云南烟区烤烟化学成分含量变化与聚类分析

聂 鑫，李枝桦，罗华元，唐 鹭，张 梅，董时飞，马晓龙，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）



云南烟区烤烟化学成分含量变化与聚类分析

聂 鑫1，李枝桦1，罗华元1，唐 鹭1，张 梅1，董时飞1，马晓龙1，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：采用聚类分析及多重比较，分析并评价了云南7个州（市）34个植烟县的1 120份样品的主要化学成分。结果表明云南烟区烤烟化学成分均值均在优质烟的适宜值范围内，化学成分协调，是烤烟的优质产区；聚类分析方法将云南烟区分为5类，中糖中碱中钾低氯区、高糖中碱中钾中氯区、中糖低碱高钾高氯区、中糖中碱低钾中氯区和中糖中碱中钾中氯区；多重比较结果表明各类别间主要化学成分存在差异。

关键词：云南烟区；化学成分；聚类分析；多重比较

烟叶品质是多种化学成分作用的综合结果，是决定烟叶品质的内在关键因素，同时烤烟的化学成份易受生态环境的影响，不同的生态条件及栽培调制措施形成了烤烟的不同风格特征[1-5]。云南省是我国清香型特色优质烟叶的主要产区之一，海拔高度相差悬殊，立体气候特征明显。目前孙建锋、周翔、李晓霞对河南、重庆、山东等省份的烟叶化学成分进行了分析并聚类，而对云南不同产区烤烟化学成分的比较及分区聚类报道较少[6-9]。笔者研究分析了云南不同烟区烤烟化学成分的含量状况，旨在明确不同烟区烟叶化学成分的地域分布特点，并对烟叶的主要化学成分进行比较与聚类分析，以期为合理布局云南烟叶生产种植区划提供理论依据，明确定位云南不同烟区的质量风格特征，提升原料基地烟叶品质，为卷烟工业建立品牌导向型专属核心原料基地提供参考，对于彰显原料基地烟叶风格特色具有重要意义。

1　材料与方法

1.1研究材料

材料选取云南省昆明、曲靖、红河、文山、保山、大理和普洱7个州（市）34个植烟县2013年所产烟叶，共1 120份烟样，等级为C3F。采集烟样选择在能代表各县（市）烟叶生产水平的的主栽品种。

1.2样品主要化学成分分析

分析检测化学成分项目共计9项：总糖、还原糖、淀粉、烟碱、总氮、钾、石油醚提取物和氯。糖、还原糖、总氮、石油醚提取物、氯和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[11]的方法。比较样品与优质烤烟化学成分的适宜频率，优质烤烟化学成分的适宜值范围为：总糖20%～26%，还原糖18%～22%，氯0.3%～0.8%，总氮1.5%～2.5%，烟碱1.5%～3.5%，石油醚提取物6%～8%，钾大于2.5%，淀粉小于3%[11-13]。

1.3数据分析

采用EXCEL、SPSS18.0及SAS6.0统计软件对数据进行统计分析[14-16]。

2　结果与分析

2.1云南烟区烤烟主要化学成分的变异分析

云南烟区烤烟化学成分描述统计分析结果见表1，从中可知，云南烟区烤烟C3F的化学成分平均值均在优质烟的适宜值范围内，说明云南烟区是烤烟的优质产区。淀粉、总氮、钾、烟碱、石油醚提取物及氯的变异系数均大于20%，其中钾和氯含量的变异系数较大，分别达到48.96%和47.34%。样品主要化学成分指标在优质烟叶适宜值范围内的频率以总氮的符合频率最高（86.30%），适宜值符合频率大于50%的有总氮、总糖、烟碱、淀粉、钾和氯，还原糖的适宜值符合频率最低（33.27%），还原糖含量高于适宜值频率偏高，石油醚提取物含量低于适宜值的频率偏高。

表1　云南烤烟主要化学成分

2.2云南烟区烤烟主要化学成分的聚类分析

将云南各植烟基地县（市、区）进行聚类分析，对烟叶样品数据进行标准化变换处理后，按欧式距离可变类平均法进行聚类，结果表明可以聚为5类（图1），第Ⅰ类包括嵩明、螣冲、砚山、广南、麻栗坡、丘北、陆良、宾川和文山9个县（市），第Ⅱ类包括罗平、弥勒、施甸、昌宁、隆阳、石屏、西山、龙陵、蒙自、镇沅、禄劝、寻甸和建水13个县（市），第Ⅲ类只包含开远1个县，第Ⅳ类包括师宗、富源、宣威、祥云和沾益5个县（市、区），第Ⅴ类包括安宁、泸西、石林、宜良、富民和个旧6个县（市）。

2.3各类型烟区间的主要特征

对5个类的主要化学成分进行描述性统计分析，见表2。第Ⅰ类烟区的烟叶特征：中糖中碱中钾低氯区，该区内所产烟叶总氮和石油醚提取物含量相对较高，氯含量相对低，其余化学成分含量中等，氯和淀粉变异系数大。第Ⅱ类烟区的烟叶特征：高糖中碱中钾中氯区，该区内所产烟叶总糖含量相对较高，其余化学成分含量中等，氯和淀粉变异系数大。第Ⅲ类烟区的烟叶特征：中糖低碱高钾高氯区，该区内所产烟叶总氮和钾含量较高，而烟碱含量相对低，淀粉和钾含量中等，氯和钾变异系数大，且化学成分的变异系数均高于其他4类区域。第Ⅳ类烟区的烟叶特征：中糖中碱低钾中氯区，该区内所产烟叶淀粉含量相对较高，还原糖和钾含量相对较低，其余化学成分含量中等，氯和总氮变异系数大。第Ⅴ类烟区的烟叶特征：中糖中碱中钾中氯区，该区内所产烟叶淀粉含量相对较低，其余化学成分含量中等，氯和淀粉变异系数大。

图1　云南烟区主要化学成分

2.4各类间烟叶样品化学成分的差异性检验

基于K326化学指标平均值聚类所得的5类烟区（图1），对各类间化学指标进行方差分析和多重比较检验（表3）。结果表明，5类烟区之间总糖没有显著差异，剩余8种化学成分含量有显著差异；其中Ⅱ区还原糖含量最高（22.77%），Ⅳ区还原糖含量最低（19.66%），Ⅳ区显著低于其他4个烟区，且差异显著，Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ3类烟区差异不显著，Ⅰ和Ⅴ类烟区差异不显著；Ⅳ区淀粉含量最高（4.14%），Ⅲ区淀粉含量最低（2.90%），Ⅳ区显著高于其他4个烟区，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ4类烟区间差异不显著；Ⅴ区烟碱含量最高（2.68%），Ⅲ区烟碱含量最低，显著低于其他4个烟区，Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ类烟区间没有显著差异；Ⅳ区总氮含量最高（2.07%），Ⅰ区含量最低（1.2%），Ⅰ区显著低于其他4个烟区，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ烟区间总氮含量差异布显著；钾含量以Ⅲ类烟区最高（4.75%），Ⅰ类烟区钾含量最低（2.03%），Ⅲ类烟区与显著高于其他4类烟区，Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ4类烟区间差异不显著；石油醚提取物Ⅰ区含量最高（7.08%），Ⅳ区含量最低（5.07%），Ⅰ区与Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ3类烟区间含量差异显著，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ4类烟区间含量差异不显著；Ⅳ类烟区氯含量最高（0.43%），Ⅲ类烟区氯含量最低（0.27%），Ⅲ和Ⅳ烟区间氯含量差异显著，Ⅲ和Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ，Ⅳ和Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ烟区间含量差异不显著。

表2　云南5类烟区烟叶主要化学成分的平均数和变异系数

表3　云南5类烟区烤烟主要化学成分的多重比较

3　结 论

（1）云南烟区烤烟C3F的化学成分均值均在优质烟的适宜值范围内，化学成分协调，符合度评价说明云南烟区是烤烟的优质产区。淀粉、总氮、钾、烟碱、石油醚提取物及氯的变异系数均大于20%，其中钾和氯含量的变异系数较大，分别达到48.96%和47.34%，表明云南烟区的钾和氯含量变化较大。

（2）依据云南7个州（市）34个植烟县的烟叶主要化学成分，将云南烟区聚类划分为5个烟区，分别为中糖中碱中钾低氯区、高糖中碱中钾中氯区、中糖低碱高钾高氯区、中糖中碱低钾中氯区和中糖中碱中钾中氯区。其中，第Ⅰ类烟区氯含量较低，应适当补充氯肥，但保证不超过氯含量不超过0.8%，避免影响烟叶的燃烧性；第Ⅱ类烟区总糖含量较高，应采收成熟度好的烟叶，并提高烘烤技术，以降低烟叶中的糖含量；第Ⅲ类烟区烟碱含量低，可作为生产低烟碱卷烟产品的原料，同时该区氯含量较高，应严格控制氯肥的施用量，采取技术措施降低烟叶的氯含量；第Ⅴ类烟区烟叶钾含量较低，应增施钾肥，采取措施提高烟叶钾的含量，以提升烟叶品质；第Ⅵ类烟区的主要化学成分含量均适中，化学品质优良，可作为工业原料的首选。

（3）研究结果对于定位云南不同烟区的质量风格特色，为卷烟工业建立品牌导向型专属核心原料基地及彰显原料基地烟叶风格特色具有重要意义。在下一步的研究中，应以品牌为导向，结合卷烟工业对不同产区烟叶原料的评吸结果，进一步探讨聚类分区结果是否符合卷烟工业的原料需求。

（致谢：本实验的完成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！）

参考文献：

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[2] 唐远驹. 烟叶风格特色的定位[J]. 中国烟草科学，2008，29（3）：1-5. [3] 闫克玉，赵铭钦. 烟草原料学[M]. 北京：科学出版社，2008. 95-107.

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[5] 孙建锋，章新军，毕庆文. 河南烤烟主产区烟叶化学成分的比较分析[J]. 郑州轻工业学院学报：自然科学版，2006，21（2）：40-43.

[6] 陈江华，刘建利，龙怀玉. 中国烟叶矿质营养及主要化学成分含量特征研究[J]. 中国烟草学报，2004，10（5）：20-27.

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[9] 李晓霞，许安定，邬兴斌，等. 重庆不同产区烤烟化学成分的比较与聚类分析[J]. 西南农业学报，2012，25（5）：1613-1619.

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[13] 中国农业科学院烟草研究所. 中国烟草栽培学[M]. 上海：上海科学技术出版社，2005.

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[16] 洪 楠，侯 军. Sas for Windows（V8）统计分析系统教程新编[M].北京：清华大学出版社，2005.

（责任编辑：肖彦资）

Cluster Analysis on Chemical Component Changes of Flue-cured Tobacco Leaves in Yunnan Tobacco Regions

NIE Xin1，LI Zhi-hua1，LUO Hua-yuan1，TANG Lu1，ZHANG Mei1，DONG Shi-fei1，MA Xiao-long1，LAN Jian-qiang2
（1. Hongyun-Honghe Group Co.， LTD， Kunming 650231， PRC；
2. College of Tobacco， Yunnan Agricultural University， Kunming 650201 PRC）

Abstract：By cluster and multiple comparisons, a comparative study was conducted for chemical components of 1120 flue-cured tobacco samples from 34 counties tobacco growth regions in seven cities, Yunnan Province. The results showed that the average chemical components of flue-cured tobacco samples in Yunnan were in normal range of high quality flue-cured tobacco， which indicated that the flue-cured tobacco had appropriate content of chemical components， and had high quality. By systematical clustering method， the tobacco regions of Yunnan were divided into five sub-regions of middle sugar-middle alkaloid-middle potassium-lower chlorine areas， high sugarmiddle alkaloid-middle potassium-middle chlorine areas, middle sugar-lower alkaloid- high potassium-high chlorine areas, middle sugarmiddle alkaloid- lower potassium-middle chlorine areas, middle sugar-middle alkaloid-middle potassium-middle chlorine areas. The multivariate analysis results showed that the difference among the locations were more significant.

Key words：tobacco growth regions of Yunnan; chemical component; cluster analysis; multiple comparisons

通讯作者：兰建强

作者简介：聂 鑫（1985-），男，云南昆明市人，助理农艺师，主要从事烟草原料工作。

基金项目：红云红河集团科技项目 （HYHH2013YL03）

收稿日期：2016-02-21

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.04.024

中图分类号：TS411.1

文献标识码：A

文章编号：1006-060X（2016）04-0080-03