基于感官分析技術的烤煙厚度參比樣研制

田濤，劉正玲，史波林

1 河南中煙工業有限責任公司技術中心，河南省鄭州市管城回族區經開第三大街9號 450000;

2 云南省煙草公司昆明市公司，云南省昆明市盤龍區北京路523號 655000;

3 中國標準化研究院食品與農業標準化研究所，北京市海淀區知春路4號 100191

《烤煙》國家標準[1]中“身份”作為評價烤煙外觀質量的品質因素之一，其含義是指煙葉的厚度、細胞密度和單位面積重量，通常分為薄、稍薄、中等、稍厚、厚 5個檔次。然而，在對不同產區煙葉的外觀品質評價中，經常發生煙葉的身份被描述為同一檔次，其實際身份卻不一致的現象，使得在跨區交接時，因不容易把握檔次界限而導致對等級質量認定的分歧。這種現象也容易造成初學者的迷惑不解。

為了改變這種現象，研制相應的參比樣是一種可靠的科學手段。由于身份屬于復合型指標，本身概念不好把握，同時也沒有對應的儀器測量作為輔助驗證。而厚度分指標是身份評價的關鍵指標，是指葉片上下相對兩面之間的距離，即葉片的厚薄程度，在煙葉評級操作中通過眼看、手摸來感受葉片的厚度，在研究中可以通過厚度測量儀器檢測葉片的實際厚度，這給建立烤煙厚度參比樣提供了測量參考，避免了純主觀經驗的臆斷。

本研究按照建立感官特性參比樣一般導則，采集涵蓋全國不同厚度的煙葉作為參比樣備選樣品，通過感官分析排序法結合概率論與數理統計方法研究厚度檔次數，借助外部評價小組與外部預測樣品來驗證分析烤煙厚度參比樣建立的檔次合理性與評價實用性，探討參比樣儀器實測厚度與感官厚度檔次間的心理物理學規律。本研究為烤煙厚度參比樣建立提供理論依據與驗證手段，也為實現感官評價的量化、引導經驗性煙葉評級向客觀化方向拓展提供實踐探索。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 樣品收集

為了保證所研制烤煙厚度參比樣的代表性與全面性，備選參比樣的厚度應涵蓋該特性最小至最大的范圍。結合魏春陽等[2]和張鑫等[3]的研究基礎，本研究備選參比樣采集了厚度最小的長江中上游煙區和厚度最大的黃淮煙區樣品，并用西南煙區煙葉補充中間厚度的樣品（表1）。每個產地三個部位各取樣50個。

表1 所收集樣品的信息明細Tab.1 Information of collected samples

1.1.2 樣品制備

根據煙葉評級專家經驗及相關研究報道，在距離主脈 1/2 半葉寬處厚度穩定性最好[3]。本實驗沿煙葉主脈平行方向裁取半片煙葉的中間部分做成12cm×6cm的樣品（圖1）。

圖1 取樣位置示意圖Fig.1 Sampling location

制作和檢測參比樣時，所處環境溫度、濕度應符合環境要求：溫度（22±2）℃，相對濕度（60±5）%。

1.2 評價員及儀器設備

根據《感官分析實驗室人員一般導則》[4]，成立感官評價小組進行感官評價。組成人員要符合煙葉評級職業能力[5]要求：具有準確進行與業務有關的文字和語言表達的能力；具有迅速、準確、靈活地運用手、鼻、眼等器官完成既定操作的能力。本研究感官評價小組由具備煙草行業煙葉評級技師資格的11位人員組成，并從中確定一人為組長。

千分測厚規，分辨率0.001mm（上海川陸量具有限公司）；CHY-CB測厚儀，分辨率0.1μm（濟南蘭光機電技術有限公司）。

1.3 厚度測試方法

1.3.1 烤煙厚度感官評價

通過人體感官（眼看、手摸）感測到的葉片厚度為感官厚度，經過兩兩比較可分為厚薄不同的檔次。煙葉的感官厚度以觸覺感受為主，拇指在上，食指和中指在下，手捏葉片輕搓，根據指尖末梢神經感受的刺激強度大小來判斷。煙葉評級時主要是感受煙葉葉肉的厚薄程度，所以評價時盡可能避開側脈和支脈，并排除粗糙度、軟硬度、虛實度等因素的影響。

1.3.2 烤煙厚度儀器分析

通過儀器測量的葉片厚度為儀器實測厚度，單位為 mm。初選樣品的測量使用千分測厚規，最終參比樣的測量使用CHY-CB測厚儀。初選樣品數量多、分布區域廣，千分測厚規攜帶方便、測量快捷；最終參比樣的測量使用精度可靠的CHY-CB測厚儀。測量時，將待測部位攤平，避開側脈、支脈和明顯顆粒物，選擇5個分布相對均勻的點測量，取其平均值為被測葉片的實測厚度。

2 結果與分析

2.1 烤煙厚度參比樣初選

初選樣品的篩選應符合以下要求：涵蓋性強，能夠代表全國最薄到最厚的烤煙葉片；樣品厚度相對均勻一致；厚度變化具有規律性和連續性；檔次盡可能細分且相對清晰，能夠感官分辨差別。首先逐片審查煙葉樣品，剔除完整性、均勻性差的葉片；然后裁剪，從裁剪后的葉片中剔除支脈、皺褶密集的樣品；之后對所有葉片進行兩兩對比，將厚度相對一致的樣品歸為一組，繼續剔除均勻性稍差的葉片，初步得到15組樣品；從15組樣品中選取具有代表性的葉片，由評價組組長按厚度大小進行排序，并剔除易混淆的葉片，最后形成9個不同厚度的初選樣品（圖2）。

圖2 初選樣品照片Fig.2 Photo of the primary sample

2.2 烤煙厚度參比樣確定

請11名煙葉評級技師分別對9個檔次的厚度樣品進行厚薄排序[6]（排序結果見表2），秩次越大代表樣品越厚。利用Friedman檢驗計算出F=85.92，查得F0.01=20.09，則F＞F0.01，可知9個樣品中有極顯著差異樣品。

表2 厚度樣品檔次排序表Tab.2 Sample thickness sorting table

為進一步考察與確定兩兩樣品之間是否存在顯著差異，對9個初選樣品進行多重比較和分組分析，得出LSD=25.18。觀察分組示意圖（圖3），發現相鄰3個樣品間隔都比較接近，若單純依據示意圖，則9個檔次只能分成3檔相鄰間有顯著差異的樣品（如樣品1、5、8）。結合樣品實際厚度與煙葉評級要求，該3檔樣品的厚度間隔大，且檔次劃分過少，因此樣品相互間還可以增加檔次。

圖3 分組示意圖Fig.3 Sample grouping

分析表2中每位評價員的排序，發現評價人員間的整體評價結果較一致，并且與秩和大小順序（R1→R9）基本統一。根據排序法原理，若每位評價員均將樣品排序正確，那么對于11位構成的評價小組，其相鄰樣品間的秩和差就是11，因此完全依據LSD值進行分組分類將過于嚴格，與樣品的真實情況有一定差異。分析表1秩和間差異,發現秩和差小于11的只有3組：R2-R1=9，R5-R4=7，R8-R7=3。

在排序過程中，評價員實際上采取了多次成對比較檢驗[7]，因此可以把相鄰兩組樣品的排序結果看成一次單邊成對檢驗。查“根據單邊成對檢驗推斷出感官差別存在所需最少正確答案數”表，可知3、9號樣品在α=0.01水平與相鄰樣品差異顯著，1、2、6號樣品在α=0.05水平與相鄰樣品差異顯著； 4號和5號樣品之間在α=0.10水平差異顯著，7號和8號樣品之間差異不顯著。如果取a=0.05，則4和5、7和8兩兩之間差異均達不到顯著水平。討論決定：合并4號和5號只保留5號樣品，合并7號和8號只保留8號樣品，最后確定1，2，3，5，6，8，9為最終參比樣，即7個厚度檔次，構成7點語義類項標度。

2.3 烤煙不同檔次厚度特征描述

為了進一步理解和感受每一厚度檔次，需要對各類項標度的語義進行解釋與描述。經評價小組討論，認為與厚度最直接相關的是葉內物質的充實程度，其次是細胞密度和單位面積重量。參考楊祝軍等[8]研究結果，篩選出與充實程度相關的詞語“貧乏”、“充實”，與細胞密度表現相關的描述詞“疏松”、“適中”、“ 緊密”、“硬實”，與單位面積重量（分量）大小相關的描述詞 “輕飄”、“ 厚重”，用以對7個厚度檔次分別描述（表3）。

2.4 參比樣適應性測試

2.4.1 認可度驗證

在評價小組之外選擇新的7名煙葉評級技師分別對參比樣進行厚度檔次排序（排序結果見表4）。結果表明7名評價員對厚度參比樣的排序高度一致，證明參比樣各標度間差異顯著，且重復性、再現性高。

2.4.2 適用性測試

抽取河南許昌、重慶黔江和貴州畢節各部位煙葉樣品，分別對照參比樣進行厚度歸檔測試，河南許昌煙葉可以在稍薄～很厚標度內歸檔，重慶黔江煙葉可以在很薄～稍厚標度內歸檔，貴州畢節煙葉可以在薄～稍厚標度內歸檔（圖4）。歸檔結果表明，各產區不同部位煙葉都能在厚度參比樣的標度內定位，說明這套參比樣的適用性符合設計要求。

表3 各檔次參比樣厚度特征描述Tab.3 Description of thickness characteristics of reference samples

表4 厚度參比樣排序結果Tab.4 Sorting results of reference sample thickness

如果采用《烤煙》國標中“身份”的劃分標準，各產區煙葉厚度歸檔則是圖5所示結果：無論實際厚度大小，都是在薄～厚的區間內分5檔，不能明確區分出實際厚度差別。

通過對比可知，本次研制的烤煙厚度參比樣具有較強的適用性，可以使不同產區煙葉在合適的厚度區間內歸檔，很好地體現了不同產區煙葉的厚度差異。

2.4.3 檔次實測厚度范圍界定研究

厚度參比樣儀器測量的結果（表5），表明了實測厚度值隨著標度增加而增大，相鄰標度間的測量厚度差與心理物理學定律中的韋伯定律比較吻合，進一步說明了參比樣制備的科學性。

圖4 基于參比樣的煙葉厚度歸檔結果Fig.4 Grouping results based on reference sample

圖5 基于國標的煙葉厚度歸檔結果Fig.5 Grouping result based on national standard

結合煙葉評級實際情況，并且考慮到檔次間有交叉樣品存在，每個檔次所體現的厚度應該是一個范圍，而不是固定的厚度值。因此為了更貼近實際使用情況，界定各檔次實測厚度范圍，真正做到各檔次感官厚度與儀器實測厚度的有機統一，決定去掉每檔次測量值最大、最小各10%的測量結果，取中間80%的測量值為有效值，由此估測出各檔次參比樣厚度分布區間（表6）。如果以測量厚度的中值代表每檔厚度，則第二檔之后每檔與前一檔的厚度差完全符合韋伯定律。

表5 各檔次參比樣厚度測量值Tab.5 Measurements of thickness of different reference samples

表6 各檔次參比樣實測厚度分布區間Tab.6 The distribution range of physical thickness of different reference samples

3 結論與討論

運用感官分析技術，對身份指標中的厚度分指標劃分檔次并制作參比樣，每檔次輔以物理檢測數據，然后在重復性和再現性條件下的認可度驗證中對建立的參比樣進行適用性測試。結果表明：所研制參比樣界線清晰、再現性好，各產區煙葉都能在劃分的7個檔次內歸檔，而且可以體現出厚度分布區間的差別。

通過建立烤煙厚度參比樣，可以全面展現國內煙葉厚度特征變化區間，且層次清晰、連貫。通過適用性測試，證明各區域煙葉可以統一到一個厚度標準，且利于表現不同區域厚度特征的差異。借助厚度參比樣的測量值，可以方便建立一套實物樣品，利于評級操作前的感覺定位，也方便初學者學習和掌握。把感官分析技術引入到煙葉評級領域并研制烤煙厚度參比樣，是探索經驗性評級向客觀化方向轉變的途徑，可以促進煙葉評級更科學、更系統。