工業(yè)等級煙葉質(zhì)量的主成分分析和聚類分析評價(jià)

王玉勝 扈強(qiáng) 梁榮 左安建 李旭華 金保鋒 葉為民

摘要 [目的]對不同工業(yè)等級的煙葉進(jìn)行初步質(zhì)量評價(jià)。[方法]選取總糖、施木克值、糖堿比、香氣量、香氣質(zhì)、雜氣、刺激性、成熟度、身份、油分10個(gè)煙葉質(zhì)量指標(biāo)，以SPSS軟件為工具，運(yùn)用主成分分析法和Q型聚類分析對韶關(guān)市始興縣14個(gè)不同工業(yè)等級標(biāo)準(zhǔn)的煙葉質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。[結(jié)果]分析表明，按累積貢獻(xiàn)率≥85%的標(biāo)準(zhǔn)，篩選出化學(xué)成分因子、感官質(zhì)量因子、煙氣成分因子共3個(gè)主成分，其對變異的累積貢獻(xiàn)率達(dá)95.04%。不同等級的烤煙煙葉的綜合評價(jià)得分差異明顯，其中MO1、CF1、MF2 3個(gè)等級煙葉質(zhì)量得分高于其他等級煙葉，而XO2、XF2、XO3 3個(gè)等級煙葉質(zhì)量得分則低于其他等級煙葉。 聚類分析結(jié)果表明，14個(gè)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(jié)論]研究可為工業(yè)等級煙葉質(zhì)量評價(jià)提供參考。

關(guān)鍵詞 烤煙；主成分分析；聚類分析；工業(yè)等級

中圖分類號 S572 文獻(xiàn)標(biāo)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(chǎn)品的發(fā)展需要對煙葉原料進(jìn)行等級細(xì)分，工業(yè)分級已成為高端產(chǎn)品發(fā)展的主流，同時(shí)，工業(yè)分級對于滿足卷煙產(chǎn)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(yè)分級是在煙葉復(fù)烤前根據(jù)卷煙工業(yè)需要，在不違背烤煙國家分級標(biāo)準(zhǔn)的前提下，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)分級標(biāo)準(zhǔn)，通過引入更切合實(shí)際應(yīng)用的外觀識別因子以達(dá)到煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)的最大限度統(tǒng)一^[3-4]。幾乎每個(gè)煙草卷煙工業(yè)企業(yè)都會依據(jù)自身品牌特性，選擇適合自己工藝特點(diǎn)的煙葉原料，如紅塔集團(tuán)從2006年開始建立煙葉工業(yè)分級體系，2009年已經(jīng)由72個(gè)工業(yè)等級發(fā)展為83個(gè)工業(yè)等級，精挑細(xì)選后的煙葉原料為紅塔集團(tuán)品牌發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)提升提供了有力的保障。提升產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、發(fā)展高端產(chǎn)品成為各卷煙品牌發(fā)展的首要任務(wù)，而高端的產(chǎn)品對煙葉原料提出了更高的要求，煙葉工業(yè)分級體系的構(gòu)建，為這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了一條有效途徑，如何對工業(yè)等級的煙葉進(jìn)行評價(jià)，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(zhì)、雜氣、刺激性、成熟度、身份、油分10個(gè)煙葉質(zhì)量指標(biāo)，以SPSS軟件為工具，運(yùn)用主成分分析和聚類分析方法對韶關(guān)市始興縣不同工業(yè)等級的煙葉進(jìn)行初步質(zhì)量評價(jià)，以期能夠?yàn)楣I(yè)等級煙葉質(zhì)量評價(jià)提供幫助。

1 材料與方法

1.1 煙葉樣品與指標(biāo)

試驗(yàn)選取的煙葉樣品是不同工業(yè)分級標(biāo)準(zhǔn)等級的煙葉樣品。該工業(yè)等級煙葉是為根據(jù)廣東中煙的卷煙工業(yè)需求而設(shè)計(jì)的，其設(shè)計(jì)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(zhì)量情況及使用方向。該煙葉工業(yè)等級設(shè)計(jì)的方法是：①按“雙喜”品牌配方的特點(diǎn)并結(jié)合廣東中煙每年調(diào)入煙葉常用等級將煙葉的部位分為4個(gè)，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(gè)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(jù)煙葉綜合質(zhì)量，分3個(gè)檔次：好（1）、中等（2）、一般（3）。 ④成熟度分5個(gè)檔次：非常成熟、成熟、欠熟、過熟、假熟。⑤其他品質(zhì)因素如油分、色度、加工性能（成絲性等），使煙葉的內(nèi)在質(zhì)量、外觀特征都得到較好的體現(xiàn)，并達(dá)到簡單易懂，便于操作的目的。

該試驗(yàn)選取2012年廣東省韶關(guān)市始興縣14個(gè)不同工業(yè)分級標(biāo)準(zhǔn)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(gè)字母代表煙葉部位，第2個(gè)字母代表煙葉顏色，數(shù)字編號分別代表煙葉綜合質(zhì)量好中差3個(gè)檔次，3個(gè)質(zhì)量檔次主要是根據(jù)成熟度、均勻度、油分、身份、長度、殘傷等因子進(jìn)行綜合確定。樣品等級由廣東中煙專職評級人員按照工業(yè)化分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，等級合格率達(dá)到 85% 以上。每個(gè)樣品取2 kg，用于煙葉外觀質(zhì)量、化學(xué)成分、感官質(zhì)量指標(biāo)鑒定，選取總糖、施木克值、糖堿比、香氣量、香氣質(zhì)、雜氣、刺激性、成熟度、身份、油分10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析。其中外觀質(zhì)量的鑒定根據(jù)GB 263592<烤煙>分級標(biāo)準(zhǔn)^[5]，并結(jié)合采用專家咨詢法；化學(xué)成分的測定依據(jù)王瑞新等的方法^[6]；感官質(zhì)量評價(jià)依據(jù)于建軍的方法^[3]，并結(jié)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(biāo)進(jìn)行了分析，求出特征根和特征向量，選出幾個(gè)較大的特征根及相應(yīng)的特征向量，使其累積貢獻(xiàn)率達(dá)到90%以上，使研究的性狀數(shù)量得到簡化，從而得出主成分分析的結(jié)果，并運(yùn)用SPSS軟件中的Q型聚類分析對不同工業(yè)等級煙葉進(jìn)行聚類分析^[7-9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 工業(yè)等級煙葉質(zhì)量的主成分分析

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

2.2 工業(yè)等級煙葉質(zhì)量的聚類分析

利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS17.0 提供的方法進(jìn)行Q 型聚類分析，得到的聚類結(jié)果見表4。

從表4可以看出，第Ⅰ類有8個(gè)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(zhì)、雜氣、刺激性、成熟度、身份等指標(biāo)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(zhì)、雜氣、刺激性、成熟度、身份等指標(biāo)高于第1類和第3類的指標(biāo)；第3類有XF2、XO3、XF3 3個(gè)樣品，這一類總糖含量、施木克值、糖堿比、香氣量、香氣質(zhì)、雜氣、刺激性、成熟度、身份等指標(biāo)低于第1類和第2類的指標(biāo)；油分在這3類中差別不明顯。根據(jù)以上的分類結(jié)果，可將這14個(gè)依據(jù)工業(yè)化分級標(biāo)準(zhǔn)做成等級樣品的煙葉投入打葉復(fù)烤車間進(jìn)行配方打葉加工。

3 結(jié)論與討論

該試驗(yàn)運(yùn)用主成分分析法對不同工業(yè)等級的煙葉樣品進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)，結(jié)果表明，所選取的10個(gè)分析指標(biāo)可歸納為3個(gè)主成分因子，即化學(xué)成分因子、感官質(zhì)量成分因子、外觀質(zhì)量成分因子，這3個(gè)主成分對總變異的累積貢獻(xiàn)率達(dá)9504%，基本反映了烤煙煙葉質(zhì)量的全部信息。由分析結(jié)果可知，不同等級的烤煙煙葉的綜合評價(jià)得分差異明顯，其中MO1、CF1、MF2 3個(gè)等級煙葉質(zhì)量得分高于其他等級煙葉，而XO2、XF2、XO3 3個(gè)等級煙葉質(zhì)量得分則低于其他等級煙葉。因此，通過質(zhì)量得分評價(jià)，對卷煙工業(yè)企業(yè)如何使用不同等級煙葉提供了參考。

該研究運(yùn)用Q型聚類分析對不同工業(yè)等級的煙葉樣品進(jìn)行聚類，將14個(gè)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(zhì)量具有不同的特點(diǎn)，這為不同等級煙葉在配方打葉中的應(yīng)用提供了依據(jù)，也為合理使用煙葉提供了參考。

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