聂 鑫，李枝桦，罗华元，唐 鹭，董时飞，刘继辉，张翼鹏，王 娜，兰建强*

(1.红云红河(烟草)集团有限责任公司原料部，云南昆明 650231；2.云南农业大学烟草学院，云南昆明 650201)



红云红河集团原料基地烤烟主要化学成分因子分析与综合评价

聂 鑫1，李枝桦1，罗华元1，唐 鹭1，董时飞1，刘继辉1，张翼鹏1，王 娜2，兰建强2*

(1.红云红河(烟草)集团有限责任公司原料部，云南昆明 650231；2.云南农业大学烟草学院，云南昆明 650201)

摘要[目的]明确影响红云红河集团原料基地烤烟质量的主要化学成分，综合评价烟叶质量。[方法]运用因子分析法对红云红河集团各原料基地369份K326样品进行相关和因子分析，同时分析原料基地烤烟化学成分主要因子，并利用化学成分综合评价各基地烟叶质量。[结果]分析表明，红云红河集团云南原料基地烤烟化学成分之间存在一定的极显著和显著相关性；因子分析得到4个主因子，分别为碳氮因子、香气量因子、燃烧性因子、淀粉因子，累计贡献率已达85.173%；烤烟基地各样品因子得分与感官评吸得分基本一致，说明利用因子分析烟叶化学成分进行评价是可行的。[结论]研究可为以烤烟主要化学成分判断烟叶品质提供依据，为增强原料基地的烟叶工业可用性提供参考。

关键词烤烟；化学成分；相关分析；因子分析；综合评价

The Factor Analysis and Comprehensive Evaluation on Main Chemical Components in Tobacco in Hongyunhonghe Tobacco Group

NIE Xin1, LI Zhi-hua1, LUO Hua-yuan1, LAN Jian-qiang2*et al

(1. Hongyun-Honghe Group Co. Ltd, Kunming, Yunnan 650231; 2. College of Tobacco, Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan 650201)

Abstract[Objective] The aim was to obtain main chemical components influencing flue-cured tobacco in Hongyunhonghe Tobacco Group and comprehensively evaluate tobacco quality. [Method] Based on the factor analysis method, correlation and factor analysis was conducted on 369 samples of K326 from each raw material base in Hongyunhonghe Tobacco Group, main factors of chemical components were analyzed, chemical components were used to evaluate comprehensively tobacco quality from each base. [Result] The results showed that there was a extremely significant and significant correlation among different chemical components in tobacco in Yunnan. 4 main factors were found through factor analysis, including carbon nitrogen factor, aroma factor, combustion factor and starch factor, the accumulative contribution rate was 85.173%. The rank factor score of every sample was the same with the rank of smoking quality score. It was feasible to evaluate the chemical components in tobacco leaves by the factor analysis method. [Conclusion] Comprehensive analysis could be used as the basis for judging the quality of flue-cured tobacco according to the chemical components, and provide reference to enhance availability of industry for flue-cured tobacco.

Key wordsFlue-cured tobacco; Chemical components; Correlation analysis; Factor analysis; Comprehensive evaluation

云南省是我国烤烟最适宜种植区域，地形地貌复杂，气候类型多样，独特的地理、气候等生态因子影响了烟叶的内在质量，其产量占全国烤烟生产总量的1/3以上，是红云红河集团生产卷烟的重要原料，在集团品牌配方中占有重要地位。烟叶质量是一个多元的、复杂的、综合的概念，其品质直接影响卷烟产品的质量，烟叶品质是多种化学成分综合作用的结果，适宜的化学成分及比例影响烟叶的评吸质量，因此烟叶化学成分是评价烟叶质量的主要指标[1-5]。烟叶化学成分与烟叶质量关系的研究一直是关注热点，但是烟叶化学成分复杂，如何选择相应的化学成分代表烟叶的质量信息，是准确表征烟叶的质量特点的基础。因子分析是通过线性组合形成互不相关的一些新因子的探索性统计方法，使新变量保持原变量变异的绝大部分信息的一种多元统计分析方法[6-7]。因子分析在烤烟多种性状的统计分析和质量评价中得到了广泛应用。因子分析既减少了变量的个数，又再现了变量之间的内在关系，揭示了事先未预料到的相互关系，使评价结果准确、可靠。目前，因子分析在烤烟多种性状(外观性状、经济性状、化学成分)[8-10]和质量评价(香吃味指标)[11-16]中广泛应用，而对红云红河集团云南原料基地的主要化学成分的因子分析及比较尚少见报道。笔者对红云红河集团云南原料基地的369份K326样品的主要化学成分进行了相关分析和因子分析，以期明确影响原料基地烤烟质量的主要化学成分，旨在为利用烤烟主要化学成分判断烤烟品质提供理论依据，为增强集团原料基地的烟叶工业可用性提供参考。

1材料与方法

1.1材料选取红云红河集团云南省主要植烟基地2013年所产烟叶，包括昆明、曲靖、红河、文山、保山、大理、普洱7个州(市)41个县区，每个基地县取9份共369份样品，烤烟品种为K326，等级为C3F。

1.2样品主要化学成分分析分析检测样品总糖、还原糖、淀粉、烟碱、总氮、钾、石油醚提取物、氯8 项化学成分，分别用X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8表示，其中总糖、还原糖、总氮、石油醚提取物、氯、钾分别按照中华人民共和国烟草行业标准YC/T 159-2002、YC/T166-2003、YC/T 176-2003、YC/T 162-2002、YC/T 173-2003 进行测定，烟碱与淀粉测定参考王瑞新的方法[3]。

1.3感官质量评吸由红云红河集团技术中心组织评吸委员，对样品进行感官评吸。

1.4统计分析利用EXCEL、SPSS 19.0 数据统计分析软件对烟叶主要化学成分进行相关分析和因子分析，并计算主要因子得分。

2结果与分析

2.1集团原料基地主要化学成分的相关性分析红云红河集团云南原料基地烤烟主要化学成分相关性分析见表1，可知总糖、还原糖和淀粉互为显著正相关，总糖与烟碱、总氮及烟叶钾含量呈显著负相关；还原糖与总氮呈极显著负相关，与烟碱呈显著负相关；淀粉与钾、石油醚提取物为极显著负相关。其他化学成分间的相关性或正或负，均不显著。结果表明，红云红河集团云南原料基地烤烟化学成分之间存在一定的相关性，可进行因子分析。

表1　红云红河集团原料基地烤烟化学成分相关性分析

注：*表示在 0.05 水平(双侧)上显著相关；**表示在0.01 水平(双侧)上显著相关。

Note：* stands for significant correlation at 0.05 level(bilateral)； ** stands for significant correlation at 0.01 level(bilateral).

2.2主要化学成分的因子分析对红云红河集团云南原料基地烤烟主要化学成分进行因子分析，利用主成分分析法提取特征值大于1的因子，并进行4 次方最大正交旋转，得出主成分、特征值及贡献率(表2)和因子载荷矩阵(表3)，其中KMO的统计量为0.563>0.5，说明适合因子分析。

由表2可知，提取4个主因子，且 4个因子的累计贡献率占总方差贡献的85.173%，大于85%，说明这4个主因子可以代表原始数据所反映的全部信息。由因子载荷矩阵(表3)说明，第1个主因子主要由总糖、还原糖、烟碱、总氮决定，总糖和还原糖在第1个因子上具有较大的正载荷值，说明总糖和还原糖间为正相关，具有相似的变化趋势；烟碱和总氮在第1个因子上具有较大的负载荷值，说明烟碱和总氮间与第1个因子为负相关。第1 个因子主要由含碳化合物和含氮化合物决定，故称为碳氮因子，对烟叶化学成分的贡献率为35.507%。第2个因子中石油醚提取物具有较高的正载荷，其贡献率为20.583%，石油醚提取物与烟叶的整体质量及香气量正相关，因此第2个因子称为香气量因子。第 3 个因子主要反映的是钾和氯的信息，钾和氯是影响卷烟燃烧的重要因素，因此第 3 个因子称为燃烧性因子，其贡献率为15.550%。第4个因子中淀粉具有较大正载荷，称为淀粉因子，贡献率为13.534%。

表2　红云红河集团原料基地烤烟样品中主成分特征值及贡献率

根据表3，利用回归模型计算4个主因子的得分，其数学模型分别为：因子1=-0.478X1+0.338X2+0.116X3+0.486X4+0.832X5+0.063X6-0.098X7-0.0127X8；因子2=-0.076X1+0.060X2-0.101X3+0.173X4-0.066X5+0.551X6+0.093X7+0.065X8；因子3=-0.121X1-0.099X2+0.121X3-0.175X4-0.022X5-0.093X6-0.475X7+0.659X8；因子4=-0.115X1-0.221X2+0.314X3+0.209X4+0.108X5-0.189X6+0.100X7+0.026X8。

依据上述4个主因子的贡献率和因子得分，建立集团原料基地烟叶综合评价数学模型如下(选取各样地平均值)：综合因子=0.291×因子1+0.228×因子2+0.176×因子3+0.157×因子4。

4个主因子得分和综合因子得分见表4。综合因子得分在一定程度上反映了烟叶化学成分的协调程度，因此综合因子也可称为化学成分协调因子。由表4可知，红云红河集团云南各原料基地烤烟化学成分因子得分如下：昆明基地烟叶化学成分综合质量由高至低依次为宜良、石林、嵩明、晋宁、安宁、禄劝、寻甸、富民、西山、官渡；曲靖基地烟叶化学成分综合质量由高至低依次为陆良、马龙、师宗、沾益、麒麟、罗平、富源、宣威、会泽；红河基地烟叶化学成分综合质量由高至低依次为弥勒、泸西、建水、石屏、蒙自、个旧、开远；保山基地烟叶化学成分综合质量由高至低依次为施甸、龙陵、隆阳、昌宁、腾冲；文山基地烟叶化学成分综合质量由高至低依次为砚山、文山、麻栗坡、广南、丘北、马关、西畴。

表3　红云红河集团原料基地烤烟化学成分因子载荷矩阵及因子得分矩阵

表4　红云红河集团原料基地化学成分因子得分

云南不同烟区烤烟感官评吸得分见表5(选取各样地平均值)，结果说明各原料基地县(区)烤烟综合因子得分较高的样品，其烤烟的香气质好、香气量和总分也较高；而烤烟综合因子得分较低的样品，烤烟的香气质、香气量和总分也较低(表5)。比较因子得分排序与感官质量评吸排序结果，可看出两者排序大致相同，略有出入，说明用因子分析法评价烤烟质量的方法是可行的。

表5集团原料基地烤烟评吸结果

Table 5Evaluating results of flue-cured tobacco from Hongyunhonghe Tobacco Group

原料基地Rawmaterialbase县(区)Counties(regions)香气量Aromavolume细腻度Exquisitedegree总分Totalscore排名Ranking昆明Kunming石林6.506.5090.002.00嵩明7.007.5092.003.00禄劝6.506.0090.005.00寻甸6.506.5088.507.00晋宁6.506.5089.504.00西山5.506.5087.509.00官渡5.506.0088.0010.00富民6.007.0090.008.00安宁6.507.0089.506.00宜良6.507.0092.001.00曲靖Qujing沾益7.006.5090.504.00罗平6.006.5087.505.00马龙6.507.0090.002.00师宗6.756.5091.503.00富源6.506.4091.406.00麒麟6.006.0088.507.00宣威6.005.5083.508.00会泽5.506.0080.509.00陆良7.506.5092.251.00保山Baoshan隆阳6.506.5092.254.00腾冲7.506.0085.005.00龙陵6.756.0090.002.00施甸6.706.7092.201.00昌宁7.007.0096.003.00红河Honghe建水6.256.7591.754.00个旧6.676.6790.836.00石屏6.506.5091.503.00泸西6.506.2590.752.00蒙自6.886.5091.585.00开远6.256.5090.507.00弥勒6.586.3390.831.00文山Wenshan麻栗坡6.506.5091.003.00文山6.757.0092.502.00砚山6.676.8394.671.00丘北6.506.5094.505.00西畴6.005.5086.506.00马关6.506.0089.507.00广南7.006.5093.504.00大理Dali宾川6.005.5088.501.00祥云6.006.0086.002.00普洱Pu’er镇沅6.756.2592.751.00

3结论与讨论

研究可知，红云红河集团云南原料基地烤烟化学成分之间存在一定的相关性。总糖、还原糖和淀粉互为显著正相关，总糖与烟碱、总氮及烟叶钾呈显著负相关；还原糖与总氮呈极显著负相关，与烟碱呈显著负相关；淀粉与钾、石油醚提取物为极显著负相关。

由红云红河集团云南原料基地烤烟主要化学成分的因子分析得4个主因子，即碳氮因子、香气量因子(石油醚提取物因子)、燃烧性因子、淀粉因子，其中碳氮因子对总变量方差的贡献率高达35.507%，说明碳氮化合物对K326烤烟品种化学成分的影响最大，即K326烤烟的品质主要由烟叶中碳氮化合物的协调程度决定，说明在生产实践首先应以调控烤烟的碳氮代谢为主。香气量因子对总变量方差的贡献率达20.583%，石油醚提取物与烟叶的整体质量及香气量密切相关，合理提高石油醚提取物含量对提升烟叶品质有重要影响，因此在生产中要适当提高烟叶中石油醚提取物的含量。燃烧性因子对总方差的贡献率为15.550%，钾和氯对烟叶的燃烧性有重要影响，因此钾和氯因子对烟叶评吸质量有重要作用，说明在生产中应注意氯和钾的合理调控、协调。淀粉因子对总方差的贡献率最小，为13.534%，表明在烟叶生产中应注意淀粉的转化，同时在生产过程中合理调控烘烤、复烤及加香加料工艺条件，最大限度降解淀粉，提高品质。

该研究利用因子分析法，对集团云南原料基地烤烟质量进行了综合评价，评价结果与感官评吸结果基本类似。因此，用因子分析法评价烤烟质量是可行的，可为增强集团原料基地的烟叶的工业可用性提供参考。

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中图分类号TS 41+1

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)06-100-04

收稿日期2016-02-14

作者简介聂鑫(1985- )，男，云南昆明人，助理工程师，硕士，从事烟草原料研究。*通讯作者，教授，博士，从事烟草原料生产及植物保护研究。

基金项目红云红河集团科技项目(HYHH2013YL03)。

鸣谢试验得到了复旦大学生物多样性与生态工程教育部重点实验室卢宝荣教授的悉心指导，在此表示衷心感谢！