山东烤烟感官质量与化学成分关系及质量预测模型建立

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0579

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (1): 128-134.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0579

• 食品·营养·检测·安全 • 上一篇下一篇

山东烤烟感官质量与化学成分关系及质量预测模型建立

周显升¹(), 李晓阳², 刘志广¹, 周小雨¹, 邱承宇¹, 庄志麟³^,⁴, 曹建敏³()

¹ 山东中烟工业有限责任公司，济南 250013
² 青岛大学，山东青岛 266071
³ 中国农业科学院烟草研究所，山东青岛 266101
⁴ 中国农业科学院研究生院，北京 100081

收稿日期:2023-08-15 修回日期:2023-11-10 出版日期:2024-01-05 发布日期:2023-12-29
通讯作者:
曹建敏，女，1978年出生，山东青岛人，副研究员，硕士，从事烟草质量安全与检测技术研究。通信地址：266101 青岛市崂山区科苑经四路11号中国农业科学院烟草研究所，Tel：0532-88703386，E-mail：caojianmin@caas.cn。
作者简介:
周显升，男，1970年出生，山东诸城人，高级工程师，硕士，从事烟叶原料与卷烟配方研究。E-mail：zxs6143@163.com。
基金资助:
中国农业科学院科技创新工程“中国农业科学院-烟草风味化学创新团队”(ASTIP-TRIC07); 山东中烟工业有限责任公司重点项目“低适用片烟溶洗改性技术研究”(2021370000340022); 中国农业科学院基本科研业务费所级统筹项目“烤烟中重要潜香型物质Amadori化合物含量特征和热解产香规律”(161023202100)

Relationship Between Sensory Quality and Chemical Component of Flue-cured Tobacco in Shandong Province and Establishment of Quality Prediction Models

ZHOU Xiansheng¹(), LI Xiaoyang², LIU Zhiguang¹, ZHOU Xiaoyu¹, QIU Chengyu¹, ZHUANG Zhilin³^,⁴, CAO Jianmin³()

¹ China Tobacco Shandong Industry Co., Ltd., Jinan 250013
² Qingdao University, Qingdao, Shandong 266071
³ Tobacco Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Qingdao, Shandong 266101
⁴ Graduate School, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081

Received:2023-08-15 Revised:2023-11-10 Published-:2024-01-05 Online:2023-12-29

摘要/Abstract

摘要：

为明确山东烤烟化学成分与感官质量之间的关系，探明影响山东烟叶质量提升的关键化学成分指标，对山东省6个地区代表性烟叶样品开展感官质量评价和常规成分、有机酸、生物碱、单双糖、多酚等5类23种化学指标测定，结合简单相关、方差分析、主成分分析和回归分析等统计方法进行数据分析。筛选出总糖、氯、绿原酸、降烟碱、柠檬酸/烟碱、油酸6个影响山东烟叶品质的关键化学指标，基于6个指标构建山东烟叶感官质量预测模型，验证样本预测值与真实值绝对差值0.43~3.88分，相对误差 -5.66%~6.32%，平均误差3.18%。基于关键化学成分构建的感官质量预测模型可为山东烟叶质量的客观评价提供一定的技术支撑。

关键词: 山东烤烟, 多元统计分析, 质量评价, 化学成分, 预测模型

Abstract:

In order to explore the relationship between chemical components and sensory quality of flue-cured tobacco in Shandong Province, a sensory quality evaluation and determination of 23 chemical indicators in five categories, including conventional components, organic acids, alkaloids, monosaccharides and polyphenols, were conducted on representative flue-cured tobacco leaves from six regions in Shandong Province. Multiple statistical methods such as simple correlation, analysis of variance, principal component analysis, and regression analysis were used for data analysis. Six key quality indicators including total sugar, chlorine, chlorogenic acid, nornicotine, citric acid/nicotine, and oleic acid were screened. The sensory quality prediction model of Shandong tobacco leaves was constructed. The absolute difference between the predicted value and the actual value was 0.43-3.88 points. The relative error was -5.66%-6.32%, between actual value and predicted value of the verification sample, and the average error was 3.18%. The sensory quality prediction model based on key chemical components can provide certain technical support for the objective quality evaluation of flue-cured tobacco in Shandong Province.

Key words: flue-cured tobacco, multivariate statistical analysis, quality evaluation, chemical components, prediction model

周显升, 李晓阳, 刘志广, 周小雨, 邱承宇, 庄志麟, 曹建敏. 山东烤烟感官质量与化学成分关系及质量预测模型建立[J]. 中国农学通报, 2024, 40(1): 128-134.

ZHOU Xiansheng, LI Xiaoyang, LIU Zhiguang, ZHOU Xiaoyu, QIU Chengyu, ZHUANG Zhilin, CAO Jianmin. Relationship Between Sensory Quality and Chemical Component of Flue-cured Tobacco in Shandong Province and Establishment of Quality Prediction Models[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(1): 128-134.

图/表 7

参考文献 35

[1]	熊珍, 关体青, 周桂园, 等. 黑龙江烟叶化学成分及挥发性成分分析[J]. 现代农业科技, 2023(8):184-187.
[2]	王彦亭, 谢剑平, 李志宏. 中国烟草种植区划[M]. 北京: 科学出版社, 2010:35-36.
[3]	刘曙光, 甘学文, 王光耀, 等. 基于主要化学成分的醇化片烟感官质量预测模型[J]. 西南农业学报, 2020, 33(7):1467-1473.
[4]	刘帅帅, 王允白, 王志华, 等. 南平特色烤烟非挥发性有机酸(盐)与感官质量的相关性分析[J]. 中国烟草科学, 2012, 33(3):32-36.
[5]	邵惠芳, 许自成, 李东亮, 等. 基于BP神经网络建立烤烟感官质量的预测模型[J]. 中国烟草学报, 2011, 17(1):19-25.
[6]	杜文, 谭新良, 易建华, 等. 用烟叶化学成分进行烟叶质量评价[J]. 中国烟草学报, 2007(3):25-31.
[7]	SUN B, ZHANG A H, ZHANG F, et al. Metabolic profiles of Cuibi-1 and Zhongyan-100 flue-cured tobacco leaves in different growing regions by gas chromatography/mass spectrometry[J]. Royal society open science, 2018(5):180261.
[8]	唐徐红. 云南烤烟化学品质和指纹图谱分析及在质量分类中应用[D]. 武汉: 华中农业大学, 2011.
[9]	朱梅华, 吉绍长, 梁洪波, 等. 基于化学成分的广西烟叶质量评价[J]. 南方农业学报, 2015, 46(7):1179-1183.
[10]	王欣, 毕庆文, 许自成, 等. 恩施主产烟区烤烟质量综合评价[J]. 湖北农业科学, 2007(5):791-794.
[11]	别瑞, 周婷云, 周显升, 等. 基于XGBoost算法的山东烟叶质量预测模型初探[J]. 中国烟草科学, 2022, 43(5):80-86,93.
[12]	GHFAR A A, WABAIDUR S M, AHMED A Y B H, et al. Simultaneous determination of monosaccharides and oligosaccharides in dates using liquid chromatography-electrospray ionization mass spectrometry[J]. Food chemistry, 2015(176):487.
[13]	赵希男. 逐步回归方法的拓广研究[J]. 应用数学, 1994(4):403-409.
[14]	肖先仪, 徐庆凯, 黄平香, 等. 江西烤烟化学成分与感官质量典型相关分析[J]. 安徽农业大学学报, 2015, 42(5):836-840.
[15]	张友杰, 王以慧, 胡延奇, 等. 雪茄烟叶pH、总挥发酸和总挥发碱含量及相关性分析[J]. 农业科技通讯, 2022(2):124-127.
[16]	黎根, 毕庆文, 汪健, 等. 烤烟主要化学成分与烟叶品质关系研究进展[J]. 河北农业科学, 2007(6):6-9,41.
[17]	沈晗, 杨凯, 任伟, 等. 影响上部烟叶感官质量的主要化学成分分析[J]. 中国烟草学报, 2019, 25(6):18-26.
[18]	沈建平, 郭建华, 曾强, 等. 邵武烟叶常规化学成分质量评价[J]. 土壤, 2017, 49(6):1221-1228.
[19]	夏冰冰, 梁永江, 张扬, 等. 遵义烟区上部烟叶化学成分与感官评吸的相关性[J]. 中国烟草科学, 2015, 36(1):30-34.
[20]	宋朝鹏, 张勇刚, 许自成, 等. 河南烤烟总糖含量的区域特征及其对评吸质量的影响[J]. 云南农业大学学报(自然科学版), 2010, 25(4):506-510.
[21]	符新妍, 张小全, 杨铁钊, 等. 烤烟生育期间主要非挥发性有机酸含量及相关酶活性变化特征[J]. 西北植物学报, 2014, 34(2):325-331.
[22]	李力, 李东亮, 邓发达, 等. UPLC法同时测定烤烟中6种多酚的研究[J]. 中国农学通报, 2018, 34(10):131-137. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb17030160
[23]	龙章德, 林顺顺, 田兆福, 等. 烟草多酚类化合物对卷烟品质的影响[J]. 食品与机械, 2013, 29(6):41-44.
[24]	杜咏梅, 张怀宝, 付秋娟, 等. 烤烟非挥发有机酸、高级脂肪酸与其他成分及其感官品质的关系[J]. 烟草科技, 2011(6):29-34.
[25]	沈建平, 陈乾锦, 李小龙, 等. 烟叶多酚含量的品种间差异及其与感官质量的关系[J]. 中国烟草科学, 2021, 42(4):73-77.
[26]	孟黎明, 郭利, 朱金峰, 等. 襄阳平原烤烟多酚、有机酸含量与国内外烤烟的差异比较[J]. 甘肃农业大学学报, 2015, 50(1):77-83.
[27]	陈志燕, 李小兰, 周晓, 等. 烤烟非挥发酸与其感官质量的相关性分析[A]. 广西烟草学会2014年学术年会论文集[C]. 2014:104-108.
[28]	张楠, 焦芳婵, 许自成, 等. 烤烟生物碱含量的杂种优势、亲子相关及与感官质量的关系分析[J]. 西南农业学报, 2011, 24(2):490-495.
[29]	史宏志, 黄元炯, 刘国顺, 等. 我国烟草和卷烟生物碱含量和组成比例分析[J]. 中国烟草学报, 2001(2):8-12.
[30]	许嘉阳, 朱金峰, 贾玮, 等. 烤烟氯含量与有机酸类物质及感官评吸质量的关系分析[J]. 中国农学通报, 2016, 32(7):174-178. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb15080093
[31]	廉芸芸, 王允白, 邱军, 等. 不同产区烤烟中主要生物碱含量和组成比例分析[J]. 中国烟草科学, 2008(4):6-9.
[32]	邸慧慧, 史宏志. 烤烟叶片性状与生物碱含量及感官质量的关系研究[J]. 中国农学通报, 2011, 27(29):85-91.
[33]	史宏志, BUSH L P, WANG J, 等. 我国不同类型烟叶烟碱向降烟碱转化研究[J]. 中国烟草科学, 2001(4):6-8.
[34]	褚旭, 王珂清, 魏建荣, 等. 基于综合赋权法的烤烟烟叶质量评价[J]. 烟草科技, 2019, 52(10):28-36.
[35]	卢红兵, 孔波, 钟科军. 基于烟草香味成分和GA-BP网络的烟草品质评价方法[J]. 烟草科技, 2011(3):27-31.

类型	产区	部位	2015年	2016年	2017年	2018年	2019年	2020年	合计
片烟	山东	上部	2	3	2	2	2	0	11
		中部	0	2	3	3	4	0	12
		下部	0	0	1	1	1	0	3
原烟	潍坊	上部	0	0	0	0	0	6	6
	潍坊	中部	0	0	0	9	3	7	19
	临沂	上部	0	0	0	0	0	5	5
	临沂	中部	0	0	0	3	7	8	18
	日照	上部	0	0	0	0	0	3	3
	日照	中部	0	0	0	4	3	5	12
	青岛	上部	0	0	0	0	0	3	3
	青岛	中部	0	0	0	3	0	6	9
原烟	淄博	上部	0	0	0	0	0	3	3
	淄博	中部	0	0	0	0	3	2	5
	济南	上部	0	0	0	0	0	3	3
	济南	中部	0	0	0	0	0	2	2
合计			2	5	6	25	23	53	114

类型	产区	部位	2015年	2016年	2017年	2018年	2019年	2020年	合计
片烟	山东	上部	2	3	2	2	2	0	11
		中部	0	2	3	3	4	0	12
		下部	0	0	1	1	1	0	3
原烟	潍坊	上部	0	0	0	0	0	6	6
	潍坊	中部	0	0	0	9	3	7	19
	临沂	上部	0	0	0	0	0	5	5
	临沂	中部	0	0	0	3	7	8	18
	日照	上部	0	0	0	0	0	3	3
	日照	中部	0	0	0	4	3	5	12
	青岛	上部	0	0	0	0	0	3	3
	青岛	中部	0	0	0	3	0	6	9
原烟	淄博	上部	0	0	0	0	0	3	3
	淄博	中部	0	0	0	0	3	2	5
	济南	上部	0	0	0	0	0	3	3
	济南	中部	0	0	0	0	0	2	2
合计			2	5	6	25	23	53	114

类别		指标	最小值	最大值	均值	变异系数/%	峰度系数	偏度系数
常规化学成分		总糖/%	11.42	30.06	21.59	19.25	-0.24	-0.17
		还原糖/%	9.90	28.97	19.52	19.36	-0.29	-0.09
		氯/%	0.12	1.50	0.49	59.13	0.99	0.74
		总植物碱/%	0.94	3.13	2.15	22.75	-0.13	-0.24
		钾/%	0.91	2.37	1.61	15.49	0.00	0.70
		总氮/%	1.43	2.70	2.01	14.14	0.28	-0.18
有机酸	草酸/(mg/g)		4.29	21.52	12.79	19.31	2.71	-0.02
	苹果酸/(mg/g)		19.31	104.70	59.00	25.54	0.36	-0.13
	柠檬酸/(mg/g)		3.76	14.93	7.91	31.35	-0.42	0.38
	油酸/(mg/g)		0.24	1.08	0.61	23.23	1.07	0.35
	亚油酸/(mg/g)		0.62	1.69	1.17	17.35	0.36	-0.15
	亚麻酸/(mg/g)		0.93	2.45	1.76	20.63	-0.42	-0.17
生物碱	烟碱/(mg/g)		9.11	31.55	19.29	23.40	-0.07	0.07
	降烟碱/(mg/g)		0.30	2.15	0.71	41.94	6.81	2.09
	去氢新烟碱/(mg/g)		0.42	2.66	1.37	34.46	-0.21	0.32
单双糖	果糖/(mg/g)		31.54	74.38	45.25	22.84	0.56	1.22
	葡萄糖/(mg/g)		28.86	79.84	53.01	20.32	0.16	0.19
	蔗糖/(mg/g)		0.17	58.04	8.59	113.43	13.78	3.24
多酚	绿原酸/(mg/g)		5.34	18.95	11.78	24.14	0.29	-0.23
	新绿原酸/(mg/g)		0.67	2.91	1.52	32.46	0.27	-0.48
	隐绿原酸/(mg/g)		1.31	5.01	2.77	28.78	0.26	-0.38
	芸香苷/(mg/g)		3.69	14.84	8.10	26.75	0.60	0.40
	莨菪亭/(mg/g)		0.08	0.59	0.27	34.97	0.74	0.85
派生指标	还原糖/总植物碱		3.85	28.65	9.82	41.92	1.94	6.16
	苹果酸/烟碱		1.00	6.80	3.21	34.10	0.87	0.89
	酸酚比		1.17	8.13	3.80	31.88	0.90	1.58
	钾氯比		0.61	14.84	4.76	63.88	1.09	0.87
	苹果酸/柠檬酸		2.67	13.79	7.84	26.23	0.29	-0.08
	降烟碱/烟碱		0.02	0.10	0.04	34.95	2.72	9.77
	柠檬酸/烟碱		0.15	0.97	0.42	32.44	1.03	3.02

类别		指标	最小值	最大值	均值	变异系数/%	峰度系数	偏度系数
常规化学成分		总糖/%	11.42	30.06	21.59	19.25	-0.24	-0.17
		还原糖/%	9.90	28.97	19.52	19.36	-0.29	-0.09
		氯/%	0.12	1.50	0.49	59.13	0.99	0.74
		总植物碱/%	0.94	3.13	2.15	22.75	-0.13	-0.24
		钾/%	0.91	2.37	1.61	15.49	0.00	0.70
		总氮/%	1.43	2.70	2.01	14.14	0.28	-0.18
有机酸	草酸/(mg/g)		4.29	21.52	12.79	19.31	2.71	-0.02
	苹果酸/(mg/g)		19.31	104.70	59.00	25.54	0.36	-0.13
	柠檬酸/(mg/g)		3.76	14.93	7.91	31.35	-0.42	0.38
	油酸/(mg/g)		0.24	1.08	0.61	23.23	1.07	0.35
	亚油酸/(mg/g)		0.62	1.69	1.17	17.35	0.36	-0.15
	亚麻酸/(mg/g)		0.93	2.45	1.76	20.63	-0.42	-0.17
生物碱	烟碱/(mg/g)		9.11	31.55	19.29	23.40	-0.07	0.07
	降烟碱/(mg/g)		0.30	2.15	0.71	41.94	6.81	2.09
	去氢新烟碱/(mg/g)		0.42	2.66	1.37	34.46	-0.21	0.32
单双糖	果糖/(mg/g)		31.54	74.38	45.25	22.84	0.56	1.22
	葡萄糖/(mg/g)		28.86	79.84	53.01	20.32	0.16	0.19
	蔗糖/(mg/g)		0.17	58.04	8.59	113.43	13.78	3.24
多酚	绿原酸/(mg/g)		5.34	18.95	11.78	24.14	0.29	-0.23
	新绿原酸/(mg/g)		0.67	2.91	1.52	32.46	0.27	-0.48
	隐绿原酸/(mg/g)		1.31	5.01	2.77	28.78	0.26	-0.38
	芸香苷/(mg/g)		3.69	14.84	8.10	26.75	0.60	0.40
	莨菪亭/(mg/g)		0.08	0.59	0.27	34.97	0.74	0.85
派生指标	还原糖/总植物碱		3.85	28.65	9.82	41.92	1.94	6.16
	苹果酸/烟碱		1.00	6.80	3.21	34.10	0.87	0.89
	酸酚比		1.17	8.13	3.80	31.88	0.90	1.58
	钾氯比		0.61	14.84	4.76	63.88	1.09	0.87
	苹果酸/柠檬酸		2.67	13.79	7.84	26.23	0.29	-0.08
	降烟碱/烟碱		0.02	0.10	0.04	34.95	2.72	9.77
	柠檬酸/烟碱		0.15	0.97	0.42	32.44	1.03	3.02

指标	主成分1	主成分2	主成分3	主成分4	主成分5
总糖	0.900
还原糖	0.873
葡萄糖	0.800
总氮	-0.759
酸酚比	-0.692
亚麻酸	0.523
隐绿原酸		0.911
新绿原酸		0.894
绿原酸		0.778
钾氯比		0.658
苹果酸/柠檬酸		0.641
氯		-0.570
莨菪亭		-0.484
柠檬酸/烟碱			0.914
柠檬酸			0.763
降烟碱				0.931
降烟碱/烟碱				0.912
油酸					0.846
特征值	7.89	2.46	2.06	1.78	1.13
方差贡献率/%	41.55	12.97	10.83	9.37	5.97
累计方差贡献率/%	41.55	54.51	65.34	74.71	80.68

山东烤烟感官质量与化学成分关系及质量预测模型建立

Relationship Between Sensory Quality and Chemical Component of Flue-cured Tobacco in Shandong Province and Establishment of Quality Prediction Models

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 35

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

序号	真实值/分	预测值/分	绝对差值/分	相对误差/%
1#	64.22	62.81	1.41	-2.19
2#	58.33	62.02	3.68	6.32
3#	63.38	64.31	0.93	1.47
4#	68.51	64.64	3.88	-5.66
5#	67.86	64.83	3.03	-4.46
6#	66.96	67.39	0.43	0.64
7#	66.27	67.15	0.88	1.32
8#	70.46	67.93	2.53	-3.60
9#	63.35	66.47	3.12	4.93
10#	62.54	61.81	0.73	-1.17

[1]	陈贵云, 王惠芳, 王铎, 施定国, 张智俊, 许东亚, 李云川, 孔德翠, 王娜, 王戈, 丁义, 白羽祥. 烟秆生物质炭基肥施用对烤烟产质量的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(1): 12-19.
[2]	贾方方, 滕世华, 何琳, 付安旗, 陈淑萍, 赵中原. 基于水分光谱指数的烟草叶片等效水厚度估测[J]. 中国农学通报, 2024, 40(1): 151-156.
[3]	田婷, 张青, 徐雯. 基于无人机多光谱影像的水稻冠层SPAD值预测研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(4): 149-153.
[4]	廖珺, 方洪生, 苏有健, 王烨军, 张永利, 孙宇龙, 方雅各. 不同摊放环境下茶鲜叶失水的变化规律[J]. 中国农学通报, 2023, 39(4): 160-164.
[5]	付镓榕, 徐荣, 姜士宽, 田耀华, 马尚玄, 岩利, 邹建云, 郭刚军. 不同品种珠芽黄魔芋化学成分及多酚氧化酶研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(30): 158-164.
[6]	祁海强, 周冬梅, 江晶, 朱小燕, 马静, 李绵德, 张军. 甘肃省碳排放特征及各地区碳达峰时间预测[J]. 中国农学通报, 2023, 39(30): 61-73.
[7]	关体坤, 刘子璐, 李小玉, 王建立, 侯霜影, 刘栩杉, 徐诗毅, 陈青君, 张国庆. 工厂化杏鲍菇菌渣生物炭制备及质量评价[J]. 中国农学通报, 2023, 39(3): 71-79.
[8]	朱生翠, 李国婷, 魏永林, 马扶林, 金显玲, 曹迎敏. 青海湖北岸天然牧草产量预测模型研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(25): 109-115.
[9]	兰波, 阴长发, 陈建, 施伟韬, 杨爱萍, 张晓阳, 况虹敏, 肖慧, 李湘民, 杨迎青. 基于菌群毒性与气象因子的水稻稻瘟病流行程度判别分析预测[J]. 中国农学通报, 2023, 39(25): 116-121.
[10]	张晓云, 孔祥萍. 高寒草原气象因子对针茅牧草成熟期的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(22): 132-137.
[11]	张婷, 李金海, 廖晓玲, 王康, 彭龙俊, 柳均, 肖少红, 陈慧. 湖北烤烟主栽品种上部叶评吸质量与化学成分的关系[J]. 中国农学通报, 2023, 39(19): 142-147.
[12]	梁焕, 安岳. 不同主产区小茴香药材质量评价[J]. 中国农学通报, 2023, 39(19): 148-152.
[13]	郭山虎, 武忠明, 王永平, 张锦韬, 徐塞, 吴佳, 丁博锐, 笪颖飞, 张明田, 罗启鹏. 施肥措施对烤烟连作障碍的消减作用初探[J]. 中国农学通报, 2023, 39(19): 9-15.
[14]	刘军, 任永建, 陈正洪, 刘阳, 张允政, 邓平壤. 湖北烤烟化学成分与气候因子的关系及烟区差异化分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(17): 64-71.
[15]	汤萌萌, 江文娟, 丁琪洵, 王强, 马友华. 基于高分辨率遥感的耕地质量指标与评价进展[J]. 中国农学通报, 2023, 39(16): 131-136.