雪茄煙葉煙灰白度與其常規化學成分之間的相關性研究

李林林 王榮浩 施友志 潘勇 劉利平 王劍

摘要? ［目的］研究雪茄煙葉中常規化學成分與煙灰白度的關系。［方法］對國內外77個雪茄煙樣的總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯含量及其煙灰白度進行測試，并應用相關性分析和逐步回歸分析方法進行分析。［結果］國內外不同產區雪茄煙葉常規化學成分與煙灰白度差異明顯，雪茄煙葉煙灰白度與煙葉中的鉀和總糖含量呈極顯著負相關，與煙葉中煙堿含量呈顯著負相關。［結論］該研究對提高雪茄燃燒質量和煙灰白度具有一定參考意義。

關鍵詞? 雪茄煙葉；煙灰白度；常規化學成分；相關性分析；逐步回歸分析

中圖分類號? TS41+1? 文獻標識碼? A? 文章編號? 0517-6611（2024）09-0165-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.09.037

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on the Correlation Between Grey Whiteness and Conventional Chemical Composition of Cigar Tobacco

LI Lin-lin， WANG Rong-hao， SHI You-zhi et al

（Hubei China Tobacco Industry Co.， Ltd.， Wuhan，Hubei 430040）

Abstract? ［Objective］To study the relationship between conventional chemical components in cigar tobacco leaves and ash whiteness.［Method］The contents of total sugar， reducing sugar， total nitrogen， nicotine， potassium，chlorine and the whiteness of cigarette ash were tested in 77 cigar samples at home and abroad， correlation analysis and stepwise regression analysis were used to analyze the data. ［Result］There were significant differences in the conventional chemical composition and ash whiteness of cigar tobacco leaves from different production areas both domestically and internationally. The ash whiteness of cigar tobacco leaves was extremely significant negatively correlated with the potassium and total sugar content in the tobacco leaves， and significantly negatively correlated with the nicotine content in the tobacco leaves.［Conclusion］This study had some reference significance for improving the combustion quality of cigars and the whiteness of cigarette ash.

Key words? Cigar tobacco;Ash whiteness;Conventional chemical composition;Correlation analysis;Stepwise regression analysis

基金項目? 湖北中煙工業有限責任公司科技項目（2022JSYL4SX1C019）。

作者簡介? 李林林（1992—），女，河南太康人，農藝師，碩士，從事雪茄栽培、調制及發酵研究。*通信作者，高級經營師，從事雪茄原料、工藝加工技術研究。

收稿日期? 2023-07-10

雪茄煙作為最古老的抽吸類煙草，與傳統的烤煙型、混合型卷煙相比，除了在外形、制作工藝和抽吸方式等方面存在差異，還存在勁頭大、香味足、煙氣醇厚且變化豐富、無任何外源添加劑等特點，受到越來越多消費者的青睞［1-2］。通常認為高檔雪茄由全煙葉手卷而成［3］，要求達到“形如茄，灰如雪”的品質特征，因此，茄灰的白度也就成為衡量雪茄外觀品相和內在品質的重要特征。現代卷煙工業也把煙灰白度作為衡量卷煙品質的重要指標，它反映卷煙包灰性能和卷煙檔次［4-5］。前人對煙灰顏色影響因素的研究主要集中在卷煙化學成分、卷制工藝、配方、卷煙紙特性、助燃劑添加量等方面［6-8］，但對雪茄煙灰白度這一重要品質指標的研究至今鮮見報道。

在卷煙煙灰白度評價體系中，穆林等［5］建立了一種定量評價煙灰白度的方法；馬勝楠等［9］利用白度儀建立了一種基于馬弗爐灰化法的卷煙煙灰燃燒完全性評價方法。關于雪茄煙煙灰評價，前人多采用肉眼直接觀察法對灰色指標進行人為打分［10-11］，但由于個人視覺差別，以及人眼無法對多個顏色接近的物體進行準確度量，因而存在一定偏差。白度儀可準確測量物體白度并以數值的形式記錄下來，目前已廣泛應用于化工建材、紙張紙板、面粉等物質的白度測量［12-15］，適合該試驗中雪茄煙煙灰白度值的測定。為此，筆者以國內外各產區77個雪茄煙樣品為材料，測定各雪茄煙樣品的煙灰白度和常規化學成分含量，并通過逐步回歸分析探究雪茄煙葉常規化學成分與其煙灰白度的相關性，旨在為提高國產雪茄原料品質提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料

取四川（18份）、海南（27份）、湖北（3份）、多米尼加（11份）、尼加拉瓜（2份）、巴西（5份）、印尼（8份）、厄瓜多爾（2份）和墨西哥（1份）9個雪茄煙產區代表性雪茄煙樣品77份。雪茄煙葉樣品由湖北中煙工業有限責任公司三峽卷煙廠、四川中煙工業有限責任公司長城雪茄煙廠、恩施州煙草公司來鳳縣煙葉分公司和海南建恒哈瓦那雪茄有限責任公司提供。

1.2? 測定項目及方法

1.2.1? 常規化學成分的測定。

按YC/T 31—1996［16］的方法處理制備煙末樣品，使用AAⅢ? 續流動化學分析儀（德國BRAN+LUEBBE公司）測定水溶性總糖、還原糖、煙堿、總氮、氯和鉀含量（質量分數），具體方法分別見標準YC/T 159—2002［17］、YC/T 159—2002［17］、YC/T 160—2002［18］、YC/T 161—2002［19］、YC/T 173—2003［20］和YC/T 162—2002［21］。

1.2.2? 煙灰白度的測定。

各雪茄煙樣品分別卷制5根單料煙，收集煙灰，使用WSB-VI白度儀（大吉光電儀器有限公司）測定雪茄煙煙灰白度，具體方法見標準GB/T 3979—83。

1.3? 數據處理

運用SPSS 21.0進行單因素方差分析，用新復極差法進行多重比較，并進行簡單相關分析和多元逐步回歸分析。

2? 結果與分析

2.1? 不同產區雪茄煙煙葉煙灰白度與常規化學成分的描述統計

77個國內外不同產區雪茄煙樣品常規化學成分與煙灰白度的描述統計見表1。由表1可見，各產區煙葉化學成分及煙灰白度的變異系數均大于15%，表明各產區樣品間存在差異。各產區總氮和鉀的變異系數分別為16%和21%，其他化學指標和煙灰白度變異系數均不小于50%，說明雪茄煙葉中總氮和鉀含量的差異相對較小，其他化學指標和煙灰白度差異較大。國外雪茄煙葉煙堿、總糖、還原糖、鉀、氯含量、糖氮比和糖堿比的平均值低于國內煙葉，總氮、鉀氯比、氮堿比和煙灰白度高于國內煙葉。

2.2? 不同產區雪茄煙化學指標和煙灰白度均值的顯著性分析

對國內外9個產區的雪茄煙樣品的常規化學成分和煙灰白度的均值進行顯著性分析，結果見表2。從表2可以看出，國內3個產區的總糖和還原糖含量顯著高于國外產區；國內外不同產區其他化學指標和煙灰白度也有明顯差異，說明不同生態條件對煙葉化學成分和煙灰白度有較大影響。

2.3? 雪茄煙葉煙灰白度與常規化學成分的相關性分析

將雪茄煙葉樣品的常規化學成分逐個與煙灰白度進行簡單相關分析，結果見圖1和表3。相關系數顯著性的T（皮爾遜積矩相關系數）檢驗表明，雪茄煙葉煙灰白度與煙堿含量呈顯著負相關；雪茄煙葉煙灰白度與總糖含量、還原糖含量、鉀含量呈極顯著負相關；雪茄煙葉煙灰白度與糖氮比呈極顯著負相關，與糖堿比呈顯著負相關。

2.4? 雪茄煙葉常規化學成分與煙灰白度的逐步回歸分析

如果將全部化學指標與煙灰白度進行回歸，則可能因為存在多重共線性的變量，給回歸系數的估計帶來不合理的解釋，從而造成建立起來的回歸方程精度低、可靠性差。而利用逐步回歸分析方法可篩選并提出引起多重共線性的變量，以此建立的最優回歸模型中的解釋變量既是重要的，又沒有嚴重多重共線性。為了進一步了解雪茄煙煙灰白度與其煙葉中常規化學成分含量的相關性，將雪茄煙煙葉常規化學成分與煙灰白度進行逐步回歸分析，在SPSS中多元逐步回歸分析時的變量必須服從正態分布。因此，首先對各指標的數據進行正態性檢驗。 將77個樣品的常規化學成分含量與煙灰白度數據進行描述性統計，得出各指標的偏度系數與峰度系數，結果見表4。所有指標中，還原糖、氮堿比、糖堿比和鉀氯比4項指標的偏度系數和峰度系數均大于1，可以認為除這4項指標外，其余各指標的數據近似于正態分布。

根據表3分析結果可知，并不是每項化學成分與煙灰白度都有顯著的相關性，因此僅選取在0.01和0.05水平上顯著相關的各化學指標（煙堿、總糖、還原糖、鉀、糖氮比、糖堿比）與煙灰白度進行逐步回歸分析，結合正態檢驗分析結果，還原糖和糖堿比的數據不符合正態分布，所以將這2項指標剔除。最后，化學指標中挑出煙堿含量（x1）、總糖含量（x2）、鉀含量（x3）和糖氮比（x4）4項指標與煙灰白度（y）進行線性逐步回歸分析，以確定不同化學指標對煙灰白度的影響，逐步回歸方程為y=17.505-0.610x1-0.876x2-2.098x3。

由擬合模型方差分析檢驗結果（表5）可知，在化學成分與煙灰白度的回歸分析中，鉀、煙堿和總糖3個指標入選為有效變量，方差分析結果回歸方程達極顯著水平。說明該模型具有統計學意義，但模型統計學意義不等于模型內所有的變量就有統計學意義，還需進一步對各變量進行檢驗。

表6是對該模型中各個系數的t測驗檢驗結果。從表6可以看出，3個自變量的VIF值均小于10，說明3個自變量間不存在共線性關系。回歸系數達顯著或極顯著水平，說明3個自變量系數都具有統計學意義，通過比較3個自變量系數的絕對值可知，對煙灰白度的影響從大到小依次為鉀含量（x3）>總糖含量（x2）>煙堿含量（x1）。

對煙葉常規化學成分指標與煙灰白度逐步回歸方程的決定系數（R2）和殘差進行診斷，結果發現Durbin-Watson統計量接近2，說明殘差服從正態分布；決定系數（R2）為0.532， 說明應用當前模型能解釋53.2%的因變量變化。由此可知，各化學指標與煙灰白度的擬合方程具有一定的參考意義。

3? 討論

煙灰顏色是反映煙葉燃燒性的一項重要指標，也是反映煙葉品質的指標之一。煙葉中化學成分通過對煙葉燃燒性的直接或間接影響，影響煙灰顏色。煙草中的鉀主要以離子形態存在，對煙葉燃燒性產生影響［22-23］，進而影響煙灰顏色。該研究中煙葉鉀含量與煙灰白度呈極顯著負相關，這可能是因為鉀對煙草的炭化過程產生影響，能有效降低燃燒錐溫度、抑制煙草燃燒［24-25］；也可能是因為鉀鹽對煙葉的成炭機制及殘炭特性產生影響，煙葉燃燒過程中受熱解離出的鉀離子/原子與煙葉熱解中的某些物質結合成更穩定的炭物種，有效降低了焦炭比表面積，使殘炭在煙葉分解中更加穩定［24-27］。煙葉中的糖類物質尤其是多糖含量對煙葉燃燒性具有較大影響［28］。該研究結果顯示，煙葉總糖含量越高，雪茄煙煙灰顏色越深，這可能是因為總糖含量高對煙葉的燃燒性產生不良影響，煙葉燃燒不完全造成的［29］。劉婷［30］研究指出，煙株成熟期保證充足的水分供應可有效降低煙葉中的總氮和煙堿等成分的相對含量，可提高煙葉燃燒性，說明煙堿等含氮化合物對煙葉燃燒性產生負面影響；常愛霞等［31］在探究烤煙主要化學成分與感官質量的相關性分析中發現，煙堿含量與煙葉燃燒性和灰色均呈極顯著負相關，這與該研究結果一致，可能是因為煙堿含量高的煙葉，含氮化合物總量偏高，葉片較厚，且煙葉組織結構粗糙，燃燒性差，燃燒不完全造成的［32］。該研究所建模型能解釋53.2%的因變量變化，說明此擬合方程具有一定的參考意義，為進一步研究影響雪茄煙煙灰白度的因素，今后尚需要在礦質元素含量如鈣、鎂等離子含量、雪茄煙吸阻和煙葉含水率等方面進一步研究。

4? 結論

該試驗通過相關分析和逐步回歸分析方法，研究了雪茄煙葉煙灰白度與化學成分的相關性，結果表明：雪茄煙葉煙灰白度與煙葉中的鉀和總糖含量呈極顯著負相關，與煙堿含量呈顯著負相關。國內外不同產區雪茄煙葉常規化學成分與煙灰白度差異明顯，該研究可為提高國產雪茄原料品質提供參考。

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