基于熵權模糊綜合評價法的江西烤煙感官質量評價

焦紹赫，何寬信，王念磊，張啟明，張海偉，趙攀攀

（1.江西省煙草科學研究所，江西 南昌 330025；2.浙江中煙工業有限公司技術中心，浙江 杭州 310008）

感官評吸是衡量煙葉品質優劣的重要手段和依據，如何選用適當的評吸數據分析方法對烤煙感官質量進行評價已成為相關領域的研究熱點。邵慧芳等［1］運用 SOFM網絡對烤煙感官品質進行了聚類分析，張勇剛等［2］運用物元可拓法建立了烤煙感官質量評價模型，王欣等［3］采用加權和法對湖北煙葉感官質量進行了分析。由于評吸數據本身具有一定的模糊特性［4-5］，模糊綜合評價可以根據模糊數學隸屬度的原理將評吸數據的定性評價轉化為定量評價，因此，用模糊數學的思想建立烤煙感官質量評價體系往往比傳統方法更為客觀、有效。

目前，烤煙模糊綜合評價方法權重的確定主要依靠評吸專家主觀賦值、層次分析等主觀方法［2，6］，但此方法過度依賴專家的主觀認識，導致在一定程度上并未完全真實地反映數據的原始情況。熵權法是綜合考慮各因素所能提供信息量的一種數學計算方法，可以較為準確地反映各指標因素所蘊含的有效信息，進而對指標因素進行量化處理［7］。熵權法已較廣泛地應用于品種評價、土地營養狀況評價、生態安全評價等領域［8-10］。本研究運用熵權理論結合模糊綜合評價法對江西烤煙感官質量進行分析探討，以期明確江西烤煙感官質量現狀，為煙葉大田生產技術改進提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為2016年江西省16個產煙鄉鎮共32份煙葉樣品（C3F、B2F各16份）。取樣點具體包括：安福寮塘、安福嚴田、峽江馬埠、信豐嘉定、信豐正平、安遠龍布、石城豐山、石城高田、黎川日峰、廣昌甘竹、瑞金壬田、瑞金九堡、會昌中村、會昌高排、宜黃黃陂、樂安鰲溪。

1.2 試驗方法

1.2.1 數據采集 由全國卷煙評吸委員會部分委員（12名）依照《YC/T138-1998煙草及煙草制品感官評吸方法》對供試煙葉樣品進行感官評吸打分，將打分結果作為評價數據。

1.2.2 評價因子及評價集的確立 本研究評價指標因子集為F =｛煙氣濃度、香氣量、香氣質、雜氣、刺激性、余味｝；將各評價因子劃分為好、較好、中等、稍差、差5個質量檔次，得到評判集為G =｛好，較好，中等，稍差，差｝=｛Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ｝。

1.2.3 評價標準的確定 為確定評判集所劃分的5個質量檔次的臨界值（表1），本研究采用張勇剛等［11］的方法，將每個指標因子的最大值、最小值、平均值分別作為最優值、最差值、中等值，將最優值與中等值的中間值作為較好值，將最差值與平均值的中間值作為較差值。

表1 烤煙感官評吸質量評價指標的等級臨界值

1.2.4 各評價指標熵值及熵權計算 依據程啟月［12］的方法進行計算，主要包括以下3個步驟：

（1）原始數據矩陣進行標準化。首先將原始數據按照矩陣X（m個評價指標，n個評價對象）進行排列，形成原始矩陣：

由于本試驗所選取的評吸指標數據均屬于越大越優型，將原始矩陣進行標準化轉換，轉換公式為：

轉換后得到標準矩陣E = ( eij)m·n（eij為第j個評價對象在第i個指標上的標準值），eij∈［0，1］。

（2）熵值計算。熵值的計算公式為：

（3）熵權計算。計算公式為：

1.2.5 基于熵權的模糊綜合評價

（1）模糊關系矩陣構建。對評判集G與評價指標因子集F進行單因子評價，構建單因子模糊關系矩陣R：

式中，n為評判集等級個數，m為評價指標因子的個數，rij為評價指標i對等級j的隸屬度。由于感官評吸質量各指標均屬于越大越優型，選用半升梯度函數來確定隸屬度［13］，隸屬于第Ⅰ級（j=1）的隸屬函數為：

隸屬于 j（j=2，3，4，…，m-1） 級的隸屬函數為：

隸屬于最后1級（j=m） 的隸屬函數為：

式中，Sij為指標i在j等級的標準值，Ci為指標i 的原始值。由此可計算得到各評價對象的單因子評價矩陣R。

（2）綜合評判結果計算。烤煙感官質量評判結果的計算公式為：

式中，Wi為每個評價指標所占的權重，“ 。”為模糊運算符號。

2 結果與分析

2.1 感官評價指標熵值、熵權分析

熵在信息論中是系統無序程度的度量，熵值越大，表示系統越混亂，攜帶的有效信息越少，效用值越低，熵權越小；熵值越小，表示系統越有序，攜帶有效信息量較多，效用值越高，熵權越大［13-14］。從表2可以看出，中部葉樣品在香氣量、刺激性和余味上存在較大差異，在濃度上差異較小；上部葉則在香氣量、濃度上差距較明顯，在余味上差異較小。

表2 烤煙感官質量評價指標熵值和熵權

2.2 模糊綜合評價分析

從綜合評價結果（表3）來看，安福寮塘、嚴田的中部葉感官評吸質量最好，評價等級均為Ⅰ級；安福嚴田的上部葉、信豐嘉定及信豐正平的中部葉評價等級為Ⅱ級；峽江馬埠、信豐正平、安遠龍布、石城豐山、石城高田、黎川日峰、廣昌甘竹、瑞金壬田和九堡、會昌高排的上部葉為Ⅲ級；瑞金壬田和九堡、會昌中村和高排的中部葉，宜黃黃陂、樂安鰲溪的上部葉為Ⅳ級；峽江馬埠的中部葉、會昌中村的上部葉以及樂安鰲溪的中部葉感官評吸質量最差，為Ⅴ級。

從所有樣品對評判等級的隸屬度來看，16個評價對象中部葉感官質量以安福寮塘、安福嚴田、信豐嘉定、信豐正平表現較好，宜黃黃陂、瑞金九堡、峽江馬埠、樂安鰲溪表現較差；上部葉感官質量以安福寮塘、安福嚴田、信豐嘉定、廣昌甘竹表現較好，安遠龍布、宜黃黃陂、樂安鰲溪、會昌中村表現較差。此外，從煙葉部位來看，中部葉感官評吸質量隸屬于Ⅲ級及以上狀態的所占比例為56.25%，而上部葉所占比例達到81.25%。

表3 不同產地煙葉模糊綜合評價及指數和法得分

將綜合評價結果與感官評吸總分進行對比可知，模糊綜合評價結果中判定等級較高的對象評吸總分較高，等級較低的評價對象評吸總分也較低，兩種方法結果基本一致。

3 結論與討論

本研究通過將熵權法與模糊綜合評價結合，不僅得到與傳統評吸得分相近的結果，也對江西煙區不同產地煙葉感官質量進行等級隸屬度的判斷，結果表明，部分產區相鄰等級的隸屬度較接近，以信豐正片中部葉為例，對Ⅲ級的隸屬度為0.475，對Ⅳ級的隸屬度為0.443，說明當對感官質量存在不良影響的因素出現時，產區等級隸屬度可能會發生變化，因此，針對此類產區，應采取措施消除感官質量的不利因素，使煙葉品質維持在較高等級。

熵權法是在多個評價對象的情況下對評價目標因子進行權重確定的有效方法，可有效解決多因子客觀賦權法計算繁瑣、未考慮多個評價對象內在聯系等問題［15-17］。本研究根據感官評吸指標的不同變異程度，運用熵權法對指標權重進行賦值，結果表明，香氣量在烤煙中、上部葉評價體系中所占的權重均較大，說明江西各產地烤煙在香氣量得分方面的表現存在較大差異。研究表明，煙葉香氣受煙株大田生態條件、烤煙品種、施肥、采收成熟度以及烘烤工藝等諸多因素的影響［18-22］，因此，在大田生產過程中，針對香氣不足的產區，應采取適當的栽培、調制措施提升煙葉香氣量，從而促進煙葉質量均衡提高。

此外，熵權法雖然消除了人為因素對評吸指標權重的影響，但在實際卷煙生產中，部分工業企業對煙葉原料感官指標的偏好程度仍存在一定的差異，因此，對于感官評吸指標存在不同要求的評價工作，熵權法的應用需繼續討論。

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