摘要：运用ＭＡＴＬＡＢ ５．０分析了云南地区３个烤烟品种的主要化学成分。结果表明，在０．０５显著性水平下，云系列与Ｋ３２６品种间有显著差异的化学指标为果胶、木质素、水溶性灰分碱度、石油醚提取物；云系列和红大品种间有显著差异的化学指标为挥发酸、细胞壁物质含量、氨基氮、多酚；红大和Ｋ３２６品种间有显著差异的化学指标为氨基氮、多酚。
关键词：烤烟；化学成分；ＭＡＴＬＡＢ ５．０；拟合分布；统计分析
中图分类号：Ｓ５７２；ＴＳ４１＋１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）01－0165-04
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＡＴＬＡＢ ｉｎ Ｄｉｓｃｒｅｐａｎｃｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｆｌｕｅ－ｃｕｒｅｄ Ｃｕｌｔｉｖａｒｓ
ＷＡＮＧ Ｈａｏ－ｙａ，ＺＨＡＮＧ Ｑｉａｎｇ，ＤＯＮＧ Ｇａｏ－ｆｅｎｇ，ＷＡＮＧ Ｌｉ－ｍｉｎ，ＨＥ Ｚｈｉ－ｊｕｎ，ＸＩＡＮＧ Ｍｉｎｇ
（Ｙｕｎｎａｎ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｔｏｂａｃｃｏ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０１０６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ３ ｆｌｕｅ－ｃｕｒｅｄ ｔｏｂａｃｃｏ ｃｕｌｔｉｖａｒｓ ｉｎ Ｙｕｎｎａｎ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ＭＡＴＬＡＢ ５．０． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ａｔ ｔｈｅ ０．０５ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｌｅｖｅｌ， ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｏｆ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｙｕｎ ｓｅｒｉｅｓ ａｎｄ Ｋ３２６ weｒｅ ｖｏｌａｔｉｌｅ ａｃｉｄｓ， ｆｒｕｉｔ ｇｌｕｅ and ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ； ｂｅｔｗｅｅｎ Ｙｕｎ ｓｅｒｉｅｓ ａｎｄ Ｈｏｎｇｄａ weｒｅ ｖｏｌａｔｉｌｅ ａｃｉｄｓ， ｃｅｌｌ ｗａｌｌ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ， ａｍｉｎｏ ｎｉｔｒｏｇｅｎ and ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ； ａｎｄ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｈｏｎｇｄａ ａｎｄ Ｋ３２６ ａｒｅ ｖｏｌａｔｉｌｅ ａｃｉｄｓ，ａｍｉｎｏ ｎｉｔｒｏｇｅｎ and ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： fｌｕｅ－ｃｕｒｅｄ ｔｏｂａｃｃｏ； cｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ； ＭＡＴＬＡＢ ５．０； fｉｔｔｉｎｇ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ； sｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ
烟叶的化学成分是烟叶质量形成的物质基础，是决定烟叶品质的内在要素，也是卷烟配方应该考虑的重要指标。烟草种植的生态环境、栽培措施、采收调制、发酵加工以及陈化都会对作为卷烟原料的烟叶化学成分产生影响。研究烤烟的化学成分，对卷烟原料的品质具有非常重要的意义［１］。而在以往的研究中，大多数的试验数据处理用的是ＤＰＳ、ＳＡＳ、ＳＰＳＳ等统计软件中的菜单式统计分析方法，没有针对每个成分的数据做拟合分布，没有看各组成分适合哪种统计方法，直接进行方差分析等分析方法。而ＭＡＴＬＡＢ是开放式的软件，可以根据数据的不同特点，自行编写程序，可以先进行拟合分布，然后根据分布特点选择适合的统计方法。
ＭＡＴＬＡＢ（Ｍａｔｒｉｘ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）是由美国Ｍａｔｈ Ｗｏｒｋｓ公司推出的一款集数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示于一体的工具软件。
自１９８４年推向市场以来，现已成为国际认可（ＥＥＥ）的最优化的科技应用软件之一［２］，广泛应用于矩阵代数、数值计算、数字信号处理、振动理论、神经网络控制、动态仿真等领域。由于目前的多数试验中，测定的物质主要是烤烟的总糖、还原糖、总氮、烟碱、氯、淀粉、钾、ｐＨ值、蛋白质，所以分析测定中避开这些常测定的物质，而测定烤烟的挥发酸、挥发碱、细胞壁物质含量、果胶、全纤维素、木质素、总灰分、水溶性灰分碱度、乙醇提取物、氨基氮、二氯甲烷提取物、石油醚提取物、多酚，并将ＭＡＴＬＡＢ引入烟草领域，初步将其应用在不同烤烟品种部分化学成分和烟气成分差异性分析中，为后续进一步挖掘ＭＡＴＬＡＢ在烟草领域中更强大的功用打下一定的基础。
１材料与方法
１．１试验材料
试验于２００６年进行，地点设在云南烟草科学研究院。供试品种为Ｋ３２６、云烟８５和云烟８７（简称云系列）、红花大金元（简称红大）。这3个系列品种来自云南红河、玉溪地区的主要烟叶收购站。每个品种取Ｃ２Ｆ等级，每一样品取样质量至少为５ｋｇ。Ｋ３２６样品数１３９份，云系列样品数３６１份，红大样品数７１份。
１．２试验方法
烟叶化学成分含量测定方法：挥发酸、挥发碱按照中华人民共和国烟草行业标准ＹＣ／Ｔ ３５－１９９６［３］进行；细胞壁物质含量、果胶、全纤维素、木质素采用文献［４，５］方法测定；总灰分、水溶性灰分碱度、乙醇提取物、氨基氮、二氯甲烷提取物采用文献［６］方法测定；石油醚提取物、多酚分别按照中华人民共和国烟草行业标准ＹＣ／Ｔ １７６－２００３［７］、ＹＣ／Ｔ ２０２－２００６［８］方法测定。
１．３统计分析方法
所有数据采用Ｅｘｃｅｌ ２００３和ＭＡＴＬＡＢ ５．０统计软件进行统计分析。
２结果与分析
用ＭＡＴＬＡＢ ５．０对所有数据先进行拟合分布的分析，对服从正态分布和非正态分布的烟叶的品质特性，采用的方差分析方法是不同的，因此，数据拟合分布是方差分析的基础。
２．１不同烤烟品种挥发酸含量的差异显著性分析
用ＭＡＴＬＡＢ ５．０编程，做关于３个烤烟品种挥发酸的方差分析，可以得到两个图，一个是盒子图（图１）、一个是图形（图２）。图１为云系列、Ｋ３２６、红大的烟叶挥发酸含量的盒子图，可以直观地看出３个品种挥发酸含量的取值范围和均值，Ｋ３２６挥发酸均值最大，云系列次之，红大最小。方差分析还输出一个图形窗口（图２），３条线比较直观地表示出３个品种挥发酸的平均值。根据拟合分布的结果可知挥发酸含量不服从正态分布，所以，根据图２可以看出，云系列与Ｋ３２６挥发酸含量无显著差异，红大与云系列挥发酸含量有显著差异。
２．２不同烤烟品种挥发碱含量的差异显著性分析
图３显示了云系列、Ｋ３２６、红大的烟叶挥发碱的盒子图，可以直观地看出３个品种挥发碱含量的取值范围和均值，红大挥发碱均值最大，Ｋ３２６次之，云系列最小。图４中３条线比较直观地表示出３个品种挥发碱的平均值。根据拟合分布的结果可知挥发碱含量不服从正态分布，所以，根据图４可以看出，３个品种之间挥发碱含量无显著差异。
２．３不同烤烟品种细胞壁物质含量的差异显著性分析
图５显示了云系列、Ｋ３２６、红大的烟叶细胞壁物质含量的盒子图，可以直观地看出３个品种细胞壁物质含量的取值范围和均值，云系列细胞壁物质含量均值最大，Ｋ３２６次之，红大最小。图６中３条线比较直观地表示出3个品种细胞壁物质含量的平均值。根据拟合分布的结果可知细胞壁物质含量服从正态分布，所以，根据图６可以看出，云系列与红大细胞壁物质含量有显著差异，Ｋ３２６与云系列及红大的无显著差异。
２．４不同烤烟品种果胶含量的差异显著性分析
图７显示了云系列、Ｋ３２６、红大的烟叶果胶含量的盒子图，可以直观地看出３个品种果胶的取值范围和均值，Ｋ３２６果胶均值最大，红大次之，云系列最小。方差分析还输出一个图形窗口（图８），３条线比较直观地表示出3个品种果胶含量的平均值。根据拟合分布的结果可知，果胶含量不服从正态分布，所以，根据图８可以看出，云系列与Ｋ３２６果胶含量有显著差异，红大与其余两个品种果胶含量无显著差异。
２．５不同烤烟品种全纤维素含量的差异显著性分析
图９显示了云系列、Ｋ３２６、红大的烟叶全纤维素含量的盒子图，可以直观地看出３个品种全纤维素的取值范围和均值，云系列全纤维素均值最大，Ｋ３２６次之，红大最小。方差分析还输出一个图形窗口（图１０），３条线比较直观地表示出3个品种全纤维素的平均值。根据拟合分布的结果可知，全纤维素含量不服从正态分布，所以，根据图１０可以看出，３个品种全纤维素含量之间无显著差异。
２．６不同烤烟品种木质素含量的差异显著性分析
图１１显示了云系列、Ｋ３２６、红大的烟叶木质素含量的盒子图，可以直观地看出３个品种木质素的取值范围和均值，红大木质素均值最大，Ｋ３２６次之，云系列最小。方差分析还输出一个图形窗口（图１２），３条线比较直观地表示出3个品种木质素含量的平均值。根据拟合分布的结果可知木质素含量不服从正态分布，所以，根据图１２可以看出，红大与其余两个品种木质素含量无显著差异，云系列与其K326木质素含量有显著差异。
２．７不同烤烟品种其他化学成分的差异显著性分析
根据上述的方法，以此类推，总灰分含量不服从正态分布，３个品种总灰分含量之间无显著差异；水溶性灰分碱度不服从正态分布，云系列与Ｋ３２６水溶性灰分碱度有显著差异，红大与其余两个品种水溶性灰分碱度无显著差异；乙醇提取物服从正态分布，３个品种之间乙醇提取物无显著差异；氨基氮含量服从正态分布，云系列与Ｋ３２６氨基氮含量无显著差异，红大与其余两个品种氨基氮含量有显著差异；二氯甲烷提取物不服从正态分布，３个品种之间二氯甲烷提取物无显著差异；石油醚提取物不服从正态分布，云系列与Ｋ３２６石油醚提取物有显著差异，红大与其余两个品种石油醚提取物无显著差异；多酚含量不服从正态分布，云系列与Ｋ３２６多酚含量无显著差异，红大与其余两个品种多酚含量有显著差异。
３讨论
在品种间差异的研究中，在０．０５显著性水平下得到以下结论：云系列与Ｋ３２６在品种间有显著差异的化学指标为果胶、木质素、水溶性灰分碱度、石油醚提取物；云系列和红大品种间有显著差异的化学指标为挥发酸、细胞壁物质含量、氨基氮、多酚；红大和Ｋ３２６品种间有显著差异的化学指标为氨基氮、多酚。
一般的关于烟叶主要化学成分研究中，都默认烟叶的主要化学数据符合正态分布，而没有真正的去验证试验所涉及的数据是否符合正态分布，有些情况下，检测指标的数据需要进行一些常规的转换（如正弦、余弦等），从而使其符合正态分布，然后再进行以后的统计分析。试验从云南烟叶资源的化学成分入手，试图通过ＭＡＴＬＡＢ ５．０的分布拟合工具（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｉｔｔｉｎｇ Ｔｏｏｌ），对云南省不同烤烟品种的烟叶主要化学成分进行差异性分析。更加准确地揭示不同烤烟品种在主要化学成分方面的差异，为以后ＭＡＴＬＡＢ在烟草领域的应用打下一定的基础。
参考文献：
［１］ 周翔，梁洪波，董建新， 等．山东烟区烤烟化学成分含量变化及聚类分析［Ｊ］．中国烟草科学，２００９，３０（６）：１３－１７．
［２］ 夏文芳，吴鸿修，李享元．基于ＵＳＢ的实时数据采集系统及其在ＭＡＴＬＡＢ中的应用［Ｊ］．电子技术应用， ２００３， ２９（２）：１４－１７．
［３］ ＹＣ／Ｔ３５－１９９６， 烟草及烟草制品总挥发酸、碱的测定［Ｓ］．
［４］ 张槐苓，葛翠英，穆怀静，等． 烟草分析与检验［Ｍ］． 郑州：河南科学技术出版社，１９９４．
［５］ 李兴波，闫克玉，丁海燕，等． 河南烤烟（４０级）细胞壁物质含量及其规律性研究［Ｊ］． 郑州轻工业学院学报，１９９９，１４（３）：２７－３０．
［６］ 肖协忠．烟草化学［Ｍ］．北京：中国农业出版社，１９９７．
［７］ ＹＣ／Ｔ １７６－２００３，烟草及烟草制品石油醚提取物的测定［Ｓ］．
［８］ ＹＣ／Ｔ ２０２－２００６，烟草及烟草制品多酚的测定［Ｓ］．
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