基于熵权模糊综合评价法的江西烤烟感官质量评价

2017-03-30焦绍赫何宽信王念磊张启明张海伟赵攀攀

广东农业科学 2017年12期

焦绍赫，何宽信，王念磊，张启明，张海伟，赵攀攀

（1.江西省烟草科学研究所，江西南昌 330025；2.浙江中烟工业有限公司技术中心，浙江杭州 310008）

感官评吸是衡量烟叶品质优劣的重要手段和依据，如何选用适当的评吸数据分析方法对烤烟感官质量进行评价已成为相关领域的研究热点。邵慧芳等［1］运用 SOFM网络对烤烟感官品质进行了聚类分析，张勇刚等［2］运用物元可拓法建立了烤烟感官质量评价模型，王欣等［3］采用加权和法对湖北烟叶感官质量进行了分析。由于评吸数据本身具有一定的模糊特性［4-5］，模糊综合评价可以根据模糊数学隶属度的原理将评吸数据的定性评价转化为定量评价，因此，用模糊数学的思想建立烤烟感官质量评价体系往往比传统方法更为客观、有效。

目前，烤烟模糊综合评价方法权重的确定主要依靠评吸专家主观赋值、层次分析等主观方法［2，6］，但此方法过度依赖专家的主观认识，导致在一定程度上并未完全真实地反映数据的原始情况。熵权法是综合考虑各因素所能提供信息量的一种数学计算方法，可以较为准确地反映各指标因素所蕴含的有效信息，进而对指标因素进行量化处理［7］。熵权法已较广泛地应用于品种评价、土地营养状况评价、生态安全评价等领域［8-10］。本研究运用熵权理论结合模糊综合评价法对江西烤烟感官质量进行分析探讨，以期明确江西烤烟感官质量现状，为烟叶大田生产技术改进提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为2016年江西省16个产烟乡镇共32份烟叶样品（C3F、B2F各16份）。取样点具体包括：安福寮塘、安福严田、峡江马埠、信丰嘉定、信丰正平、安远龙布、石城丰山、石城高田、黎川日峰、广昌甘竹、瑞金壬田、瑞金九堡、会昌中村、会昌高排、宜黄黄陂、乐安鳌溪。

1.2 试验方法

1.2.1 数据采集由全国卷烟评吸委员会部分委员（12名）依照《YC/T138-1998烟草及烟草制品感官评吸方法》对供试烟叶样品进行感官评吸打分，将打分结果作为评价数据。

1.2.2 评价因子及评价集的确立本研究评价指标因子集为F =｛烟气浓度、香气量、香气质、杂气、刺激性、余味｝；将各评价因子划分为好、较好、中等、稍差、差5个质量档次，得到评判集为G =｛好，较好，中等，稍差，差｝=｛Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ｝。

1.2.3 评价标准的确定为确定评判集所划分的5个质量档次的临界值（表1），本研究采用张勇刚等［11］的方法，将每个指标因子的最大值、最小值、平均值分别作为最优值、最差值、中等值，将最优值与中等值的中间值作为较好值，将最差值与平均值的中间值作为较差值。

表1 烤烟感官评吸质量评价指标的等级临界值

1.2.4 各评价指标熵值及熵权计算依据程启月［12］的方法进行计算，主要包括以下3个步骤：

（1）原始数据矩阵进行标准化。首先将原始数据按照矩阵X（m个评价指标，n个评价对象）进行排列，形成原始矩阵：

由于本试验所选取的评吸指标数据均属于越大越优型，将原始矩阵进行标准化转换，转换公式为：

转换后得到标准矩阵E = ( eij)m·n（eij为第j个评价对象在第i个指标上的标准值），eij∈［0，1］。

（2）熵值计算。熵值的计算公式为：

（3）熵权计算。计算公式为：

1.2.5 基于熵权的模糊综合评价

（1）模糊关系矩阵构建。对评判集G与评价指标因子集F进行单因子评价，构建单因子模糊关系矩阵R：

式中，n为评判集等级个数，m为评价指标因子的个数，rij为评价指标i对等级j的隶属度。由于感官评吸质量各指标均属于越大越优型，选用半升梯度函数来确定隶属度［13］，隶属于第Ⅰ级（j=1）的隶属函数为：

隶属于 j（j=2，3，4，…，m-1）级的隶属函数为：

隶属于最后1级（j=m）的隶属函数为：

式中，Sij为指标i在j等级的标准值，Ci为指标i 的原始值。由此可计算得到各评价对象的单因子评价矩阵R。

（2）综合评判结果计算。烤烟感官质量评判结果的计算公式为：

式中，Wi为每个评价指标所占的权重，“ 。”为模糊运算符号。

2 结果与分析

2.1 感官评价指标熵值、熵权分析

熵在信息论中是系统无序程度的度量，熵值越大，表示系统越混乱，携带的有效信息越少，效用值越低，熵权越小；熵值越小，表示系统越有序，携带有效信息量较多，效用值越高，熵权越大［13-14］。从表2可以看出，中部叶样品在香气量、刺激性和余味上存在较大差异，在浓度上差异较小；上部叶则在香气量、浓度上差距较明显，在余味上差异较小。

表2 烤烟感官质量评价指标熵值和熵权

2.2 模糊综合评价分析

从综合评价结果（表3）来看，安福寮塘、严田的中部叶感官评吸质量最好，评价等级均为Ⅰ级；安福严田的上部叶、信丰嘉定及信丰正平的中部叶评价等级为Ⅱ级；峡江马埠、信丰正平、安远龙布、石城丰山、石城高田、黎川日峰、广昌甘竹、瑞金壬田和九堡、会昌高排的上部叶为Ⅲ级；瑞金壬田和九堡、会昌中村和高排的中部叶，宜黄黄陂、乐安鳌溪的上部叶为Ⅳ级；峡江马埠的中部叶、会昌中村的上部叶以及乐安鳌溪的中部叶感官评吸质量最差，为Ⅴ级。

从所有样品对评判等级的隶属度来看，16个评价对象中部叶感官质量以安福寮塘、安福严田、信丰嘉定、信丰正平表现较好，宜黄黄陂、瑞金九堡、峡江马埠、乐安鳌溪表现较差；上部叶感官质量以安福寮塘、安福严田、信丰嘉定、广昌甘竹表现较好，安远龙布、宜黄黄陂、乐安鳌溪、会昌中村表现较差。此外，从烟叶部位来看，中部叶感官评吸质量隶属于Ⅲ级及以上状态的所占比例为56.25%，而上部叶所占比例达到81.25%。

表3 不同产地烟叶模糊综合评价及指数和法得分

将综合评价结果与感官评吸总分进行对比可知，模糊综合评价结果中判定等级较高的对象评吸总分较高，等级较低的评价对象评吸总分也较低，两种方法结果基本一致。

3 结论与讨论

本研究通过将熵权法与模糊综合评价结合，不仅得到与传统评吸得分相近的结果，也对江西烟区不同产地烟叶感官质量进行等级隶属度的判断，结果表明，部分产区相邻等级的隶属度较接近，以信丰正片中部叶为例，对Ⅲ级的隶属度为0.475，对Ⅳ级的隶属度为0.443，说明当对感官质量存在不良影响的因素出现时，产区等级隶属度可能会发生变化，因此，针对此类产区，应采取措施消除感官质量的不利因素，使烟叶品质维持在较高等级。

熵权法是在多个评价对象的情况下对评价目标因子进行权重确定的有效方法，可有效解决多因子客观赋权法计算繁琐、未考虑多个评价对象内在联系等问题［15-17］。本研究根据感官评吸指标的不同变异程度，运用熵权法对指标权重进行赋值，结果表明，香气量在烤烟中、上部叶评价体系中所占的权重均较大，说明江西各产地烤烟在香气量得分方面的表现存在较大差异。研究表明，烟叶香气受烟株大田生态条件、烤烟品种、施肥、采收成熟度以及烘烤工艺等诸多因素的影响［18-22］，因此，在大田生产过程中，针对香气不足的产区，应采取适当的栽培、调制措施提升烟叶香气量，从而促进烟叶质量均衡提高。

此外，熵权法虽然消除了人为因素对评吸指标权重的影响，但在实际卷烟生产中，部分工业企业对烟叶原料感官指标的偏好程度仍存在一定的差异，因此，对于感官评吸指标存在不同要求的评价工作，熵权法的应用需继续讨论。

［1］邵惠芳. 基于SOFM网络的烤烟感官质量聚类模式分析［J］. 中国烟草学报，2016，22（1）：13-23.

［2］张勇刚，张学伟，高远，等. 物元可拓法在烤烟感官质量评价中的应用［J］. 西北农业学报，2010，19（10）：96-100.

［3］王欣，赵云飞，闫铁军，等. 湖北烟区烤烟感官质量评价及与津巴布韦烤烟的相似性分析［J］. 烟草科技，2010（11）：5-8.

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