Alkaloids in Tobaccos of Different Aromatic Characteristics
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摘要: 为研究不同香型烟叶中生物碱的差异规律，运用经典的抽样方法，从国内15个省份中的71个市和县收集2011-2013年间3类香型烤烟烟叶共543个样本。根据现行相关的行业标准文献方法进行定量检测，并采用F-假设检验、Q-型聚类分析和判别分析等数理统计手段研究了不同香型烟叶中生物碱含量的差异规律。结果表明：2011年和2012年度3种香型烟叶中新烟草碱和2，3'-联吡啶含量差异水平较为相似，可以用来区分不同香型烟叶；烟叶中假木贼碱是2013年度不同香型的特征物质，可以用来区分清香和浓香型烟叶。不同年度3种香型中6种生物碱物质的含量均可以聚成3类；采用烟碱、降烟碱、麦斯明、假木贼碱、新烟草碱和2，3'-联吡啶等较少数的成分指标的含量来对3类香型烟叶样本进行模式识别和判定，回判及预测正确率分别为55.7%~71.6%、50.0%~69.8%。Abstract: Alkaloids in tobaccos of different aromatic classifications were compared. Standard sampling method was employed to collect 543 flue-cured tobacco leaf specimens from 71 cities/counties in 15 provinces in China during 2011 and 2013. The samples were analyzed using the current industry methods, F-hypothesis testing, Q-clustering and discriminant analyses, as well as statistic methodology. The results showed that, between 2011 and 2012, the differences on the contents of and 2, 3'-bipyridyl in the 3 categories of tobaccos were similar, and could be used for differentiating the varieties; while anabaseine found in 2013 was a characteristic substance that could be used to distinguish between the lightly and the strongly aromatic types of tobaccos. In those years, the 6 alkaloid compounds tested in the 3 categories of tobaccos could be clustered into 3 groups. By using the contents of nicotine, reduced nicotine, Mai Siming, anabaseine, , and 2, 3'-bipyridine as indicators, the 3 aromatically different classifications of tobaccos could be identified with a discrimination rate of 55.7-71.6% and an accuracy of 50.0-69.8%.
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Key words:
- cigarettes /
- alkaloids /
- pattern of differences /
- discriminant analysis /
- Q-clustering analysis
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图 1 2011年清香型烟叶6种生物碱Q-聚类谱系
Figure 1. Q-clustering pedigrees of 6 alkaloids in lightly aromatic tobaccos in 2011
图 2 2011年中间香型烟叶6种生物碱Q-聚类谱系
Figure 2. Q-clustering pedigrees of 6 alkaloids in mildly aromatic tobaccos in 2011
图 3 2011年浓香型烟叶6种生物碱Q-聚类谱系
Figure 3. Q-clustering pedigrees of 6 alkaloids in strongly aromatic Luzhou tobacco in 2011
图 4 2012年清香型烟叶6种生物碱Q-聚类谱系
Figure 4. Q-clustering pedigrees of 6 alkaloids in lightly aromatic tobaccos in 2012
图 5 2012年中间香型烟叶6种生物碱Q-聚类谱系
Figure 5. Q-clustering pedigrees of 6 alkaloids in mildly aromatic tobaccos in 2012
图 6 2012年浓香型烟叶6种生物碱Q-聚类谱系
Figure 6. Q-clustering pedigrees of 6 alkaloids in strongly aromatic Luzhou tobacco in 2012
图 7 2013年清香型烟叶6种生物碱Q-聚类谱系
Figure 7. Q-clustering pedigrees of 6 alkaloids in lightly aromatic tobaccos in 2013
图 8 2013年中间香型烟叶6种生物碱Q-聚类谱系
Figure 8. Q-clustering pedigrees of 6 alkaloids in mildly aromatic tobaccos in 2013
图 9 2013年浓香型烟叶6种生物碱Q-聚类谱系
Figure 9. Q-clustering pedigrees of 6 alkaloids in strongly aromatic Luzhou tobacco in 2013
图 10 典型判别函数的双坐标投影
Figure 10. Two-coordinate projection of a typical discriminant function for Table 5
图 11 典型判别函数的双坐标投影
Figure 11. Two-coordinate projection of a typical discriminant function for Table 6
图 12 典型判别函数的双坐标投影
Figure 12. Two-coordinate projection of a typical discriminant function for Table 7
表 1 2011-2013年烤烟烟叶样品的地区数量描述
Table 1. Number of flue-cured tobacco leaf samples, 2011-2013
烟叶香型 样品数量/个 采集的省份 采样的市(县) 清香型 177 云南、福建、贵州、四川 楚雄禄丰、毕节威宁、玉溪江川、玉溪华宁、文山砚山三明宁化、、三明泰宁、曲靖陆良、黔西南兴仁、曲靖师宗、黔东南天柱、普洱宁洱、普洱墨江、攀枝花米易、龙岩永定、南平建阳、龙岩长汀、六盘水盘县、凉山会理、临沧临翔、昆明宜良、红河泸西、红河建水、大理南涧、大理祥云 中间香型 177 贵州、湖北、湖南、辽宁、陕西、重庆、山东、黑龙江 张家界桑植、遵义、湘西凤凰、武隆、宜昌兴山、巫山、潍坊临朐铜仁德江、黔东南凯里、黔南贵定、牡丹江宁安、临沂蒙阴、彭水、汉中南郑、临沂费县、怀化靖州、恩施利川、恩施咸丰、贵阳开阳、丹东宽甸、安康旬阳、毕节黔西、安顺西秀、 浓香型 189 河南、广东、安徽、湖南、江西、山东、陕西 宝鸡陇县、郴州桂阳、赣州信丰、漯河临颍、南阳内乡、平顶山宝丰、南阳方城、平顶山郏县、三门峡灵宝、商洛洛南、韶关南雄、皖南泾县、皖南旌德、皖南宣州、潍坊昌乐、潍坊高密、潍坊诸城、许昌襄县、延安富县、永州江华、驻马店确山、驻马店泌阳、长沙浏阳 
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表 2 2011年3种香型烤烟烟叶样品6种生物碱物质的F检验①
Table 2. F-test on 6 alkaloids in 3 categories of tobaccos in 2011 ①
序号 检测成分 对比香型 df1 df2 F值 f单尾临界值 P(F≤f)单尾 显著性程度 1 烟碱 清-浓 66 65 0.077 3.912 0.782 - 浓-中 65 49 3.916 3.923 0.050 - 中-清 49 66 2.569 3.925 0.112 - 2 降烟碱 清-浓 66 65 6.133 3.915 0.015 * 浓-中 65 49 1.424 3.926 0.235 - 中-清 49 66 1.243 3.925 0.267 - 3 麦斯明 清-浓 66 65 6.260 3.915 0.014 * 浓-中 65 49 2.152 3.926 0.145 - 中-清 49 66 0.386 3.925 0.536 - 4 假木贼碱 清-浓 66 65 3.465 3.915 0.065 - 浓-中 65 49 8.912 3.926 0.003 ** 中-清 49 66 0.690 3.925 0.408 - 5 新烟草碱 清-浓 66 65 0.051 3.915 0.821 - 浓-中 65 49 13.095 3.926 ＜0.0001 ** 中-清 49 66 12.185 3.925 ＜0.0001 ** 6 2, 3′-联吡啶 清-浓 66 65 13.261 3.915 ＜0.0001 ** 浓-中 65 49 41.096 3.926 3.5511E-09 ** 中-清 49 66 5.422 3.925 0.022 * 注：①显著性程度：当P>0.025时，表示为-，没有显著性差异；当0.01＜P≤0.025时，表示为*，存在显著性差异；当P≤0.01时，表示为**，存在极显著性差异。表 3~4同。
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表 3 2012年3种香型烤烟烟叶样品6种生物碱物质的F检验
Table 3. F-test on 6 alkaloids in 3 categories of tobaccos in 2012
序号 检测成分 对比香型 df1 df2 F值 f单尾临界值 P(F≤f)单尾 显著性程度 1 烟碱 清-浓 46 60 1.888 3.932 0.172 - 浓-中 60 63 0.203 3.919 0.653 - 中-清 63 46 0.797 3.930 0.374 - 2 降烟碱 清-浓 46 60 1.726 3.932 0.192 - 浓-中 60 63 0.030 3.919 0.864 - 中-清 63 46 1.558 3.930 0.215 - 3 麦斯明 清-浓 46 60 0.546 3.932 0.461 - 浓-中 60 63 0.593 3.919 0.443 - 中-清 63 46 0.004 3.930 0.948 - 4 假木贼碱 清-浓 46 60 0.933 3.932 0.336 - 浓-中 60 63.000 3.082 3.919 0.082 - 中-清 63 46.000 0.411 3.930 0.523 - 5 新烟草碱 清-浓 46 60.000 19.838 3.932 ＜0.0001 ** 浓-中 60 63.000 4.386 3.919 0.038 - 中-清 63 46.000 5.827 3.930 0.017 ** 6 2, 3′-联吡啶 清-浓 46 60.000 0.279 3.932 0.598 - 浓-中 60 63.000 9.999 3.919 0.002 ** 中-清 63 46.000 5.205 3.930 0.025 **
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表 4 2013年3种香型烤烟烟叶样品6种生物碱物质的F检验
Table 4. F-test on 6 alkaloids in 3 categories of tobaccos in 2013
序号 检测成分 对比香型 df1 df2 F值 f单尾临界值 P(F≤f)单尾 显著性程度 1 烟碱 清-浓 65 64 0.411 3.916 0.523 - 浓-中 64 65 0.483 3.916 0.488 - 中-清 65 65 0.011 3.915 0.918 - 2 降烟碱 清-浓 65 64 1.175 3.916 0.280 - 浓-中 64 65 0.284 3.916 0.595 - 中-清 65 65 0.223 3.915 0.638 - 3 麦斯明 清-浓 65 64 0.811 3.916 0.369 - 浓-中 64 65 0.785 3.916 0.377 - 中-清 65 65 0.001 3.915 0.977 - 4 假木贼碱 清-浓 65 64 0.355 3.916 0.552 - 浓-中 64 65 0.039 3.916 0.844 - 中-清 65 65 0.612 3.915 0.435 - 5 新烟草碱 清-浓 65 64 5.300 3.916 0.023 * 浓-中 64 65 2.801 3.916 0.097 - 中-清 65 65 0.257 3.915 0.613 - 6 2, 3′-联吡啶 清-浓 65 64 1.186 3.916 0.278 - 浓-中 64 65 3.540 3.916 0.062 - 中-清 65 65 1.044 3.916 0.309 -
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表 5 2011年不同烟叶样本判别分类结果
Table 5. Classification of tobacco samples in 2011
项目 香型 预测组成员 合计 清 浓 中 初始 计数 清 44 16 6 66 浓 16 37 12 65 中 8 4 37 49 % 清 66.7 24.2 9.1 100.0 浓 24.6 56.9 18.5 100.0 中 16.3 8.2 75.5 100.0 交叉验证① 计数 清 43 16 7 66 浓 20 32 13 65 中 9 6 34 49 % 清 65.2 24.2 10.6 100.0 浓 30.8 49.2 20.0 100.0 中 18.4 12.2 69.4 100.0 注：①仅对案例样本进行交叉验证；②已对交叉验证分组案例中的60.6%个进行了正确分类；③已对初始分组案例中的65.6%个进行了正确分类。
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表 6 2012年不同烟叶样本判别分类结果
Table 6. Classification of tobacco samples in 2012
项目 香型 预测组成员 合计 清 浓 中 初始 计数 清 32 9 5 46 浓 7 46 7 60 中 15 5 43 63 % 清 69.6 19.6 10.9 100.0 浓 11.7 76.7 11.7 100.0 中 23.8 7.9 68.3 100.0 交叉验证① 计数 清 32 9 5 46 浓 7 45 8 60 中 17 5 41 63 % 清 69.6 19.6 10.9 100.0 浓 11.7 75.0 13.3 100.0 中 27.0 7.9 65.1 100.0 注：①仅对案例样本进行交叉验证；②已对交叉验证分组案例中的69.8%个进行了正确分类；③已对初始分组案例中的71.6%个进行了正确分类。
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表 7 2013年不同烟叶样本判别分类结果
Table 7. Classification of tobacco samples in 2013
项目 香型 预测组成员 合计 清 浓 中 初始 计数 清 34 18 13 65 浓 11 41 12 64 中 19 13 33 65 % 清 52.3 27.7 20.0 100.0 浓 17.2 64.1 18.8 100.0 中 29.2 20.0 50.8 100.0 交叉验证a 计数 清 32 18 15 65 浓 13 38 13 64 中 22 16 27 65 % 清 49.2 27.7 23.1 100.0 浓 20.3 59.4 20.3 100.0 中 33.8 24.6 41.5 100.0 注：①仅对案例样本进行交叉验证；②已对交叉验证分组案例中的50.0%个进行了正确分类；③已对初始分组案例中的55.7%个进行了正确分类。
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