基于灰色關(guān)聯(lián)度的煙葉物理特性與主要化學(xué)指標(biāo)間的關(guān)系研究

基于灰色關(guān)聯(lián)度的煙葉物理特性與主要化學(xué)指標(biāo)間的關(guān)系研究

卷煙的物理特性在一定程度上反映了香煙的質(zhì)量和加工性能。它不僅與香煙的品種、產(chǎn)地、等級和成熟度有關(guān)，而且與香煙的儲存溫度和濕度密切相關(guān)?？緹熁瘜W(xué)成分對煙葉品質(zhì)的影響較大,煙支燃燒時,碳水化合物經(jīng)過熱解、化合、蒸餾等一系列復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)生成酸性物質(zhì),含氮化合物則生成堿性物質(zhì),而抽吸卷煙帶給消費者的直觀感受則是酸堿能否平衡。因此,煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)與否主要體現(xiàn)在工業(yè)可用性方面。近年來,在眾多煙草科技工作者的協(xié)同努力下,我國煙葉的質(zhì)量水平整體得到提升,進(jìn)一步縮小了與國外優(yōu)質(zhì)煙葉的品質(zhì)差異,但仍存在一些影響卷煙工業(yè)企業(yè)合理利用煙葉原料的質(zhì)量問題。以往對煙葉品質(zhì)的研究多集中于土壤或施肥等田間農(nóng)藝手段上,研究方向比較單一?；疑P(guān)聯(lián)度分析是通過一定的方法理清系統(tǒng)中各因素間的主要關(guān)系,找出影響最大的因素。在煙草上運用該方法研究較多的是農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量產(chǎn)值以及化學(xué)成分與香氣方面,在物理特性與主要化學(xué)指標(biāo)方面的研究尚不多見。本文選取湖南煙區(qū)不同基因型烤煙作為材料,側(cè)重分析煙葉化學(xué)指標(biāo)與物理特性的關(guān)系,以期揭示二者之間的內(nèi)在聯(lián)系,為煙草農(nóng)業(yè)和卷煙工業(yè)提供有用的技術(shù)參考。1材料和方法1.1煙品檢測和等級劃分2010年采集湖南煙區(qū)(瀏陽、桂陽、衡陽、湘西、永州、張家界、常德、邵陽、懷化)不同基因型烤煙9個,分別是中煙201、云煙202、云煙97、湘煙3號、C4288、南江3號、貴煙4號、K326、粵煙97。各取樣點均采用標(biāo)準(zhǔn)化育苗,煙葉烘烤調(diào)制按照烤煙三段式烘烤工藝進(jìn)行。按國家烤煙分級標(biāo)準(zhǔn)取X2F、C3F、B2F3個等級各112份的初烤煙葉,樣品等級由專職評級人員按GB2635-92烤煙標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選取,等級合格率在85%以上。采集的煙葉經(jīng)過進(jìn)一步挑選,先進(jìn)行煙葉物理特性的測定,然后去除主脈,置60℃恒溫干燥箱中烘干后粉碎,過60目分樣篩,用來測定煙葉化學(xué)成分。1.2葉寬度/葉長煙葉物理特性的測定:按照楊虹琦的方法進(jìn)行,所測定的物理指標(biāo)包括葉長、葉寬、含梗率、單葉重、葉片厚度、葉面密度、平衡含水率、葉質(zhì)重,并計算長寬比(葉寬/葉長)。煙葉化學(xué)成分的測定:總糖、還原糖、總氮、煙堿按煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定,運用推算法得出雙糖差、糖堿比(還原糖/煙堿)、氮堿比(總氮/煙堿)。1.3統(tǒng)計分析方法2結(jié)果與分析2.1湖南還原糖與總氮關(guān)聯(lián)分析烤煙煙葉物理特性與化學(xué)成分在不同部位間存在較大差異,故其相關(guān)關(guān)系也具有不同的特點。由于物理特性與主要化學(xué)指標(biāo)的數(shù)據(jù)單位不同,導(dǎo)致某些數(shù)據(jù)之間具有較大差別,因而在分析過程中首先對母序列與子序列的所有數(shù)據(jù)均值化轉(zhuǎn)換進(jìn)行無量綱化處理,再分別與各項品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,下部葉的分析結(jié)果見表1。由表1結(jié)果可以看出,物理特性各項指標(biāo)中,與烤煙下部葉總糖含量關(guān)聯(lián)度最大的是長寬比(Y3),關(guān)聯(lián)系數(shù)達(dá)到了0.71449,最小的是平衡含水率(Y8),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.43085。與煙葉還原糖含量關(guān)聯(lián)度最大的是葉長(Y1),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.69060。與雙糖差關(guān)聯(lián)度最大的是單葉重(Y5),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.51846。與總氮關(guān)聯(lián)度最大的是葉長(Y1),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.60416。與煙堿關(guān)聯(lián)度最大的是含梗率(Y4),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.66008。與糖堿比關(guān)聯(lián)度最大的是葉質(zhì)重(Y9),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.61828。與氮堿比關(guān)聯(lián)度最大的是葉長(Y1)。由于灰色關(guān)聯(lián)度分析旨在揭示二者之間的關(guān)聯(lián)程度,即關(guān)聯(lián)程度高則關(guān)聯(lián)系數(shù)較大,關(guān)聯(lián)程度低關(guān)聯(lián)系數(shù)則小。因此,表1中的還原糖與總氮均與葉長呈現(xiàn)出較大的關(guān)聯(lián)系數(shù),表面看似乎存在一定的矛盾,但具體是正相關(guān)或負(fù)相關(guān)則需借助相關(guān)分析進(jìn)行。另外,由于采集的9個品種來自湖南省各個地區(qū),不同煙區(qū)的生態(tài)條件與土壤養(yǎng)分的懸殊造成了煙葉物理特性與化學(xué)成分的顯著差異。因此,采用多個品種進(jìn)行物理特性與相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)分析在一定程度上更能體現(xiàn)出煙葉內(nèi)部與外部的復(fù)雜關(guān)系,對卷煙工業(yè)來說具有較好的參考價值。湖南煙葉糖含量整體水平較高,據(jù)原始數(shù)據(jù)分析,下部葉總糖含量最高的達(dá)到了32.10%,最低的為21.19%。然而,總氮和煙堿含量則維持在正常水平,平均在1.5%左右,從而造成糖堿比普遍偏高,達(dá)到19.37。雙糖差主要反映了還原糖在煙葉總糖中所占比例,還原糖占總糖的比例高,煙氣和順,刺激性較小,給抽吸者的直觀感受較好。烤煙下部葉雙糖差與單葉重的關(guān)聯(lián)度最大,說明單葉重對雙糖差的作用較其他物理特性明顯。2.2研究對象的確定中部煙葉物理特性與主要化學(xué)指標(biāo)間的灰色關(guān)聯(lián)度分析見表2。由表2可以看出,與總糖含量關(guān)聯(lián)度最大的也是長寬比(Y3),這與影響下部煙葉總糖含量的物理特性指標(biāo)表現(xiàn)一致。很多研究者認(rèn)為影響煙葉總糖含量關(guān)系較密切的是葉長,原因可能是長寬比未被作為研究對象,但具體原因還需進(jìn)行試驗研究。與還原糖關(guān)聯(lián)度最大的是平衡含水率(Y8),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.53584。影響雙糖差較大的因素是葉質(zhì)重(Y9),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.32745,說明中部葉的葉質(zhì)重能夠在一定程度上反映還原糖在總糖中所占的比例。與中部葉總氮和煙堿關(guān)聯(lián)度最大的均是含梗率(Y4),關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.43495和0.46252。中部煙葉的特點是葉質(zhì)重較大,最高達(dá)17.01mg·cm-2,平均為14.83mg·cm-2。糖堿比也較高,最高為24.23,平均值14.28,這與不同品種間還原糖與煙堿含量具有很大關(guān)系。與糖堿比關(guān)聯(lián)度最大的是葉面密度(Y7),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.45109。中部葉氮堿比比較適中,均在1.0左右,與氮堿比關(guān)聯(lián)度最大的是長寬比(Y3),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.48683。2.3通過分析一級植物的物理特性以及主要化學(xué)指標(biāo)之間的灰色關(guān)系3上部煙堿含量及物理特性的變化從灰色關(guān)聯(lián)度分析可知,影響中下部煙葉主要化學(xué)指標(biāo)的因素主要有葉長、長寬比、單葉重、葉質(zhì)重、葉面密度等,以往長寬比多出現(xiàn)于上部煙葉的研究中,即煙葉開片程度。但中下部煙葉尤其是下部煙葉在生長發(fā)育過程中的光照問題始終是提高其質(zhì)量的限制因素,而長寬比(葉寬/葉長)較大的煙葉采光面積較大,從而可以進(jìn)行較好的光合作用,合成更多的干物質(zhì)以利于品質(zhì)的提高。因此,長寬比在評價中下部煙葉質(zhì)量因素時可以作為其中一個評價指標(biāo),但其所占的作用比例究竟如何需要進(jìn)行相關(guān)方面的研究。影響上部煙葉質(zhì)量的因素主要有葉片厚度、葉長、含梗率、葉質(zhì)重,而后兩者與葉片厚度也具有直接關(guān)系。因此,葉片厚度是關(guān)鍵因素,而目前對上部煙葉的研究多集中于如何提高其成熟度以及配套的烘烤工藝方面,涉及葉片厚度的研究尚不多見,這也是我們今后需要努力的方向。煙葉質(zhì)量始終是煙草農(nóng)業(yè)與煙草工業(yè)關(guān)注的焦點。隨著現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)建設(shè)的快速發(fā)展,煙葉整體質(zhì)量在很大程度上得到較大提高,逐漸改善和解決了中國20世紀(jì)80年代煙葉生產(chǎn)中存在的“營養(yǎng)不良、發(fā)育不全、成熟不夠、烘烤不當(dāng)”等方面的問題,但仍有一些關(guān)鍵矛盾逐漸凸顯出來,其中上部煙葉的厚度問題以及由此引發(fā)的煙堿含量過高、內(nèi)在化學(xué)成分不協(xié)調(diào)、上部葉整體可用性低等是從事煙草科技工作者今后努力的重點方向。更重要的是,如何來界定上部煙葉的整體質(zhì)量以及如何優(yōu)化評價方法是目前急需解決的問題。將物理特性指標(biāo)進(jìn)行定義:葉長(Y1)、葉寬(Y2)、長寬比(Y3)、含梗率(Y4)、單葉重(Y5)、葉片厚度(Y6)、葉面密度(Y7)、平衡含水率(Y8)、葉質(zhì)重(Y9)。采用DPS軟件中的灰色關(guān)聯(lián)度分析(分辨系數(shù)取0.1)與Excel進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的分析與整理。上部煙葉物理特性與主要化學(xué)指標(biāo)間的灰色關(guān)聯(lián)度分析見表3。由表3可知,影響烤煙上部葉總糖、還原糖、氮堿比較大的因素均是葉片厚度(Y6),關(guān)聯(lián)系數(shù)分別是0.50678、0.53895和0.54205?？梢?上部葉葉片厚度已經(jīng)成為影響烤煙碳水化合物和含氮化合物的主要因子。根據(jù)卷煙企業(yè)反映,上部煙葉等級結(jié)構(gòu)不合理,上等煙比例少,在卷煙配方中難以使用。另據(jù)鄧滿成、朱尊權(quán)、蔡憲杰等的研究表明,由于上部煙葉的厚度因素,造成上部煙葉在整體煙葉中占的比重較大,而由于采收成熟度不夠、葉片結(jié)構(gòu)緊密,導(dǎo)致淀粉含量偏高、內(nèi)在化學(xué)成分不協(xié)調(diào)、雜氣重、煙葉品質(zhì)差,多數(shù)不能用于一、二類卷煙配方中。因此,提高上部葉可用性成為目前煙草農(nóng)業(yè)和煙草工業(yè)的共同主題,這不僅僅包括物理特性、化學(xué)成分,更重要的是二者之間的內(nèi)在聯(lián)系。與雙糖差關(guān)聯(lián)度最大的是葉長(Y1),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.29391。與總氮和煙堿關(guān)聯(lián)