基于组合客观赋权法的进口茄衣质量评价

王荣浩，施友志，李林林，丁宁，王剑，刘利平，闫铁军，刘洋，时向东，潘勇*

雪茄烟专栏

基于组合客观赋权法的进口茄衣质量评价

王荣浩1，施友志1，李林林1，丁宁2，王剑1，刘利平1，闫铁军1，刘洋1，时向东2，潘勇1*

1 湖北中烟工业有限责任公司，湖北省武汉市东西湖区金山大道1355号，430000；2 河南农业大学 烟草行业烟草栽培重点实验室，河南省郑州市金水区农业路63号，450000

【】为建立更加合理的雪茄茄衣烟叶质量评价方法。以13个主要的进口茄衣样品为材料，测定了物理特性指标和化学成分指标，邀请专家对外观质量指标和感官质量指标进行打分，并对各指标数据进行了标准化处理。（1）4项一级指标的层次分析法主观赋权权重依次为外观质量（0.48），物理特性（0.22），化学成分（0.07），感官质量（0.23）；（2）组合了类间标准差法、CRITIC法和熵值法3种客观赋权后的二级指标权重的标准差较组合前提高；（3）结合了主客观赋权方法的综合赋权结果中，烟灰白度（0.0679）、残伤（0.0611）和支脉夹角（0.0444）指标权重系数较大，钾氯比值（0.0087）、干燥度（0.0095）和钾含量（0.0097）指标权重系数较小。该方法对一级质量指标采用主观法赋权，对二级质量指标采用3种客观法赋权，将主、客观权重的信息有效综合，较单一赋权更有效地反映出了各二级指标的重要程度。

雪茄；进口茄衣；质量评价；层次分析法；组合客观赋权法；

高档手工雪茄对烟叶原料质量较为依赖[1]。目前，国内雪茄工业使用的茄衣原料主要依靠进口[2]。因此，对雪茄茄衣烟叶进行科学、准确地质量评价是企业原料采购、技术应用的重要参考。

烟叶质量评价体系主要包含外观质量、物理特性、化学成分及感官质量4个方面，各方面下又有繁多的评价指标[3]。准确评价烟叶质量需要选取适当的指标，并根据其重要性赋予不同的权重。指标权重的大小会直接影响评价结果，因此保证指标权重的合理性是质量评价的核心问题[4]。指标评价的赋权方法从实际应用角度出发，对各指标的权重大小进行确定，分为主观赋权和客观赋权2种。主观赋权法是指通过专家主观判断以确定指标的重要性。其典型代表有Delphi法、专家咨询法和层次分析法等[5]。蒋佳磊等[6]采用层次分析法，通过专家对参评指标贡献度的判断计算权重，构建了烤烟化学成分评价模型。董香娥等[7]采用专家咨询法对参评指标直接进行赋权，评价了云南烤烟烟叶外观质量。主观赋权法的优点在于对应用实际的符合程度较好。而客观赋权法是定量的分析方法，基于指标自身携带的数据信息，通过数理推导计算出指标权重，如熵值法、主成分分析法和变异系数法等[8]。张勇刚等[9]通过计算不同感官指标的熵值，对携带信息量较大的指标相应赋予较大的权重，并对四川省6个主产烟区的烤烟进行了感官质量评价。田茂成等[10]采用主成分分析法，根据所选主成分的方差贡献率比重作为其权重，评价了湘西州烤烟烟叶物理特性。客观赋权的优点在于面对繁多的指标类型时，避免了受研究者自身认识水平的影响，能更有效地传递评价指标的数据信息和差别[11]。

雪茄茄衣烟叶由于其使用方法的特殊性，单一赋权法难以对其质量做出真实反映，且无论是主观法还是客观法都有其局限性[12]。前人分别利用不同的赋权方法围绕烤烟烟叶质量进行评价，但对雪茄烟叶质量评价方面的研究较少。为此，本文对烟叶质量评价指标进行分类，以外观质量、物理特性、化学成分和感官质量等4项上层指标为一级指标，采用主观赋权；以一级指标的下层细分各项（如成熟度、叶厚、总糖、香气质等）共36项为二级指标，采用组合客观赋权，结合主、客观赋权法各自的优点，建立茄衣烟叶质量综合评价模型，对目前国内雪茄工业主要使用的进口茄衣质量进行综合评价，以期为原料采购及工业使用提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为13份用于高档手工雪茄生产的烟叶材料，均为由国外烟叶市场采购的茄衣烟叶（表1）。样品取自湖北中烟三峡卷烟厂、四川中烟长城雪茄烟厂。

表1 进口茄衣烟叶样品清单

Tab.1 List of imported wrapper samples

1.2 测定项目与方法

1.2.1 茄衣烟叶外观质量测定

外观质量的评价由国家烟草栽培生理生化基地组织专家进行。对茄衣烟叶进行烟叶成熟度、结构、身份、油分、残伤、青杂、色度、长宽、颜色均匀度、支脉粗细、支脉夹角、支脉平伏度等12项指标进行评分。具体打分标准见表2。

表2 茄衣外观质量评分标准

Tab.2 Appearance quality scoring standard of wrapper

1.2.2 茄衣烟叶物理特性测定

检测前，将烟叶置于温度22℃、相对湿度60%的恒温恒湿箱（Binder KBF 240）中平衡水分7 d，随机抽取50片烟叶制备鉴定样品。测定茄衣样品的叶厚、叶质重、含梗率、平衡含水率、拉力强度、烟灰白度。物理特性的具体测量参考吉书文的方法[11]；烟灰白度指雪茄烟燃烧产生的灰分的白度值，因而把其归类至物理特性中，烟灰白度的测量方法参见标准GB/T3979—2008。

1.2.3 茄衣烟叶化学成分测定

总糖、烟碱、总氮、钾、氯的含量采用连续流动分析法测定[12]。

1.2.4 茄衣烟叶感官质量评价

将烟叶样品交由专业雪茄卷制工分别卷制为长105 mm，直径9.5 mm的雪茄烟（茄衣、茄套茄芯均由同种烟叶组成），并将样品放置于温度20℃，湿度65%的恒温恒湿箱中平衡水分14 d。将平衡好水分的样品交由国家烟草栽培生理生化基地专家进行评吸，采用9分制打分方法，对香气质、香气量、透发程度、杂气、浓度、劲头、细腻程度、成团性、干净度、刺激性、干燥度、和甜度共12个指标分别进行评分，打分细则见表3。

表3 茄衣感官质量评分标准

Tab.3 The sensory quality scoring standard of wrappers

1.3 数据标准化处理

在数据处理过程中，茄衣烟叶的物理特性指标和化学成分指标由客观测量得出，属于定量指标，需要对各指标进行量纲归一化处理。本文采用模糊数学理论计算各指标的隶属度。结合前人研究结果[6]与专家意见，确定烟叶物理特性与化学成分各指标所属的隶属函数类型及转折点如表4所示。

表4 茄衣烟叶物理特性及化学成分指标的隶属函数类型、临界值

Tab.4 Membership function types and critical values of physical characteristics and chemical composition indexes of wrapper samples

续表4

类型Types指标Index隶属函数Membership function下临界值X1Lower critical value X1最优值下限X3Optimal value lower limit X3最优值上限X4Optimal upper limit X4上临界值X2Upper critical value X2 化学成分总植物碱/%抛物线型11.83.86 总氮/%23.545 氮碱比0.712.54.5 钾/%S型2//6 钾氯比1.5//8 还原糖/总糖0.3//0.9

与物理特性及化学成分不同，茄衣烟叶的外观及感官质量得分由专家打分得出，为使其分值与标准化后的物理及化学得分量级一致，根据前人研究，对外观质量和感官质量分别利用归一化法[6]和效果测度法[15]进行标准化处理。相关公式为：

归一化法（非负平移）：

式中：为外观指标的归一化值；D为指标原始值；D为最小值；D为最大值。

上限效果测度法：

式中：u为原始值，u为指标最大值。

表5 无量纲化处理后的数据

Tab.5 Data after dimensionless processing

1.4 权重计算

1.4.1 类间标准差法

1.4.2 CRITIC法

1.4.3 熵值法

1.4.4 层次分析法

参考宋朝鹏[19]的方法，对茄衣烟叶的外观质量、物理特性、化学成分及感官质量采用层次分析法进行归纳，邀请来自河南农业大学烟草国家栽培生理生化研究基地、四川长城雪茄烟厂、湖北三峡卷烟厂、海南建恒哈瓦那雪茄有限公司的14名专家对雪茄茄衣不同指标平均偏好打分如表6所示。

表6 专家对各指标的平均偏好赋值

Tab.6 Experts’ average preference assignments for each indicator

经计算得到雪茄烟茄衣不同指标偏好权重，见表7（计算过程略）：

表7 茄衣各指标权重计算结果

Tab.7 Calculation results of the weight of each index of the wrapper

1.4.5 评价结论的一致性检验

其中，d为在第个和第个两种组合评价方法下排序的等级差，其中，=1,2,…，r。=1,2,…，r。当r＞0时，表明两个方法之间具有正相关；当r＜0时，表明两个方法之间具有负相关；当r=0时，表明两个方法不相关。

1.4.6 组合赋权法综合得分计算

组合主客观权重的综合得分计算步骤如下：

1.5 数据处理

运用Matlab 2014b和Excel软件进行数据统计与分析，Oringin2018软件进行统计作图。

2 结果与分析

2.1 客观赋权法权重指标大小

以W1、W2、W3分别代表类间标准差法、CRITIC法、熵值法计算得到的权重。以e1～e12分别代表：成熟度、结构、身份、油分、残伤、青杂、色度、长宽、颜色均匀度、支脉粗细、支脉夹角、支脉平伏度等指标；p1～p6分别代表：叶厚、叶质重、含梗率、平衡含水率、拉力强度、烟灰白度等指标；c1～c6分别代表：总氮、烟碱、氮碱比、钾、钾氯比、还原糖/总糖等指标；s1～s12分别代表：香气质、香气量、透发程度、杂气、浓度、劲头、细腻程度、成团性、干净度、刺激性、干燥度、甜度等指标。

由图1可知，外观质量的相关指标中，残伤得分在3种方法中的权重值均为最高，说明各类进口茄衣的该指标间波动较大。而颜色均匀度在类间标准差法和熵值法中的权重均为各指标最低值，分别为0.075和0.056，说明相较其他指标而言，该指标得分在各样品间的差异不大，因此对其的赋权也较低。物理特性相关指标中，烟灰白度的权重在3种方法中均为最高，分别为0.246，0.277和0.403，权重较低的指标为叶厚和含梗率。化学成分中权重最高的指标是烟碱，分别为0.253，0.213和0.405。感官质量相关指标中，香气质和香气量权重较大，干燥度和甜度的权重较低。由上表可以看出，利用3种客观赋权法得到的权重结果存在一定的差异。例如，两糖比的权重在W1和W2中均为最低，而在W3中却处于较高的水平；支脉粗细在W1与W3中权重较低，而在W2中权重较高。因此为验证其可靠性，利用Spearman等级相关系数分别对外观、物理、化学及感官质量的3种评价结果进行一致性检验。

由表8可知，Speraman等级相关系数中除了物理特性方面的类间标准差法与熵值法之间（0.676）、CRITIC法与熵值法之间（0.786）较低外，其余各系数均较接近1。因此，3种客观赋权法之间具有明显的正相关关系，且相关系数很高，说明这3种赋权方法具有较好的一致性，符合组合赋权法对评价方法集所要求的相容性和一致性[21]。

表8 客观赋权法评价结果Spearman等级相关系数矩阵

Tab.8 Evaluation results of objective weighting method and Spearman rank correlation coefficient matrix

2.2 主客观组合赋权

2.2.1 结合客观权重后的各样品外观质量、物理特性、化学成分和感官质量得分

由图2可知，外观质量方面，得分最低值是0.124，为样品6（印尼CTI FIK KAK I-K）；得分最高的是样品10（厄瓜多尔 TIPO Z/CLARO BL），为0.796。除样品6外，其余各茄衣外观质量的得分均处于0.4～0.8的区间内，平均得分为0.597。物理特性方面，样品13（巴西阿拉皮拉卡 PFS CLARO）的得分最低，为0.423，与其余样品得分的差异较大。化学成分方面，各类茄衣的得分均在0.4分以上，但波动较大，最高分是0.827，为样品11（厄瓜多尔 TIPO Z/CASTANO BL）。感官质量上，各茄衣样品得分较高，均在0.8分以上，波动较小，得分平均值为0.895。感官质量得分以样品9（印尼CTI DKAI/CC/IS）最高，为0.956。

2.2.2 组合赋权法各二级指标权重

将利用3种客观赋权法确定的二级指标权重系数均值分别乘以层次分析法确定的相应一级指标权重，得到最终的组合权重。由表9可以看出，权重最大的二级指标依次是烟灰白度、残伤、支脉夹角和成熟度，为0.0679、0.0611、0.0444和0.0419。权重最小的是钾氯比、干燥度和钾含量，为0.0087、0.0095和0.0097。受层次分析法权重的影响，整体来看外观质量的权重相对较大，化学指标的权重较小。组合后4种指标权重的标准差分别为0.0148，0.0664，0.0560和0.0326。除外观指标组合后权重的标准差低于熵值法外，其余3种指标组合权重的标准差均高于组合前，可以认为组合后的权重能更有效地反映出各二级指标的重要程度。

表9 茄衣质量指标最终权重

Tab.9 Final weights of wrapper quality indicators

2.3 组合赋权法综合得分

组合赋权法得到的各指标权重与通过层次分析法得到的一级指标权重相结合，计算得到各茄衣样品的综合得分，见表10。综合得分最高的是样品10（厄瓜多尔 TIPO Z/CLARO BL），为0.795；得分最低的是样品6（印尼CTI FIK KAK I-K），为0.413。将各样品依照产地划分为4类，计算各产地平均得分。

表10 进口茄衣样品综合得分

Tab.10 Comprehensive scores of imported wrapper samples

由表11可知，厄瓜多尔茄衣在外观质量、化学成分和感官质量上均得分最高，综合得分为0.760。巴西茄衣在物理特性和化学成分上的表现较差，综合表现也最差，得分为4个产地中最低，为0.644。

表11 各产地茄衣样品综合得分

Tab.11 Comprehensive scores of wrapper samples from various origins

3 讨论

茄衣作为雪茄烟支的最外层部分，是产品档次的直观体现，也是雪茄烟叶中最为昂贵的类型[24]。因此，准确的烟叶质量评价有助于工业企业的原料采购与使用。近年来，针对烟叶质量评价体系的研究主要围绕烤烟进行[25-27]，而由于雪茄产品制作工艺的特殊性，茄衣对原料的要求与烤烟相比侧重点有所不同，不能直接沿用烤烟的质量评价标准。例如，烤烟烟叶的外观质量一般作为分级标准，而在雪茄上外观质量是体现茄衣价值的核心指标。高档雪茄对茄衣的外观要求较为苛刻，茄衣需要同时具备完整度高、颜色均匀一致、油分充足、支脉细腻、结构疏松等特点[28]。烤烟对物理特性没有较高的要求，而雪茄茄衣需要通过手工卷制到烟胚上，因此对叶片的拉力强度、叶型大小等有一定的要求。总的来说，工业企业要求优质茄衣应具备较好的外观质量、物理特性满足卷制要求、在感官质量上不对整支雪茄的风格造成不利影响等特点[29-30]。鉴于此，本研究根据生产实际的要求针对雪茄的外观质量、物理特性、化学成分及感官质量4个一级指标采用层次分析法主观赋权。层次分析法通过邀请专家，对若干指标中的任意两个进行两两比较的方式，有效避免了在主观层面难以同时面对多个指标进行精确判断的问题[31]。本研究通过构造判断矩阵计算得出，4个一级指标权重依次为外观质量（0.48）、物理特性（0.22）、化学成分（0.07）、感官质量（0.23），基本与实际生产中的需求相符。其中外观质量权重最大，体现了外观质量是茄衣烟叶质量的核心。

由于烟叶质量评价的二级指标较多，各评价指标的意义不同，不能简单地将各评价指标进行相加[32]。同时评价指标具有复杂性，在主观难以准确把握[33]，因此本研究采用客观赋权，通过熵值法、CRITIC法及类间标准差法进行组合以确定二级指标权重，减少人为赋权导致误差的同时凸显各指标的重要程度。其中，熵值法赋权的本质是利用各指标信息的价值系数进行计算，其价值系数越高对评价的重要性越高。CRTIC法是以衡量评价指标间的对比强度和冲突性为基础，对指标的相对重要性进行判断。类间标准差法以指标值的变异程度为判断标准，变异程度越大所提供的信息量越大，指标权重也越高。客观赋权由于其透明性高、再现性好的优点[34]，近年来被广泛应用于单一指标类型的烟叶质量评价[35-37]。然而，客观赋权法是依据数据间的差异确定指标权重，数据差异越大，该指标的权重也就越大[38]。但数据差异程度的大小并不能反映指标的重要程度，在相同的烟叶质量评价指标体系下，更换样本，其指标权重也会发生变化[39]。

由于客观赋权方法的原理迥异，对各指标的重要性认识有所差异。利用单一的客观赋权法进行评价，虽然排除了主观干扰，但评价结果并不可靠[40]。本研究通过对采用主观赋权的一级指标权重和采用3种客观赋权方法的二级指标进行组合，结合了主观经验价值与客观信息价值。同时，组合后的权重标准差较组合前有所提高，表明组合后的权重更有效地反映出了各二级指标的重要程度。

随着近年来国内雪茄烟新产区的逐步开辟，需要尽快建立完善、准确的雪茄烟叶质量评价体系以衡量雪茄原料的优劣。今后应当在诸如质量指标的取舍、主客观赋权方法集的选取等方面开展进一步的研究。

4 结论

依据目前烟叶质量评价的实际情况，通过类间标准差法、熵值法、CRITIC法计算茄衣烟叶二级质量指标的单一权重，并结合层次分析法得到的一级质量指标权重，建立了基于组合客观赋权法的模糊综合评价模型，对主要的进口茄衣烟叶进行了质量评价。结果表明，进口茄衣在感官质量上整体表现较好，厄瓜多尔产区的茄衣综合质量最优。

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Quality evaluation of imported wrappers based on combined objective weighting method

WANG Ronghao1, SHI Youzhi1, LI Linlin1, DING Ning2, WANG Jian1, LIU Liping1, YAN Tiejun1, LIU Yang1, SHI Xiangdong2, PAN Yong1*

1 Hubei China Tobacco Industry Co., Ltd., No. 1355, Jinshan Avenue, Dongxihu District, Wuhan, Hubei, 430000;2 Laboratory of Tobacco Cultivation for Tobacco Industry, Henan Agricultural University, No. 63 Nongye Road, Jinshui District, Zhengzhou, Henan, 450000

This study aims to establish a more reasonable quality evaluation method of cigar wrapper.By using 13 main imported wrapper samples as materials, their physical properties and chemical composition indicators were determined, and experts were invited to evaluate the appearance quality indicators and sensory quality. The indicators were scored and the data of each indicator was standardized.(1) The subjective weights of the four first-level indexes in the AHP included appearance quality (0.48), physical properties (0.22), chemical composition (0.07), and sensory quality (0.23); (2) The standard deviation of the weight sof the secondary index after the combination of inter-class standard deviation method, CRITIC method and entropy method was higher than before the combination; (3) In the comprehensive weighting results obtained by integrating subjective and objective weighting methods, the weight coefficients of indicators of smoke gray and white degree (0.0679), disability (0.0611) and branch angle (0.0444) were larger, and the weight coefficients of potassium-chloride ratio (0.0087), dryness (0.0095) and potassium content (0.0097) were smaller.The subjective weighting method was adopted for the first-level quality indicators, and three objective weighting methods were adopted for the second-level quality indicators. By integrating both the subjective and objective weights, it is more reasonable to reflect the each second-level indicator weight than single weighting.

cigars; imported wrappers; quality evaluation; analytic hierarchy process; combination objective weighting method

. Email：160935@qq.com

王荣浩，施友志，李林林，等.基于组合客观赋权法的进口茄衣质量评价[J]. 中国烟草学报，2022，28（2）.WANG Ronghao, SHI Youzhi, LI Linlin, et al. Quality evaluation of imported wrappers based on combined objective weighting method[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2022,28(2).doi:10.16472/j.chinatobacco. 2021.T0068

湖北中烟工业有限责任公司科技计划项目“黄鹤楼叶束式手卷雪茄原料生产技术研究”（No.2019420000340641）

王荣浩（1995—），硕士，助理农艺师，主要从事雪茄烟质量评价，Email：xvchenwang@163.com

潘勇（1971—），主要从事雪茄烟发酵工艺研究，Tel：13997731680，Email：160935@qq.com

2021-04-15；

2022-02-21