工業等級煙葉質量的主成分分析和聚類分析評價

王玉勝 扈強 梁榮 左安建 李旭華 金保鋒 葉為民

摘要 [目的]對不同工業等級的煙葉進行初步質量評價。[方法]選取總糖、施木克值、糖堿比、香氣量、香氣質、雜氣、刺激性、成熟度、身份、油分10個煙葉質量指標，以SPSS軟件為工具，運用主成分分析法和Q型聚類分析對韶關市始興縣14個不同工業等級標準的煙葉質量進行評價。[結果]分析表明，按累積貢獻率≥85%的標準，篩選出化學成分因子、感官質量因子、煙氣成分因子共3個主成分，其對變異的累積貢獻率達95.04%。不同等級的烤煙煙葉的綜合評價得分差異明顯，其中MO1、CF1、MF2 3個等級煙葉質量得分高于其他等級煙葉，而XO2、XF2、XO3 3個等級煙葉質量得分則低于其他等級煙葉。 聚類分析結果表明，14個不同等級樣品分為3類，其中第1類有CF2、MO2、CO1、MO3、MF2、MF3、CO2、ML2；第2類有MO1、MF1、CF1，第3類有XF2、XO3、XF3。[結論]研究可為工業等級煙葉質量評價提供參考。

關鍵詞 烤煙；主成分分析；聚類分析；工業等級

中圖分類號 S572 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）27-09518-02

The Evaluation of Principal Components Analysis and Cluster Analysis on Industrial Grading of Fluecured Tobacco

WANG Yusheng， HU Qiang， LIANG Rong et al

（China Tobacco Guangdong Industrial Co. Ltd.， Guangzhou， Guangdong 510145）

Abstract [Objective] The quality of different industrial grading tobacco was evaluated. [Method] Selecting 10 tobacco quality indicators， such as total sugar， Shmuck value， ratio of sugar to nicotine， aroma quantity， aroma quality， mixed gas， irritation， maturity degree， identity， oil， using SPSS software as tool， adopting principle component analysis method and Q type cluster analysis， tobacco quality of 14 industrial grading criteria in Shixing County， Shaoguan City was evaluated. [Result] The results showed that three principal components with accumulative contribution rate over 85% were obtained， named chemical component， sensory component and smoke component， their accumulative contribution rate over 95.04%. The comprehensive scores of the fluecured tobacco leafs were different obviously. The quality evaluation of MO1， CF1， MF2 were better than others ； The quality evaluation of XO2， XF2， XO3 were poorer than others. The results of Q cluster analysis showed， these samples were divided into three categories， the first category included CF2， MO2， CO1， MO3， MF2， MF3， CO2， ML2； The second category included MO1， MF1， CF1； The third category included XF2， XO3， XF3. [Conclusion] The study can provide reference for industrial grading tobacco quality evaluation.

Key words Fluecured tobacco； Principal component analysis； Cluster analysis； Industrial grading

卷煙高端產品的發展需要對煙葉原料進行等級細分，工業分級已成為高端產品發展的主流，同時，工業分級對于滿足卷煙產品加工需要，提高煙葉等級純度和烤煙原料可用性具有重要意義^[1-2]。工業分級是在煙葉復烤前根據卷煙工業需要，在不違背烤煙國家分級標準的前提下，借鑒國內外先進分級標準，通過引入更切合實際應用的外觀識別因子以達到煙葉外觀質量和內在品質的最大限度統一^[3-4]。幾乎每個煙草卷煙工業企業都會依據自身品牌特性，選擇適合自己工藝特點的煙葉原料，如紅塔集團從2006年開始建立煙葉工業分級體系，2009年已經由72個工業等級發展為83個工業等級，精挑細選后的煙葉原料為紅塔集團品牌發展奠定了堅實的基礎，也為其產品結構提升提供了有力的保障。提升產品結構、發展高端產品成為各卷煙品牌發展的首要任務，而高端的產品對煙葉原料提出了更高的要求，煙葉工業分級體系的構建，為這一目標的實現提供了一條有效途徑，如何對工業等級的煙葉進行評價，更是尤為重要。筆者選取總糖、施木克值、糖堿比、香氣量、香氣質、雜氣、刺激性、成熟度、身份、油分10個煙葉質量指標，以SPSS軟件為工具，運用主成分分析和聚類分析方法對韶關市始興縣不同工業等級的煙葉進行初步質量評價，以期能夠為工業等級煙葉質量評價提供幫助。

1 材料與方法

1.1 煙葉樣品與指標

試驗選取的煙葉樣品是不同工業分級標準等級的煙葉樣品。該工業等級煙葉是為根據廣東中煙的卷煙工業需求而設計的，其設計原則是：①滿足配方打葉、模塊組合加工要求，滿足“雙喜”高端品牌對煙葉原料的需求。②簡單易操作。③從等級名稱上能較直觀地反映煙葉的質量情況及使用方向。該煙葉工業等級設計的方法是：①按“雙喜”品牌配方的特點并結合廣東中煙每年調入煙葉常用等級將煙葉的部位分為4個，分別是X（下二棚）、C（中部）、M（上二棚薄葉）、B（上二棚）。②按煙葉基本色分成4個組，分別是L（檸檬黃）、O（淺橘黃）、F（橘黃/深橘黃）、R（紅棕色）。③依據煙葉綜合質量，分3個檔次：好（1）、中等（2）、一般（3）。 ④成熟度分5個檔次：非常成熟、成熟、欠熟、過熟、假熟。⑤其他品質因素如油分、色度、加工性能（成絲性等），使煙葉的內在質量、外觀特征都得到較好的體現，并達到簡單易懂，便于操作的目的。

該試驗選取2012年廣東省韶關市始興縣14個不同工業分級標準等級的煙葉樣品，分別是CF1、CF2、CO1、CO2、MF1、MF2、ML2、MF3、MO1、MO2、MO3、XF2、XO2、XO3。各等級中，第1個字母代表煙葉部位，第2個字母代表煙葉顏色，數字編號分別代表煙葉綜合質量好中差3個檔次，3個質量檔次主要是根據成熟度、均勻度、油分、身份、長度、殘傷等因子進行綜合確定。樣品等級由廣東中煙專職評級人員按照工業化分級標準進行，等級合格率達到 85% 以上。每個樣品取2 kg，用于煙葉外觀質量、化學成分、感官質量指標鑒定，選取總糖、施木克值、糖堿比、香氣量、香氣質、雜氣、刺激性、成熟度、身份、油分10個指標進行分析。其中外觀質量的鑒定根據GB 263592<烤煙>分級標準^[5]，并結合采用專家咨詢法；化學成分的測定依據王瑞新等的方法^[6]；感官質量評價依據于建軍的方法^[3]，并結合專家咨詢法。

1.2 分析方法

利用SPSS17.0軟件，采用主成分分析法對分析指標進行了分析，求出特征根和特征向量，選出幾個較大的特征根及相應的特征向量，使其累積貢獻率達到90%以上，使研究的性狀數量得到簡化，從而得出主成分分析的結果，并運用SPSS軟件中的Q型聚類分析對不同工業等級煙葉進行聚類分析^[7-9]。

2 結果與分析

2.1 工業等級煙葉質量的主成分分析

根據特征值大于1的原則^[7-8]提取了3個主成分（表1），其特征值分別為：404、2.91、2.55，各個主成分的方差貢獻率分別為40.44%、2906%、25.54%，累積貢獻率達95.04%，代表了煙葉質量的95.04%的信息。

2.2 工業等級煙葉質量的聚類分析

利用統計軟件SPSS17.0 提供的方法進行Q 型聚類分析，得到的聚類結果見表4。

從表4可以看出，第Ⅰ類有8個樣品，分別有CF2、MO2、CO1、MO3、MF2、MF3、CO2、ML2，這一類總糖含量、施木克值、糖堿比、香氣量、香氣質、雜氣、刺激性、成熟度、身份等指標介于第2類和第3類之間；第2類有MO1、MF1、CF1等級，這一類總糖含量、施木克值、糖堿比、香氣量、香氣質、雜氣、刺激性、成熟度、身份等指標高于第1類和第3類的指標；第3類有XF2、XO3、XF3 3個樣品，這一類總糖含量、施木克值、糖堿比、香氣量、香氣質、雜氣、刺激性、成熟度、身份等指標低于第1類和第2類的指標；油分在這3類中差別不明顯。根據以上的分類結果，可將這14個依據工業化分級標準做成等級樣品的煙葉投入打葉復烤車間進行配方打葉加工。

3 結論與討論

該試驗運用主成分分析法對不同工業等級的煙葉樣品進行質量評價，結果表明，所選取的10個分析指標可歸納為3個主成分因子，即化學成分因子、感官質量成分因子、外觀質量成分因子，這3個主成分對總變異的累積貢獻率達9504%，基本反映了烤煙煙葉質量的全部信息。由分析結果可知，不同等級的烤煙煙葉的綜合評價得分差異明顯，其中MO1、CF1、MF2 3個等級煙葉質量得分高于其他等級煙葉，而XO2、XF2、XO3 3個等級煙葉質量得分則低于其他等級煙葉。因此，通過質量得分評價，對卷煙工業企業如何使用不同等級煙葉提供了參考。

該研究運用Q型聚類分析對不同工業等級的煙葉樣品進行聚類，將14個不同等級樣品分為3類，其中第1類有CF2、MO2、CO1、MO3、MF2、MF3、CO2、ML2；第2類有MO1、MF1、CF1，第3類有XF2、XO3、XF3。每類的煙葉質量具有不同的特點，這為不同等級煙葉在配方打葉中的應用提供了依據，也為合理使用煙葉提供了參考。

參考文獻

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