登封烤烟理化性质、主流烟气有害成分释放量及其关系研究

摘要

以2015-2016年登封市四个植烟区烤烟烟叶化学成分、物理特性及单料烟主流烟气常规成分、有害成分为研究对象，通过与许昌襄县、漯河郾城烤烟样品对比，对登封烟区烤烟主要理化性质和主流烟气成分进行了分析。采用偏最小二乘回归(PLSR)构建了基于登封烟叶理化指标的主流烟气7种主要有害成分和焦油释放量模型，分析了烟叶理化性质与烟气有害成分间的相关关系，并对模型预测能力进行了验证评估。主要研究结论如下:
　　1.登封烤烟主要理化性质分析。烟叶常规化学成分含量:还原糖在16.72-24.08％之间，总糖在18.62-25.97％之间，烟碱在1.62-2.05％之间，总氮在1.73-2.22％之间，钾离子在0.97-1.27％之间，氯离子在0.41-0.51％之间，糖碱比在8.94-13.39之间，氮碱比在0.99-1.19之间，钾氯比在1.02-3.01之间。烟叶有机酸成分:非挥发性有机酸和高级脂肪酸总量在61.61-70.84mg/g之间，非挥发性有机酸含量占比较大。烟叶物理特性:叶片厚度在89-172μm之间，拉力在1.86-4.82N之间、填充值在2.86-5.08cm3/g之间，平衡含水率在11.03-14.49％之间，叶质重在51.00-94.40g/m2之间。整体来看，登封烤烟烟叶主要理化性质年份间数据较稳定，以中部叶化学成分含量最为适宜，化学成分协调性和物理特性表现较好。通过与许昌、漯河烤烟中部叶对比发现，登封烤烟中部叶总糖含量较低，钾离子含量低于漯河，氯离子含量较高，钾氯比较低，高级饱和脂肪酸和有机酸总量较高，厚度和叶质重较低。
　　2.登封烤烟主流烟气成分分析。主流烟气常规化学成分:烟气烟碱的释放量在0.95-3.25mg/支之间，下部叶烟气烟碱释放量低;烟气水分含量在1.48-3.74mg/支之间;焦油释放量在11.42-20.97mg/支之间，上部叶焦油释放量明显高于中下部叶;总粒相物含量在14.62-26.06mg/支之间，整体表现为上部叶＞中部叶＞下部叶。主流烟气7种有害成分:巴豆醛释放量以中部叶最高，其他6种有害成分释放量和卷烟烟气危害性评价指数（H值）均为上部叶最高，下部叶最低。整体来看，登封烤烟主流烟气焦油、总粒相物以及7种主要有害成分释放量和H值低于许昌襄县，与漯河郾城水平相近，具有较高的烟叶安全性。
　　3.主流烟气有害成分释放量PLSR模型及相关性分析。将登封烤烟烟叶理化指标变量与烟气7种有害成分和焦油释放量进行初步PLSR分析，筛选出22项理化指标纳入回归方程，其中化学成分指标变量与烟气有害成分变量相关性较强，除叶片厚度外，物理特性指标变量与之相关性较弱。解释变量经筛选后重新进行PLS回归拟合，并分别对每种烟气有害成分在PLSR模型中最优的主成分个数进行选择，建立基于烟叶理化性质的主流烟气有害成分释放量回归模型。根据PLSR分析各项理化指标与烟气有害成分的相关关系，结果表明烟叶常规化学成分、多种有机酸成分以及叶片厚度与多种有害成分间相关性显著。PLS回归模型的验证评估结果表明，除NNK外，其余有害成分释放量回归模型均具有较高的稳定性和预测能力(R2＞0.7)，巴豆醛和氨释放量回归模型预测能力最佳(R2＞0.9)。

目录

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致谢

摘要

1 文献综述

1．1 烤烟烟叶化学成分研究概述

1．1．1 烤烟烟叶水溶性糖

1．1．2 烤烟烟叶含氮化合物

1．1．3 烤烟烟叶钾、氯元素

1．1．4 烤烟烟叶有机酸

1．2 烤烟烟叶物理特性研究概述

1．3 卷烟烟气有害成分研究概述

1．3．1 卷烟降焦研究

1．3．2 卷烟烟气危害性评价体系

1．3．3 卷烟烟气有害成分释放量影响因素研究

1．4 建立烟气成分模型的统计学方法

1．4．1 烟气成分数据统计分析常用方法

1．4．2 主成分分析和偏最小二乘法回归分析

2 引言

3 材料与方法

3．1 试验材料

3．2 测定项目与方法

3．2．1 烟叶常规化学成分含量测定

3．2．2 烟叶有机酸含量测定

3．2．3 烟叶物理特性测定

3．2．4 单料烟主流烟气常规成分及主要有害物质测定

3．3 统计分析方法

4 结果与分析

4．1 登封烤烟烟叶理化性质分析

4．1．1 烤烟常规化学成分

4．1．2 烤烟有机酸成分

4．1．3 烤烟物理特性

4．2 登封烤烟主流烟气成分分析

4．2．1 主流烟气常规成分

4．2．2 主流烟气主要有害成分及卷烟烟气危害性指数

4．3 烤烟主流烟气主要有害成分释放量PLS回归模型的建立

4．3．1 烟叶理化指标变量的共线性诊断

4．3．2 数据的预处理

4．3．3 回归模型中解释变量的提取和筛选

4．3．4 烟叶理化指标的PCA分析

4．3．5 烟叶理化指标与主流烟气主要有害成分释放量的相关性分析

4．3．6 主流烟气主要有害成分释放量预测模型的建立

4．3．7 主流烟气主要有害成分释放量预测模型的验证评估

5 结论与讨论

5．1 登封烤烟烟叶理化性质和主流烟气成分分析

5．1．1 登封烤烟烟叶理化性质

5．1．2 登封烤烟主流烟气成分

5．2 烤烟烟叶理化性质与主流烟气有害成分释放量的关系

5．2．2 相关性分析

5．2．3 PLS回归模型的验证评估

参考文献