烤后原煙物理性狀與化學成分的相關分析

楊慶民，劉大雙，代惠娟，符云鵬

（1.河北中煙工業有限責任公司，石家莊 050051；2.河南農業大學，鄭州 450002）

煙葉化學成分是決定物理特性的內在因素，物理特性則是煙葉化學成分的外在表現，物理性狀與化學成分的關系分析及綜合評價是煙葉質量評價的重要研究內容[1-2]。隨著煙葉原料加工精細化要求的不斷提高，煙葉物理特性和化學成分相關性已成為煙葉質量評價和卷煙配方設計中十分關注的問題[3]。已有研究表明，物理性狀之間，以及物理性狀與化學成分之間，都存在著一定關聯[4-5]。王玉軍等[6]研究表明，葉片厚度與總糖含量和還原糖含量均呈負相關，與總氮含量和煙堿含量均呈正相關；李東亮等[7]選取 K326為供試品種，采用典型相關分析方法研究了烤煙相同部位煙葉主要物理性狀和化學成分的關系。然而，不同基因型烤煙的煙葉物理性狀與化學成分的關系少有報道，本試驗以貴州安順煙區4個烤煙品種為供試材料，分析測定了上中下3個部位代表性等級煙葉物理性狀和化學成分，旨在探討烤后原煙物理性狀與化學成分的關系，為烤煙質量評價體系完善提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于 2010年在安順市西秀區雙堡鎮張溪村進行，試驗地土壤為黃壤土，肥力中等。參試品種為云煙85、云煙87、南江3號、晚花K326。采取隨機區組排列，3次重復，小區面積100 m2。各品種均采取漂浮育苗，播種時間2月22日；移栽時間5月4日，行距110 cm，株距55 cm。各處理施基肥為烤煙專用基肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=10∶10∶23]750 kg/hm2，油餅 150 kg/hm2，追肥用量為烤煙專用追肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=13∶0∶26]225 kg/hm2，基肥及充分腐熟后的油餅于移栽時施用，追肥結合中耕除草環施。云煙85、云煙87實行中心花開放時一次性打頂，南江3號、晚花K326結合煙株長勢，足葉打頂，全部實行化學抑芽。烤后煙葉分別取每個品種B2F、C3F、X2F三個等級，每個等級3 kg.

1.2 測定方法

總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯的測定參考王瑞新[8]等的方法，煙葉物理性狀的測定參照文獻[9-10]的方法。

1.3 統計分析方法

利用spss15.0軟件進行簡單相關分析和典型相關分析。

2 結 果

2.1 烤后原煙物理性狀與化學成分的數量特征

將4個烤煙品種的物理性狀與化學成分，按照上中下部位分別進行描述統計。從表1可知，上部葉變異系數依次為填充值＞含梗率＞葉片厚度＞葉長＞葉寬＞單葉重，中部葉變異系數依次為填充值＞單葉重＞葉寬＞含梗率＞葉片厚度＞葉長，下部葉變異系數依次為填充值＞單葉重＞含梗率＞葉寬＞葉片厚度＞葉長；其中填充值變異系數最大，其他物理性狀變異系數位次在不同部位間略有不同，表明在一定范圍內，填充值易受品種的影響，不同部位的其他物理性狀受品種影響的難易程度有一定差異。

從表2可知，同一部位不同品種的絕大部分化學成分變異系數都在10%以上，因此，可以通過品種布局試驗，選擇適宜品種，進一步彰顯本地區煙葉特色，滿足不同卷煙品牌配方需求。其中上中下部位最大變異系數為氯，上下部位最小變異系數為總氮，中部葉最小變異系數為還原糖。表明在一定范圍內，鉀含量、氯含量易受品種影響，總氮含量受品種影響較小。

表1 烤后原煙物理性狀的描述統計分析Table 1 Descriptive statistics of physical properties in flue-cured tobacco leaves

表2 烤后原煙化學成分的描述統計分析Table 2 Descriptive statistics of chemical components in flue-cured tobacco leaves

2.2 烤后原煙物理性狀與化學成分的簡單相關分析

將4個烤煙品種，共計12個樣本的物理性狀及化學成分進行相關分析。從表3可知，物理性狀之間，葉長與葉寬呈極顯著正相關，單葉重與葉長、葉片厚度均呈顯著正相關，含梗率與葉片厚度呈顯著負相關；化學成分之間，總糖含量與還原糖含量、鉀含量均呈極顯著正相關，總氮含量與煙堿含量呈顯著正相關，鉀含量與氯含量呈顯著負相關；物理性狀與化學成分之間，葉片厚度與總氮含量呈極顯著正相關，葉片厚度與煙堿含量，填充值與總糖含量、鉀含量，單葉重與煙堿含量、總氮含量均呈顯著正相關，含梗率與煙堿含量呈顯著負相關。

2.3 烤后原煙主要物理性狀與化學成分的典型相關分析

從表3可知，物理性狀中的葉長和葉寬與化學成分之間無顯著相關，其他4個指標都與1種或2種化學成分呈顯著相關，因此，選擇單葉重（x1）、葉片厚度（x2）、含梗率（x3）、填充值（x4）為代表煙葉主要物理特性的一組變量，還原糖（y1）、總糖（y2）、煙堿（y3）、總氮（y4）、鉀（y5)、氯（y6）為代表煙葉化學成分的一組變量，進行典型相關分析，結果見表4。

從表4可以看出，只有第一組典型變量極顯著，其他3組變量都未達顯著水平。這里主要對第一組典型變量進行分析。由于原始變量的計量單位不同，不宜進行直接比較，這里主要采用標準化的典型系數相關模型mi和li，并計算原始變量與典型變量之間的相關系數ri，結果見表5。由表5可知，第一典型變量的構成如下：

表3 烤后原煙物理性狀與化學成分的相關系數矩陣Table 3 Correlation coefficient matrix of physical properties and chemical components in flue-cured tobacco leaves

表4 烤后原煙物理性狀與化學成分的典型相關分析Table 4 Canonical correlation analysis of physical properties and chemical components in flue-cured tobacco leaves

在達到極顯著水平的第一對典型變量（u1，υ1）中，由u1與原始數據xi的相關系數可以看出，它與葉片厚度和填充值呈顯著相關，故u1可以理解為主要描述葉片厚度、填充值大小的綜合性狀；由 υ1與原始數據xi的相關系數可以看出，它與總糖和鉀均呈極顯著相關，與還原糖和總氮均呈顯著相關，故υ1可以理解為主要描述還原糖含量、總糖含量、總氮含量和鉀含量的綜合性狀。u1與υ1表明，烤煙的葉片厚度和填充值與總糖含量、還原糖含量、總氮含量和鉀含量關系密切，這些指標可以分別作為物理特性與化學成分關系分析中的顯著性指標。典型相關系數平方表明，第一典型變量之間的共享方差為99.4%[7]。

表5 典型變量和與典型變量有關性狀的相關系數Table 5 Canonical variable and their correlation coefficients with related traits

3 討 論

煙葉的物理特性在一定程度上反映了煙葉的內在品質[11]。從簡單相關分析可知，葉片厚度與總氮、煙堿含量，單葉重與煙堿、總氮含量均呈顯著正相關，含梗率與煙堿含量呈顯著負相關，與已往的研究結果相同[3,6,12]。填充值與總糖含量呈顯著正相關，與王東等[3]研究的結果相反，主要是由于12個分析樣本中，只有云煙 85三個樣本的填充值大于3.5 cm3/g，且為上中下3個部位的最大值，這3個樣本符合填充值與總糖含量成反比的規律，其他9個樣本的填充值小于3 cm3/g，相對較小。據此推測，當填充值較小時，填充值與總糖含量成正比；填充值達到一定數值后，填充值與總糖含量成反比。

煙葉質量評價指標雖然存在著一定的關聯，但密切程度不同，因而可以利用典型相關分析方法找出影響煙葉質量的主要評價指標來反映煙葉品質特征[13]。從典型相關分析可知，物理特性的顯著性指標為葉片厚度和填充值，這符合以往的理論研究，即葉片厚度與主要化學成分之間有很好的相關性[6]，煙葉化學成分能夠預測煙葉填充值[14]；化學成分的顯著性指標為總糖含量、還原糖含量、總氮含量和鉀含量，表明烤煙的葉片厚度和填充值與總糖含量、還原糖含量、總氮含量和鉀含量關系密切。因此，可以根據煙葉物理特性顯著性指標，間接的了解煙葉的化學品質特征。

4 結 論

（1）烤煙物理性狀與化學成分之間關系密切，葉片厚度與總氮含量呈極顯著正相關，相關系數為0.936；葉片厚度與煙堿含量，填充值與總糖含量、鉀含量，單葉重與煙堿含量、總氮含量均呈顯著正相關，相關系數分別為0.674、0.645、0.690、0.666、0.684；含梗率與煙堿含量呈顯著負相關，相關系數為-0.687。

（2）研究表明，物理特性的顯著性指標為葉片厚度和填充值，化學成分的顯著性指標為總糖含量、還原糖含量、總氮含量和鉀含量；在一定范圍內，隨著葉片厚度的增加和填充值的降低，總糖含量、還原糖含量和鉀含量呈現降低的趨勢，總氮含量呈現升高的趨勢。

本試驗基于一個地區4個烤煙品種，初步探討了煙葉物理性狀與化學成分的關系，但由于樣本取自同一地區，未考慮生態環境的影響，這是否會對結果產生影響，有待深入分析加以驗證，另外是否可采用適當的統計方法建立煙葉物理性狀與化學成分的數學模型，有待進一步收集不同年份的數據加以研究。

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