濰坊中部煙葉理化指標與感官質量的相關性研究

劉春菊，楊少杰，高政緒，熊 瑩，王德權，席元肖，劉 江，王 朋

（1.山東濰坊煙草有限公司，山東 濰坊 261031；2.山東中煙工業有限責任公司，山東 濟南 250014；3.中國農業科學院煙草研究所/農業農村部煙草生物學與加工重點實驗室，山東 青島 266101）

【研究意義】作為卷煙制品的原材料，煙葉的感官質量通常作為煙葉質量的最終評定因素，但其往往受到多方面因素的影響，如烤煙品種、種植模式、區域性氣候條件、土壤肥力、采收方式以及后期的烘烤技術等［1］，因此，從物理、化學和感官等多方面綜合評價烤煙品質對于煙草品種的改良及不同品味卷煙的生產具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】已有研究表明，烤煙感官質量與其物理和化學性狀密切相關。早期研究已經提出中部煙葉外觀質量中成熟程度與顏色對烤煙感官質量具有顯著影響，其次是煙葉的葉位與煙葉的結構［2-3］，不同煙區中影響葉片感官質量因素差異較大。例如，河南煙區煙葉化學成分中的煙堿、總氮、氮堿比、糖堿比與感官評吸質量中的風格、香氣量、濃度、勁頭、刺激性和余味呈顯著相關，是影響感官評吸質量的主要因素［4］。對西南煙區煙葉感官風格與理化性質關系的研究發現，煙葉中總糖、還原糖、總氮含量是決定煙草香氣特性的關鍵因素［5］。此外，部分煙區中部煙葉質量受施肥量與烘烤工藝的影響顯著［6-9］。近年來，隨著現代化農業及信息化農業的快速發展，一些數據模型的開發將不同類型的表觀數據進行了有效的整合及分析。當前已有部分學者對煙葉感官質量進行數值化評析，嘗試與葉片的物理及化學指標進行相關分析［9］，并開發了軟件系統對煙葉質量進行綜合評定，目前已取得較大進展［10-13］。系列模型的建立為不僅為解釋多種因素，如煙草種植海拔高度、土壤肥力、煙葉化學組分、物理組分與煙葉感官評析指標建立起相關關系，也為研究者評定當地煙葉品質提供了方便且有效的手段。典型的案例包括陳思昂等［14］通過近紅外光譜技術構建四川煙葉感官質量分析模型，該方法通過模型整合煙葉外觀指標、物理特性及近紅外光譜對煙葉感官質量的影響，構建了一種快速評價煙葉感官質量的方法［14］。王碩立等［15］對云南雪茄煙葉礦質元素與煙葉質量構建相關分析模型，該研究從礦質營養角度為促進煙株平衡施肥、提高國產雪茄煙葉質量提供理論依據等?！颈狙芯壳腥朦c】山東為我國重要的優質烤煙基地，濰坊煙區是山東具有代表性的煙葉產區之一，其中包括臨朐、諸城和安丘等主要植煙區。因此，針對以上煙區煙葉質量評價對于進一步提高濰坊煙葉品質具有重要價值，然而目前針對濰坊煙區煙葉理化指標與煙葉感官質量相關性研究還需進一步探究?！緮M解決的關鍵問題】本研究以濰坊煙區兩個主要產區臨朐和諸城煙區中部葉為研究對象，從煙葉的外觀質量、化學成分和感官質量進行分析，以期摸清濰坊煙區中部煙葉總體質量狀況，最終為濰坊煙葉生產和品質評估提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 臨朐與諸城煙區概況

在山東濰坊2 個植煙縣（臨朐、諸城）隨機選取20 個采樣點，采樣點大體按植煙面積分配，其中諸城13 個、臨朐7 個。臨朐與諸城煙區各采樣點海拔80～120 m，2019—2021 年4—9 月份平均溫度22℃，平均降雨量417.3～892.3 mm。

1.2 樣品采集與制備

2019—2021 年連續3 年對20 個采樣點烤后等級為C3F 的中部煙葉進行取樣，每年每個采樣點取樣1 次，每個樣品為7.5 kg。取50 片煙葉用于物理指標檢測，剩余煙葉分為2 份，分別用于化學指標檢測與感官評析。將用于化學指標檢測的樣品進行烘干、粉碎，過孔徑為0.85 mm 篩后進行樣品測定；用于感官評析的樣品去除煙筋后平衡烤后煙葉水分，使其達到16%～18%，然后將煙葉切絲、卷制，樣品評吸前置于溫度為22（±1）℃、相對濕度60%（±2%）、恒溫恒濕箱平衡48 h。

1.3 指標檢測與感官評析

1.3.1 煙葉化學成分檢測 參照煙草行業標準YC/T 159-2002、YCT 216-2007、YC/T 160-2002、YC/T 161-2002、YC/T 162-2002，采用連續流動法測定煙葉還原糖、總糖、淀粉、煙堿、總氮、氯含量；參照行業標準YC/T 173-2003 采用火焰光度法測定煙葉中鉀、鈉含量；參考標準LY/T 1270-1999，采用光度比濁法測定煙葉硫含量；參照標準NY/T 3494-2019 測定纖維素和半纖維素含量。

1.3.2 煙葉物理指標檢測 利用測量尺測量葉片長度、寬度；采用稱重法測定葉片單葉重、含梗率；利用厚度儀（YTH-4E 電腦厚度儀）測量葉片厚度；葉面密度采用打孔稱重法測定。

1.3.3 煙葉感官評析 組織專家對卷煙樣品進行感官質量評析。感官評析方法采用農業農村部煙草質量安全風險評估實驗室制定的煙草行業標準YC/T 138-1998 進行評估，定性指標有濃度、勁頭，定量指標有質量檔次、感官得分，其中，感官指標由香氣質（滿分15 分）、香氣量（滿分20 分）、余味（滿分25 分）、雜氣（滿分18 分）、刺激性（滿分12 分）、燃燒性（滿分5 分）、灰色（滿分5 分）等7 項組成，總分100 分。雜氣和刺激性是感官評析中的兩個負向因素，兩者評分與其強烈程度呈負相關，得分越高，雜氣或刺激性越不明顯。

1.3.4 雜氣類型感官評析 組織專家進行雜氣類型和強度的專項感官評析。雜氣分青雜氣、生青氣、枯焦氣、木質氣、土腥氣、松脂氣、花粉氣、藥草氣、金屬氣和其他雜氣共10 個類型。采用5分制計分，分3 個等級：＜1 分，微顯；1～3 分，稍顯；＞3 分，明顯。分數越高，雜氣越明顯，超過半數專家檢出才可認定計入樣品平均分數。

1.4 數據處理與分析

本研究將烤后中部煙葉感官質量指標分別與化學、物理指標進行典型相關分析，提取有代表性的一對或多對綜合變量Ui和Vi來反映兩組指標之間的整體相關性，從而在總體上把握兩組數據之間的相關關系；通過泊松相關統計各個性狀之間的相關性；相關分析采用IBM SPSS 23.0 軟件。采用Ducan 法進行方差分析（P＜0.05），使用Graphpad8.0 和Microsoft Excel 2013 繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 臨朐與諸城煙區中部煙葉物理指標比較

煙葉物理特性是煙葉品質評價中的重要組成部分，葉長、葉寬、葉片厚度、葉片密度、含梗率等主要指標對于煙葉生長及卷煙制造過程中產品的風格具有顯著影響。從圖1 可以看出，臨朐中部煙葉葉長、葉寬、單葉重、葉片厚度、葉片密度以及含梗率均受到年際間與區域間影響顯著。2019—2021 年臨朐中部煙葉平均長度為61.17 cm，葉寬為25.14 cm，單葉重為13.18 g，葉厚度為100.20 μm，葉面密度為74.66 g/m2，含梗率為31.16%。2019—2021 年諸城中部煙葉平均葉長為64.51 cm，葉寬為26.98 cm，單葉重為16.53 g，葉厚度為115.60 μm，葉面密度為83.96 g/m2，含梗率為27.63%。諸城煙區中部煙葉葉長、葉寬、單葉重、葉厚度、葉面密度分別較臨朐煙區增加5.45%、7.31%、25.42%、15.36%和12.46%，而含梗率下降11.32%。綜上，臨朐煙區與諸城煙區中部煙葉差異顯著，諸城煙區中部煙葉葉長、葉寬、單葉重、葉厚度與葉面密度差異較大，而含梗率較低。

圖1 2019—2021 年臨朐和諸城煙區中部葉物理性狀比較Fig. 1 Comparison of physical properties in middle leaves of Linqu and Zhucheng in 2019—2021

2.2 臨朐與諸城煙區中部煙葉化學指標比較

煙葉化學組分的高低對于煙草感官質量具有直接影響。由表1 可知，臨朐煙區中部煙葉總糖、還原糖和淀粉含量較諸城煙區低，臨朐煙區2019—2021 年總糖含量平均值為25.34%，還原糖含量平均值為19.57%，淀粉含量平均值為5.34%，而諸城煙區中部葉還原糖含量平均值為21.50%、總糖含量為27.45%、淀粉含量為5.34%。與此同時，臨朐煙區煙葉總氮含量較諸城煙區偏低，但鉀含量偏高，臨朐煙區煙葉總氮和總鉀含量分別為1.77%、1.84%，而諸城煙區分別為1.91%、4.42%。值得注意的是，臨朐煙區中部煙葉氯離子含量較低、為0.23%，諸城煙區中部煙葉氯離子含量較高、平均為0.90%，臨朐煙區中部煙葉鉀氯比顯著高于臨朐煙區，兩煙區分別為9.03、1.75。臨朐煙區纖維素含量與諸城煙區差異性不大，范圍在5.45%～5.57%之間，而半纖維含量臨朐煙區顯著低于諸城煙區，平均值分別為5.30%和6.20%。此外，方差分析結果表明，兩地區中部煙葉氮、煙堿、硫、氯、纖維素、半纖維素、兩糖比和氮堿比受年際變化影響顯著。此外，葉片中的氯、半纖維素、兩糖比和鉀氯比還受到區域和年際間互作效應。

表1 2019—2021 年臨朐和諸城中部煙葉化學成分變化Table 1 Changes of chemical components in middle tobacco leaf of Linqu and Zhucheng in 2019—2021

2.3 臨朐與諸城煙區中部煙葉感官質量指標比較

感官質量評析總分分為5 個等級，從總得分來看，臨朐煙區中部煙葉3年得分皆為“好”以上（評分＞73.0），而諸城煙區中部煙葉2019—2020 兩年評析等級為較好（評分71.5～73.0），2021 年評析等級為好。方差分析表明，煙葉得分受到地區和年際的影響顯著，并且質量檔次變化與煙葉總得分變化較為一致。從各感官指標定量標準來看，臨朐地區中部葉香氣值、余味、雜氣、刺激性和灰分均顯著高于諸城地區，而燃燒性顯著低于諸城地區。于此同時，兩地區中部煙葉香氣量、余味、刺激性燃燒性與灰分指標受到年際間影響較為顯著。此外，葉片香氣量和燃燒性還受到地區和年際間互作影響。從定性指標來看，臨朐中部煙葉勁頭與諸城之間相比不顯著，煙葉的勁頭主要受到年際及地區和年際互作的影響（表2）。

表2 2019—2021 年臨朐與諸城中部煙葉感官質量評析Table 2 Sensory quality evaluation in middle tobacco leaves of Linqu and Zhucheng in 2019—2021

2.4 臨朐與諸城煙區中部煙葉感官質量與理化指標典型相關性分析

對臨朐和諸城3 年數據的感官質量指標與化學成分作典型相關性進行分析，該模型中共有11對典型系數被提取，其中臨朐有1 對相關關系達顯著水平，而諸城有0 對相關關系達到顯著水平（表3）。通過對比標準化后的典型變量對應的線性組合系數表發現，對臨朐U1的影響從大到小為：雜氣≈余味＞燃燒性＞香味量≈刺激性≈總得分＞灰色＞濃度＞勁頭＞質量檔次，雜氣、余味、燃燒性3 個指標影響較大，濃度、勁頭和質量檔次可忽略不計。而對于另一個典型變量，兩糖比、葉片氯含量、鉀氯比和總氮量對V1的影響遠高于其他指標。

表3 2019—2021 年臨朐與諸城中部煙葉感官質量與理化指標典型相關分析Table 3 Canonical correlation analysis between sensory quality and physicochemical indexes in middle tobacco leaves of Linqu and Zhucheng in 2019—2021

對感官質量指標與物理指標作典型相關性分析，該模型中共有6 對典型系數被提取，臨朐有1 對相關關系達顯著水平，諸城有2 對相關關系達到顯著水平（表3）。從臨朐來看，對典型變量中U1的影響從大到小為：香氣量≈灰色≈余味量≈雜氣＞香氣質≈燃燒性≈刺激性＞質量檔次＞濃度＞勁頭，前4 種指標起到主要作用，后3種指標幾乎可忽略不計。而對于另一個典型變量，葉長對Z1的影響遠高于其他指標。從諸城來看，對典型變量中U1和U2的影響從大到小為：燃燒性、香氣質、總得分、刺激性和余味對其影響最大，對于另一個典型變量，單葉重、葉長和葉寬對Z1和Z2的影響遠高于其他指標。

2.5 臨朐煙區中部煙葉感官質量與理化指標簡單泊松相關性分析

臨朐中部葉片感官質量與理化指標相關分析表明，煙葉勁頭與總糖、淀粉、鉀氯比、葉長和單葉重呈顯著負相關，其中淀粉相關最高，相關系數為-0.41，與氯含量呈顯著正相關，相關系數為0.42?？緹煗舛扰c總糖、淀粉、糖堿比、單葉重和葉厚指標呈顯著負相關，其中與糖堿比相關性最高，相關系數為0.49，與纖維素和含梗率含量呈顯著正相關，相關系數分別為0.32 和0.30。香味量與淀粉含量、氯含量、糖堿比、氯堿比、葉厚和葉片密度呈顯著負相關，其中與氯相關性最高，相關系數為-0.48，與鉀氯比及煙堿含量呈顯著正相關。余味指標與煙堿含量呈顯著正相關，相關系數為0.34，與糖堿比呈顯著負相關，相關系數為-0.38。雜氣與葉片氯呈顯著負相關，相關系數為-0.37，與氯鉀比呈顯著正相關，相關系數為0.35。燃燒性與煙葉纖維素、鉀氯比和葉長呈顯著負相關，其中與鉀氯比相關性最高，相關系數為-0.72，與葉片氯含量、葉面密度呈顯著正相關?；疑c葉片氯含量顯著正相關，與鉀氯比呈顯著負相關?？偟梅峙c各物理及化學指標皆無顯著相關性，而感官質量與葉片氮含量顯著正相關（圖2A）。

圖2 2019—2021 年臨朐（A）和諸城（B）中部煙葉感官質量與理化指標簡單泊松相關分析Fig. 2 Simple Poisson correlation analysis between sensory quality and physicochemical indexes of middle tobacco leaves in Linqu (A) and Zhucheng (B) in 2019—2021

2.6 諸城煙區中部煙葉感官質量與理化指標簡單泊松相關性分析

諸城中部葉片感官質量與理化指標相關分析表明，煙葉勁頭與烤煙中還原糖、淀粉、氯、纖維素、半纖維素、葉長、葉寬、含梗率和單葉重呈顯著負相關，其中與葉寬相關性最高，相關系數為-0.58，與葉片硫含量呈顯著正相關，相關系數為0.38?？緹煗舛扰c葉長、葉寬及單葉重呈顯著負相關，其中與葉長相關性最高，相關系數為-0.54；與葉片硫含量呈顯著正相關，相關系數為0.56。香氣質與葉片密度呈顯著相關，相關系數為0.38。香氣量與葉長、葉寬、葉單重和葉片密度呈顯著正相關，其中與葉面密度相關性最高，相關系數為0.50。余味指標與其他各化學和物理指標無顯著相關性。刺激性與含梗率呈顯著負相關，相關系數為-0.47。燃燒性與葉片鉀、硫和鉀氯比和含梗率呈顯著正相關，其中與硫相關性最高，相關系數為0.48，與葉片中纖維素、半纖維素、葉長、葉寬和葉厚呈顯著負相關，其中與葉長相關性最高，相關系數為-0.80?；疑c葉片淀粉含量和葉厚呈顯著正相關，與葉片纖維素、半纖維素呈顯著負相關?？偟梅峙c各化學指標和物理指標間無顯著差異，而質量檔次與纖維素、半纖維素及含梗率呈顯著負相關（圖2B）。

3 討論

煙葉的化學組分、感官質量的形成受到煙葉葉位與區域分布影響顯著［16-21］。研究表明，福建中部煙葉總糖、還原糖、鉀含量、糖堿比、氮堿比、兩糖差顯著高于上部葉，而總氮、煙堿和淀粉顯著低于上部葉［22］。山東省上部煙葉還原糖、鉀、鈣、纖維素、半纖維素、糖堿比和氮堿比顯著低于中部葉，而上部葉總糖、總氮、鎂、氯和兩糖比與中部葉相比無顯著差異，而上部葉淀粉、煙堿、鈉、硫等元素顯著高于中部葉［23］。云南煙區中部煙葉總糖和還原糖含量偏高，氯和鉀含量偏低［24］。本研究中我們對濰坊兩個煙區中部煙葉化學指標分析發現，諸城煙區中部煙葉的還原糖、淀粉、總氮、煙堿、硫、氯、纖維素、半纖維素含量和兩糖比較臨朐煙區較高，但鉀與鉀氯比較臨朐煙區較低。與其他省份產區比較發現，臨朐中部煙葉總糖含量較貴州、湖南（21.02%～23.06%）煙區略高，但低于云南煙區（25.39%），而還原糖含量與湖南和貴州煙區（19.24%～21.03%）相當，但低于云南煙區（25.39%）。此外，濰坊煙區煙葉淀粉含量較貴州、云南和湖南煙區（3.03%～3.21%）高，而鉀含量低于貴州、云南和湖南煙區(1.98%～2.58%)，此外，臨朐烤煙氯含量與3 個省份相當（0.26%～0.35%），但諸城氯離子含量略高［25］。諸城煙區中部葉片較臨朐地區葉片較長，葉片寬度較寬，單葉重較重，葉片厚度較厚，葉面密度較大，而含梗率較低。與此同時，葉片長度、葉片寬度、葉片厚度、葉面密度和含梗率受年際間影響顯著。與其他省份產區進行比較我們發現，濰坊煙區中部葉片長度略低于云南煙區（62.80～69.93 cm），而葉寬高于云南煙區（20.94～24.00 cm），單葉重和含梗率與云南煙區相當，但葉片厚度與密度皆顯著低于云南煙區［26］。

煙葉的化學組分與物理指標與感官質量顯著相關，對全國9 個省份烤煙樣品進行分析發現，感官指標香氣質、香氣量及刺激性等與葉長、葉寬、葉厚度及單葉重顯著相關［27］。云南煙區試驗表明，煙葉的香氣量、余味、圓潤感、透氣性、雜氣與煙葉含梗率、葉寬、平衡含水率之間顯著相關［28］。此外，移栽期、追肥時間與留葉數也是影響烤煙感官質量的關鍵因素［29-31］。本研究對濰坊煙區中部煙葉感官質量評析指標與化學成分進行典型相關分析，臨朐和諸城分別得到1 對和0 對顯著性典型變量，對臨朐典型變量影響較大的感官質量評析指標為雜氣、余味、燃燒性，化學指標為兩糖比、葉片氯含量、鉀氯比和總氮量。對兩煙區感官質量評析指標與物理指標進行典型相關分析，臨朐和諸城分別得到1 對和2 對顯著性典型變量，對臨朐典型變量影響較大的感官質量評析指標為香氣量、灰色、余味量和雜氣，物理指標為葉長，而對諸城典型變量影響較大的感官質量為燃燒性、香氣質和總得分，物理指標為單葉重、葉長和葉寬。進一步關聯分析結果表明臨朐煙區煙葉余味與煙堿含量顯著正相關，與糖堿比顯著負相關。已有研究表明，煙葉糖堿比一般在8～15，以10 左右最佳［32］，當糖堿比較低，糖低堿高，則烤煙勁頭大，刺激性強，余味下降，而糖堿比高，則香氣不足，煙氣較淡，評析質量也會下降，本研究中，我們發現臨朐煙區烤煙余味與糖堿比顯著負相關，之所以會出現該現象，可能與部分煙葉樣品糖堿比在8 以下有關。與此同時，雜氣與煙葉氯含量呈顯著負相關與氯鉀比呈顯著正相關，燃燒性與煙葉纖維素，鉀氯比呈負相關，與葉片氯含量呈顯著正相關。在本文中之所以會出現煙葉燃燒性與鉀氯比負相關與氯含量正相關可能與臨朐中部煙葉中較低的氯含量（總體低于0.3%）和較高的鉀氯比（主要集中在5～15 之間）有關。諸城煙區香氣質與葉片密度和葉厚顯著正相關，燃燒性與葉長、葉寬及單葉重呈顯著負相關但與含梗率顯著正相關，總得分與含梗率顯著負相關。

4 結論

濰坊煙區煙葉品質總體較好。臨朐煙區與諸城煙區中部煙葉具有一定的差異，諸城煙區中部煙葉葉長、葉寬、單葉重、葉厚度與葉面密度較大，而含梗率較低。諸城煙區中部煙葉還原糖、總糖、淀粉、氮和氯等指標顯著高于臨朐煙區，而鉀與鉀氯比低于濰坊煙區。方差分析表明，濰坊煙區中部煙葉理化指標變化顯著影響煙葉感官質量，其中具有代表性的物理指標為葉長、單葉重和葉寬，具有代表性的化學指標為兩糖比、氯、鉀氯比和氮總量，具有代表性的感官指標為雜氣、余味、燃燒性、香氣和灰色。后期在改善中部煙葉品質過程中建議適當的提高濰坊中部煙葉中的還原糖、鉀含量以及糖堿比，降低諸城煙區中部煙葉中的氯含量可能對于提高煙草風味具有重要意義。