福建煙區烤煙主要化學成分特征分析

張志靈 房權祥 林祖斌 林海濱 陳慶文 林隆 陳星峰

摘要：分析福建煙區烤煙主要化學成分特征，為煙葉生產技術方案制定、生產布局優化和卷煙工業企業煙葉原料采購提供參考。測定福建3個煙葉產區2013—2019年度3個主栽烤煙品種煙葉樣品的總糖、還原糖、總氮、總植物堿、淀粉、鉀、氯的含量，計算氮堿比、糖堿比、鉀氯比、兩糖差等衍生值，分析比較主要化學成分年度變化規律、品種、部位及產區差異情況。實驗結果顯示，福建煙區煙葉總糖（32.9%）、還原糖（23.1%）、鉀（3.37%）、淀粉（7.09%）含量較高，氯離子（0.20%）含量相對較低。年度間變化特征為，總氮和糖含量的變異系數均小于20%，氯含量變異系數71.5%。品種間變化特征為，‘K326’的總糖和還原含量最低，‘云煙87’的還原糖含量最高，‘CB-1’的煙堿顯著低于‘K326’和‘云煙87’；3個品種氯含量差距最為顯著，鉀和淀粉含量無差異。部位間變化特征為，除氯含量外各指標差異顯著。產區間變化特征為，龍巖煙區煙葉表現最高還原糖含量和最低淀粉含量，南平煙區煙葉呈現最高的氯含量和最低的鉀含量，3個產區總糖、煙堿含量、氮堿比和糖堿比無顯著差異。綜上，福建煙葉呈現高糖鉀淀粉、適氮堿、低氯的特點，總氮和糖的含量年度間穩定性較好，氯含量波動較大；品種間、產區間煙葉主要化學成分存在一定差異，部位間煙葉主要化學成分差異顯著。

關鍵詞：福建煙區；烤煙；化學成分；特征；比較分析

中圖分類號：S131.3文獻標志碼：A論文編號：cjas2020-0012

Characteristics of Main Chemical Components of Flue-cured Tobacco Leaves in Fujian Tobacco-growing Area

Zhang Zhiling， Fang Quanxiang， Lin Zubin， Lin Haibin， Chen Qingwen， Lin Long， Chen Xingfeng

（Fujian Tobacco Quality Supervision & Test Station， Fuzhou 350111， Fujian， China）

Abstract： The paper analyzed the characteristics of main chemical components of flue-cured tobacco leaves in Fujian tobacco-growing area， so as to provide references for production technology plan design， distribution optimization， and raw material purchase by cigarette corporations. The contents of total sugar， reducing sugar， total nitrogen， nicotine， starch， potassium， chlorine in tobacco leaf samples collected from 3 main tobaccogrowing areas in Fujian from 2013 to 2019 were determined， the derivative values of the nitrogen/alkali ratio， sugar/alkali ratio， potassium/chlorine ratio， the difference of total sugar and reducing sugar were calculated， and finally a comparative analysis on annual change rules， cultivars， parts and regional characteristics of main chemical components of flue-cured tobacco leaves was conducted. The results showed that the contents of total sugar （32.9%）， reducing sugar （23.1%）， potassium （3.37%）， starch （7.09%） were relatively high， while the content of chloride （0.20%） was relatively low. On annual changing characteristics， the variation coefficients of total nitrogen and sugar were less than 20%， and the variation coefficient of chlorine was 71.5%. There were significant differences in chlorine in tobacco leaves， but there was no significant difference in potassium and starch among different cultivars.‘K326’had least total sugar and reducing sugar，‘Yunyan 87’had the highest reducing sugar content.‘CB-1’had significantly less nicotine than both‘K326’and‘Yunyan 87’. On producing area characteristics， tobacco leaves from Longyan showed the highest reducing sugar and the least starch contents， and tobacco leaves from Nanping showed the highest chlorine and the least potassium contents. There was no significant difference in total sugar， nicotine， nitrogen/alkali ratio and sugar/alkali ratio among the three producing areas. In summary， flue-cured tobacco leaves in Fujian showed relatively high contents of total sugar， reducing sugar， potassium， starch， appropriate contents of total nitrogen and nicotine， and relatively low content of chloride. The content of total nitrogen and sugar in the flue-cured tobacco leaves showed great stability and the content of chlorine had more volatility； main chemical components in tobacco leaves were quite different among the cultivars and producing areas， and significant differences were observed in different parts of tobacco leaves.

Keywords： Fujian Tobacco- growing Area； Flue- cured Tobacco； Chemical Components； Characteristic； Comparative Analysis

0引言

煙葉化學成分是煙葉風格和煙葉品質的內在決定性因素，各化學成分的含量及比例常作為煙葉質量評價的重要指標[1]。不同品種、生態條件等因素會對煙葉化學成分的含量及比例產生重大影響。福建省是國內重要的清香型煙葉產區，客觀評價福建煙區煙葉化學成分對煙葉原料生產和工業配方設計具有重要意義[2-4]。近年來，國內研究人員重點圍繞福建煙區生產技術對煙葉質量和化學成分的影響[5-7]以及化學成分與煙葉質量的相關性[8-10]進行了大量研究，針對福建煙區的煙葉化學成分綜合評價的研究較少。煙葉的總糖、還原糖、總氮、總植物堿、淀粉、鉀、氯是烤煙的主要化學成分，它們的含量及衍生指標（氮堿比、糖堿比、鉀氯比、兩糖差）經常用于煙葉質量的評價。本研究對2013—2019年度福建3個煙區的3個主栽烤煙品種初烤煙葉化學成分含量進行測定和統計，利用單因素Duncan’s方差分析福建煙區烤煙主要化學成分特征，統計福建煙區烤煙主要化學成分含量特點和年度變化情況，比較不同煙葉品種、不同部位、不同煙葉產區的化學成分差異性，探討福建煙葉化學成分特征及差異的產生原因，旨在為福建煙葉生產技術方案制定、生產布局優化和卷煙工業企業煙葉原料采購提供參考。

1材料與方法

1.1取樣方法

根據福建烤煙種植情況，選取南平、三明和龍巖3個煙區主栽品種‘翠碧1號’（‘CB-1’）、‘K326’、‘云煙87’等典型種植地進行采樣，每個采樣點隨機抽取農戶初分好的X2F、C3F、B2F煙葉大樣各1份，2013—2019年共抽取82個采樣點246份樣品（表1），按照烤煙國家標準（GB 2635—92）對大樣進行等級確認后，隨機抽取各等級樣品3 kg。

1.2分析檢測

煙葉的總糖、還原糖、總氮、總植物堿、淀粉、鉀、氯等采用流動分析法，按照煙草行業標準YC/T 159—2002、YC/T 161—2002、YC/T 468-2013、YC/T 216—2013、YC/T 217—2007、YC/T 162—2011等進行測定，氮堿比、糖堿比、鉀氯比、兩糖差為推算值。實驗于2013年7月—2019年9月在福建省煙草質量監督檢測站化學分析檢驗室進行。

1.3統計分析方法

數據處理采用Excel 2010和SPSS 17.0軟件進行統計描述和單因素Duncan’s方差分析；以不同小寫字母表示在0.05水平存在顯著性差異。

2結果與分析

2.1總體情況

一般認為優質烤煙化學成分的適宜值范圍為總糖20%～26%，還原糖18%～22%，總氮1.5%～3.0%，總植物堿1.5%～3.5%，氯含量0.3%～0.8%，鉀含量在2%以上，淀粉≤5%；糖堿比8～12，氮堿比≤1，鉀氯比>4；兩糖差≤5%[11-13]。表2表明福建煙葉呈現出“高糖鉀淀粉、適氮堿、低氯”的特點，全省煙葉煙堿含量、總氮含量、鉀氯比適宜；氮堿比、糖堿比基本適宜；總糖、還原糖、兩糖差、鉀含量、淀粉含量偏高；氯含量偏低。各年度間，總糖含量在31.2%～35.6%之間波動；除2018年外，還原糖含量年度間無顯著差異；煙堿含量2016年顯著較低，其他年度差異不顯著；總氮含量2015年最高，2016—2019年無明顯差異；氯含量年度間波動較明顯，含量0.12%～0.29%；鉀含量基本穩定在3%以上；淀粉含量2014年達到最高后逐漸下降；氮堿比2016年顯著高于其他年份，達到1.06，其他年份均小于1；糖堿比2016年度因煙堿含量較低而顯著高于其他年份，其余年份均在適宜范圍內；鉀氯比均顯著大于4，年度間隨鉀和氯含量變化而波動；兩糖差2014年度最低，仍達到8.7。從變異系數看，各年度化學成分含量中總氮波動最小，為11.7%；其次為總糖和還原糖，分別為14.9%和16.5%；氯含量的波動最大，達到71.5%。

2.2不同品種的煙葉化學成分差異

由表3可知，‘CB-1’、‘K326’和‘云煙87’均呈現高鉀含量、高淀粉含量的特征，且品種間不存在顯著性差異。總糖含量各品種表現為‘CB-1’顯著高于‘K326’；還原糖含量表現為‘云煙87’顯著高于‘CB-1’和‘K326’，而‘CB-1’和‘K326’品種間未達到顯著性差異；煙堿含量‘云煙87’>‘K326’>‘CB-1’，‘CB-1’煙堿含量顯著低于‘云煙87’；總氮含量3個品種略有差異，‘K326’和‘云煙87’略高于‘CB-1’；氯含量3個品種存在顯著差異，‘K326’>‘云煙87’>‘CB-1’。

2.3不同部位烤煙化學成分對比

由表4可知，不同部位的煙葉總糖和還原糖含量呈現中部（C3F）>下部（X2F）>上部（B2F），X2F與C3F等級間差異不顯著；總氮、煙堿和淀粉含量從高到低為B2F、C3F、X2F，煙堿和淀粉在各部位間表現顯著差異，X2F與C3F等級的總氮含量無差異；鉀含量、糖堿比、氮堿比從大到小依次為X2F、C3F、B2F且3個部位存在顯著性差異；兩糖差表現為X2F>C3F>B2F；氯含量C3F最低，且在各等級間差異沒有統計學意義。

2.4不同產區煙葉化學成分對比

由表5可見，近7年福建煙區各產區間總糖、煙堿含量和氮堿比、糖堿比總體上無顯著差異；龍巖產區煙葉還原糖含量極顯著高于三明和南平產區；總氮含量龍巖>三明>南平；南平產區的氯含量顯著高于龍巖和三明產區；鉀含量和鉀氯比則是龍巖和三明2個產區顯著高于南平產區，龍巖和三明的鉀含量和鉀氯比不存在顯著差異；龍巖產區的淀粉含量和兩糖差顯著低于三明和南平。

3結論

研究分析了福建3個主要煙葉產區2013—2019年度不同品種煙葉常規化學成分指標特征，結果表明福建煙葉質量總體上較好，與國內主流煙葉相比，福建煙葉表現出糖含量、淀粉含量、鉀含量比較高，氯含量較低等特點；總氮和糖的含量年度間穩定性較好，氯含量年度間波動較大；仍可進一步優化生產技術，提高福建產區煙葉化學成分綜合協調性和質量穩定性。不同品種間，‘K326’的總糖和還原糖含量最低，‘云煙87’的還原糖含量顯著高于‘CB-1’和‘K326’，‘CB-1’的煙堿顯著低于‘K326’和‘云煙87’；3個品種的氯含量差距最為顯著，鉀和淀粉含量無差異。不同部位間，除氯含量外，其余各指標部位間差異達到顯著水平，各部位主要化學成分含量符合烤煙煙葉典型分布規律。不同產區間，龍巖煙區煙葉還原糖含量顯著高于三明和南平，淀粉含量卻顯著低于南平和三明；南平煙區比其他2個地區表現出更高的氯含量和更低的鉀含量；3個產區總糖、煙堿含量和氮堿比、糖堿比無顯著差異。

4討論

不同的栽培措施、不同的自然環境條件均會對煙葉中化學成分的含量產生重大的影響。通過比較不同年份的煙葉常規化學成分含量及比例，發現福建主要產區煙葉質量總體較好，呈現出“高糖鉀淀粉、適氮堿、低氯”特點，這與蔣佳磊[2]、竇玉青[14]等的研究成果較為類似。福建煙葉糖含量偏高可能與東部沿海大氣濕度大、產區晝夜溫差大和施肥措施等有關[15]；氯含量偏低主要與福建產區土壤含氯較低（約20 mg/kg）以及降雨量大有關[16]。福建煙葉淀粉含量偏高，與王紅剛[17]、董維杰[18]的實驗結果基本吻合，可能與福建煙葉品種和清香型特色有關[19]，通過降低淀粉含量提高煙葉使用價值時要因地制宜，講究整體協調性。福建煙區總氮和糖含量年度間穩定性較好，這與前人研究結果一致，氯含量變化較大可能與氣候變化有關[20]。

不同品種的烤煙糖含量有差異，‘云煙87’的總糖和還原糖含量均極顯著的高于‘K326’，這與吳興富[21]報道的云南煙區烤煙糖含量特點相似，但和蔣佳磊[2]的報道有所不同，可能與取樣點的不同生態環境有關。鉀含量‘云煙87’>‘K326’>‘CB-1’，3個品種間沒有統計學上的差異，這與徐茜等[22]對南平煙區不同品種鉀含量的研究結果一致。‘云煙87’的煙堿最高，‘CB-1’的糖堿比最大，這與前人的研究基本一致[23-24]。氯含量在不同品種之間存在差異，同時烤煙品種有一定的地區喜好性，往往一些品種僅在特定的煙區種植，因此烤煙氯含量狀況不能完全歸因于品種[25]。福建產區不同品種煙葉化學成分含量整體情況與張國建[26]在2009—2010年的研究結果略有異同，可能與取樣情況和煙葉化學成分年度間的波動有關，這方面還需深入探討研究。

不同部位間的煙葉化學成分含量及比例差異較大，這與蔣佳磊[2]、李曉婷[27]等的研究結果較為一致。胡溶容等[15]認為水溶性總糖含量、還原糖含量和糖堿比值的空間分布是結構性因素（自然因素）和隨機因素（人為因素）共同作用的結果。陳偉等[28]研究表明，煙堿含量與土壤養分相關明顯，但不同部位煙葉煙堿含量與土壤養分指標的關聯不明顯。莫靜靜等[29]研究表明，不同時期打頂會對烤煙不同部位的化學成分分布產生一定的影響。因而，各化學成分部位間分布規律可能受煙草自身代謝以及栽培技術等影響，受品種和地域的影響較小。

不同產區間煙葉總糖含量無差異，與張國建[26]的報道相同，與云南煙區烤煙有所不同[21]；煙堿含量和氮堿比、糖堿比總體上無顯著差異。說明福建3個產區生態環境和生產管理對煙葉糖、煙堿的含量影響不顯著。龍巖產區煙葉還原糖含量比三明和南平高，這與李明[20]的研究結果類似，淀粉含量龍巖產區顯著低于南平和三明產區，可能與龍巖產區溫度較高[30]及‘云煙87’種植量比較大有關。氯含量分析情況與2009—2010年的研究結果[26]一致，南平煙區比龍巖和三明煙區表現出更高的氯含量和更低的鉀含量、總氮含量，這可能與栽培中施用氯肥有關[31]。

煙葉質量及風格特征的物質基礎是煙葉的化學成分含量。筆者分析了福建煙區烤煙主要化學成分特征，提出了福建煙葉具有高糖鉀淀粉、適氮堿、低氯特點，為特色煙葉種植優化和卷煙生產原料采購提供了有價值的結論和依據。福建煙葉淀粉含量偏高與清香型風格的關系還需進一步研究論證；氯含量偏低且波動性較大是否由氣候造成還有待后續研究。綜上，福建煙葉質量總體上較好，煙葉化學成分綜合協調性和質量穩定性仍可進一步優化提高。

參考文獻

[1]杜文，譚新良，易建華，等.用煙葉化學成分進行煙葉質量評價[J].中國煙草學報，2007（3）：25-31.

[2]蔣佳磊，陸揚，蘇燕，等.我國主要煙葉產區烤煙化學成分特征與可用性評價[J].中國煙草學報，2017，23（2）：13-27.

[3]褚旭，王珂清，魏建榮，等.基于綜合賦權法的烤煙煙葉質量評價[J].煙草科技，2019，52（10）：28-36.

[4]陳征，任志廣，范藝寬，等.基于灰色關聯分析模型的煙葉化學成分評價研究進展[J].中國農業科技導報，2017，19（5）：129-137.

[5]張清明，葉建如，靖軍領，等.翠碧1號煙葉烘烤過程中色素降解及化學成分變化[J].中國煙草科學，2014，35（2）：122-125.

[6]危阜斌，徐茜，陳志厚，等.煙葉烘烤期的淀粉轉化規律及烤后煙葉的化學成分含量[J].貴州農業科學，2019，47（10）：124-128.

[7]靖軍領，黃本榮，林偉杰，等.不同干筋溫度對翠碧1號煙葉烘烤質量的影響[J].安徽農業科學，2017，45（13）：80-84.

[8]初曉鵬，張鑫，楊斌，等.福建煙區初烤煙葉硫含量與煙葉質量的關系[J].福建農林大學學報：自然科學版，2016，45（5）：496-500.

[9]夏玉珍，王毅，牟定榮，等.福建和云南烤煙香韻風格特征差異及與化學成分的關系[J].煙草科技，2015，48（6）：68-72.

[10]管仕栓，劉仕民，張新龍，等.福建云煙87中部片煙常規指標與感官質量的關系研究[J].廣東化工，2015，42（16）：84-85.

[11]周翔，梁洪波，董建新，等.山東煙區烤煙化學成分含量變化及聚類分析[J].中國煙草科學，2009，30（6）：13-17.

[12]劉春奎，賈琳，王小東，等.基于河南烤煙常規化學成分的適宜性評價及其聚類分析[J].吉林農業大學學報，2015，37（4）：440-446.

[13]聶鑫，李枝樺，羅華元，等.云南煙區烤煙化學成分含量變化與聚類分析[J].湖南農業科學，2016（4）：80-82，86.

[14]竇玉青，張偉峰，劉新民，等.全國初烤煙葉常規化學成分年度間變化[J].中國煙草科學，2015，36（2）：26-31.

[15]胡溶容，周冀衡，張一揚，等.烤煙糖含量的空間變異特征[J].生態學雜志，2007（11）：1804-1810.

[16]徐安傳，李佛琳，王超.氯素對烤煙生長發育和品質的影響研究進展[J].中國煙草科學，2007（2）：6-9.

[17]王紅剛，董維杰，竇玉青，等.烤煙煙葉淀粉含量與其感官質量的相關性研究[J].西南農業學報，2017，30（7）：1533-1537.

[18]董維杰.烤煙煙葉淀粉含量與其質量關系研究[D].北京：中國農業科學院，2016：22-25.

[19]高玉珍，李偉，王運鋒，等.影響烤煙煙葉糖和淀粉含量的因素研究[J].中國農學通報，2006（6）：70-75.

[20]李明.“泰山”品牌福建基地煙葉質量評價[D].北京：中國農業科學院，2013：31-36.

[21]吳興富，宋春滿，鄧建華，等.云南煙區烤煙糖含量特點[J].湖南農業大學學報：自然科學版，2010，36（3）：289-294.

[22]徐茜，吳平，陳志厚，等.南平煙區煙葉鉀含量與煙葉質量的關系研究[J].江西農業學報，2017，29（2）：85-89.

[23]王亞平.福建煙區不同品種煙葉質量分析評價[J].作物研究，2016， 30（1）：30-32.

[24]陳勝利，張玉林，張占軍，等.烤煙主產區煙葉糖堿比的變異分析[J].煙草科技，2012（10）：73-76.

[25]李強，周冀衡，何偉，等.中國主要煙區烤煙氯含量區域特征研究[J].中國土壤與肥料，2010（2）：49-54.

[26]張國建.福建煙區烤煙主要化學成分變異分析[J].安徽農業科學， 2013，41（2）：833-834，900.

[27]李曉婷，亞平，何元勝，等.云南省臨滄煙區烤煙化學成分特征及空間分布[J].煙草科技，2013（1）：53-57.

[28]陳偉，唐遠駒.烤煙煙堿含量與土壤養分的關聯分析[J].中國煙草科學，2009，30（5）：1-5.

[29]莫靜靜.打頂時期對烤煙新陳代謝及產質量的影響[D].鄭州：河南農業大學，2009：3-12.

[30]張建波.溫度和水分對煙草非結構性碳水化合物代謝的影響[D].昆明：云南師范大學，2015：69-90.

[31]陳朝陽，陳志厚，吳平.南平煙區植煙土壤氯的烤煙適宜指標研究[J].中國農學通報，2012，28（4）：89-97.