非優質烤煙煙葉外觀質量與化學成分特征分析

摘要［目的］歸納非優質烤煙煙葉的常見特征，為其品質改良提供參考。［方法］以8個地市產區各10個工業等級樣品為研究對象，比較不同質量檔次煙葉外觀質量得分和化學成分含量情況，并分析指標間的相關性。［結果］非優質煙葉外觀質量主要特征部位間表現不同，下部葉為油分少、身份薄、均勻度差，中部葉為油分少、均勻度差、有雜色，上部葉為身份厚、有雜色、均勻度差；化學成分主要特征部位間表現趨勢相似，均為含氮化合物、類胡蘿卜素、有機酸含量偏高，糖類化合物偏低，但下部煙葉差異程度更大。煙葉顏色深度、身份厚度、葉片結構緊密度主要與含氮化合物及部分中性致香成分含量呈正相關；煙葉油分、均勻度、雜色得分主要與糖類化合物含量呈正相關，與部分有機酸含量呈負相關；雜色得分與含氮化合物含量呈負相關。［結論］非優質烤煙煙葉外觀質量相對特征3個部位的側重指標有所不同，化學成分差異有共性規律并與外觀指標存在較強相關性。

關鍵詞非優質煙葉；外觀質量；化學成分；質量特征；相關性

中圖分類號TS41+1"文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2024）24-0170-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.24.037

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

AnalysisofAppearanceQualityandChemicalCompositionCharacteristicsofNonHighQualityTobaccoLeaves

ZHANGXin，XUWei-jie，WANGYang-zhongetal

（TechnologyCenter，ShanghaiTobaccoGroupCo.，Ltd.，Shanghai201315）

Abstract［Objective］Tosummarizethecommoncharacteristicsofnonhighqualityflue-curedtobaccoleavestoprovidereferenceforqualityimprovement.［Method］Taking10industrialgradesamplesoftobaccoleavesfromeachof8municipalproducingareasastheresearchobjects，thedifferencesinappearancequalityscoresandchemicalcompositioncontentsofdifferentgradeswerecompared，and"thecorrelationbetweenindexeswasanalyzed.［Result］Nonhighqualitytobaccoleavesshoweddifferentcharacteristicsindifferentpartsofappearancequality，withlessoil，thinnerbody，andpooruniformityinlugs;lessoil，pooruniformity，andvariegatedincutters;andthickerbody，variegated，andpooruniformityinleaf.Thetrendofchemicalcompositioncharacteristicswassimilaramongdifferentparts，withhighercontentofnitrogenouscompounds，pigments，andorganicacids，lowercontentofsugarcompounds，butthedifferencesweregreaterinlowerleaves.Thedepthofleafcolor，thicknessofbodyandtightnessofleafstructureweremainlypositivelycorrelatedwiththecontentofnitrogencompoundsandsomeneutralaromacomponents;oilcontent，uniformityandvariegatedscoreweremainlypositivelycorrelatedwiththecontentofsugarcompounds，andnegativelycorrelatedwithsomeorganicacidcontent;colorscorewasalsonegativelycorrelatedwiththecontentofnitrogencompounds.［Conclusion］Theemphasisindexesoftherelativecharacteristicsoftheappearancequalityofnonhighqualitytobaccoleavesvaryinthreedifferentparts，andtherearecommonrulesinthechemicalcompositiondifferences，whicharestronglycorrelatedwithappearanceindexes.

KeywordsNonhighqualitytobaccoleaves;Appearancequality;Chemicalcomposition;Qualitycharacteristics;Correlation

盡管國內烤煙煙葉收購過程判定為低質量檔次的煙葉數量較少，但由于煙葉收購等級質量與工業認可度間存在差異^［1］，卷煙工業企業多在打葉復烤前開展個性化的工業分選，以提升主體等級煙葉的符合性和均勻性^［2-4］，這一環節會產出一定數量的低工業可用性煙葉，提升這部分非優質原料的使用價值是卷煙工業企業普遍面臨的難題。利用生物酶改善原料品質技術已引起行業內廣泛關注和研究^［5］，但其靶向物多限于淀粉、蛋白質以及纖維素、半纖維素、果膠等大分子物質，有時存在處理效果不明顯或不穩定情況，進一步拓展非優質煙葉化學成分調控對象是潛在的彌補手段。

外觀質量是煙葉商業收購和工業分選使用的最直接依據，企業間工業分選標準區別主要在于外觀指標的重要性排序及檔次劃分邊界的不同，對于判定為非優質煙葉的否定項往往差異不大^［6-8］。關于煙葉外觀質量與內在品質關系的研究已有很多報道，但多是以國標等級煙葉為試驗對象，重點分析了優質煙葉的特征規律^［9-12］，覆蓋下低等煙葉的研究僅見于烤煙40級制分級標準實施初期^［13-18］，近年來針對非優質煙葉的系統性研究相對較少。由于煙草成分的復雜性，不能簡單地認為非優質煙葉就是優質煙葉指標特征的否定集合。

該研究通過對典型產區不同質量檔次煙葉進行外觀質量及化學成分評價和檢測，明確非優質煙葉的主要相對特征，為其提質改造提供技術參考。

1材料與方法

1.1試驗樣品

以云南楚雄和普洱、貴州遵義和畢節、山東臨沂和日照、福建龍巖和三明8個地（市）產區實際采購的B2F、C2F、X2F煙葉為初始對象，由上海煙草集團有限責任公司技術人員按照工業使用價值進行分選并制成各產區的B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4、X2、X3、X4共計10個“部位-檔次”的工業等級樣品，部位標識后序號1～4表明質量檔次依次降低。共計制樣80份，每份不少于30片煙葉。

1.2評價檢測

為提高研究結論的實用性和通用性，選擇了6項煙葉分選工人容易識別的外觀指標，由制樣人員按照表1所示方法對煙葉樣品進行外觀定量評價。其中顏色、身份采用趨勢性評分；均勻度為煙葉多項品質因素均勻一致程度；雜色除包括通常意義的雜色外，還包含對光滑、含青的判定。

采用相關方法^［19-20］分別測定了樣品中含氮化合物（煙堿、降煙堿、麥斯明、假木賊堿、新煙草堿、脯氨酸）、糖類化合物（果糖、葡萄糖、蔗糖）、多酚（綠原酸、莨菪亭、蕓香苷）、類胡蘿卜素（葉黃素、β-胡蘿卜素）、有機酸（蘋果酸、檸檬酸、甲酸、乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、2-甲基丁酸、正戊酸、巴豆酸、3-甲基戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、苯甲酸、苯乙酸）、中性致香成分（茄酮、香葉基丙酮、β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內酯、巨豆三烯酮、新植二烯、β-法尼烯、氧化紫羅蘭酮、3-羥基-β-二氫大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、3-羥基索拉韋惕酮）共計6大類44項指標。

1.3數據處理采用IBMStatisticsSPSS軟件進行數據的統計描述、因子分析和方差分析，采用Chiplot在線繪圖工具進行制圖。

2結果與分析

2.1非優質煙葉外觀質量特征

對80份樣品外觀質量指標定量評價結果進行描述性統計，結果發現（表2），各指標得分平均值均在4.5分以上；葉片結構得分的極差為4.67分，標準差為1.16分，離散度最小；油分得分的極差為7.50分，標準差為2.08分，離散度最大。

對外觀指標評價結果進行因子分析，提取出2個特征根均大于1的因子，方差解釋率分別是45.48%和43.63%。因子1主要反映了煙葉身份、顏色和葉片結構信息，因子2主要反映了煙葉油分、均勻度、雜色及一定程度的葉片結構信息（表3）。2個因子得分散點圖（圖1）可以清晰展示煙葉部位與等級變化趨勢，即橫坐標（因子1）由小到大反映了煙葉部位由下到上，縱坐標（因子2）由小到大反映了煙葉質量由低到高。

對各等級樣品按照產區進行配對方差比較，結果表明（表4），下部煙葉3個等級間身份、油分、均勻度存在顯著差異，X4雜色得分顯著低于X2、X3，且X4油分、身份得分為所有等級最低，綜合同部位等級間差異程度及相對整體的得分水平，下部非優質煙葉外觀相對特征重要度排序為油分＞均勻度＞雜色＞身份；中部煙葉4個等級間油分存在顯著差異，C2、C3、C4間均勻度得分差異顯著，C4雜色得分明顯低于其他等級，中部非優質煙葉外觀相對特征重要度排序為油分＞均勻度＞雜色；上部煙葉3個等級間均勻度、雜色存在顯著差異，B3和B4的油分得分顯著低于B2，B4的身份、葉片結構得分與B2存在顯著差異，且B4身份、葉片結構、均勻度、雜色得分是所有等級中的極值，上部非優質煙葉外觀相對特征重要度排序為雜色gt;均勻度＞油分gt;葉片結構gt;身份。

2.2非優質煙葉化學成分特征從表5可以看出，試驗樣品44項化學成分含量均值范圍較寬泛，其中β-紫羅蘭酮含量均值僅為0.09μg/g，而葡萄糖含量均值則高達98747.79μg/g；樣品間各指標含量也有較大離散性，如葡萄糖含量極差達到159955.82μg/g。

為比較不同指標在等級間的差異程度，以各產區C1等級煙葉各化學指標實測值為基準，計算對應產區其余等級的指標含量相對值，進一步求取各等級化學成分相對值的全部產區均值，結果如圖2所示。

從圖2可以看出，中部煙葉C1、C2煙葉化學成分含量接近，部分指標與C3、C4差異明顯。6種含氮化合物、3種多酚化合物、2種類胡蘿卜素指標在C3和C4中含量較高，其中莨菪亭、脯氨酸相對含量極差達到0.50；3種糖類化合物隨等級下降而減少；10種有機酸在C3、C4中含量較高，其余9種有機酸在C1中含量最低或次低，苯乙酸和3-甲基戊酸隨等級下降而增加且相對含量極差超過0.60；11種中性致香成分均表現為C1相對含量最低，其中二氫獼猴桃內酯、β-法尼烯、3-羥基索拉韋惕酮隨等級下降而增加。

相比中部煙葉，下部煙葉整體表現為含氮化合物、糖類化合物、部分中性致香成分含量偏低，多數有機酸含量偏高。下部3個等級煙葉6種含氮化合物指標均為X2含量最低，其中降煙堿、麥斯明隨等級下降而增加，相對含量極差超過0.75；3種糖類化合物指標隨等級下降而減少，果糖、葡萄糖相對含量極差超過0.65；莨菪亭在X3、X4相對含量比X2煙葉高0.80以上，蕓香苷、綠原酸含量隨等級下降而減少，但相對含量極差小于0.25；葉黃素、β-胡蘿卜素含量隨等級下降而增加，葉黃素相對含量極差為0.47；除甲酸外的18種有機酸含量均為X2最低，其中17種隨等級下降而增加，苯乙酸、苯甲酸、檸檬酸等11項指標相對含量極差超過0.73；中性致香成分有10項含量表現為X2最低、X3最高，而3-羥基-β-二氫大馬酮表現為X4＜X3＜X2，但相對含量極差小于0.10。

相比中部煙葉，上部煙葉整體表現為含氮化合物、莨菪亭、部分有機酸和中性致香成分含量偏高，糖類化合物含量偏低。上部3個等級間6種含氮化合物、2種類胡蘿卜素、除3-羥基-β-二氫大馬酮外的10種中性致香成分含量均為B2＜B4＜B3，其中降煙堿、脯氨酸、3-羥基索拉韋惕酮相對含量極差≥0.60；果糖、葡萄糖含量為B2＞B4＞B3，蔗糖含量為B2＞B3＞B4，相對含量極差不超過0.15；莨菪亭在B2中含量最低，與B3、B4相對含量極差分別達0.85、0.48；13種有機酸為B2含量最低，其中苯乙酸、癸酸、檸檬酸相對含量極差超過0.30，而甲酸、巴豆酸、乙酸、丙酸、3-甲基戊酸在B2中含量最高；中性致香成分均為B3最高。

2.3煙葉外觀指標與化學成分關聯性分析

K-S檢驗顯示，部分指標評價檢測結果呈非正態分布，采用Kendall’sTau非參數秩相關系數分析煙葉外觀指標和化學成分相關性，并基于相關系數應用ward歐式距離法進行層次聚類。結果顯示（圖3），煙葉均勻度和油分歸為一類，主要與糖類化合物、綠原酸、甲酸含量呈極顯著正相關，與苯甲酸、苯乙酸、莨菪亭、庚酸、己酸等呈極顯著負相關；雜色除具有相似規律外，同時與含氮化合物含量呈極顯著負相關；煙葉身份和顏色歸為一類，主要與含氮化合物、3-羥基索拉韋惕酮、茄酮、β-法尼烯、氧化紫羅蘭酮等致香成分及辛酸、丁酸等有機酸呈極顯著正相關，與蘋果酸呈極顯著負相關；葉片結構表現規律與身份、顏色近似相反。對比因子分析結果（表3），糖類化合物、甲酸、綠原酸是煙葉品質有利因子，莨菪亭和苯乙酸、苯甲酸、庚酸、己酸、辛酸等是不利因子，植物堿也有一定負面影響。

3討論與結論

實際規模化生產過程，煙葉質量檔次劃分最直接方式依賴于外觀質量評價。考慮到不同企業實施煙葉工業分級的控制要點存在差異^［6-8］，該研究選取了較易識別的顏色、身份、葉片結構、油分、均勻度、雜色作為外觀評價指標，以期所得結論更具實際指導意義。因子分析和方差分析結果表明，所選6項指標可以有效區分不同質量檔次煙葉的外觀差異；同時可見8個產區C1、C2等級外觀質量指標因子分析結果基本一致，即盡管產區間煙葉外觀質量存在地域特征，但工業認定優質煙葉的基本要求是相似的；隨等級下降，產區間離散度變大，即不同產區非優質煙葉的外觀相對特征表現有所不同，跟蹤總結各產區非優質外觀質量相對特征的穩定表現是進一步的研究方向。3個部位非優質煙葉外觀相對特征也有差別，主要表現為下部煙葉“油分少、身份薄、均勻度差”，中部煙葉“油分少、均勻度差、有雜色”，上部煙葉“身份厚、有雜色、均勻度差”。化學成分方面，

在烤煙40級制分級標準中，河南烤煙等級下降時，水溶性糖含量減少；總氮、揮發堿、蛋白質含量增加，總生物堿含量減少；石油醚提取物、總揮發性有機酸及上部煙葉總有機酸含量減少，中下部煙葉的總有機酸含量增加；酚類物質含量隨等級變化規律性不強^［13-18］。“低糖”是油分少及雜色煙葉的常見表現^［21-25］，該研究也發現非優質煙葉的3種糖類化合物（果糖、葡萄糖、蔗糖）含量均相對較低，并與油分、雜色、均勻度得分呈極顯著正相關。含氮化合物更多的是煙葉部位特征的體現，多與顏色深度、身份厚度、葉片結構緊密程度呈正相關，但與油分之間的關系并無統一描述^{［9-12，21，26-27］}；糟片、烤紅、掛灰煙中煙堿、蛋白質和總氮含量比正常煙葉高，但含青和光滑煙稍有降低^［23-25］。該研究發現同部位非優質煙葉含氮化合物含量相對較高，并以降煙堿、麥斯明、脯氨酸表現更為明顯。煙葉石油醚提取物包含了芳香油、類胡蘿卜素、脂肪酸等有機物，徐興陽等^［23］研究發現烤青煙、雜色煙和枯焦煙的石油醚提取物并未減少，該研究發現非優質煙葉中性致香成分含量并非最低，β-胡蘿卜素、葉黃素以及多數有機酸含量則相對較高，在非優質品質改良評價過程可適當降低對致香成分的關注度，而強化對類胡蘿卜素、有機酸的檢測。

綜上所述，不同部位非優質煙葉外觀質量相對特征存在差異，但化學成分上總體表現為含氮化合物、類胡蘿卜素、有機酸含量偏高而糖類化合物含量偏低，同時外觀質量指標得分與化學成分含量間存在較強相關性，可根據實際需求進行共性或個性化的化學成分調節，以提高非優質煙葉內在品質。

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