紅河州初烤煙葉近8 a常規化學成分變化

楊麗娜， 李佛琳， 彎潤其， 冀新威， 呂冰冰， 陳澤林， 張海明， 普恩平， 孫亞楠， 周童

(1.云南農業大學 煙草學院，云南 昆明 650201； 2.云南省煙草公司紅河州公司，云南 彌勒 652300)

紅河煙區地處云南東南部，具有最適宜煙葉生產的生態環境，是云南省的主要煙葉產區。近年來，紅河州常年種植烤煙3萬～4萬hm2，產量7 500萬～8 500萬kg，產值20億元左右，取得了良好的經濟效益和社會效益。目前，紅河煙區已成為云南中煙、浙江中煙、江西中煙、河北中煙的重要原料基地，建成煙葉基地10個，有力地支撐了“云煙”“紅河”“利群”等骨干品牌的發展。

煙葉化學成分是衡量煙葉內在質量和使用價值的重要因素之一。其含量及比例，在很大程度上決定了煙葉及其制品的煙氣特征，因而直接影響著煙葉品質的優劣。目前關于常規化學成分的研究主要集中在化學成分的適宜范圍及區域分布[1-4]，影響常規化學成分含量的因素[5-9]，化學成分與物理特性、感官評吸、煙氣特征的相關性等方面[10-13]。關于化學成分年度間變化的研究較少[14-15]，關于紅河州初烤煙葉常規化學成分年度間的變化未見報道。本文通過對紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉常規化學成分年度間變化及離散程度進行初步分析，以掌握紅河州4個縣(市)近8 a來煙葉常規化學成分的變化規律及其特點。以期為今后當地大田農藝措施的改進、烘烤工藝的優化以及工業企業原料的調配提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

煙葉樣品來源于2012—2018年云南紅河州建水、瀘西、彌勒、石屏4個縣(市)，建水含岔科、官廳、李浩寨、南莊、甸尾、坡頭、西莊、普雄、盤江、利民、青龍、面甸等12個鄉鎮；瀘西含中樞、永寧、逸圃、午街、金馬、舊城、三河、白水、向陽、三塘、金城等11個鄉鎮；彌勒含東山、西一、西二、西三、巡檢、彌陽、衛瀘、竹朋、五山、新哨、虹溪等11個鄉鎮；石屏含龍武、哨沖、龍朋、寶秀、異龍、壩心、牛街等7個鄉鎮；共4個縣的41個鄉鎮。樣品數為瀘西1 942個、彌勒2 388個、建水1 597個、石屏1 319個，合計7 246個樣品。樣品等級為C3F，栽種品種為K326、紅花大金元、云煙87、云煙85、NC297。

1.2 方法

儀器為云南中煙有限責任公司的Nicolet Antaris傅立葉變換近紅外光譜分析儀、近紅外模型以及TQ analyst 6.2定量分析軟件。

采用近紅外光譜(NIR)定量分析技術對煙葉樣品的常規化學成分進行分析，使用積分球漫反射檢測器，鍍金漫反射體做背景。首先將烤煙煙葉樣品在60 ℃條件下恒溫2 h烘干，研磨成粉末，過孔徑為0.425 mm的篩子。取煙葉樣品粉末50 g置于石英測量杯中。按下述實驗條件進行光譜掃描：分辨率8 cm-1；掃描64次；譜區范圍4 000～8 000 cm-1；室溫24 ℃，濕度60%[15]。

1.3 數據分析

利用Excel 2010進行數據的整理，SPSS 20進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 常規化學成分含量

由表1可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉總氮含量在1.03%～3.76%，平均值為2.14%；煙堿含量在0.71%～6.10%，平均值為2.74%；總糖含量在7.49%～49.07%，平均值為28.61%；還原糖含量在7.40%～35.50%，平均值為21.41%；氯含量在0.01%～2.86%，平均值為0.40%；鉀含量在0.01%～38.73%，平均值為1.76%；淀粉含量在0.16%～27.62%，平均值為4.22%；總揮發堿含量在0.06%～0.36%，平均值為0.20%；pH在5.00～5.79，平均值為5.44；糖堿比在0～62.91，平均值為11.59%；兩糖差在0.01%～17.12%，平均值為7.18%；兩糖比在0～1.40，平均值為0.75；鉀氯比在0.08～269.00，平均值為13.96。

表1 紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉常規化學成分含量

2.2 常規化學成分變異系數的分析

由表2可知，鉀氯比和氯的變異系數最大，pH的變異系數最小。鉀氯比和氯的變異系數極顯著高于其他指標；鉀的變異系數極顯著大于煙堿、總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH；淀粉和糖堿比的變異系數極顯著大于兩糖比、pH，淀粉的變異系數顯著高于總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH，糖堿比的變異系數顯著高于總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH；兩糖差的變異系數極顯著大于pH，顯著高于兩糖比、pH；鉀、淀粉、糖堿比、兩糖差間差異不顯著；糖堿比、兩糖差、煙堿、總揮發堿間的差異不顯著；兩糖差、煙堿、總揮發堿、總糖、還原糖、總氮間的差異不顯著；煙堿、總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH間差異不顯著。

表2 紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉常規化學成分變異系數多重比較

由表3可知，瀘西和彌勒2011—2018年初烤煙葉常規化學成分的變異系數為鉀氯比>氯>鉀>淀粉>糖堿比>兩糖差>煙堿>總揮發堿>總糖>還原糖>總氮>兩糖比>pH。

表3 瀘西、彌勒2011—2018年初烤煙葉常規化學成分變異系數多重比較

瀘西2011—2018年初烤煙葉常規化學成分鉀氯比和氯的離散程度最大，變異系數極顯著高于其他指標，淀粉含量的變異系數極顯著高于煙堿、總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH，顯著高于鉀；糖堿比的變異系數極顯著高于總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH，顯著高于煙堿；兩糖差、鉀的變異系數極顯著高于兩糖比和pH；煙堿、總揮發堿的變異系數極顯著高于pH，兩糖差顯著高于總糖、還原糖、總氮；煙堿、總揮發堿的變異系數極顯著高于pH，煙堿顯著高于兩糖比；總糖、還原糖、總氮的變異系數顯著高于pH。淀粉、糖堿比、兩糖差間差異不顯著；糖堿比、兩糖差、鉀間差異不顯著；兩糖差、鉀、煙堿、總揮發堿間的差異不顯著；鉀、煙堿、總揮發堿、總糖、還原糖、總氮間的差異不顯著；總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、兩糖比間的差異不顯著；兩糖比、pH間的差異不顯著。

彌勒2011—2018年初烤煙葉常規化學成分鉀氯比和氯的離散程度最大，變異系數極顯著高于其他指標，淀粉含量的變異系數極顯著高于鉀、煙堿、總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH；糖堿比的變異系數極顯著高于煙堿、總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH；兩糖差的變異系數極顯著高于總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH，顯著高于總揮發堿；鉀、煙堿的變異系數極顯著高于兩糖比、pH，鉀顯著高于還原糖、總氮；總揮發堿的變異系數極顯著高于pH，顯著高于兩糖比。淀粉、糖堿比變異系數間不存在顯著差異；糖堿比、兩糖差、鉀離子變異系數間不存在顯著差異；兩糖差、鉀、煙堿變異系數間的差異不顯著；鉀、煙堿、總揮發堿、總糖變異系數間不存在顯著差異；煙堿、總揮發堿、總糖、還原糖、總氮變異系數間不存在顯著差異；總糖、還原糖、總氮、兩糖比變異系數間不存在顯著差異；兩糖比、pH變異系數間不存在顯著差異。

由表4可知，建水、石屏2011—2018年初烤煙葉常規化學成分變異系數均為鉀氯比>氯>鉀>淀粉>糖堿比>兩糖差>煙堿>總揮發堿>總糖>還原糖>總氮>兩糖比>pH。

表4 建水、石屏2011—2018年初烤煙葉常規化學成分變異系數多重比較

建水2011—2018年常規化學成分以鉀氯比和氯的離散程度最大，其變異系數極顯著高于其他指標；鉀的變異系數極顯著高于總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH，顯著高于煙堿；淀粉的變異系數極顯著高于總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH，顯著高于煙堿、總揮發堿；糖堿比的變異系數極顯著高于兩糖比和pH，顯著高于總糖、還原糖、總氮；兩糖差的變異系數極顯著高于pH，顯著高于兩糖比；煙堿的變異系數顯著高于pH；鉀、淀粉、糖堿比、兩糖差變異系數間的差異不顯著；糖堿比、兩糖差、煙堿、總揮發堿變異系數間的差異不顯著；兩糖差、煙堿、總揮發堿、總糖、還原糖、總氮變異系數間的差異不顯著；煙堿、總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、兩糖比變異系數間的差異不顯著；總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH變異系數間的差異不顯著。

石屏2011—2018年初烤煙葉常規化學成分以鉀氯比和氯的離散程度最大，其變異系數極顯著高于其他指標；淀粉的變異系數極顯著高于總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH；糖堿比的變異系數極顯著高于兩糖比、pH，顯著高于總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、兩糖比、pH；兩糖差的變異系數極顯著高于pH，顯著高于總揮發堿、總糖、還原糖、總氮；鉀、煙堿的變異系數極顯著高于pH，總揮發堿顯著高于pH；淀粉、糖堿比的變異系數間的差異不顯著；糖堿比、兩糖差、煙堿的變異系數間的差異不顯著；兩糖差、煙堿、總揮發堿、總糖、還原糖、總氮變異系數間的差異不顯著；總糖、還原糖、總氮、兩糖比的變異系數間的差異不顯著。

2.3 常規化學成分的分析

2.3.1 總氮

由表5可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉總氮含量介于1.93%～2.47%。4個縣(市)總氮含量均以2015年最高，且顯著高于其他年份，總氮含量的均值以2015年、2017年最高，且顯著高于其他年份；2012年、2013年、2016年3 a間的差異不顯著，但顯著高于2011年、2014年、2018年；2011年、2018年含量較低，且2 a間差異不顯著；2014年最低，除瀘西外，其他縣(市)顯著低于其他年份。

表5 紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉總氮含量

2.3.2 煙堿

由表6可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉煙堿含量在2.29%～3.16%，瀘西以2011年最高，2012年次之，且2 a間差異不顯著，彌勒、建水、石屏均以2012年最高；瀘西、建水以2018年最低，彌勒、石屏以2017年最低，且年度間存在顯著差異。綜合來看，煙堿含量的均值以2011年、2012年最高，且顯著高于其他年份；2013年、2016年較高；2015年次之；2014年、2017年較低；2018年最低。綜合來看，近8 a來4個縣(市)煙堿含量呈現下降趨勢。

表6 紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉煙堿含量

2.3.3 總糖

由表7可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年總糖含量在24.69%～32.95%。瀘西、彌勒、建水、石屏均以2014年最高，且顯著高于其他年份，瀘西2013年最低，顯著低于其他年份，建水以2017年最低，彌勒和石屏以2015年最低。總糖含量的均值以2014年、2018年最高，且顯著高于其他年份；2011年、2016年較高，且2 a間差異不顯著；2012年、2013年、2017年次之，且3 a間差異不顯著；2015年極顯著低于其他年份。

表7 紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉總糖含量

2.3.4 還原糖

由表8可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉還原糖含量在17.62%～24.62%。彌勒、瀘西、建水、石屏均以2014年最高，介于24.09%～24.62%，且顯著高于其他年份，2015年最低。還原糖含量的均值以2014年、2018年顯著高于其他年份；2011年、2012年、2016年、2017年次之，且4 a間差異不顯著；2013年、2015年顯著低于其他年份。

表8 紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉還原糖含量

2.3.5 淀粉

由表9可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉淀粉含量在2.77%～5.71%。彌勒、建水、石屏均以2018年最高，瀘西2017年最高，且顯著高于其他年份；瀘西、彌勒以2012年最低，建水、石屏以2015年最低。淀粉含量的均值以2017年、2018年最高，2012年、2016年次之，2015年最低，且年度間均存在顯著差異。綜合來看，淀粉含量有上升的趨勢。

2.3.6 鉀

由表10可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉鉀含量在0.86%～4.96%。瀘西、彌勒、石屏和均值均以2015年最高，建水以2012年最高；4個縣(市)及均值均以2016年最低，且瀘西和石屏與其他年度間存在顯著差異。

表10 紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉鉀含量

2.3.7 氯

由表11可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉氯含量在0.19%～0.76%。瀘西、彌勒以2013年最高，建水以2012年最高，石屏以2014年最高；瀘西、彌勒、石屏以2016年最低，建水以2018年最低。綜合來看，近8 a來氯含量有下降的趨勢。

表11 紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉氯含量

2.3.8 總揮發堿

由表12可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉總揮發堿含量在0.17%～0.23%。瀘西、彌勒、建水、石屏以及均值均為2015年>2012年>2016年，且年度間存在顯著差異，2017年、2018年最低。綜合來看，總揮發堿含量隨著時間變化有下降的趨勢。

表12 紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉總揮發堿含量

2.3.9 pH

由表13可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉的pH在5.30～5.59，整體較為穩定。瀘西、彌勒、建水、石屏以及均值均為2015年最高，2012年、2013年次之，2016年、2017年、2018年較低，且年度間存在顯著差異。

表13 紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉pH值

2.3.10 鉀氯比

由表14可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉鉀氯比在4.39～25.83。瀘西、彌勒都以2017年最高，2013年最低；建水以2018年最高，2013年最低；石屏以2015年最高，2013年最低。綜合來看，2013年鉀氯比明顯低于其他年份。

表14 紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉鉀氯比

2.3.11 兩糖比

由表15可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉的兩糖比在0.70～0.83。瀘西、彌勒、石屏以2012年最高，建水以2017年最高，2012年次之，且均顯著高于其他年份；瀘西以2018年最低，彌勒2016年最低，建水、石屏均以2015年最低。兩糖比的均值以2012年、2017年顯著高于其他年份；2013年、2014年、2016年次之，且3 a間存在顯著差異；2011年、2015年、2018年最低，3 a間不存在顯著差異。

2.3.12 兩糖差

由表16可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉的兩糖差在4.45%～8.63%。瀘西、石屏以2018年最高，彌勒、建水分別以2011年和2014年最高，瀘西以2013年最低，彌勒以2012年最低，建水以2017年最低，石屏以2012年最低。兩糖差的均值以2018年顯著高于其他年份；2011年、2013—2016年次之，且5 a間存在顯著差異；2012年、2017年顯著低于其他年份。

表16 紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉兩糖差

2.3.13 糖堿比

由表17可知，紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉的糖堿比在8.99～14.90。瀘西、建水、石屏均以2018年顯著高于其他年份，彌勒以2014年最高；瀘西、彌勒、建水、石屏分別以2013年、2012年、2015年、2012年最低。糖堿比的均值以2014年、2018年顯著高于其他年份，2011年、2015年、2016年、2017年次之，2012年、2013年顯著低于其他年份。

表17 紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉糖堿比

3 小結與討論

紅河州4個植煙縣(市)2011—2018年初烤煙葉鉀氯比、氯、淀粉、糖堿比、兩糖差、鉀、煙堿、總揮發堿、總糖、還原糖、總氮、pH、兩糖比等13項指標的變異系數為1.42%～151.80%，離散程度的差異很大。常規化學成分含量整體較為適宜，總氮、煙堿、pH、總揮發堿、兩糖比均在適宜范圍內，總糖、還原糖、兩糖差、糖堿比、鉀氯比偏高，鉀、氯、淀粉含量偏低，且均較接近適宜值。淀粉含量呈現上升趨勢；氯、煙堿、總揮發堿含量呈現下降趨勢，其他指標基本保持一致。

一般認為，我國優質煙葉總氮含量1.5%～2.5%；煙堿含量1.5%～3.5%;總糖含量18%～22%；還原糖16%～18%；鉀含量>2%；氯含量0.3%～0.8%；pH值為5左右；淀粉含量4%～6%；鉀氯比≥4；兩糖比>0.9；兩糖差2.5%～5%；糖堿比8～12[16-18]。本研究中兩糖及鉀的分析結果與闕勁松等[19]的研究結果一致，同時也符合云南烤煙兩糖含量較高的特點[20-21]。兩糖含量偏高可能是由于烤煙生產大田期不同時段的氣候特點導致[22]。鉀離子和氯離子含量是影響煙支燃燒特性的重要因素，一般認為鉀氯比≥4的煙葉燃燒性能比較好[23-24]。紅河州4個縣(市)的初烤煙葉鉀、氯偏低，且各指標含量的離散程度較大，一方面，離散程度大可能與云南省立體性氣候突出、各地栽培措施、烘烤條件的差異有關；另一方面，含量偏低可能是由于土壤中鉀氯含量偏低，煙株吸收能力弱導致。所以，為了提高煙葉中鉀、氯含量及穩定性，可以適當施用鉀素、氯素肥料，噴施含鉀素的葉面肥，盡量保證各地栽培措施、烘烤條件等統一。淀粉含量在2012年和2015年偏低，2015年以后又在適宜范圍內，具體原因有待進一步研究。