灰色系統(tǒng)理論在煙葉質(zhì)量評價(jià)中的應(yīng)用研究

摘要灰色系統(tǒng)理論在煙葉質(zhì)量評價(jià)過程中，能夠在大量指標(biāo)中方便地找出決定煙葉質(zhì)量的主要因子和發(fā)現(xiàn)新的決定因素。分析了灰色系統(tǒng)理論在煙葉質(zhì)量評價(jià)中的應(yīng)用優(yōu)勢，并對其在煙葉內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量評價(jià)過程中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞灰色系統(tǒng)理論；內(nèi)在質(zhì)量；外觀質(zhì)量

中圖分類號S572文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）04-01181-03

作者簡介楊丙釗（1973-），男，河南臨潁人，從事煙葉生產(chǎn)與管理研究。

煙草是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，是國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，煙葉質(zhì)量決定著卷煙產(chǎn)品的優(yōu)劣，因此煙葉質(zhì)量評價(jià)在煙草科學(xué)研究中起著基礎(chǔ)性的作用。隨著我國煙草重組整合后的快速發(fā)展，對我國煙葉原料產(chǎn)區(qū)的布局調(diào)整也產(chǎn)生了重大的影響，建立有效的煙葉質(zhì)量評價(jià)體系是目前煙草科學(xué)研究中的重要內(nèi)容。灰色系統(tǒng)理論通過灰色關(guān)聯(lián)分析方法對煙葉質(zhì)量各相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析和綜合評價(jià)，可為協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分，改善煙葉質(zhì)量和找出新的質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)提供理論依據(jù)，在煙葉質(zhì)量評價(jià)方面得到廣泛的應(yīng)用。

1 灰色系統(tǒng)理論在煙葉質(zhì)量評價(jià)方面的優(yōu)勢

灰色系統(tǒng)理論在煙草科學(xué)研究中的各個(gè)方面都起著重要的作用，廣泛地應(yīng)用在煙草育種、煙草生態(tài)環(huán)境、煙草肥料配方、煙草栽培措施等方面。通常采用相關(guān)分析、回歸分析和通徑分析等統(tǒng)計(jì)方法來找出決定煙草質(zhì)量因子間的主從關(guān)系，這些方法需要大量的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算工作量很大，并要求數(shù)據(jù)有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，且服從于一定的理論分布，在很多情況下，難以有效地應(yīng)用上述統(tǒng)計(jì)方法。而灰色理論系統(tǒng)中的灰色關(guān)聯(lián)分析法是一種比較常用的建立在灰色系統(tǒng)理論基礎(chǔ)上的一種定量評價(jià)方法，它根據(jù)評價(jià)因素之間發(fā)展態(tài)勢的相似或相異程度，來衡量評價(jià)因素之間的關(guān)聯(lián)程度[1]，克服了大量樣本和典型概率分布的局限性，且簡便易行。通過灰色關(guān)聯(lián)分析，能夠找出影響煙草質(zhì)量的主導(dǎo)因子，為優(yōu)質(zhì)烤煙質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系的建立提供重要的依據(jù)[2]。

2灰色系統(tǒng)理論在煙葉質(zhì)量評價(jià)中的應(yīng)用

煙葉質(zhì)量是反映和體現(xiàn)煙葉必要性狀均衡情況的綜合性概念，它包括外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量。煙葉的可用性最終由其內(nèi)在質(zhì)量決定[3]，科學(xué)合理地評價(jià)烤煙的內(nèi)在質(zhì)量能在一定程度上較好地反映其可用性；外觀質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量有密切聯(lián)系，是其物質(zhì)基礎(chǔ)——煙葉化學(xué)成分在煙氣和外部的表現(xiàn)，這種表現(xiàn)具有規(guī)律性和普遍性。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中一般是依據(jù)原煙的各項(xiàng)外觀質(zhì)量表征來綜合判斷煙葉可用性。

2.1煙葉內(nèi)在質(zhì)量評價(jià)煙葉化學(xué)成分是評價(jià)煙葉品質(zhì)的“內(nèi)在”標(biāo)準(zhǔn)，煙葉主要化學(xué)成分是煙葉品質(zhì)鑒定的重要指標(biāo)，是外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量在外觀特征和煙氣特征上的表象[4]。只有對煙葉的化學(xué)成分進(jìn)行深入細(xì)致的研究，找出各種化學(xué)成分的性質(zhì)及其與煙葉品質(zhì)的關(guān)系，才能科學(xué)具體地對煙草品質(zhì)進(jìn)行評價(jià)，并為通過協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分改善煙葉質(zhì)量提供依據(jù)。

通過關(guān)聯(lián)分析方法，能夠在大量樣本中找出烤煙質(zhì)量評價(jià)體系中的主要影響指標(biāo)，為改善各地?zé)熑~質(zhì)量提供理論依據(jù)。譚仲夏通過關(guān)聯(lián)度分析法，對云南385份烤煙樣品主要化學(xué)成分與其感官質(zhì)量進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析，在其建立的烤煙質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系中，參考煙葉的主要化學(xué)成分含量應(yīng)以糖堿比和糖差為控制指標(biāo)，其他為參考指標(biāo)[5]；分析了煙草內(nèi)在質(zhì)量與綜合評分之間的關(guān)聯(lián)度，得到糖差與綜合評分之間的關(guān)聯(lián)度最高[6]，為云南優(yōu)質(zhì)烤煙質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系建立提供了重要的依據(jù)。張曉兵等對云南8個(gè)主產(chǎn)煙區(qū)44個(gè)煙葉樣品的煙堿、鉀、氯、總氮、總糖、糖堿比和鉀氯比與“利群”牌卷煙的煙葉原料要求進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析和感官質(zhì)量評價(jià)，結(jié)果各個(gè)產(chǎn)區(qū)煙葉樣品與“利群”牌卷煙煙葉原料要求的灰色關(guān)聯(lián)度與評吸結(jié)果基本一致[7]。丁曼旎等采用灰色關(guān)聯(lián)分析研究了河南省444個(gè)烤煙樣品的感官質(zhì)量與8個(gè)常規(guī)化學(xué)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量和感官質(zhì)量評價(jià)的9項(xiàng)指標(biāo)有著不同程度的相關(guān)關(guān)系，并找出了與煙葉感官質(zhì)量評價(jià)關(guān)系密切的4個(gè)化學(xué)成分指標(biāo)[8]。

于建軍等應(yīng)用因子分析法對金攀西29份烤煙主要化學(xué)成分進(jìn)行因子分析，將因子得分與評吸結(jié)果進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，發(fā)現(xiàn)碳氮化合物在化學(xué)成分中的作用最大，對烤煙品質(zhì)的影響最顯著，鉀和氯對煙葉的燃燒性有重要影響，對煙葉評吸質(zhì)量有重要作用[9]。許寒春等為了探索卷煙質(zhì)量穩(wěn)定性的多指標(biāo)綜合評價(jià)方法，采用因子分析和灰色關(guān)聯(lián)聚類相結(jié)合的方法對同一品牌15批次卷煙產(chǎn)品的總糖、還原糖、總煙堿、總揮發(fā)堿、鉀和氯含量檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并按臨界值進(jìn)行了聚類分析，其結(jié)果可以根據(jù)常規(guī)化學(xué)成分指標(biāo)為同一品牌不同批次卷煙產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性評價(jià)提供參考[10]。汪孝國等應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法對煙葉質(zhì)量可用性指數(shù)進(jìn)行評價(jià)，對三門峽煙區(qū)126份烤煙樣品的9項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了分析測試，得出該區(qū)40%的煙葉樣品糖含量和糖堿比值明顯偏高，其余化學(xué)成分含量和比例基本協(xié)調(diào)，烤煙質(zhì)量可用性屬于中級和較高級，產(chǎn)區(qū)以陜縣和盧氏為最佳，部位間表現(xiàn)為上部葉大于中下部葉，年際間烤煙可用性基本穩(wěn)定[11]。

煙葉化學(xué)成分中不同的物質(zhì)與煙葉香氣質(zhì)量等評吸指標(biāo)密切相關(guān)，通過關(guān)聯(lián)分析方法能夠進(jìn)一步表明各種物質(zhì)與烤煙質(zhì)量的相關(guān)度。嚴(yán)錦申等采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法研究了河南平頂山煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量與卷煙香氣質(zhì)量的關(guān)系，結(jié)果表明，總糖、還原糖含量與香氣質(zhì)、香氣量的灰色關(guān)聯(lián)度均較大，它們對香氣質(zhì)量會產(chǎn)生較大的影響；而總氮含量與香氣質(zhì)、香氣量的灰色關(guān)聯(lián)度均最小，它對香氣質(zhì)量會產(chǎn)生很小的影響[12]。焦芳嬋等對7個(gè)烤煙品種的7個(gè)主要化學(xué)成分與香氣質(zhì)進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)度分析，找出各化學(xué)成分與香氣質(zhì)的灰色關(guān)聯(lián)度大小依次為：煙堿、淀粉、總氮、鉀、還原糖、糖堿比、氮堿比，可以為通過協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分改善煙葉香氣質(zhì)提供依據(jù)[13]。李許濤等通過聚類分析得出葉縣各取樣點(diǎn)煙葉與津巴布韋烤煙的化學(xué)成分最接近，質(zhì)量最好；并利用灰色關(guān)聯(lián)度分析得出對平頂山烤煙吸食質(zhì)量影響較大的化學(xué)成分是煙堿和總糖[14]。耿宗澤等采用因子分析與廣義灰色關(guān)聯(lián)相結(jié)合的方法對不同烤煙產(chǎn)區(qū)上部葉化學(xué)成分進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)與福建邵武產(chǎn)區(qū)烤煙上半部葉化學(xué)成分最接近的地區(qū)為云南宜良，其次是廣東南雄，化學(xué)成分差異最大的是云南華寧[15]。通過因子分析法可以解決烤煙化學(xué)成分評價(jià)指標(biāo)的多重共線性問題；以灰色絕對關(guān)聯(lián)度為依據(jù)，結(jié)合烤煙感官質(zhì)量評定可以評價(jià)不同烤煙產(chǎn)區(qū)化學(xué)成分的相似性。

淀粉、糖類及焦油含量等指標(biāo)能夠直接影響煙葉評吸質(zhì)量，通過灰色關(guān)聯(lián)度分析能夠確定各種指標(biāo)與煙葉質(zhì)量的相關(guān)性，能夠確定影響煙葉質(zhì)量的主要因子。王劍等通過運(yùn)用多重比較和灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，研究了涼山烤煙淀粉含量狀況及與其感官質(zhì)量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)涼山煙區(qū)煙葉淀粉含量對勁頭和評吸總分的影響最大，不同部位的煙葉淀粉含量也有較大的差異，與國際優(yōu)質(zhì)煙葉淀粉含量的要求還有一定的差距[16]。黃飛燕等應(yīng)用最優(yōu)曲線回歸擬合和灰色關(guān)聯(lián)度等分析方法，研究了烤煙品種K326在大理州的糖含量狀況及其與評吸質(zhì)量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)K326中糖含量與評吸質(zhì)量關(guān)系密切，其中總糖和還原糖比值與評吸質(zhì)量的關(guān)系最為密切[17]。高志強(qiáng)等采用簡單相關(guān)、典型相關(guān)和灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，研究了烤煙生物堿與煙葉評吸質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)間的關(guān)系，結(jié)果表明，烤煙煙葉中的煙堿與香氣量、濃度、刺激性存在極顯著的正相關(guān)[18]。鄧小華等對湖南主產(chǎn)煙區(qū)烤煙外觀質(zhì)量、物理特性、化學(xué)成分、評吸質(zhì)量與焦油量進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)烤煙質(zhì)量不同評價(jià)指標(biāo)對焦油的影響是不一樣的，成熟度、葉片厚度、煙堿、燃燒性分別是外觀質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)、物理特性評價(jià)指標(biāo)、化學(xué)成分評價(jià)指標(biāo)、評吸質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)中對焦油影響最大的因素，同時(shí)也說明灰色關(guān)聯(lián)分析在煙葉質(zhì)量分析上具有一定的應(yīng)用潛力[19]。但彭玉富等采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對煙葉化學(xué)成分與焦油量進(jìn)行分析，結(jié)果表明，用這些復(fù)合指標(biāo)來研究煙葉成分與煙氣的關(guān)系，帶有一定的片面性和局限性，說明灰色系統(tǒng)理論在煙葉質(zhì)量評價(jià)應(yīng)用過程中還要繼續(xù)深入探索和改良[20]。

2.2煙葉外觀質(zhì)量評價(jià)煙葉外觀質(zhì)量即煙葉外在的特征特性是指人們感官可以作出判斷的質(zhì)量方面，煙葉的物理特性是指影響煙葉質(zhì)量以及工藝加工的一些物理方面的特性。目前以眼觀、手摸、鼻聞等方法對煙葉部位、顏色、葉片結(jié)構(gòu)、身份、色度、寬度、長度、殘傷破損等外在質(zhì)量因素進(jìn)行感官判定，這些因素與煙葉質(zhì)量都有密切關(guān)系。將外觀質(zhì)量與煙葉內(nèi)在化學(xué)成分相結(jié)合，通過灰色系統(tǒng)理論進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，能夠更準(zhǔn)確地利用外觀質(zhì)量反映出煙葉內(nèi)在質(zhì)量的優(yōu)劣。

孫建生等檢測了76種國內(nèi)烤煙煙葉樣品的物理化學(xué)指標(biāo)，并通過對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單相關(guān)分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析和典型相關(guān)分析，確定了煙葉物理特性指標(biāo)的穩(wěn)定性強(qiáng)于化學(xué)成分指標(biāo)，技術(shù)措施可以調(diào)控烤煙風(fēng)格特色；烤煙煙葉總糖、還原糖與葉面密度、葉片厚度、含梗率間的關(guān)系最為密切，淀粉含量也能在一定程度上反映或影響烤煙的葉面密度，為通過化學(xué)成分間接評價(jià)煙草的物理特性提供依據(jù)[21]。陳偉等采用逐步回歸、通徑分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，對烤煙煙堿含量與物理性狀進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)單葉重與煙堿含量關(guān)系最密切，含梗率和長寬比與煙堿含量的關(guān)聯(lián)度則較小，單葉重和葉面密度與煙堿含量呈極顯著正相關(guān)，單葉面積對煙堿含量有負(fù)效應(yīng)貢獻(xiàn)，探討了煙葉物理性狀對煙堿含量的影響效果及主次關(guān)系，為構(gòu)建煙堿調(diào)控技術(shù)體系提供關(guān)鍵的物理性狀選擇指標(biāo)[22]。

王娟等將抗張強(qiáng)度與外觀質(zhì)量、物理特性、化學(xué)成分和評吸質(zhì)量進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)各評價(jià)指標(biāo)與抗張強(qiáng)度存在較為顯著的相關(guān)性，說明抗張強(qiáng)度應(yīng)該作為一項(xiàng)重要的煙葉質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)[23]。王建民等對國內(nèi)外烤煙煙葉樣品的各項(xiàng)化學(xué)與吸濕性指標(biāo)進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)度分析，確定了煙葉的吸濕、解濕含水率與其化學(xué)指標(biāo)之間的關(guān)系具有較強(qiáng)的一致性，烤煙煙葉總糖、還原糖及pH與其吸濕性間的關(guān)系最為密切，煙堿、總氮、氯、鉀含量也能在一定程度上反映或影響烤煙的吸濕性[24]。馬林等采用灰色關(guān)聯(lián)分析探討了煙絲的糖組分含量與持濕能力之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)煙絲糖組分中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖及糖總量與持濕能力呈正相關(guān)，其中果糖的影響最顯著，麥芽糖影響最小[25]。楊超等通過灰色關(guān)聯(lián)分析了四川省主產(chǎn)煙區(qū)中部煙葉烤煙顏色與感官質(zhì)量關(guān)系，發(fā)現(xiàn)烤煙的顏色分值與雜氣呈顯著相關(guān)，而與其他感官質(zhì)量指標(biāo)相關(guān)性不大，烤煙雜氣與顏色分值的關(guān)聯(lián)度最大，對顏色分值的影響最大，其次為香氣量、香氣質(zhì)，最小的為余味[26]。

3討論

烤煙質(zhì)量包括外觀、化學(xué)、物理、評吸和安全性等諸方面，其中煙葉的化學(xué)成分是決定其質(zhì)量的重要因素[27]。測定煙葉化學(xué)成分的過程中，不僅受人為誤差的影響，還受到取樣時(shí)間、地點(diǎn)、生態(tài)條件等多因素影響，研究結(jié)果也不盡相同。建立健全烤煙質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系，不能靠單純的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)分析，而要實(shí)現(xiàn)大量指標(biāo)的綜合分析及定性定量分析，提高煙葉質(zhì)量評價(jià)的科學(xué)性及評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

相比傳統(tǒng)的數(shù)理化統(tǒng)計(jì)方法，在綜合評價(jià)煙葉質(zhì)量過程中，特別是煙葉常規(guī)化學(xué)成分指標(biāo)與感官質(zhì)量指標(biāo)相關(guān)性分析、煙葉樣品物理化學(xué)指標(biāo)與原料特色相關(guān)性分析及影響煙葉質(zhì)量主要指標(biāo)篩選中，灰色關(guān)聯(lián)分析要求數(shù)據(jù)少，不特別要求線性關(guān)系和典型的概率分布，評價(jià)結(jié)果有針對性。且灰色系統(tǒng)理論中權(quán)重的產(chǎn)生是由變異系數(shù)賦權(quán)法客觀得到，在一定程度上減少了評價(jià)過程中人為的主觀因素。但在關(guān)聯(lián)分析過程中，應(yīng)盡可能擴(kuò)大各種指標(biāo)的范圍，修正各個(gè)參數(shù)指標(biāo)上下限，根據(jù)實(shí)際情況篩選主要影響因子，在注重主要影響因子的同時(shí)，也要兼顧其他指標(biāo)的協(xié)調(diào)，提高煙葉質(zhì)量評價(jià)的準(zhǔn)確性和合理性。

采用灰色關(guān)聯(lián)分析，找出與煙葉質(zhì)量關(guān)系最為密切的指標(biāo)，進(jìn)而提出調(diào)控措施，是提高煙葉質(zhì)量評價(jià)作用的有效途徑。

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