基于質量差異的翠碧1號煙葉分切研究及應用

李少鵬 胡宗玉 張天兵 紀銘陽 許強 毛文龍 胡鐘勝 張莉

摘要：為探索煙葉原料合理的分切方法及在生產線上的應用，以福建省三明市產的翠碧一號C3F煙葉為研究對象，將整片煙葉切成14段，并對各段煙葉進行常規化學成分及感官質量檢測、聚類和差異分析。結果表明，翠碧一號C3F等級煙葉各分切段通過聚類可分為3個類，葉基、葉中、葉尖分切長度比分別為33.33%、40.00%、26.67%。3個類別中，除濃度、勁頭和香氣量指標以葉尖最高外，其余各感官指標均以葉中最高;葉基整體質量最差，其雜氣（木質氣和青雜氣）較顯露，煙堿含量最低。通過質量差異分析可確定三明煙葉C3F適宜的分切方式為切除葉基20 cm，切后煙葉品質改善，工業適用性進一步提升;葉基通過配方打葉合理使用，實現了單片煙葉的價值最大化。

關鍵詞：質量差異;煙葉;分切;應用;化學成分;感官質量

中圖分類號： TS44文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）04-0197-06

收稿日期：2019-11-25

基金項目：江蘇中煙工業有限責任公司項目（編號：201904）。

作者簡介：李少鵬（1979—），男，河南新鄉人，碩士，工程師，主要從事原料研究與評價。E-mail：45807036@qq.com。

通信作者：張?莉，碩士，工程師，主要從事原料研究與評價。E-mail：zhangli@jszygs.com。

煙葉原料在卷煙工業企業的發展中具有至關重要的地位，是決定卷煙產品品質的基礎性要素，是影響卷煙產品內在質量穩定的關鍵因素。由于大田生長期同一葉片的不同區段（葉尖、葉中和葉基）所受的光照條件不同，所以同一葉片的不同區段內含物質的代謝、轉化和積累的程度不同，導致同一葉片的不同區段在外觀、化學成分、感官質量等方面存在一定的差異[1-7]。這些差異不僅影響煙葉的精細化配方和加工性能，而且還降低了煙葉可用性[8-9]。

因此，研究人員根據單片煙葉質量差異，研究不同的分切方法以提高打葉復烤煙葉質量。陳偉等根據煙葉中石油醚提取物含量的高低將煙葉從葉尖到葉基依次分切為3段[10]。劉江豫等利用單片煙葉外觀質量差異進行煙葉分切，將X2F、C3F切為2段，將B2F切為3段，以此提升煙葉使用價值[11]。楊晨龍等分別對玉溪K326和昆明紅大2個品種3個典型等級初烤煙葉進行縱向等面積分切，并分析不同分切部位的近紅外漫反射光譜，可將煙葉分切為葉基和非葉基2類[12]。胡巍耀等提出了“3段式”分切方法并應用于打葉復烤中，對于提高打葉復烤質量和煙葉綜合利用價值具有十分重要的意義[13-14]。但針對翠碧一號這一特色品種煙葉的質量差異及分切應用的研究尚未見報道。因此本研究對翠碧一號煙葉開展質量差異分析，根據配方需求尋找精準的分切方式及2次配比方法，為緩解煙葉原料結構性矛盾、煙葉精細化分組加工及精細化使用提供技術支撐。

1?材料與方法

1.1?供試材料

樣品為2017年度江蘇中煙工業有限責任公司調撥福建三明寧化煙葉，品種為翠碧一號，等級為C3F，由江蘇中煙工業有限責任公司提供。

1.2?試驗設計

按圖1所示將選后煙葉C3F從煙梗開始按照長度8 cm、4 cm、4 cm……進行切段，共計分切為14段，段位編碼為X1～X14。

1.3?檢測評價指標及方法

將各分切段煙葉分別去梗，半段用于常規化學成分檢測，半段用于感官評吸。常規化學成分檢測樣品切絲后在烘箱40℃條件下烘2 h，磨成粉末，過40目篩。依據煙草行業標準測定常規化學成分6項指標[15-19]并計算糖堿比、氮堿比和鉀氯比3項衍生值;感官評吸樣品切絲后卷制，按要求調節水分[20]。由江蘇中煙技術中心組織評吸，感官質量評價指標包括香氣質、香氣量、濃度、勁頭、雜氣、刺激性、余味等。

1.4?數據處理

利用DPS統計分析軟件進行最優分割法分析。最優分割法是聚類分析的一種，是對有序樣品進行分類（分段）的一種數學方法，具有客觀、最優的特點，它能使樣品段內部各樣品間的差異最小，而段與段之間的差異最大。計算過程如下：

（1）樣本數據的標準化處理;

（2）定義直徑：最優分割法用“直徑”來表示段內的差異程度，段內差異越小，直徑就越小，類{xi，xi+1，…，xj}（1≤i≤j≤n-1）的直徑記為D（i，j），一般采用“離差平方和”作為直徑，即

D（i，j）=∑jl=i（x1-xij）2。

式中，xij為第i個到第j個樣本的均值;

（3）計算目標函數;

（4）精確最優解的求法;

（5）較優分段法的確定。通常以曲線法確定適宜分段數，將n個樣本分為k類，作出目標函數隨分段數變化的曲線e[p（n，k）]與K關系曲線，取該曲線拐彎處或者開始變平處對應的分段數為最適宜的分段法。還可通過計算比值β（k）= e[p（n，k-1）]/e[p（n，k）]進一步確定K值，當β值較大時，說明分成K段最優[21]。用SPSS20.0軟件進行Kruskal-Wallis H 檢驗。

2?結果與分析

2.1?分切段聚類及質量差異分析

2.1.1?分切段聚類

以各分切段煙葉樣品感官指標及常規化學指標及衍生值為基礎標準化，進行最優分割分析得到各段內直徑D（i，j），結果如表1所示;并計算目標函數e[p（n，k）]，根據計算的目標函數進行分類（表2）。

建立e[p（n，k）]與K的相關曲線（圖2）。可知，e[p（n，k）] 隨分段數的增加呈遞減趨勢，在K=3，4處出現拐點，通過計算e[p（n，k）] 的斜率（表3），可知曲線非負斜率在K=3時絕對值最大，在K=5 后遞減趨勢趨于平緩;同時進一步計算誤差函數比值驗證，β（3）>β（4），表明C3F煙葉分段數為3時，段間差異效果最明顯。

綜上所述，將14個分切段煙葉劃分為類別1（X1～X4）、類別2（X5～X10）、類別3（X11～X14）3類，即葉基、葉中、葉尖，分切長度比為33.33%、40.00%、26.67%。

2.1.2?分切段不同類別質量差異分析

通過表4方差齊次性檢驗結果表明，煙堿P<0.05，不符合參數檢驗條件，因此選用非參數檢驗中的Kruskal-Wallis H 檢驗方法來檢驗多個獨立樣本的指標間差異。由表5中Kruskal-Wallis H 檢驗結果可知：各指標近似性顯著性概率均小于0.05，拒絕原假設，說明3個類別的各指標存在差異有統計學意義。

由表6、圖3可知，3個類別的香氣質、香氣量、雜氣、刺激性和工業適用性表現為葉基與葉中、葉尖均差異顯著，但葉中與葉基差異不顯著;香氣質、雜氣、刺激性和工業適用性4個感官指標得分排序：葉中>葉尖>葉基，香氣量得分排序：葉尖>葉中>葉基。3個類別的濃度和勁頭表現為葉基、葉中和葉尖均差異顯著，且濃度和勁頭從葉基到葉中、葉尖依次遞增。葉基、葉尖的余味與葉中差異顯著，但葉基與葉尖余味差異不顯著，葉中余味優于葉尖和葉基，葉基余味最差。

葉基的煙堿含量與葉中、葉尖均差異顯著，但葉中和葉尖差異不顯著，葉尖煙堿含量最高，葉基最低。葉中糖堿比與葉尖差異顯著，葉基與葉中、葉尖均差異不顯著，以葉中糖堿比最高;葉基、葉中和葉尖氮堿比差異均顯著，以葉基最高，葉尖最低;葉尖鉀氯比與葉中、葉尖差異顯著，但葉基與葉中差異不顯著，以葉尖最高，葉基最低。

綜上可知，3個類別綜合質量整體排序為葉基<葉尖<葉中。葉基最差，其香氣質稍差、香氣量稍有、雜氣（木質氣和青雜氣）較顯露，刺激性稍大、余味尚凈、稍有殘留，且煙堿含量最低、氮堿比最高。以葉中綜合質量最佳，其感官質量各指標除濃度、勁頭和香氣量外，其余各指標均得分最高。

2.2?分切點的確定

葉基屬于1張煙葉的葉基部分?且感官質量相

對較差，現將葉基（X1+X2+X3+X4）切除，即切除葉基20 cm以驗證是否可以提高整片煙葉感官質量。

為進一步驗證分切效果，將C3F煙葉分3個處理進行切基，分別為切基16 cm、切基20 cm和切基24 cm，并進行感官比較，結果見表7：與對照相比，切除不同長度葉基處理的樣品整體感官質量均有不同程度提升，其香氣質、香氣量、雜氣、刺激性和工業可用性有較明顯提高，感官質量總分以切基20 cm 最高，切基長度達到極限值24 cm時，其香氣量、濃度和勁頭稍增大，余味稍變差，且煙氣細膩程度有降低趨勢。綜上所述將C3F切基長度定為20 cm。

2.3?分切的在線應用及效果比對

由表8可知，生產線取樣評吸結果與實驗室結果趨勢一致，切基后煙葉感官質量整體好于對照樣，尤其是香氣質改善、香氣量增加，雜氣（木質氣）減輕，刺激性降低，工業適用性進一步提升。但生產線切基后煙葉的香氣質、雜氣等指標較實驗室結果稍低，這與生產線切基精確度受擺放整齊度影響較大有關。

由表9可知，樣品A（上部煙配方模塊）加入C3F葉基配打后，勁頭、濃度均降低，煙氣細膩程度稍增加，上部煙氣息減弱，其他感官指標整體持平。表明葉基的加入對于平衡煙氣、降低勁頭有較明顯效果，實現了1+1>2的效果。

3?結論

翠碧一號C3F煙葉各分切段通過聚類可分為3個類別，即葉基、葉中、葉尖，分切長度比分別為33.33%、40.00%、26.67%。

3個類別中，除濃度、勁頭和香氣量指標以葉尖最高外，其余各感官指標均以葉中最高，葉基最低;葉基整體質量最差，其香氣質稍差、香氣量稍有、雜氣（木質氣和青雜氣）較顯露，刺激性稍大、余味尚凈、稍有殘留，且煙堿含量最低、氮堿比最高，可能與其身份較薄、內含物不足有關。葉中綜合質量最佳，其感官質量各指標除濃度、勁頭和香氣量外，其余各指標均得分最高。

通過質量差異分析可確定三明煙葉C3F適宜的分切方式為切除葉基20 cm，切后煙葉香氣質改善、香氣量增加，雜氣減輕，刺激性降低，工業適用性進一步提升。且切掉的葉基與其他等級配打，對平衡煙氣、降低勁頭有較明顯效果。

通過分切及配方技術的應用可實現1張煙葉的使用價值最大化，切去葉基剩余的部分整體品質有相對明顯的提升，對于滿足江蘇中煙“南京”品牌對于高香氣、高滿足感的原料需求有重要意義，同時相對較差的葉基部分通過配打合理使用，實現了細化1張煙葉的價值最大化。

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