初烤煙葉感官質量與主流煙氣有害成分的典型相關分析

王俊昭 ，吳志嬌 ，王 鍇 ，王 圓 ，方 力

（1.江蘇中煙南京卷煙廠，江蘇南京210000；2.河南中煙黃金葉生產制造中心，河南鄭州450000）

近年來，隨著人們對卷煙安全性的不斷關注，烤煙的降焦減害成為卷煙發展的時代主題[1－4]，煙氣中的有害成分成為關注的焦點[4－6]。謝劍平等[6]通過對霍夫曼清單研究，總結了煙氣中有CO、B[a]P、HCN、NH3、NNK、巴豆醛以及苯酚等7種主要的有害成分。因此，國內外研究學者關于這7種有害成分開展了大量研究[7－10]。袁秀秀等[11]研究表明，隨施氮量增加，主流煙氣7種有害成分中巴豆醛的釋放量減少，而氨和NNK的釋放量增加；程向紅等[12]、陳敏等[13]研究表明，梗絲部位與梗絲煙氣中苯酚和B[a]P的釋放量之間沒有明顯規律性，而梗絲部位與梗絲煙氣中焦油、CO、NNK和HCN釋放量之間有一定的規律性；李中皓等[14]研究表明，R型吸煙機對于20個不同煙氣釋放量水平樣品重復測試結果的平均變異系數大多低于L型；武圣江等[15]研究表明，散葉插扦烘烤處理烤后煙葉的煙氣有害成分含量較低，烤后煙葉質量綜合評價最好。因7種有害成分對毒理學指標影響顯著，據其釋放量建立了卷煙危害性指數[6]，夏國聰等[16]研究報道，國產卷煙樣品的危害性指數低于進口卷煙樣品，混合型卷煙樣品的危害性指數高于烤煙型卷煙樣品，國產混合型卷煙樣品的危害性指數略低于進口烤煙型。

烤煙的感官質量是卷煙產品的核心價值[17]，不同的感官質量體現了卷煙化學成分的差異，而烤煙化學成分是卷煙主流煙氣中有害成分產生的基石[18]。因此，可以在一定程度上通過對感官質量的評價，把握煙氣中主流煙氣有害成分的多少，然而關于感官質量對主流煙氣有害成分影響的研究卻鮮見報道。試驗對不同產區初烤煙葉與主流煙氣有害成分的關系進行研究，旨在為通過感官評價判斷主流煙氣有害成分提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗樣品由云南省大理州煙草公司提供，供試烤煙品種為紅花大金元，選取大理市、祥云縣、賓川縣、彌渡縣、永平縣、云龍縣、洱源縣、劍川縣、鶴慶縣、漾濞縣、南澗縣、巍山縣等12個植煙縣市的144個等級為B2F的煙葉樣品，樣品評吸與危害性指標的測定在河南中煙技術中心進行。

1.2 試驗方法

試驗所用吸煙機為RM－200A轉盤式吸煙機（德國Borgwaldt公司）；氣相色譜儀為 Agilent 7890A型，氣相質譜儀為Agilent 5975C，高效液相色譜儀為 Agilent 1200（美國 Agilent公司），液相色譜三重四極桿質譜聯用儀為API 4000（美國ABSCIEX公司），連續流動分析儀AA3型，離子色譜儀ICS 3000（美國戴安公司）。CO的測定采用GB/T23356—2009；NNN 的測定采用 LC－MS/MS法，B[a]P的測定采用GB/T21130—2007，巴豆醛的測定采用YC/T 254—2008，苯酚的測定采用YC/T 255—2008，HCN 的 測 定 采 用 YC/T253—2008，NH3的測定采用YC/T 377—2010。烤煙感官質量的評價采用標準YC/T138—1998。

1.3 數據處理

數據采用 Microsoft Excel 2010與 Mathmatica10進行分析。

2 結果與分析

2.1 烤煙感官質量與危害性指標的描述性統計

由表1可知，烤煙感官質量的各指標變異系數保持在2.76%～12.68%范圍內，其中：烤煙煙氣濃度的變異系數最大，為12.68%；其次為灰色的變異系數，為10.11%；各指標中香氣質的變異系數最小。烤煙感官質量的偏度系數與峰度系數表明：烤煙感官質量中香氣質、雜氣與煙氣濃度的數值類型為左偏型尖峭峰，而香氣量、刺激性、余味以及燃燒性為左偏型平闊峰，灰色為右偏型平闊峰，勁頭為右偏型尖峭峰；但各個指標的偏度系數與峰度系數數值較小，均在正態分布可接受范圍內。

表1 初烤煙感官質量與危害性指標的描述性統計

與烤煙感官質量相比，烤煙煙氣中危害性指標的變異系數均保持相對較高水平，其中：NH3、B[a]P與苯酚的變異系數達到了17.17%，15.79%與6.32%，而巴豆醛的變異系數最小，為8.45%，其它3種危害性指標的變異系數保持在10%左右。7種危害性指標的峰度系數均為負值，這表明樣品煙氣中危害性指標的數值表現為平闊峰，數據比較離散；B[a]P、NNK以及HCN的偏度系數為負值，表明它們的數值類型為左偏型；巴豆醛、NH3以及CO、苯酚的偏度系數為正值，表明其數據類型為右偏型。綜合而言，各樣品感官質量與煙氣危害性指標的變異系數、峰度系數與偏度系數的數值均服從正態分布，且穩定性較好，具有較好的統計學意義。

2.2 烤煙感官質量與危害性指標的典型相關分析

2.2.1 簡單相關分析 由表2可知，CO與烤煙感官質量中雜氣、刺激性和余味極顯著正相關，而與燃燒性、灰色和勁頭則表現為極顯著負相關；B[a]P與刺激性和煙氣濃度極顯著負相關，而與余味顯著正相關；NH3與燃燒性和勁頭極顯著正相關；HCN與烤煙刺激性顯著正相關，而與余味極顯著負相關；巴豆醛與香氣質、香氣量、余味、灰色和燃燒性表現為極顯著或顯著正相關，而與勁頭極顯著負相關；苯酚與香氣質、刺激性和勁頭呈顯著或極顯著正相關，而與燃燒性和灰色極顯著負相關；NNK與香氣質、香氣量、刺激性和勁頭呈極顯著正相關，而與雜氣極顯著負相關。

2.2.2 典型相關分析 簡單相關分析只能反映單個指標之間的相關關系，難以客觀反映烤煙感官質量與煙氣危害性指標兩組變量整體間的綜合內在聯系。典型相關分析能夠揭示出兩組變量之間的內在聯系，故對兩組變量初值化的數據進行典型相關分析。由表3可知，第1組和第2組典型相關變量均達顯著水平，典型相關系數分別為0.873（P＜0.01）與 0.749（P＜0.05）。

第1組典型變量（U1，V1）為：

在典型相關變量（U1，V1）中，由 U1與原始數據x的相關系數可知，U1與香氣量有較高負相關關系，相關系數為－0.892，而與余味有較高正相關關系，相關系數為0.843，故U1主要描述了烤煙香氣量(x2)與余味(x5)變化的綜合指標；同理，由V1與原始數據y的相關系數可知，V1與煙氣中B[a]P(y2)和苯酚(y6)均有較高的正相關關系，相關系數分別為0.864與0.835，故V1主要描述烤煙煙氣中B[a]P(y2)與苯酚(y6)的綜合指標。U1和V1顯著相關，說明烤煙感官質量中香氣量與余味對烤煙煙氣中B[a]P和苯酚影響較大，具體表現為：在一定范圍內隨香氣量的升高，煙氣中B[a]P和苯酚含量降低；隨著余味(x5)的增加，煙氣中B[a]P和苯酚含量增加。

表2 烤煙感官質量與危害性指標的簡單相關分析

第2組典型相關變量（U2，V2）為：

在典型相關變量2中，由U2與原始數據x的相關系數可以看出，U2與勁頭(x9)有較高正相關關系，相關系數為0.908，故U2為主要描述烤煙勁頭變化的綜合指標；同理，由V2與y的相關系數可知，V2與NH3(y3)和巴豆醛(y5)均有較高的正相關性關系，相關系數分別為0.819與0.878，故V2主要描述烤煙煙氣危害性指標中NH3(y3)和巴豆醛(y5)的綜合指標。U2和V2顯著相關，說明烤煙感質量中勁頭對NH3(y3)和巴豆醛(y5)影響較大，具體表現為在一定范圍內隨感官質量中勁頭的升高，煙氣中NH3(y3)和巴豆醛(y5)含量增加。

3 結論與討論

試驗結果表明，所選烤煙樣品的感官質量與危害性指標均服從正態分布，有較好的統計學意義，尤其是感官質量的變異系數保持在較低水平，代表性較好，煙氣中NH3的變異系數較大，這可能是與不同產區烤煙的施氮水平有關[11]。

簡單相關分析表明，烤煙感官質量的高低對煙氣有害成分的影響較大，尤其是烤煙的刺激性和勁頭，與多達5種危害性指標均存在顯著或極顯著的相關關系，這主要是由于烤煙的煙堿含量對烤煙勁頭影響較大，蛋白質等含氮化合物影響烤煙的刺激性，而煙堿和蛋白質又是某些有害成分的前提物質[19]。余味和燃燒性與烤煙煙氣危害性指標也有較大的相關關系，這主要是由于烤煙余味主要由糖類、多酚類等物質形成，且這些化學物質是CO和苯酚等物質的前提物質[20]。烤煙危害性物質的產生與烤煙化學成分的燃燒息息相關[21]，而化學成分是烤煙感官質量的載體[15]，因此，烤煙的感官質量與煙氣有害性物質的形成有較高的相關性。

典型相關分析表明，隨著烤煙感官質量中香氣量的降低，余味的增加，烤煙煙氣中B[a]P和苯酚含量增加，這主要是由于烤煙余味與香氣的產生是由多化學物質共同作用的結果，尤其是酸堿平衡以及類胡蘿卜素致香前提物質以及多酚類物質決定的[13]，而B[a]P和苯酚的產生是由這些大分子物質裂解轉化產生的[7]。同時，隨著烤煙感官質量中勁頭的升高，煙氣中NH3和巴豆醛的含量增加，這主要是因為NH3與巴豆醛是含氮化合物在煙支裂解蒸餾轉化而成的，尤其是煙堿與蛋白質的降解[12]。

表3 烤煙感官質量與危害性指標典型相關分析

[1]景延秋,袁秀秀,劉英杰,等.河南主產煙區烤煙主流煙氣巴豆醛釋放量差異及聚類分析[J].中國煙草科學,2016,37(2):54－58.

[2]閆寧,劉加紅,杜詠梅,等.我國不同產區烤煙煙葉主流煙氣主要有害成分分析[J].中國煙草科學,2017,38(1):85－90.

[3]張健,葉靈,李娥賢,等.煙絲結構對主流煙氣中巴豆醛逐口釋放量的影響[J].食品工業,2015(7):190－194.

[4]耿召良,張婕,葛永輝,等.烤煙主流煙氣內源有害成分與煙葉化學成分相關性[J].應用生態學報,2015,26(5):1447－1453.

[5]姬厚偉,張麗,王芳,等.不同產區烤煙主流煙氣中11種成分含量的差異及相關性 [J].貴州農業科學,2017,45(1):26－30.

[6]謝劍平,劉惠民,朱茂祥,等.卷煙煙氣危害性指數研究[J].煙草科技,2009(2):5－15.

[7]王濤,鮑峰偉,王劉勝,等.卷煙主流煙氣七種有害成分釋放量與煙葉產地、年份之間的關系 [J].湖北農業科學,2014,53(6):1330－1333.

[8]曹得坡,潘立寧,夏巧玲,等.模擬裂解條件對卷煙煙氣揮發性羰基化合物的影響[J].煙草科技,2013,47(10):44－48.

[9]丁時超,杜文,銀董紅,等.卷煙主流煙氣中揮發性醛酮的LC－MS/MS 分析[J].煙草科技,2008,49(9):34－38.

[10]李燕,褚智國,田海英,等.初烤煙葉有機酸對主流煙氣有害成分釋放量的影響[J].中國農業科技導報,2017,19(1):125－130.

[11]袁秀秀,馮銀龍,李春光,等.施氮量對烤煙常規化學成分含量及主流煙氣中7種有害成分釋放量的影響[J].中國煙草學報,2017,23(2):37－41.

[12]程向紅,韋鳳杰,董順德,等.不同部位、產地烤煙梗絲主流煙氣有害成分釋放量分析[J].河南農業大學學報,2015,49(5):590－594.

[13]陳敏,郭吉兆,鄭賽晶,等.煙葉部位、產地與卷煙主流煙氣7種有害成分釋放量關系研究[J].中國煙草學報,2012,18(5):16－22.

[14]李中皓,唐綱嶺,陳再根,等.兩種抽吸模式下吸煙機型對卷煙主流煙氣總粒相物及7種化學成分檢測結果的影響[J].煙草科技,2015,49(5):28－33.

[15]武圣江,潘文杰,宮長榮,等.不同裝煙方式對烤煙烘烤煙葉品質和安全性的影響[J].中國農業科學,2013,46(17):3659－3668.

[16]夏國聰,馬麗娜,黃紅儀,等.國內外不同品牌卷煙樣品危害性指數比較[J].煙草科技,2012(6):37－40,62.

[17]過偉民,蔡憲杰,魏春陽,等.豫中濃香型烤煙感官質量與部分質量指標的關系[J].煙草科技,2010(6):22－27.

[18]李曉忠,鄧小華,周冀衡,等.湖南主產煙區烤煙感官質量特征及變化規律研究[J].中國農學通報,2007,23(2):111－113.

[19]楊松,孫培健,孫學輝,等.國內外烤煙煙氣焦油、7種代表性有害成分及煙堿釋放量對比分析研究[J].中國煙草學報,2017,23(3):28－37.

[20]王保興,汪旭,王玉,等.烤煙中煙草特有亞硝胺的對比[J].煙草科技,2010(11):47－50.

[21]黎妍妍,李錫宏,王林,等.富硒煙葉對煙氣有害成分釋放量作用分析[J].中國煙草學報,2013,19(2):7－11.