基于PLSR分析烟叶化学成分与感官质量的相关性

　　摘要：采用偏最小二乘回归（PLSR）方法对烟叶化学成分与感官质量的关系进行了分析。结果表明，糖碱比和糖氮比与感官刺激性、杂气呈显著负相关，与柔细度、余味显著正相关（p<0.05）。此外，总植物碱、挥发碱对香气质具有显著负影响（p<0.05）；总氮、总植物碱、蛋白质、挥发碱及石油醚提取物显著贡献于感官刺激性的增强，而水溶性总糖、还原糖对消除杂气具有显著贡献（p<0.05）；K、CI、挥发酸对增强感官柔细度，降低劲头具有显著贡献（p<0.05）。PLSR解决了传统分析方法中的观察值数量限制及数据共线性等问题。
　　关键词：还原糖；钾；氯；糖碱比；PLSR
　　中图分类号：TS41+1
　　文章编号：1007-5119（2016）01-0078-05
　　DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2016.01.014
　　自从2000年国家烟草专卖局正式启动了“国际型优质烟开发项目”，很多烟草研究人员都致力于提高烟草质量研究，从而提高我国卷烟的在国际上的竞争力。卷烟的感官质量是工业企业产品的核心，而烟叶的化学成分很大程度上决定了卷烟的感官质量。
　　目前，很多文献都报道了对烟草化学成分与感官质量关系的研究。如王丽丽等研究了烟叶中生物碱含量与评吸质量的相关性；刘帅帅等考察了烤烟非挥发性有机酸对感官品质的贡献；邵慧芳等对烤烟还原糖含量与挥发性香气物质及感官质量进行了统计学分析；许自成等研究了烤烟中氯含量与挥发性香气物质及感官质量的关系；刘非等研究了烟叶石油醚提取物与感官舒适度的关系；汤朝起等研究了攀西烤烟主要化学成分与吸食品质的关系。
　　然而，卷烟的感官质量不是由卷烟烟叶中的一种或几种化学成分决定。最重要的是，目前感官质量的评定主要是通过评吸人员的主观评吸来完成。感官评吸的主观性、评吸人员差异性等因素不仅对评价结果产生影响，也使评价样品的数量受到限制。这种局限性对研究烟叶化学成分与感官质量的关系造成一定困难。
　　偏最小二乘回归分析（PLSR）能充分解决样本个数较少等问题，可以避免数据非正态分布、因子结构不确定性和模型不能识别等潜在问题。近年来PLSR方法已广泛用于生物工程、食品科学等领域并取得了较好效果。Song Shiqing等研究人员采用PLSR方法对牛脂脂肪氧化，电子鼻检测及感官属性进行了分析，结果表明，PLSR成功地建立了基于电子鼻的牛脂肪氧化特征参数的预测模型，及氧化牛脂对其感官香气的贡献。牛云蔚等利用PLSR方法对草莓酒香气活性物质与感官属性的关系进行了研究，其结果也表明，PLSR可以很好地预测感官属性的变化。此外，陈义等研究人员也采用了PLSR方法对信阳毛尖中的香气成分与其感官关系进行了研究，其结果避免了感官评审的主观性和不可重复性，有效地指导了信阳毛尖香气的等级划分。而目前关于PLSR用于烟草组分与卷烟感官质量分析的研究较为少见。
　　因此，本研究以湖南主产烟区的7种单料烤烟烟叶为研究对象，采用PLSR方法对其烟叶化学成分与感官质量指标的关系进行分析，考察烟叶中化学成分对其卷烟感官质量指标的贡献性。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料
　　本研究以湖南烟区主栽品种“云烟87”为供试品种，选取2010年湖南主产烤烟区的7份烤烟样品（分别为邵阳B2F、C3F，隆回B2F、C3F，郴州B2F、B3F和C3F）。
　　1.2 卷烟感官质量评定
　　按照GB5606.4-2005规程进行评吸，采用9分制利用香味轮廓法分析样品的感官质量指标，包括香气质、香气量、柔细度、甜度、透发性、刺激性、杂气、余味、烟气浓度及劲头。具体评吸规则已在前期研究中详细描述，并略有改动，如试验中感官指标得分值均表示其感官强度值，尤其对于感官指标刺激性、杂气及劲头，其分值越大，表示该卷烟抽吸时刺激性越大，杂气越多，劲头越强。此外，对该供试样品感官分析的研究结果显示：不同样品间的感官指标数据均存在显著差异，表明该样本可以有效地用于化学成分与感官属性的关系分析。
　　1.3 化学指标测定
　　化学成分水溶性总糖，还原糖，总氮，总植物碱，钾，氯，钙，镁，淀粉，蛋白质，挥发酸，挥发碱，石油醚提取物的测定，根据国标YC/T159～161-2002；YC/T173～176-2003， YC/T216～217-2007，采用连续流动分析仪进行分析，每个样品平行测定3次。
　　1.4 数据分析
　　采用SPSS13.0进行化学指标及感官数据的差异检验分析。采用PLSR （Unscrambler version 9.7）对烟叶中化学和感官指标评吸数据进行相关性及贡献性分析。在PLSR分析时，对所有数据进行中心化与标准化（1/Sdev）处理，使每个变量都得到公正的贡献分析。
　　2 结果
　　2.1 不同烟叶化学成分的方差分析
　　由表l可知，烟叶样品的水溶性总糖和还原糖含量分别处于11.17%～20.53%和10.66%～19.60%，总氮和总植物碱含量分别处于2.06%～2.52%和2.44%～3.97%。水溶性总糖、还原糖、总氮和总植物碱含量在不同样品间存在显著差异（p<0.05）。烟叶样品的钾含量在2.34%～3.25%，氯含量在0.38%～0.58%范围，不同样品间也存在较大程度的差异（p<0.05）。淀粉含量在不同样品间的差异程度相对较小（除了郴州B2F的淀粉含量显著较高）。烟叶中镁，蛋白质，挥发酸及挥发碱含量在不同样品间均存在显著差异（p<0.05）。烤烟烟叶中的石油醚提取物主要是挥发油、树脂、油脂、类胡萝卜素、脂肪、游离脂肪酸等有机物质的混合物。由表l可知，烟叶石油醚提取物含量介于4.28%～7.27%，在不同样品间也存在较大程度的差异（p<0.05）。

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