景延秋，袁秀秀，劉英杰，范藝寬，蘇新宏，朱金峰，張月華，李懷奇*（.河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院，鄭州 000；.河南省煙草公司鄭州市公司，鄭州 000；.河南省煙草公司，鄭州 0000；.河南省煙草公司漯河市公司，河南 漯河 6000；.河南中煙工業(yè)有限責任公司，鄭州 006）

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河南主產(chǎn)煙區(qū)烤煙主流煙氣巴豆醛釋放量差異及聚類分析

景延秋1，袁秀秀1，劉英杰2，范藝寬3，蘇新宏3，朱金峰4，張月華5，李懷奇5*
（1.河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院，鄭州 450002；2.河南省煙草公司鄭州市公司，鄭州 450001；3.河南省煙草公司，鄭州 450000；4.河南省煙草公司漯河市公司，河南 漯河 462000；5.河南中煙工業(yè)有限責任公司，鄭州 450016）

摘 要：為研究河南主產(chǎn)煙區(qū)烤煙單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量的變化特征，采集河南主產(chǎn)煙區(qū)上、中、下3個部位烤煙樣本144份，采用高效液相色譜法測定單料煙主流煙氣中巴豆醛的釋放量，并進行聚類分析。結果表明，河南主產(chǎn)煙區(qū)上、中、下3個部位煙葉主流煙氣中巴豆醛釋放量的均值分別為21.86、23.72、23.91 μg/支，其中中部葉的變幅較大；上部葉與下部葉巴豆醛釋放量差異顯著，中部葉與下部葉和上部葉差異不顯著；主栽的4個品種中煙葉主流煙氣中巴豆醛釋放量表現(xiàn)為秦煙96＞中煙203＞豫煙10號＞中煙100，秦煙96與中煙100的下部葉和中部葉巴豆醛釋放量存在顯著差異，其他品種間及上部葉的各品種間差異不顯著；根據(jù)聚類分析結果將河南產(chǎn)煙區(qū)烤煙主流煙氣中巴豆醛釋放量類型初步分為高釋放型、中釋放型、低釋放型3大類型，高釋放型主要分布在三門峽、洛陽和南陽大部分產(chǎn)區(qū)，中釋放型主要分布在漯河、平頂山和許昌大部分產(chǎn)區(qū)，低釋放型只有平頂山和漯河少部分產(chǎn)區(qū)。

關鍵詞：河南煙區(qū)；烤煙；單料煙；主流煙氣；巴豆醛；聚類分析

在煙草和煙氣中已鑒定出數(shù)十種致癌物或輔助致癌物，卷煙煙氣刺激呼吸道和眼睛，長期吸食可誘發(fā)慢性肺疾病、肺癌、食道癌等疾病的發(fā)生［1］。巴豆醛是卷煙主流煙氣中主要揮發(fā)性羰基化合物中的一種，是呼吸道纖毛毒素，強烈刺激眼結膜及上呼吸道黏膜，長期吸入易引起慢性鼻炎、神經(jīng)系統(tǒng)機能障礙［2-3］。1990年，D Hoffman和S S Hecht在《煙草致癌物和致突變物研究進展》一書中對煙氣主要有害成分作了歸納，列出了12類共計43種有害成分，通稱Hoffmann名單，其中巴豆醛就是其中重要的一種有害成分。同時，我國將巴豆醛列為卷煙主流煙氣7種危害性指標之一［4］。降低主流煙氣中巴豆醛釋放量是當前卷煙減害研究的重要部分，而目前的研究多集中在巴豆醛檢測方法、卷煙葉組配方、輔助材料添加劑等減害方面［5-12］，但針對不同煙區(qū)生態(tài)環(huán)境條件差異而導致單料煙巴豆醛釋放量存在的差異未見報道。因此，以河南主產(chǎn)煙區(qū)烤煙樣品為材料，通過單料煙主流煙氣巴豆醛釋放量的分析，以探討河南省煙葉巴豆醛釋放量的區(qū)域變化特征，旨在為有效調(diào)控卷煙主流煙氣巴豆醛的含量提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

2014年在河南省6個市主產(chǎn)煙區(qū)平頂山（魯山、舞鋼、葉縣、郟縣、寶豐、汝州）、許昌（襄縣、禹州）、漯河（陳莊、城區(qū)、王孟、沃城、杜曲）、三門峽（靈寶、盧氏、澠池、陜縣）、洛陽（欒川、宜陽、洛寧、嵩縣）、南陽（方城、內(nèi)鄉(xiāng)、社旗）的 24個烤煙主產(chǎn)縣（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）采集上、中、下部位的上橘二（B2F）、中橘三（C3F）、下橘二（X2F）等級初烤煙葉樣品，共144份，每份樣品取樣量均為3kg，其中漯河、平頂山和許昌的供試品種為中煙100，南陽的供試品種為中煙100和豫煙10號，三門峽和洛陽的供試品種為中煙 100、中煙 203、秦煙96和豫煙10號。樣品等級由專職評級人員按照GB2635—92烤煙標準進行等級評定。

1.2 測定方法

將煙葉樣品進行回潮、切絲，然后采用統(tǒng)一的空煙筒用手動卷煙機將處理過的煙絲卷制成 84×24 mm的卷煙作為研究對象。按照GB/T 16447—2004“煙草及煙草制品 調(diào)節(jié)和測試的大氣環(huán)境”規(guī)定的條件調(diào)節(jié)卷煙樣品，選取平均質(zhì)量（0.90± 0.02）g和平均吸阻（1000±50）Pa的煙支為合格煙支。采用YC/T1254—2008“卷煙 主流煙氣中主要羰基化合物的測定 高效液相色譜法”測定主流煙氣中的巴豆醛。

1.3 數(shù)據(jù)分析

運用SPSS 19.0軟件對煙葉樣品數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析［13］，統(tǒng)計分析方法參照試驗統(tǒng)計方法［14］和系統(tǒng)聚類分析。

2 結 果

2.1 單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量分布特點

由圖1可以看出，3個部位煙葉的單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量呈單峰近似正態(tài)分布曲線。其中，中部葉的分布相對靠后，其峰位于25.35～27.65 μg/支，曲線分布的區(qū)域為16.53～30.98 μg/支，跨度達14.46 μg/支；主要分布區(qū)間為20.00～28.40 μg/支，累計頻率 78.5%。下部葉的分布居中，其峰位于23.05～25.35 μg/支，曲線分布區(qū)域為17.67～28.74 μg/支，跨度 10.97 μg/支；主要分布的區(qū)間為20.17～27.86 μg/支，其累計頻率達 81.3%。上部葉的分布相對靠前，其峰位于20.75～23.05 μg/支，曲線分布的區(qū)域為16.10～28.58 μg/支，跨度12.48 μg/支；主要分布區(qū)域為17.55～27.32 μg/支，累計頻率達82.7%。

上、中、下3個部位單料煙主流煙氣巴豆醛釋放量均值分別為21.86、23.72、23.91 μg/支，標準差分別為3.34、3.86、2.72 μg/支，變異系數(shù)分別為15.30%、16.27%、11.39%。3個部位煙葉巴豆醛釋放量的變異系數(shù)是中部葉＞上部葉＞下部葉，表明中部葉穩(wěn)定性差，下部葉穩(wěn)定性好。

圖1 河南烤煙主流煙氣中巴豆醛釋放量分布Fig.1 Distribution of the crotonaldehyde contents in mainstream of Henan flue-cured tobacco

2.2 不同部位、品種間單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量變化

由圖2可知，河南主產(chǎn)煙區(qū)不同部位單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量下部葉＞中部葉＞上部葉，上部葉與下部葉巴豆醛釋放量差異顯著，中部葉與下部葉、上部葉未達到顯著差異水平，但各部位間未達到極顯著差異水平。由圖3可知，河南主栽的4個品種上、中、下3個部位煙葉主流煙氣中巴豆醛釋放量均表現(xiàn)為秦煙96＞中煙203＞豫煙10號＞中煙100。經(jīng)方差分析和多重比較結果表明，秦煙96與中煙100品種間的下部葉和中部葉巴豆醛釋放量差異顯著，其他品種間差異不顯著；各品種間上部葉巴豆醛釋放量均未達到顯著差異水平。

2.3 不同產(chǎn)煙區(qū)煙葉單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量聚類分析

圖2 不同部位間主流煙氣中巴豆醛釋放量比較Fig.2 Comparison of the crotonaldehyde contents in mainstream of different stalk positions

圖3 河南烤煙主流煙氣中巴豆醛釋放量品種間比較Fig.3 Comparison of the crotonaldehyde contents in mainstream of different varieties of Henan flue-cured tobacco

采用聚類分析法對主產(chǎn)煙縣中煙100上、中、下3個部位煙葉單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量的平均值進行系統(tǒng)聚類分析，圖4為其譜系圖。根據(jù)聚類分析結果將主產(chǎn)煙區(qū)單料煙巴豆醛釋放量分為3種類型，各個類型的平均值如表1所示。對不同類型的3個部位煙葉單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量進行方差分析（表1），不同類型間差異達到顯著水平，在上部葉中，第Ⅰ類型與第Ⅲ類型差異極顯著，第Ⅱ類型與第Ⅰ類型、第Ⅲ類型未達到極顯著差異水平；在中部葉和下部葉中，第Ⅰ類型與第Ⅱ類型未達到極顯著差異水平，第Ⅲ類型與第Ⅰ類型、第Ⅱ類型差異極顯著。

由圖4和表1可知，第Ⅰ類型的煙葉單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量是高釋放型煙葉，主要分布在盧氏、欒川、澠池、嵩縣、靈寶、舞鋼、城區(qū)、葉縣、洛寧、內(nèi)鄉(xiāng)、社旗、宜陽等縣；上部葉巴豆醛釋放量在18.25～28.58 μg/支，平均值為23.98 μg/支；中部葉巴豆醛釋放量在22.32～30.98 μg/支，平均值為 25.72 μg/支；下部葉中巴豆醛釋放量在21.48～28.74 μg/支，平均值為26.07 μg/支。第Ⅱ類型煙葉單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量是中釋放型，主要分布在陜縣、杜曲、王孟、汝州、陳莊、方城、禹州、寶豐、襄縣等縣；上部葉中巴豆醛釋放量在17.39～25.61 μg/支，平均值為21.74 μg/支；中部葉中巴豆醛釋放量在18.96～27.57 μg/支，平均值為 24.41 μg/支；下部葉中巴豆醛釋放量在19.26～27.94 μg/支，平均值為24.34 μg/支。第Ⅲ類型煙葉單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量是低釋放型煙葉，主要分布在郟縣、沃城、魯山等縣；上部葉中巴豆醛釋放量在16.10～21.57 μg/支，平均值為19.85 μg/支；中部葉中巴豆醛釋放量在16.53～24.61 μg/支，平均值為21.02 μg/支；下部葉中巴豆醛釋放量在17.67～25.70 μg/支，平均值為21.32 μg/支。

圖4 產(chǎn)煙區(qū)主流煙氣中巴豆醛釋放量系統(tǒng)聚類分析Fig.4 Cluster analysis map of the crotonaldehyde contents in mainstream of different tobacco producing areas

表1 單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量不同類別平均值Table 1 Average of the crotonaldehyde contents in mainstream of different categories of single grade tobacco

3 討 論

卷煙主流煙氣中羰基化合物小部分是通過蒸餾從煙葉中轉移來的，由非酶促棕色化反應產(chǎn)生，大部分是煙葉自身組分裂解燃燒過程中形成的，主要包括糖、果膠、纖維素等碳水化合物［15-18］。河南主產(chǎn)煙區(qū)烤煙單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量因煙葉部位不同其含量不同，上部葉釋放量最低，中部葉次之，下部葉最高；中部葉的變幅大，穩(wěn)定性差；上部葉與下部葉巴豆醛釋放量差異顯著，中部葉與下部葉、上部葉差異不顯著。Waka Tarora等［19］在煙葉中加入（氨基酸、胺鹽等）添加劑可抑制煙氣中羰基化合物的產(chǎn)生，表明巴豆醛等在內(nèi)的羰基化合物的產(chǎn)生與糖類和含氮化合物有關。閆洪洋等［20］不同部位間糖類含量表現(xiàn)為中部葉＞下部葉＞上部葉，含氮化合物表現(xiàn)為上部葉＞中部葉＞下部葉。巴豆醛作為羰基化合物中的表征物質(zhì)，其釋放量在不同部位和品種間存在差異，可能與煙葉化學成分含量差異有關。中部葉巴豆醛釋放量變幅大，可能因為中部葉糖含量高，含氮化合物居中；上部葉巴豆醛釋放量最低，可能因為糖含量低，含氮化合物高；杜詠梅等［21］研究表明，茄尼酮含量與煙氣安全指標呈極顯著相關；影響巴豆醛釋放量的原因還有待進一步研究。

主栽的4個品種中3個部位煙葉主流煙氣中巴豆醛釋放量均表現(xiàn)為秦煙96＞中煙203＞豫煙10號＞中煙100，下部葉和中部葉的秦煙96與中煙100品種間在統(tǒng)計學上存在顯著差異，而上部葉各品種間不存在顯著差異。此結果有可能是煙葉品種間化學成分含量差異所致，也有可能是栽培技術措施等的影響存在差異，有待進一步研究。

利用系統(tǒng)聚類分析方法將河南主產(chǎn)煙區(qū)烤煙中煙100單料煙主流煙氣中巴豆醛釋放量類型初步分為高釋放型、中釋放型、低釋放型3大類型，不同煙區(qū)生態(tài)環(huán)境條件和栽培措施，各類型巴豆醛釋放量差異顯著；高釋放型較多，主要分布在三門峽、洛陽和南陽大部分產(chǎn)區(qū)，平頂山和漯河少部分產(chǎn)區(qū)；中釋放型主要分布在漯河、平頂山和許昌大部分產(chǎn)區(qū)，三門峽少部分產(chǎn)區(qū)；低釋放型產(chǎn)區(qū)較少，只有平頂山和漯河部分產(chǎn)區(qū)。不同產(chǎn)區(qū)烤煙主流煙氣中巴豆醛釋放量不同，這種結果有可能是受生態(tài)環(huán)境和栽培措施不同的影響。

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Variation and Cluster Analysis of Crontonaldehyde Content in Mainstream Smoke of Flue-cured Tobacco Leaf from Henan

JING Yanqiu1， YUAN Xiuxiu1， LIU Yingjie2， FAN Yikuan3， SU Xinhong3，ZHU Jinfeng4， ZHANG Yuehua5， LI Huaiqi5*
（1.College of Tobacco Henan Agricultural University， Zhengzhou 450002， China； 2.Zhengzhou City Tobacco Company of Henan Province， Zhengzhou 450001， China； 3.Henan Tobacco Company， Zhengzhou 450000， China； 4.Luohe City Tobacco Company of Henan Province， Luohe， Henan 462000， China； 5.Henan Tobacco Industry Limited Liability Company， Zhengzhou 450016， China）

Abstract:In order to investigate the variation of crotonaldehyde release characteristics in mainstream smoke of Henan single grade tobacco， 144 flue-cured tobacco samples of 3 stalk positions （upper， middle and lower） were collected from the main tobacco-growing areas in Henan Province.Ccrontonaldehyde content in mainstream smoke was determined with high performance liquid chromatography and was studied by cluster analysis.The results showed that the average crontonaldehyde content in mainstream smoke in upper， middle and lower leaves were 21.86， 23.72， 23.91 μg/cig， respectively， with the middle leaves showing the largest variation.The crontonaldehyde contents in upper and lower leaves showed significant difference， while no significant difference was observed between middle leaves and lower， upper leaves.For the leaves from the same stalk position， main tobacco cultivars in the order of crontonaldehyde content in mainstream smoke were Qinyan96＞ Zhongyan203＞ Yuyan10＞ Zhongyan100.The crontonaldehyde contents of lower and middle leaves differed significantly between Qinyan96 and Zhongyan100， but this difference was not significant between the other varieties or between upper leaves of all the tested varieties.The results of cluster analysis suggested that crontonaldehyde contents in mainstream smoke of flue-cured tobacco leaves from Henan Province could be divided into three categories （high， middle and low）， with the high release type mainly distributed in Sanmenxia， Luoyang and Nanyang most of the producing areas， the middle release type mainly distributed in Luohe， Pingdingshan， and Xuchang most of the producing areas， the low release type only distributed in Pingdingshan and small part of Luohe producing areas.This result can provide a theoretical basis for the harm reduction of cigarettes.

Keywords:Henan tobacco growing area； flue-cured tobacco； single grade tobacco； mainstream smoke； crotonaldehyde； cluster analysis

中圖分類號：S572.01

文章編號：1007-5119（2016）02-0054-07

DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2016.02.010

基金項目：河南省煙草公司鄭州市公司項目“降低河南烤煙主流煙氣中巴豆醛的關鍵農(nóng)藝調(diào)控技術研究”（HYKJ201305）；河南省煙草公司漯河市公司項目“河南烤煙色素、降解產(chǎn)物及其提高煙葉顏色質(zhì)量的關鍵技術研究”（HYKJM201203）

作者簡介：景延秋（1972-），女，博士，副教授，主要從事煙草化學研究。E-mail：jingyanqiu72t@136.com。*通信作者，E-mail：1547618493@qq.com

收稿日期：2015-10-12 修回日期：2015-12-09