湖北白肋煙感官質(zhì)量與理化指標(biāo)的關(guān)系模型構(gòu)建

張 婷，王洪煒，汪宏毅，王國宏，史 武

(1.湖北省煙草產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，湖北 武漢 430030； 2.湖北省煙草公司恩施州公司,湖北 恩施 445000)

湖北白肋煙感官質(zhì)量與理化指標(biāo)的關(guān)系模型構(gòu)建

張 婷1，王洪煒2，汪宏毅1，王國宏1，史 武1

(1.湖北省煙草產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，湖北 武漢 430030； 2.湖北省煙草公司恩施州公司,湖北 恩施 445000)

利用統(tǒng)計分析方法分析了湖北白肋煙評吸質(zhì)量與理化指標(biāo)的相關(guān)性.結(jié)果表明：①湖北省白肋煙煙堿、總氮含量，填充值偏高，氮堿比值偏低，其余理化指標(biāo)值均較適宜；②評吸總分與煙堿含量、總糖含量和氮堿比呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)；與總氮含量和填充值、鉀含量呈顯著或極顯著正相關(guān)，其余指標(biāo)的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平；③評吸總分與理化指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度順序：平衡含水率>填充值>總氮含量>鉀含量>氯含量>煙堿含量>氮堿比>總糖含量>鉀氯比；④主成分分析結(jié)果：氮堿比、鉀、煙堿、填充值、鉀氯比對白肋煙評吸質(zhì)量起主要影響作用；⑤以評吸得分和第1至第6主成分得分為變量，逐步回歸，建立線性方程y1=0.965-0.025z1+0.013z2，此模型可用于對湖北省白肋煙評吸質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測.

湖北；白肋煙；評吸質(zhì)量；理化指標(biāo)

白肋煙是混合型卷煙的重要原料，其吸味品質(zhì)對混合型卷煙的感官質(zhì)量起著決定性作用，是卷煙企業(yè)配方設(shè)計的主要參考依據(jù)[1-2].煙葉的化學(xué)成分與評吸質(zhì)量關(guān)系密切，化學(xué)成分經(jīng)過燃吸表現(xiàn)出來的煙氣特征就是煙葉的評吸質(zhì)量[3].物理指標(biāo)中的平衡含水率和填充值與卷煙的抽吸品質(zhì)、加工工藝及其它經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也密切相關(guān)[4].如何篩選與感官質(zhì)量密切相關(guān)的理化指標(biāo)，在烤煙方面已經(jīng)做了一些研究[5-7]，而白肋煙方面鮮見報道.本文通過相關(guān)、灰色關(guān)聯(lián)度、主成分回歸分析相結(jié)合的方法，研究白肋煙感官質(zhì)量與理化指標(biāo)的相關(guān)性，構(gòu)建了白肋煙感官質(zhì)量與理化指標(biāo)間的關(guān)系模型，為白肋煙感官質(zhì)量預(yù)測和卷煙配方設(shè)計提供理論依據(jù)和參考.

1 材料與方法

1.1 樣品采集

白肋煙樣品來自湖北省恩施和宜昌產(chǎn)區(qū)所轄的6個白肋煙產(chǎn)縣，生產(chǎn)年度為2010、2011、2012年.樣品采用定等級取樣法，取B2F、C3F、X2F代表上、中、下部位，共195份.品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，生產(chǎn)管理按優(yōu)質(zhì)白肋煙生產(chǎn)技術(shù)操作規(guī)程進(jìn)行.

1.2 指標(biāo)測定

1.2.1 感官質(zhì)量評價方法 感官評吸由湖北省煙草感官質(zhì)量評吸檢驗(yàn)委員會組織專家完成，按標(biāo)準(zhǔn)YC/T138-1998進(jìn)行操作.評吸指標(biāo)包括香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性、余味、燃燒性和灰色.

1.2.2 理化指標(biāo) 化學(xué)指標(biāo)測定項(xiàng)目包括煙堿(x1)、總氮(x2)、總糖(x3)、鉀(x4)、氯(x5)，并計算氮堿比(x6)、鉀氯比(x7)，測定方法參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T161-2002、YC/T160-2002、YC/T162-2002、 YC/T159-2002、YC/T217-2007進(jìn)行.

物理指標(biāo)包括填充值(x8)和平衡含水率(x9)，測定方法如下：將煙葉去梗后，切成寬度為(0.9±0.1)mm的煙絲，在溫度(22±1)℃、相對濕度(60±2)%條件下平衡96 h后，測定煙絲平衡含水率和填充值.

表1 白肋煙理化指標(biāo)分類

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel進(jìn)行描述統(tǒng)計分析、灰色關(guān)聯(lián)度計算；利用SPSS 13.0進(jìn)行主成分、逐步回歸分析.

1.3.1 原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 為避免計算結(jié)果受數(shù)量級不同的影響，先對參評的9個理化指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成0-1的數(shù)值.按照各指標(biāo)對煙葉品質(zhì)貢獻(xiàn)率的大小將指標(biāo)分為三類[8-9]：一是效益型，即值越高煙葉品質(zhì)越好，指標(biāo)有鉀、鉀氯比；二是適中型，即值在一定范圍內(nèi)，煙葉品質(zhì)較好，偏高或偏低品質(zhì)偏差，指標(biāo)有煙堿、總氮、氯、氮堿比、平衡含水率、填充值；三是負(fù)效益型，即值越低煙葉品質(zhì)越好，指標(biāo)有總糖.根據(jù)優(yōu)質(zhì)白肋煙對理化指標(biāo)含量的要求，同時參照相關(guān)的研究成果和專家經(jīng)驗(yàn)[1]，確定了各項(xiàng)理化指標(biāo)的類型(表1).

(1)

(2)

(3)

1.3.2 主成分回歸分析 主成分分析就是研究以最少的信息丟失，把眾多的觀測變量綜合成較少的幾個指標(biāo)的一種統(tǒng)計方法，使復(fù)雜問題變得簡單、直觀[10].回歸分析是研究1個因變量與多個自變量之間是否存在某種線性或非線性關(guān)系的統(tǒng)計學(xué)分析方法，通過建立自變量與因變量之間的回歸方程式，以確定指標(biāo)間關(guān)系的密切程度[11].

主成分回歸分析就是將主成分分析和多元線性回歸分析結(jié)合使用的一種分析方法，它以主成分為解釋變量對被解釋變量進(jìn)行線性回歸分析，建立預(yù)測模型.

表2 理化指標(biāo)值描述統(tǒng)計分析

2 結(jié)果與分析

2.1 白肋煙綜合質(zhì)量狀況

白肋煙主要檢測指標(biāo)的描述性統(tǒng)計結(jié)果顯示(表2)，湖北省白肋煙評吸總分82.6分，煙堿、總氮含量和填充值偏高；總糖含量、鉀含量、氯含量、平衡含水率均較適宜，氮堿比偏低.變異系數(shù)結(jié)果顯示，煙堿、總糖和氯含量樣本間差異較大，所以導(dǎo)致與之相關(guān)的指標(biāo)氮堿比值和鉀氯比值的變異程度也較大.峰度的正負(fù)可以表明指標(biāo)檢測值分布曲線圖為尖削或平闊，煙堿、總氮含量、平衡含水率、評吸總分的曲線偏平闊，其余幾項(xiàng)指標(biāo)則偏尖削.偏度的正負(fù)則表明化學(xué)成分含量分布曲線是右偏或左偏，除煙堿含量和評吸總分外，其余幾項(xiàng)指標(biāo)均為右偏型.

表4 評吸總分與理化指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度

表5 各主成分的特征值和貢獻(xiàn)率

2.2相關(guān)性分析

表3結(jié)果顯示，評吸總分與煙堿含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與總糖含量和氮堿比呈極顯著負(fù)相關(guān)；與總氮含量和填充值呈顯著正相關(guān)，與鉀含量呈極顯著正相關(guān)；與氯含量、鉀氯比、平衡含水率的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平.

表3 評吸總分與理化指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

注：*表示差異達(dá)到0.05的顯著水平，**表示差異達(dá)到0.01的極顯著水平.

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析原則，灰色關(guān)聯(lián)度大的參比序列與目標(biāo)序列的關(guān)系最密切.從表4可以看出，評吸總分與理化指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度大小依次為：平衡含水率、填充值、總氮、鉀、氯、煙堿、氮堿比、總糖、鉀氯比.

2.3主成分回歸分析

2.3.1 主成分分析 表5結(jié)果顯示，累計貢獻(xiàn)率大于90%為選擇條件，共篩選出6個主成分，即表示前6個主成分已經(jīng)包含了原始數(shù)據(jù)91.382%的信息.某一主成分相應(yīng)的特征向量的絕對值表示各指標(biāo)對主成分貢獻(xiàn)的大小，其符號反映了各指標(biāo)對該主成分作用的性質(zhì).

表6結(jié)果顯示，氮堿比、鉀含量、煙堿含量、填充值和總氮含量在第1主成分中起主要作用，第1主成分對總方差的貢獻(xiàn)率28.612%；鉀氯比和氯在第2主成分中起顯著作用，第2主成分對總方差的貢獻(xiàn)率21.317%；在第3主成分中貢獻(xiàn)較大的指標(biāo)有平衡含水率和總糖；在第4主成分中貢獻(xiàn)較大的指標(biāo)有煙堿和總糖；總氮在第5主成分中作用較大；填充值在第6主成分中作用顯著.

表6 主成分的特征向量

表7 回歸分析結(jié)果

表8 回歸方程顯著性檢驗(yàn)

通過主成分特征向量和原始變量的標(biāo)準(zhǔn)化值組成的線性組合，計算出各白肋煙樣品的主成分得分.前6個主成分的線性方程：

z1=0.710x1-0.524x2+0.182x3+0.871x4+0.750x5+0.012x6+0.248x7-0.567x8+0.245x9

z2=0.154x1+0.451x2+0.010x3-0.160x4+0.158x5-0.888x6+0.906x7+0.156x8+0.085x9

z3=0.261x1+0.258x2+0.715x3+0.197x4+0.081x5+0.073x6-0.073x7+0.349x8-0.807x9

z4=0.538x1+0.386x2-0.525x3+0.058x4+0.117x5+0.247x6-0.115x7+0.370x8+0.050x9

z5=-0.097x1+0.476x2+0.183x3-0.280x4+0.397x5+0.245x6-0.049x7-0.372x8+0.120x9

z6=-0.129x1-0.132x2+0.263x3-0.043x4+0.260x5+0.112x6+0.018x7+0.501x8+0.390x9

通過以上線性方程求得各樣品主成分得分.

2.3.2 回歸分析 以白肋煙評吸總分為因變量，以第1至第6主成分得分為自變量，進(jìn)行回歸分析，結(jié)果顯示(表7)，以第1和第2主成分為自變量建立的回歸方程變量最少，且方程的顯著性較好.

根據(jù)表7結(jié)果建立回歸方程：y1=0.965-0.025z1+0.013z2，對該方程進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(表8)，F(xiàn)=5.703>F0.01(sig.=0.000)，該方程是可靠的.因此，用煙堿含量、總氮含量、氮堿比、總糖含量、鉀含量、氯含量、鉀氯比、填充值、平衡含水率等數(shù)據(jù)的第1、2主成分得分對白肋煙評吸質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測是可行的.

3 結(jié)果與分析

通過對湖北195份白肋煙樣品的感官質(zhì)量和理化指標(biāo)值的相關(guān)分析，灰色關(guān)聯(lián)度的結(jié)果說明白肋煙物理指標(biāo)中平衡含水率和填充性能是通過影響卷煙加工工藝而與評吸總分關(guān)系密切.化學(xué)指標(biāo)中總糖含量與評吸質(zhì)量的關(guān)系跟烤煙略有差異，白肋煙總糖含量對評吸質(zhì)量影響較小，主要是因?yàn)樯a(chǎn)上調(diào)制得當(dāng)?shù)陌桌邿?，糖份含量會比較低[12].主成分分析結(jié)果顯示，氮堿比、鉀、煙堿、填充值、鉀氯比對白肋煙評吸質(zhì)量起主要影響作用，此結(jié)果與烤煙類似研究的結(jié)果略有差異[6，13]，主要是因?yàn)榭緹熀桶桌邿熞驘熑~類型、工業(yè)用途差異而對理化指標(biāo)的要求不同.以評吸得分和第1至第6主成分得分為變量，逐步回歸，建立線性方程y1=0.965-0.025z1+0.013z2，可用于對湖北省白肋煙的評吸質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測.

白肋煙質(zhì)量特性受品種、生態(tài)條件、栽培調(diào)制方法等影響較大，且指標(biāo)間的關(guān)系也具有區(qū)域特征，本文是基于一定的檢測指標(biāo)和樣本數(shù)量，以統(tǒng)計方法為基礎(chǔ)，研究了白肋煙理化指標(biāo)與評吸質(zhì)量的關(guān)系，并建立了評吸質(zhì)量預(yù)測模型，研究結(jié)果對湖北省白肋煙的綜合質(zhì)量評估和卷煙配方設(shè)計具有一定的參考價值，研究方法也具有一定的借鑒意義.

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BuildingModelofRelationbetweentheSmokingQualityandTheirPhysicochemicalIndexesofBurleyTobaccoinHubei

ZHANG Ting1，WANG Hong-wei2，WANG Hong-yi1，WANG Guo-hong1,SHI Wu1

(1.Hubei Tobacco Test Center,Wuhan 430030,China; 2.Enshi Prefecture Tobacco Company,Enshi 445000,China)

In this paper,the correlation between the smoking quality of burley tobacco of Hubei province and its physicochemical indexes was analyzed. The results showed as follows:①The burley tobacco from Hubei province had a little higher content in nicotine,total nitrogen and filling value,the nitrogen-alkali ratio was lower,and the other physicochemical indexes stayed in the proper level. ②The sensory smoking score of the burley tobacco was negatively correlated with their nicotine content,total sugar content and the ratio of nitrogen to alkali, but positively correlated with total nitrogen, filling value and potassium content significantly.③The physicochemical indexes were ranked as following according to their tight grey correlation relationships with sensory smoking score: equilibrium moisture content,filling value,total nitrogen,potassium content,chlorine content,nicotine content, total sugar content, the ratio of potassium to chlorine.④Principal component sensory smoking score and the first six principal components, a linear equation showed that the indexes comprising of the ratio of nitrogen to alkali,the content of potassium, the content of nicotine, the filling value and the ratio of potassium to chlorine,had crucial effect on the smoking quality of burley tobacco.⑤Based on they1=0.965-0.025z1+0.013z2established using stepwise regression,this model could be used in the prediction of the smoking quality of burley tobacco.

Hubei;Burly tobacco;smoking quality;physicochemical indexes

2013-04-22.

湖北省煙草公司科技攻關(guān)項(xiàng)目(027Y2012-087).

張婷(1979- )，女，工程師，碩士，主要從事煙草及煙草制品質(zhì)量檢驗(yàn)分析.

S572

A

1008-8423(2013)02-0125-04