張書偉 過偉民 陳祥 張子穎 徐文韜 葉校坤 周漢平 常乃杰

摘 ?要：為明確煙葉柔韌性與內(nèi)在品質(zhì)的關(guān)系，優(yōu)化烤煙外觀品質(zhì)評價指標(biāo)體系，選擇我國6個生態(tài)二級區(qū)上部和中部不同質(zhì)量梯度煙葉樣品，采用相關(guān)分析和隨機森林回歸分析，研究了煙葉柔韌性與主要化學(xué)成分和感官品質(zhì)指標(biāo)的關(guān)系。結(jié)果表明，煙葉柔韌性區(qū)域差異明顯，渝東南煙葉柔韌性好，豫西、湘南煙葉次之，而滇東和豫中地區(qū)煙葉總體一般。煙葉柔韌性分值與還原糖、總糖含量，糖堿比值和兩糖比值呈顯著或極顯著正相關(guān)。煙葉柔韌性分值與香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性、干燥感、回甜感等感官指標(biāo)呈極顯著正相關(guān)。隨機森林回歸分析發(fā)現(xiàn)，部分地區(qū)柔韌性對還原糖含量、香氣質(zhì)和感官綜合品質(zhì)分值變異的貢獻率大于其他外觀指標(biāo)。煙葉柔韌性能夠較好地表征內(nèi)在品質(zhì)，可用于優(yōu)化烤煙外觀品質(zhì)評價指標(biāo)體系。

關(guān)鍵詞：烤煙;柔韌性;化學(xué)成分;感官品質(zhì);相關(guān)分析;隨機森林

Abstract： To clarify the relationship between flue-tobacco toughness and internal quality， and to optimize the evaluation index system of flue-cured tobacco appearance quality， we collected upper and middle parts flue-cured tobacco leaf samples from six ecological secondary regions in China. Correlation and Random forest regression analysis were used to study the relationship between tobacco leaf toughness and main chemical components and sensory quality indexes. The main results were as follow： Obvious regional differences in leaf flexibility were observed. The flue-tobacco toughness score of southeastern Chongqing was good， followed by western Henan and southern Hunan， while eastern Yunnan and central Henan was generally average; Toughness was significantly or extremely significantly positively correlated with reducing sugar （RS） and total sugar content （TS）， the ratio of reducing sugar and total sugar （RS/TS） and the ratio of reducing sugar and nicotine （RS/Nic）; The toughness score of tobacco leaves was significantly positively correlated with aroma quality， aroma quantity， odor， irritation， dryness and return sweetness and other sensory indexes; Random forest regression analysis showed that the contribution rate of toughness to the variation of RS， aroma quality and total sensory score was higher than that of other appearance indexes. Therefore， toughness can better represent the intrinsic quality of flue-cured tobacco leaves and play an important role in simplifying the assessment indicators of flue-cured tobacco leaf quality.

Keywords： flue-cured tobacco; toughness; chemical components; sensory quality; correlation analysis

烤煙外觀特征是煙葉生產(chǎn)、收購、調(diào)撥環(huán)節(jié)評價煙葉品質(zhì)的主要依據(jù)。國家標(biāo)準(zhǔn)[1]規(guī)定的烤煙外觀分組和分級因素包括顏色、成熟度、葉片結(jié)構(gòu)、身份、油分、色度、長度和殘傷等。以上述外觀因素為依據(jù)，中國煙草種植區(qū)劃[2]建立了烤煙外觀品質(zhì)量化評價體系，成為目前我國煙葉外觀品質(zhì)量化評價的主要方法。除了國標(biāo)[1]規(guī)定的外觀品質(zhì)因素外，探索更多的外觀評價延伸指標(biāo)，更為全面地通過外觀評價預(yù)測煙葉內(nèi)在質(zhì)量的研究也在不斷深入。湯朝起等[3]研究發(fā)現(xiàn)光澤、細(xì)膩度對煙葉內(nèi)在品質(zhì)影響較強，可作為煙葉外觀品質(zhì)評價指標(biāo);王信民等[4]提出底色、蠟質(zhì)感、光澤度、葉面組織、柔韌性可作為外觀區(qū)域特征評價指標(biāo)，為我國煙葉外觀分型提供了支撐;薛超群等[5]從15項外觀特征指標(biāo)中，篩選出葉面組織、柔韌性、色度、油分等10項指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)所選指標(biāo)能夠較好評價多產(chǎn)地C2F等級煙葉。上述外觀評價指標(biāo)中，柔韌性主要反映葉片的柔軟程度，即煙葉受壓后恢復(fù)原始大小和形狀的能力，近年來的研究證明[6-7]，柔韌性與煙葉的理化特性密切相關(guān)，在煙葉品質(zhì)評價中具有較好的應(yīng)用前景，提高煙葉的柔軟程度也逐漸受到卷煙企業(yè)原料采購和使用人員的重視。但目前關(guān)于柔韌性與煙葉內(nèi)在品質(zhì)的關(guān)系研究較少且結(jié)論并不一致[8-10]，這在一定程度制約了柔韌性指標(biāo)在煙葉品質(zhì)評價中的應(yīng)用。

基于此，本研究通過收集我國不同生態(tài)區(qū)不同品質(zhì)梯度煙葉樣品，分析煙葉柔韌性與主要化學(xué)成分和感官品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系，明確柔韌性對煙葉內(nèi)在品質(zhì)的影響程度，以期為柔韌性指標(biāo)在煙葉品質(zhì)評價中的應(yīng)用提供科學(xué)支撐。

1 ?材料與方法

1.1 ?煙葉采集與樣品制備

2019年采集我國6個煙草種植二級區(qū)的C1F、C2F、C3F、C3L和B1F、B2F等級初烤煙葉，品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，每產(chǎn)區(qū)每等級采集50 kg。為了使制備樣品涵蓋各產(chǎn)區(qū)煙葉的不同質(zhì)量檔次，在煙葉分級國標(biāo)[1]規(guī)定的顏色、成熟度、葉片結(jié)構(gòu)、身份、油分等5項外觀品質(zhì)指標(biāo)基礎(chǔ)上，增加柔韌性和光澤度，并制備各指標(biāo)不同檔次的典型煙葉樣品（如顏色制備深橘黃、橘黃、檸檬黃、雜色、微帶青;柔韌性制備柔軟、較柔軟、較硬脆;成熟度制備高度成熟、成熟、尚熟;油分制備多、有、稍有等）。共制備樣品258個，具體見表1。

1.2 ?分析方法

1.2.1 ?外觀品質(zhì)評價 ?由來自河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司的行業(yè)煙葉標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)樣分標(biāo)委員會委員、高級技師、技師組成的外觀品質(zhì)鑒定專家組完成煙葉外觀品質(zhì)量化評價，具體方法在文獻[8]基礎(chǔ)上略作修改，詳細(xì)評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。本文中涉及的柔韌性均為外觀評價中的柔韌性指標(biāo)。

1.2.2 ?主要化學(xué)成分分析 ?按照YC/T 216—2013、YC/T 468—2013、YC/T 161—2002、YC/T 217—2007、YC/T 162—2002和YC/T 159—2002標(biāo)準(zhǔn)測定煙葉淀粉、煙堿、總氮、鉀、氯、總糖和還原糖含量。采用總氮減去煙堿氮，再乘以蛋白質(zhì)系數(shù)的方法計算蛋白質(zhì)含量。

1.2.3 ?感官品質(zhì)評價 ?由來自河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心產(chǎn)品配方人員（具備煙草行業(yè)感官評吸鑒定資質(zhì)）組成的感官質(zhì)量鑒定專家組完成煙葉感官品質(zhì)評價。評價指標(biāo)包括香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性、干燥感、回甜、濃度、細(xì)膩程度。

1.3 ?數(shù)據(jù)分析

采用Python編程語言進行相關(guān)性分析和隨機森林回歸?；陔S機森林法擬合外觀指標(biāo)預(yù)測煙葉化學(xué)成分和感官品質(zhì)的模型，計算各外觀指標(biāo)的相對貢獻率。本文作圖均基于Python編程語言。

2 ?結(jié) ?果

2.1 ?不同煙區(qū)烤煙柔韌性分值

由圖1中看出，不同煙區(qū)中部煙葉的柔韌性分值差異明顯，渝東南煙葉柔韌性顯著高于其他產(chǎn)區(qū)，湘南、豫西、閩西和豫中煙區(qū)差異不顯著，滇東煙區(qū)煙葉柔韌性則顯著低于渝東南、湘南、豫西等煙區(qū)。各煙區(qū)上部煙葉柔韌性分?jǐn)?shù)相對穩(wěn)定，渝東南煙區(qū)各部位煙葉柔韌性顯著高于豫中煙區(qū)，其余產(chǎn)區(qū)間差異不顯著。

2.2 ?烤煙柔韌性與內(nèi)在品質(zhì)的相關(guān)分析

2.2.1 ?主要化學(xué)成分 ?不考慮區(qū)域差異，煙葉柔韌性與主要化學(xué)成分指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)結(jié)果見圖2。從圖中看出，兩部位煙葉柔韌性與還原糖和總糖均極顯著正相關(guān)。此外，中部煙葉柔韌性與兩糖比值極顯著正相關(guān)，上部煙葉柔韌性與糖堿比值顯著正相關(guān)?？傮w來看，煙葉柔韌性越好，煙葉糖含量、兩糖比和糖堿比也越高。

考慮到不同煙區(qū)差異，本文分區(qū)域考察了煙葉柔韌性與還原糖、兩糖比值、糖堿比值等指標(biāo)之間的相關(guān)性規(guī)律。由表3中看出，滇東地區(qū)兩部位煙葉柔韌性與還原糖均極顯著正相關(guān);湘南、豫西、閩西煙區(qū)中部煙葉柔韌性與還原糖具有顯著正相關(guān)關(guān)系;渝東南上部煙葉柔韌性與還原糖呈極顯著正相關(guān)。豫中兩部位煙葉柔韌性與兩糖比均極顯著正相關(guān);豫西和閩西中部煙葉柔韌性與兩糖比顯著正相關(guān);滇東上部煙葉柔韌性與兩糖比極顯著正相關(guān)。湘南、滇東和渝東南上部、豫西中部樣品組的煙葉柔韌性與糖堿比相關(guān)顯著。

2.2.2 ?感官品質(zhì) ?不考慮區(qū)域差異，烤煙柔韌性分值與感官品質(zhì)各指標(biāo)分值及總分均極顯著正相關(guān)，兩部位規(guī)律一致（圖3）。分別以香氣質(zhì)、香氣量分值和感官品質(zhì)總分為例，分區(qū)域考察了柔韌性與感官品質(zhì)之間關(guān)系（表3）。研究發(fā)現(xiàn)，除豫中煙區(qū)中部樣品組（香氣質(zhì)、香氣量分值和感官品質(zhì)總分）與湘南、豫西和渝東南煙葉的上部煙葉（香氣量），其余組煙葉柔韌性與香氣質(zhì)、感官評吸總分均呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系?？傮w來看，煙葉柔韌性與感官品質(zhì)密切相關(guān)，不同煙區(qū)、不同部位規(guī)律基本一致。

2.3 ?烤煙柔韌性對內(nèi)在品質(zhì)的相對貢獻分析

由表4中看出，基于外觀變量建立的煙葉化學(xué)成分隨機森林預(yù)測模型精度均較高，但各外觀變量相對貢獻程度不盡相同。柔韌性對總體樣本中部煙葉還原糖的貢獻率最高（29%）。分區(qū)域和部位來看，柔韌性對滇東煙區(qū)中部和上部、豫西和閩西煙區(qū)中部樣品組的還原糖貢獻率最高;豫中、滇東產(chǎn)區(qū)中部和上部煙葉柔韌性對兩糖比的貢獻相對較高;對糖堿比而言，湘南中部煙葉柔韌性貢獻最大，其余產(chǎn)區(qū)貢獻相對較低。綜合來看，在化學(xué)成分中，煙葉柔韌性對還原糖含量變異的貢獻相對較大。

由表5中看出，總體而言，相對香氣量和香氣質(zhì)，煙葉柔韌性對感官總分的貢獻較大。不考慮區(qū)域差異時，煙葉柔韌性對中部煙葉香氣質(zhì)和感官總分相對貢獻度最高?？紤]區(qū)域和部位差異后，湘南中部（33%）、豫中上部（19%）和滇東上部（48%）煙葉柔韌性對感官總分的相對貢獻均最高;對煙葉香氣質(zhì)來說，湘南中部（35%）和滇東上部（50%）煙葉柔韌性均相對貢獻最高;對煙葉香氣量來說，豫中上部（25%）、湘南中部（27%）煙葉柔韌性對其貢獻最高。

3 ?討 ?論

3.1 ?煙葉柔韌性的區(qū)域差異

不同區(qū)域的煙葉由于生態(tài)環(huán)境、品種和管理措施的差異，煙葉柔韌性往往差異明顯，前人多集中在特定生態(tài)區(qū)煙葉外觀的研究，區(qū)域差異對比相對較少，而這種對區(qū)域差異的研究對保證原料供給往往起到至關(guān)重要作用[11-15]。由本文研究可知，煙葉柔韌性區(qū)域差異明顯，渝東南煙葉柔韌性好，豫西、湘南煙葉次之，而滇東和豫中地區(qū)煙葉總體一般，這與前人研究整體一致;但先前報道也指出西南煙區(qū)的煙葉柔韌性相對較好，而黃淮煙區(qū)相對硬脆，這與本文結(jié)論有一定差異[4， 9-10]。這種差異的原因可能與采樣年份煙區(qū)氣象特征有關(guān)：常乃杰[16]關(guān)于煙葉質(zhì)量和生態(tài)因素關(guān)系的研究表明煙葉成熟度和葉片結(jié)構(gòu)與降水量呈顯著正相關(guān)，而渝東南煙區(qū)烤煙生育期氣象條件具有高溫多雨特征。同時，本文通過分析區(qū)域間外觀特征差異發(fā)現(xiàn)，渝東南煙區(qū)煙葉成熟度高、葉片結(jié)構(gòu)疏松，這也進一步證明了上述觀點。

3.2 ?煙葉柔韌性與主要化學(xué)成分關(guān)系

本研究發(fā)現(xiàn)，煙葉柔韌性越高，總糖、還原糖、糖堿比和兩糖比越高，煙堿、氯含量越低，這與先前在河南[10]、江西[17]、重慶[18]和湖北[18]煙區(qū)的相關(guān)研究規(guī)律基本一致。然而，這與陳健等[8]在西南煙區(qū)的結(jié)果相悖，其研究表明煙葉柔韌性與總氮和煙堿指標(biāo)呈正相關(guān)關(guān)系（不顯著）。這種情況也有可能和取樣區(qū)域煙葉特征有關(guān)（西南清香型煙區(qū)煙葉本身煙堿和總氮含量相對較低），導(dǎo)致其結(jié)果不具有普適性，本研究中涉及6個煙葉產(chǎn)區(qū)，采樣范圍更廣，數(shù)據(jù)分布更寬，結(jié)果更能體現(xiàn)煙葉柔韌性和化學(xué)成分的一般規(guī)律。另外，盡管前人報道中[8]發(fā)現(xiàn)煙葉柔韌性與總糖和還原糖呈現(xiàn)弱相關(guān)關(guān)系（r<0.3），但與兩糖比之間仍然呈顯著相關(guān)關(guān)系，這與本研究結(jié)果也是一致的。鑒于柔韌性和煙葉化學(xué)成分之間的這種關(guān)系，建議在原料收購和工業(yè)配方中，將其作為評價指標(biāo)來發(fā)揮更重要的作用。

3.3 ?煙葉柔韌性與感官品質(zhì)關(guān)系

本研究發(fā)現(xiàn)煙葉柔韌性分值越高感官評吸品質(zhì)各指標(biāo)分值也越高，中部和上部煙葉規(guī)律一致。本文結(jié)論與占俊文[17]對江西煙區(qū)煙葉柔韌性與煙葉內(nèi)在品質(zhì)關(guān)系的研究結(jié)論一致。在周立新等[18]對中間香型煙區(qū)的研究中，香氣質(zhì)和香氣量與煙葉柔韌性的關(guān)系與本文規(guī)律一致，但指出刺激性和干燥感均與煙葉柔韌性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，認(rèn)為柔韌性好的煙葉吃味好、雜氣少、刺激性和干燥感低。為了進一步分析煙葉柔韌性與感官質(zhì)量之間差異，本文對6個煙草種植二級區(qū)煙葉柔韌性和感官品質(zhì)指標(biāo)做了相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)除個別未達到顯著相關(guān)外，其余均是顯著正相關(guān)。另外，蔡憲杰等[10]在黃淮煙區(qū)煙葉的研究中發(fā)現(xiàn)煙葉柔韌性和余味、刺激性和干燥感均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（均不顯著）。這種不同研究之間的結(jié)果差異性，可能有以下2個原因：（1）外觀和感官評價的主觀性，這一點在范幸龍等[11]、過偉民等[9]、蔡憲杰等[10]研究的材料方法中可以看出，不同工業(yè)企業(yè)對于外觀和評吸的評分標(biāo)準(zhǔn)有所差異，這種差異往往導(dǎo)致不同指標(biāo)規(guī)律性的異質(zhì)性;（2）樣品的時空差異性，不同研究采樣時間和采樣區(qū)域的異質(zhì)性往往導(dǎo)致不同指標(biāo)之間規(guī)律在時空尺度上變異。為了彌補這種缺陷，未來研究中需要在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下，更為廣泛和精準(zhǔn)的采樣和評價。同時，也需要運用多種方法（如機器學(xué)習(xí)等），對數(shù)據(jù)之間關(guān)聯(lián)規(guī)律進行深入挖掘。

4 ?結(jié) ?論

結(jié)果表明，煙葉柔韌性與還原糖和總糖含量、兩糖比值和糖堿比值以及香氣質(zhì)、香氣量等內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)呈正相關(guān)關(guān)系。多數(shù)產(chǎn)區(qū)中上部煙葉柔韌性與煙葉還原糖含量、香氣質(zhì)、香氣量和感官綜合分值相關(guān)性均達到顯著水平。與其他外觀指標(biāo)相比，部分區(qū)域柔韌性對還原糖含量、香氣質(zhì)和感官綜合品質(zhì)變異的貢獻率相對較大。因此，煙葉柔韌性能夠較為準(zhǔn)確地反應(yīng)煙葉內(nèi)在品質(zhì)特征，可以根據(jù)貢獻率將其納入部分區(qū)域煙葉外觀品質(zhì)評價指標(biāo)體系，在煙葉質(zhì)量評價中發(fā)揮更大作用。

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