烤煙物理特性與常規(guī)化學(xué)成分及外觀質(zhì)量的相關(guān)性研究

烤煙物理特性與常規(guī)化學(xué)成分及外觀質(zhì)量的相關(guān)性研究

葉片的物理特征主要包括葉片厚度、葉片質(zhì)量重量、含莖率、填充性、張力量、平衡含水量和燃燒性。這是葉片質(zhì)量的重要組成部分，它直接影響到香煙生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品風(fēng)格、生產(chǎn)成本和其他經(jīng)濟(jì)因素。2003年以前煙葉物理特性并沒有引起大家足夠的重視,直至尹啟生等、劉國順對(duì)全國煙草質(zhì)量及國內(nèi)外煙葉質(zhì)量進(jìn)行差距分析以及中國煙葉公司發(fā)布的白皮書中發(fā)現(xiàn)中國煙葉質(zhì)量與津巴布韋和巴西煙葉尚存在一定差異之后,逐漸成為近年來煙葉質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要研究內(nèi)容。煙葉化學(xué)成分是決定物理特性的內(nèi)在因素,物理特性則是煙葉化學(xué)成分的外在表現(xiàn)。近幾年,有關(guān)煙葉物理特性與化學(xué)成分的關(guān)系已有報(bào)道[4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17],然而這些大都局限于個(gè)別產(chǎn)區(qū)或個(gè)別指標(biāo)之間的研究,很少有人進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析,外觀質(zhì)量與物理特性間的定量研究更是少見。本研究較全面系統(tǒng)地測定了烤煙各等級(jí)的主要物理指標(biāo)和常規(guī)化學(xué)成分,并對(duì)其進(jìn)行了外觀質(zhì)量鑒定,通過對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行簡單相關(guān)分析、通徑分析及方差分析,探索了它們之間的關(guān)系,以期為進(jìn)一步研究烤煙物理指標(biāo)與化學(xué)成分及外觀質(zhì)量間的關(guān)系,評(píng)價(jià)煙葉質(zhì)量提供參考依據(jù)。1材料和方法1.1煙品采集標(biāo)準(zhǔn)2011—2012年在安徽、福建、貴州、河南、黑龍江、湖南、吉林、江西、遼寧、山東、陜西、四川、云南采集煙葉樣品125份,等級(jí)為B2F、C2F、C2L、C3F、C3L、X2F。1.2刀裁刀、車關(guān)、濕箱、恒濕箱M250-2.5CT拉力機(jī)(德國);馬爾1240厚度儀(德國);JDC雙刃裁刀(美國);DD60AB密度計(jì)(德國);KBF240恒溫恒濕箱(德國賓得);SY-Ⅲ型實(shí)驗(yàn)用切絲機(jī)(河南富邦);卷煙自由燃燒速度測定儀JRV-3(河南鄭州),AatarisⅡ近紅外光譜儀(FT-NIR)(美國)。1.3項(xiàng)物理特性指標(biāo)每一樣品經(jīng)外觀質(zhì)量鑒定專家鑒定后,對(duì)所有樣品檢測9項(xiàng)物理特性指標(biāo),分別為單葉質(zhì)量、含梗率、平衡含水率、拉力、葉片厚度、填充值、葉質(zhì)重、質(zhì)量燃燒速率和線性燃燒速率。常規(guī)化學(xué)成分包括總糖、還原糖、煙堿、總氮、總鉀、總氯。1.4物理指標(biāo)的測定1.4.1樣品的制備選取有代表性等級(jí)煙葉3~5kg,每個(gè)樣品選取含水率為(16.5±0.5)%的10片完整煙葉,在每個(gè)半葉靠近主脈1.5cm處,用JDC雙刃裁刀裁1.5cm×15cm的小長條,共10條;另外一個(gè)半葉沿主脈在葉尖、葉中及葉基部等距離取5個(gè)點(diǎn),用圓形打孔器打5片直徑為1.5cm的圓形小片,共50片。將物理指標(biāo)全部檢測完成后的煙葉樣品切成煙絲,混勻;另取少量煙絲磨成粉末,用近紅外光譜儀檢測其常規(guī)化學(xué)成分。1.4.2物理指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值的測定根據(jù)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)內(nèi)普遍采用的方法檢測各項(xiàng)物理指標(biāo)。單葉質(zhì)量、厚度、含梗率、葉質(zhì)重、拉力參照文獻(xiàn)測定;平衡含水率采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T31—1996測定;填充值按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T152—2001檢測。煙葉自由燃燒速率的測定:采用填充值剩余煙絲,用手動(dòng)卷煙器卷制,每個(gè)樣品卷制10支,確保煙支重量、密度均勻一致,在標(biāo)準(zhǔn)空氣條件(溫度22℃±1℃,相對(duì)濕度60%±3%)下平衡3~4d,用卷煙自由燃燒速度測定儀JRV-3測定每支單料煙樣品自由燃燒40mm所用的時(shí)間,然后,計(jì)算其線性燃燒速率(mm/min)和質(zhì)量燃燒速率(g/min)。1.5統(tǒng)計(jì)分析利用DPS9.50版軟件進(jìn)行簡單相關(guān)分析、通徑分析及方差分析。2結(jié)果2.1關(guān)于各類型香煙的物理指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)描述從表1可以看出,各項(xiàng)物理指標(biāo)的檢測數(shù)據(jù)存在較大變異,均接近正態(tài)分布。2.2各因素對(duì)葉質(zhì)重、含梗率、燃燒速率的影響簡單相關(guān)分析表明(表2),烤煙主要物理指標(biāo)之間存在較為密切的相關(guān)關(guān)系。單葉質(zhì)量、葉片厚度和葉質(zhì)重之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,尤其是葉片厚度與葉質(zhì)重之間的關(guān)系極為顯著,相關(guān)系數(shù)r=0.808。含梗率與葉質(zhì)重、單葉質(zhì)量、厚度均呈極顯著負(fù)相關(guān);平衡含水率與填充值間呈極顯著負(fù)相關(guān);燃燒速率與單葉質(zhì)量、葉片厚度及葉質(zhì)重呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;拉力與其他物理指標(biāo)間的關(guān)系不顯著。2.3燃燒性參數(shù)與理化指標(biāo)的通徑分析由表3看出,烤煙主要物理指標(biāo)與化學(xué)成分間存在密切的相關(guān)關(guān)系,葉片厚度、葉質(zhì)重、填充值和質(zhì)量燃燒速率與常規(guī)化學(xué)成分及派生值間的相關(guān)性最顯著,葉片厚度和葉質(zhì)重與總鉀、糖堿比、氮堿比和鉀氯比均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,尤其與總鉀的相關(guān)系數(shù)最高,而與總氮、煙堿和氯離子含量呈極顯著正相關(guān)。質(zhì)量燃燒速率則正好相反,與總鉀含量、糖堿比、氮堿比、鉀氯比呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,與煙堿、總氮和氯離子含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)中有4個(gè)樣品在燃燒過程中熄火,其氯離子含量均超過1%,甚至有兩個(gè)超過2%,說明氯離子含量是影響煙葉燃燒性的重要因素。填充值和平衡含水率與總糖、還原糖呈極顯著相關(guān)關(guān)系。拉力與常規(guī)化學(xué)成分及派生值間的關(guān)系不顯著。為進(jìn)一步明確烤煙主要物理指標(biāo)與化學(xué)成分間的關(guān)系,在相關(guān)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了通徑分析(表4),從相關(guān)系數(shù)看,對(duì)煙堿起直接作用的物理指標(biāo)是葉質(zhì)重、填充值和質(zhì)量燃燒速率;對(duì)總糖、還原糖及總氮起直接作用的是葉質(zhì)重和填充值;對(duì)總鉀起直接作用的是葉質(zhì)重、拉力及厚度;對(duì)總氯起直接作用的是質(zhì)量燃燒速率;對(duì)糖堿比起直接作用的是填充值、葉質(zhì)重、質(zhì)量燃燒速率和厚度;對(duì)氮堿比起直接作用的是厚度、填充值、單葉質(zhì)量、質(zhì)量燃燒速率;對(duì)鉀氯比起直接作用的是質(zhì)量燃燒速率、線性燃燒速率及拉力?？傊?通過通徑分析可知,葉質(zhì)重、填充值及質(zhì)量燃燒速率三項(xiàng)物理指標(biāo)對(duì)煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響最大。2.4不同煙籍葉質(zhì)量和葉質(zhì)重含量對(duì)煙草葉質(zhì)和含氣率的影響根據(jù)外觀質(zhì)量鑒定結(jié)果,統(tǒng)一選取中部煙葉,對(duì)物理指標(biāo)與外觀質(zhì)量鑒定指標(biāo)進(jìn)行方差分析(表5~7,僅列出有顯著差異的指標(biāo)),單葉質(zhì)量和葉質(zhì)重與煙葉顏色指標(biāo)存在顯著差異,隨著煙葉顏色的加深,其單葉質(zhì)量和葉質(zhì)重呈顯著升高的趨勢。葉片厚度、葉質(zhì)重、填充值和平衡含水率與葉片身份指標(biāo)關(guān)系密切,其中葉片厚度和填充值與煙葉身份指標(biāo)呈極顯著差異,葉質(zhì)重和平衡含水率與煙葉身份指標(biāo)呈顯著差異。隨葉片身份的增大,葉片厚度、葉質(zhì)重和填充值呈顯著升高的趨勢,而平衡含水率則呈顯著降低趨勢。葉質(zhì)重與煙葉色度指標(biāo)呈極顯著差異,隨煙葉色度的逐漸增強(qiáng),其葉質(zhì)重也顯著增加。外觀質(zhì)量鑒定指標(biāo)中成熟度、葉片結(jié)構(gòu)和油分指標(biāo)對(duì)烤煙物理指標(biāo)的差異不顯著。3含梗率對(duì)煙堿及燃燒的影響上部煙葉和下部煙葉樣品在本研究中相對(duì)較少,因此主要對(duì)中部煙葉的外觀質(zhì)量鑒定結(jié)果進(jìn)行了方差分析。中部煙葉顏色主要集中在橘色和檸檬黃色檔次,葉片身份主要集中在稍厚-中－檔次,色度主要集在強(qiáng)-中－檔次。物理指標(biāo)中葉質(zhì)重和葉片厚度與煙葉化學(xué)成分及外觀質(zhì)量間的關(guān)系極為顯著,這與前人的研究結(jié)果一致。葉質(zhì)重在很大程度上體現(xiàn)了葉片厚度,有利于客觀地評(píng)價(jià)煙葉質(zhì)量。因此,在評(píng)價(jià)煙葉質(zhì)量時(shí),可以考慮用葉質(zhì)重代替葉片厚度,從樣品檢測角度看更簡單方便。含梗率與葉質(zhì)重、單葉質(zhì)量、厚度均呈極顯著負(fù)相關(guān),可見含梗率對(duì)打葉質(zhì)量有重要的影響,含梗率高的煙葉,其有效利用率較低,反之,則較高。而單葉質(zhì)量、葉質(zhì)重和厚度又與煙堿呈極顯著正相關(guān),因此含梗率并不是越低越好。所以在生產(chǎn)上既要提高煙葉利用率,又要控制煙堿含量,需要綜合考慮,維持煙葉質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的相對(duì)平衡。填充值與平衡含水率呈極顯著負(fù)相關(guān),隨含水率的升高,煙絲填充值呈極顯著降低趨勢。填充值和平衡含水率與總糖、還原糖關(guān)系密切,說明水溶性糖含量對(duì)填充值的影響較大,隨總糖含量的提高,填充值顯著降低,而平衡含水率則正好相反。這與楊慶民等的結(jié)論相反,而與劉新民等、王冬等、李永正的結(jié)論均一致,拉力在一定程度上反映了葉片的彈性,當(dāng)煙葉承受的外部拉力越強(qiáng),其彈性越好,抗破碎能力越高。有研究表明,拉力與煙堿含量呈極顯著負(fù)相關(guān),與氮堿比呈極顯著正相關(guān)。而本研究中拉力與其他化學(xué)成分間沒有顯著相關(guān)性,可能與檢測方法不一致有關(guān),因?yàn)橹聊壳盁熑~拉力的檢測方法仍沒有標(biāo)準(zhǔn)方法可依,而我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn),每一片煙葉由于所切部位的不同,其拉力的檢測值也不同。因此,拉力的檢測方法及其與化學(xué)成分間的關(guān)系還有待深入研究和探討。燃燒性與其他物理指標(biāo)間的關(guān)系顯著,與單葉質(zhì)量、葉片厚度及葉質(zhì)重呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,說明葉片厚重、密度大的煙葉其燃燒速率較慢,而葉片輕薄、密度小的煙葉其燃燒速率較快。而質(zhì)量燃燒速率較之線性燃燒速率與化學(xué)成分間的關(guān)系更為密切,因此在檢測燃燒性時(shí)可優(yōu)先考慮測定質(zhì)量燃燒速率。4不同填充材料生值和燃燒速率的相關(guān)性烤煙物理指標(biāo)之間及與化學(xué)成分間存在密切的相關(guān)關(guān)系。物理指標(biāo)之間以葉片厚度和葉質(zhì)重關(guān)系最為密切,葉質(zhì)重、填充值和質(zhì)量燃燒速率與常規(guī)化學(xué)成分及其派生值間的相關(guān)性最顯著。葉片厚度、葉質(zhì)