)范圍0.11～0.63)和焦油量(相關(guān)范圍0.12～0.64)存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，而與煙氣煙堿、煙氣一氧化碳和抽吸口數(shù)相關(guān)關(guān)系不顯著。

圖1 煙氣成分與淀粉散布矩陣圖*

相關(guān)分析表明淀粉與煙氣中總粒相物、煙氣水分和焦油量有極顯著關(guān)系，進而對其進行回歸分析。首先對煙氣成分和煙葉中淀粉含量進行正態(tài)性檢驗，結(jié)果見表3，shapiro-wilk檢驗結(jié)果表明，7種煙氣常規(guī)指標(biāo)檢測均P＞0.05，通過正態(tài)性檢驗，說明數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，可以進行回歸分析。

表3 煙氣成分與淀粉分布正態(tài)性檢驗

對焦油、總粒相物、煙氣水分和淀粉進行回歸分析，見表4和5，結(jié)果表明：淀粉和焦油量、總粒相物、煙氣水分存在極顯著地線性關(guān)系（P＜0.001），回歸方程決定系數(shù)分別為R2焦油=0.8984、R2總粒相物=0.8095、R2煙氣水分=0.899，說明通過淀粉以及常量建立的回歸方程Y焦油=9.2462+2.039X淀粉， Y總粒相物=10.3131+2.6327X淀粉，Y煙氣水分=1.1568+0.3957X淀粉，可以解釋焦油89.84%的變異，解釋總粒相物80.95%的變異，解釋總粒相物89.9%的變異，且三個方程的Durbin-Watson統(tǒng)計量(P＞0.05)接近于2，說明殘差相互獨立，說明回歸方程具有代表性，可以解釋淀粉與焦油、總粒相物、煙氣水分之間的關(guān)系。

表4 焦油與淀粉回歸模型驗證

表5 焦油回歸模型回歸系數(shù)檢驗

3 討論

淀粉是煙葉中較為重要的碳水化合物，卷煙的煙氣成分是煙絲經(jīng)過燃燒后生成，淀粉必然會對煙氣成分產(chǎn)生影響，本文研究結(jié)果淀粉與主流煙氣成分總粒相物、焦油和煙氣水分存在顯著回歸關(guān)系，與張強等[2]的研究基本一致，總粒相物和焦油與煙葉中的淀粉密切相關(guān)，

所不同的是張強等[2]所建立的總粒相物、焦油與煙葉常規(guī)化學(xué)之間的模型為二次多項式方程，本研究是以線性模型為出發(fā)點研究兩者之間的關(guān)系。

4 結(jié)論

煙葉淀粉在樣品之間變異較大，淀粉與總粒相物、煙氣水分和焦油量存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，進一步分析表明存在顯著的線性回歸關(guān)系，說明淀粉量可能會影響到總粒相物、煙氣水分和焦油的釋放。可通過適當(dāng)調(diào)節(jié)煙葉中淀粉含量，來調(diào)控卷煙煙氣中總粒相物、煙氣水分、焦油的釋放量，提升卷煙吸食安全性和舒適度。

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