烤煙煙葉常規(guī)化學(xué)成分與多元酸的相關(guān)分析

施豐成，戴 亞，龍 君，朱立軍，鄧發(fā)達(dá)，譚蘭蘭

(川渝中煙工業(yè)公司技術(shù)研發(fā)中心，成都 610066)

烤煙煙葉中存在的多種非揮發(fā)性多元酸，是影響其吸食品質(zhì)的主要化學(xué)成分之一，雖然沒有明顯的香氣，但在卷煙燃吸過程中，通過平衡煙氣的酸堿度，多元酸會影響煙氣的吸味和香氣品質(zhì)[1]。常規(guī)化學(xué)成分是評價煙葉品質(zhì)的主要指標(biāo)，對燃吸品質(zhì)具有不同的作用，各成分之間的協(xié)調(diào)性是決定煙葉品質(zhì)的關(guān)鍵因素。目前，多元統(tǒng)計(jì)的相關(guān)分析已經(jīng)廣泛應(yīng)用[2-7]，筆者在簡單相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，采用典型相關(guān)性分析研究烤煙的常規(guī)化學(xué)成分與多元酸之間的關(guān)系，旨在為合理利用各種烤煙原料進(jìn)行葉組配方提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

選取云南、四川、河南、重慶四省(市)的不同等級的烤煙煙葉210個品種，其中云南64種，四川75種，河南31種，重慶40種。

1.2 方法

1.2.1 化學(xué)成分測定 按YC/T159-2002—YC/T162-2002、YC/T217-2007和YC/T176-2003方法測定水溶性總糖、還原糖、總植物堿、總氮、氯、鉀及石油醚提取物總量的含量；按文獻(xiàn)[8-10]的方法測定蛋白質(zhì)、pH及多元酸含量。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理 將各化學(xué)成分的檢測數(shù)據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)化處理，使各指標(biāo)變量的樣本符合正態(tài)分布要求，用spss12.0軟件進(jìn)行簡單相關(guān)分析和典型相關(guān)分析。

按照各化學(xué)成分對煙質(zhì)的影響作用及化學(xué)分類進(jìn)行分組：水溶性總糖、還原糖、石油醚提取物是影響煙氣醇和性和芳香性的成分，歸為一組，設(shè)為“糖組(X)”；總氮、總植物堿、蛋白質(zhì)、pH是與煙氣強(qiáng)度有關(guān)的成分，歸為一組，設(shè)為“氮組(Z)”；無機(jī)元素鉀離子、氯離子是影響煙草燃燒性的成分，歸為一組，設(shè)為“離子組(T)”；草酸、丙二酸等屬于多元酸，歸為一組，設(shè)為“多元酸組(Y)”。

2 結(jié) 果

2.1 常規(guī)化學(xué)成分與多元酸的簡單相關(guān)分析

把烤煙煙葉常規(guī)化學(xué)成分逐個同多元酸各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行兩兩平行關(guān)系的簡單相關(guān)分析，得到烤煙煙葉常規(guī)化學(xué)成分與多元酸的簡單相關(guān)系數(shù)(表1)。水溶性總糖、還原糖與多元酸物質(zhì)呈極顯著負(fù)相關(guān)，其中與蘋果酸、檸檬酸的相關(guān)系數(shù)最大，相關(guān)性最強(qiáng)。石油醚提取物總量與多元酸物質(zhì)呈正相關(guān)，其中與丙二酸、蘋果酸的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了極顯著水平，與草酸也達(dá)到了顯著水平，這說明在一定范圍內(nèi)烤煙的水溶性總糖、還原糖越高，多元酸物質(zhì)的含量越低；石油醚提取物總量越高，多元酸物質(zhì)含量越高?？偟c蘋果酸呈負(fù)相關(guān)，與其它多元酸呈正相關(guān)，且與草酸和丙二酸的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了極顯著水平；總植物堿、蛋白質(zhì)與草酸、丙二酸、琥珀酸呈正相關(guān)，與蘋果酸、檸檬酸呈負(fù)相關(guān)，其中總植物堿與蘋果酸的負(fù)相關(guān)達(dá)到極顯著水平，與草酸的正相關(guān)達(dá)到顯著水平，蛋白質(zhì)與草酸、丙二酸的正相關(guān)也達(dá)到了極顯著水平；pH與丙二酸呈極顯著正相關(guān)，與蘋果酸呈顯著正相關(guān)，與琥珀酸呈極顯著負(fù)相關(guān)，而與草酸和檸檬酸的相關(guān)性都不強(qiáng)；氯與丙二酸、檸檬酸呈極顯著正相關(guān)，與蘋果酸呈顯著正相關(guān)，與草酸和琥珀酸的負(fù)相關(guān)不顯著；鉀與琥珀酸呈極顯著正相關(guān)，與檸檬酸呈極顯著負(fù)相關(guān)，而與其它3個多元酸的正或負(fù)相關(guān)都不顯著。

表1 常規(guī)化學(xué)成分與多元酸的簡單相關(guān)分析Table 1 Simple correlation between chemical components and polybasic acid of flue-cured tobacco leaves

2.2 常規(guī)化學(xué)成分與多元酸的典型相關(guān)分析

2.2.1 糖組與多元酸組 由表2可知，糖組(X)與多元酸組(Y)的3個典型方程的р值分別為0.000,0.000和0.030，相關(guān)系數(shù)分別為0.563,0.485和0.207，典型方程1、2達(dá)到1%極顯著水平，典型方程3也達(dá)到 5%的顯著水平，都能夠有效解釋樣本在兩組變量上的變異量，說明糖組物質(zhì)對多元酸組物質(zhì)有很大的影響作用。3個典型方程的特征根貢獻(xiàn)百分比分別為56.88%,37.63%和5.49%，可見典型方程1、2占了總信息的94.51%。

表3中的系數(shù)為典型方程中各變量的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)，由于受到變量間相關(guān)的影響，并不能解釋各變量在典型方程上相對重要性的依據(jù)，因此用相關(guān)系數(shù)來衡量各變量在典型方程中的代表性(下同)。從典型方程的構(gòu)成可以看出，在第1對典型方程中，對糖組變量作用最大的是水溶性總糖和還原糖，石油醚提取物總量的作用稍小，多元酸組變量中作用最大的是蘋果酸和檸檬酸，其它多元酸的作用相當(dāng)；在第2對典型方程中，對糖組變量起主要作用的是石油醚提取物總量，對多元酸組變量起主要作用的是丙二酸，其次為檸檬酸和琥珀酸，其它兩個變量作用很小，且作用相當(dāng)；第1對典型方程表示了糖組物質(zhì)主要同蘋果酸和檸檬酸相關(guān)，第2對典型方程則反映石油醚提取物總量主要同丙二酸、檸檬酸相關(guān)?？梢娨鹛墙M與多元酸組相關(guān)的主要是水溶性總糖、還原糖、石油醚提取物總量以及蘋果酸、檸檬酸和琥珀酸。

表2 糖組與多元酸組的典型相關(guān)分析Table 2 Canonical correlation between sugar group and polybasic acid group

表3 糖組與多元酸組典型方程構(gòu)成Table 3 Typical equation of sugar group and polybasic acid group

2.2.2 氮組與多元酸組 氮組(Z)與多元酸組(Y)的4個典型方程的相關(guān)系數(shù)分別為0.613,0.395,0.313和0.175，典型方程1,2,3達(dá)到1%極顯著水平，典型方程4也達(dá)5%顯著水平，說明氮組物質(zhì)與多元酸組物質(zhì)有很強(qiáng)的相關(guān)性(表4)。從特征根貢獻(xiàn)的百分比來看，典型方程1,2,3占總信息的96.58%。

第1對典型方程的氮組變量中，pH的作用遠(yuǎn)大于其它3個化學(xué)成分，多元酸組變量中作用最大的是丙二酸和琥珀酸，其它多元酸幾乎無作用；在第2對典型方程的氮組變量中，起主要作用的是總氮，總植物堿和蛋白質(zhì)的作用中等，對多元酸組變量起主要作用的是草酸，其次為檸檬酸、丙二酸，其它兩個多元酸的作用很?。粚Φ?對典型方程的氮組變量貢獻(xiàn)最強(qiáng)的是總植物堿，其它3個化學(xué)成分的作用相當(dāng)，而多元酸組變量的相關(guān)主要是由蘋果酸和檸檬酸引起的(表5)?？梢?，引起氮組與多元酸組相關(guān)的主要是總氮、總植物堿和幾乎所有的多元酸。

表4 氮組與多元酸組典型相關(guān)分析Table 4 Canonical correlation between nitrogen group and polybasic acid group

2.2.3 離子組與多元酸組 離子組(T)與多元酸組(Y)的典型方程只有第1個達(dá)到1%極顯著水平，其特征根的貢獻(xiàn)率占總信息的92.10%。典型方程的離子組變量中，氯和鉀的作用都很大，對多元酸組影響最大的是檸檬酸，丙二酸、琥珀酸、蘋果酸的作用中等，草酸幾乎沒有作用(表6～7)?？梢?，無機(jī)離子與多元酸相關(guān)的主要因素是由氯、鉀和檸檬酸的相關(guān)引起。

表5 氮組與多元酸組典型方程構(gòu)成Table 5 Typical equation of nitrogen group and polybasic acid group

表6 離子組與多元酸組典型相關(guān)分析Table 6 Canonical correlation between ion group and polybasic acid group

表7 離子組與多元酸組典型方程構(gòu)成Table 7 Typical equation of nitrogen group and polybasic acid group

3 討 論

對烤煙煙葉常規(guī)化學(xué)成分與多元酸的相關(guān)性分析表明：1)水溶性總糖、還原糖與多元酸物質(zhì)呈極顯著負(fù)相關(guān)，石油醚提取物總量指標(biāo)與多元酸物質(zhì)正相關(guān)，總氮、總植物堿、蛋白質(zhì)、pH、氯和鉀與部分有機(jī)酸之間也存在不同程度的相關(guān)性；2)水溶性總糖、還原糖、石油醚提取物總量與多元酸典型相關(guān)關(guān)系中，有兩對典型方程達(dá)1%極顯著水平，有一對達(dá)到 5%的顯著水平，引起兩組相關(guān)的主要是水溶性總糖、還原糖、石油醚提取物總量以及蘋果酸、檸檬酸和琥珀酸；含氮物質(zhì)、pH與多元酸的4對典型相關(guān)方程，有3對達(dá)到1%的極顯著水平，1對達(dá)到5%的顯著水平，引起兩組相關(guān)的主要是總氮、總植物堿和幾乎所有的多元酸；氯、鉀與多元酸的第1對典型相關(guān)方程也達(dá)到1%極顯著水平，兩組變量相關(guān)的主要因素是氯、鉀和檸檬酸的相關(guān)引起的；3)無論從簡單相關(guān)分析，還是從典型相關(guān)分析的結(jié)果看，烤煙煙葉中含量最高的蘋果酸與水溶性總糖、還原糖、總植物堿之間呈及顯著的負(fù)相關(guān)，與石油醚提取物總量、pH、氯之間呈顯著正相關(guān)；而含量相對較高的檸檬酸則與水溶性總糖、還原糖、鉀之間呈極顯著負(fù)相關(guān)，與氯呈極顯著正相關(guān)。

煙葉化學(xué)成分是決定煙草品質(zhì)的內(nèi)在因素，每一種化學(xué)成分都發(fā)揮著不同的作用，水溶性總糖、還原糖具有提高煙氣酸度和香氣，降低刺激性的作用，石油醚提取物中的揮發(fā)油和樹脂，對煙葉的香氣具有重要意義，鉀可使煙草的燃燒性和火力增強(qiáng)，多年來上述指標(biāo)被認(rèn)為是對煙葉品質(zhì)有利的因素。而蛋白質(zhì)、pH、總植物堿會增加煙氣的強(qiáng)度，刺激性增強(qiáng)，產(chǎn)生辛辣味，使香氣和吃味變差，氯會使煙葉的填充力和持火力降低，這幾項(xiàng)被認(rèn)為是不利因素。多元酸也具有協(xié)調(diào)煙氣酸堿平衡、降低刺激性的作用，但檸檬酸會使烤煙的吃味變差[11]。這些有利或不利因素是相對的，超出一定范圍有利就會變成不利，而在一定范圍內(nèi)，不利可轉(zhuǎn)化為有利。煙葉是一個復(fù)雜的有機(jī)體，彼此之間有著復(fù)雜的聯(lián)系，化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性才是決定煙葉品質(zhì)的關(guān)鍵因素。

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