應(yīng)用隸屬函數(shù)模型評價煙葉常規(guī)化學(xué)成分的方法

徐興陽，羅華元，饒 智，孫 勝，周紹松，閆 輝

(1.昆明市煙草公司煙葉生產(chǎn)技術(shù)中心，云南 昆明 650051;2.紅云紅河煙草(集團(tuán))責(zé)任有限公司，云南 昆明 650202;3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650205)

煙葉化學(xué)成分與外觀質(zhì)量、評吸質(zhì)量等密切相關(guān)。應(yīng)用化學(xué)指標(biāo)對煙葉質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)評價，對卷煙工業(yè)合理利用煙葉具有十分重要的意義。實踐證明［1－7］，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論對煙葉化學(xué)成分進(jìn)行評價，不僅可較好地反映煙葉化學(xué)指標(biāo)間的關(guān)系，有效地解決評價標(biāo)準(zhǔn)邊界模糊對評價結(jié)果的影響，使評價結(jié)果具有針對性強(qiáng)、定量、客觀和直觀等優(yōu)點，還可以克服以往多元統(tǒng)計方法的繁瑣與不足。

本研究應(yīng)用梯形隸屬函數(shù)模型［8］，針對云產(chǎn)煙葉化學(xué)成分與云南中煙工業(yè)公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/YZY1－2009)的符合度進(jìn)行分析，從區(qū)域、海拔、煙田類型、品種和部位等幾個方面評判煙葉化學(xué)成分與標(biāo)準(zhǔn)的符合程度，以期為卷煙工業(yè)企業(yè)選擇和利用煙葉原料提供依據(jù)，同時為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制(修)訂及生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進(jìn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品來源

2010年，在云南省昆明市及紅河州2個主產(chǎn)煙區(qū)的9個縣區(qū)的煙葉進(jìn)行布點調(diào)查，共計取煙樣420個。通過整理后，獲得1600m、1800m和2000 m三個海拔段的煙樣分別為30個、34個和30個，共94個;NC102、NC297和K326三個品種的煙樣分別為90個、142個和60個，共292個;根據(jù)煙田類型，田煙、山地?zé)煒悠贩謩e為74個、110個，共184個。煙葉取樣點分布情況見表1。

表1 煙葉取樣點分布情況Tab.1 distributions of tobacco leaf Sam ples

1.2 化學(xué)指標(biāo)檢測

所有煙樣由云南省農(nóng)科院檢測，8項常規(guī)化學(xué)成分檢測方法及標(biāo)準(zhǔn)見下表2。

1.3 隸屬函數(shù)模型方法

隸屬函數(shù)模型包括三類。根據(jù)煙葉化學(xué)成分各項指標(biāo)的適宜性，本研究中，煙葉化學(xué)成分“煙堿、總糖、還原糖、總氮、氯、氮/堿”等6項屬于觀測值具有上限和下限的指標(biāo)，采用中間型梯形隸屬函數(shù)(1式)計算其隸屬度;“鉀含量”屬于觀測值越高越好的指標(biāo)，采用降梯形隸屬函數(shù)(2式)計算其隸屬度;“兩糖差”屬于觀測值越小越好的指標(biāo)，采用升梯形隸屬函數(shù)(3式)計算其隸屬度。某項指標(biāo)的隸屬度越大，說明該項指標(biāo)與對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的符合程度越高。

表2 煙葉常規(guī)化學(xué)成分檢測方法及標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Determ ination methods and standards of routine chem ical com positions in flue－cured tobacco leaves

中間型梯形隸屬函數(shù)模型(又稱為拋物線形):

(1)式中，各字母的代表含義如下:

x——代表被評測的一組樣本中某項指標(biāo)的一個觀測值;

a——代表某項指標(biāo)觀測值中的最小值;

b——代表標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值;

c——代表標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上限值;

d——代表某項指標(biāo)觀測值中的最大值。

(2)式中，各字母的代表含義如下:

x——代表被評測的一組樣本中某項指標(biāo)的一個觀測值;

a——代表某項指標(biāo)觀測值中的最小值;

b——代表標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的下限值。

(3)式中，各字母的代表含義如下:

x——代表被評測的一組樣本中某項指標(biāo)的一個觀測值;

a——代表標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上限值;

b——代表某項指標(biāo)觀測值中的最大值。

1.4 權(quán)重系數(shù)的計算方法

以各區(qū)域挑選的煙葉樣品，參照文獻(xiàn)［9］，采用標(biāo)準(zhǔn)差權(quán)重法，按部位進(jìn)行歸一化處理。標(biāo)準(zhǔn)差大的指標(biāo)離散性大，被賦予較高的權(quán)重。各因子的權(quán)重系數(shù)計算結(jié)果見表3。

表3 昆明、紅河煙葉8項化學(xué)成分指標(biāo)各因子的權(quán)重系數(shù)Tab.3 W eighting coefficient of each factor for eight chem ical components of tobacco leaves in Kunm ing and Honghe

1.5 優(yōu)質(zhì)煙葉化學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)

以《云南中煙優(yōu)質(zhì)烤煙常規(guī)化學(xué)成分指標(biāo)要求》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/YZY1－2009)為準(zhǔn)，來檢驗煙葉化學(xué)成分與標(biāo)準(zhǔn)的符合度，結(jié)果詳見表4。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

采用MicrosoftExcel軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

表4 云南中煙優(yōu)質(zhì)烤煙常規(guī)化學(xué)成分指標(biāo)要求(Q/YZY1－2009)Tab.4 The index requirement of routine chem ical com positions in flue－cured tobacco leaves for Yunnan Industrial Co.，Ltd.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同縣區(qū)煙葉化學(xué)指標(biāo)的符合度

從表5可看出，不同縣區(qū)(區(qū)域)的煙葉常規(guī)化學(xué)成分與標(biāo)準(zhǔn)的符合度具有明顯的差異。根據(jù)隸屬度排序，可初步分為三個檔次，以石林、宜良和安寧的煙葉屬于第一檔次，符合度最好;五華、嵩明和祿勸的煙葉屬于第二檔次，符合度中等;瀘西、晉寧和蒙自的煙葉屬于第三檔次，符合度較差。

表5 不同縣區(qū)煙葉8項化學(xué)成分指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度Tab.5 The Subordinate degree between index and standard of eight tobacco chem ical com positions in different counties

2.2 不同海拔煙葉的化學(xué)成分的符合度

表6 三個海拔煙葉8項化學(xué)指標(biāo)的隸屬度Tab.6 The Subordinate degree of eight tobacco chem ical com position indexes for different altitudes

由表6可看出，不同海拔的煙葉化學(xué)成分與標(biāo)準(zhǔn)的符合度有明顯的差異。從符合度排序來看，隨著海拔的升高，煙葉化學(xué)成分與標(biāo)準(zhǔn)的符合度表現(xiàn)為下降趨勢，且海拔1600m、1800m的煙葉與標(biāo)準(zhǔn)的符合度明顯較好，而海拔2000 m的煙葉與標(biāo)準(zhǔn)的符合度較差。

2.3 不同品種煙葉化學(xué)成分的符合度

表7 三個品種煙葉8項化學(xué)指標(biāo)的隸屬度Tab.7 The Subordinate degree of eight chem ical com position indexes for different tobacco varieties

由表7可看出，不同品種的煙葉常規(guī)化學(xué)成分與標(biāo)準(zhǔn)的符合度有明顯的差異。從符合度排序來看，NC102品種煙葉與標(biāo)準(zhǔn)的符合度最好，NC297品種煙葉與標(biāo)準(zhǔn)的符合度中等，K326品種煙葉與標(biāo)準(zhǔn)的符合度較差。

2.4 不同類型煙田煙葉化學(xué)成分的符合度

表8 不同煙田類型煙葉8項化學(xué)指標(biāo)的隸屬度Tab.8 The Subordinate degree of eight tobacco chem ical composition indexes for different field types

由表8可看出，不同類型煙田的煙葉化學(xué)成分與標(biāo)準(zhǔn)的符合度具有明顯差異。從符合度排序來看，田煙煙葉與標(biāo)準(zhǔn)的符合度較好，山地?zé)煙熑~與標(biāo)準(zhǔn)的符合度較差。

2.4 不同部位煙葉化學(xué)成分指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)的符合度

表9 不同部位煙葉8項化學(xué)成分指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度Tab.9 The Subordinate degree of eight tobacco chem ical com position indexes for different leaf positions

由表9可看出，不同部位煙葉的化學(xué)成分與標(biāo)準(zhǔn)的符合度具有明顯差異。從區(qū)域(縣區(qū))、海拔和品種3個因素來看，無論是單個因素還是綜合因素，與標(biāo)準(zhǔn)的符合度均表現(xiàn)為中部煙葉優(yōu)于上部煙葉。

3 小結(jié)與討論

通過對昆明、紅河9個縣級區(qū)域的煙葉進(jìn)行抽樣化驗，以云南中煙工業(yè)公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/YZY1－2009)為參照，應(yīng)用梯形隸屬函數(shù)模型對煙葉化學(xué)成分與標(biāo)準(zhǔn)的符合度進(jìn)行分析，結(jié)果表明:

(1)不同縣區(qū)、海拔的煙葉化學(xué)成分與云南中煙優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)的符合度有明顯的差異。其中，以石林、宜良和安寧縣的煙葉與標(biāo)準(zhǔn)的符合度最好，五華、嵩明和祿勸縣的煙葉與標(biāo)準(zhǔn)的符合度次之，瀘西、晉寧和蒙自縣的煙葉與標(biāo)準(zhǔn)的符合度較差，且隨著海拔的升高，煙葉化學(xué)成分與標(biāo)準(zhǔn)的符合度表現(xiàn)為下降趨勢。其中以海拔1600米、1800米的煙葉與標(biāo)準(zhǔn)的符合度較好，2000米的煙葉與標(biāo)準(zhǔn)的符合度較差。

(2)不同品種、不同類型煙田和不同部位的煙葉化學(xué)成分與標(biāo)準(zhǔn)的符合度有明顯的差異。其中，以NC102品種煙葉與標(biāo)準(zhǔn)的符合度最好，NC297品種煙葉與標(biāo)準(zhǔn)符合度中等，K326品種煙葉與標(biāo)準(zhǔn)的符合度較差，且以田煙優(yōu)于山地?zé)?，中部葉優(yōu)于上部葉。

由于采用梯型隸屬函數(shù)模型評價煙葉化學(xué)成分的方法針對性較強(qiáng)，不同地域煙葉化學(xué)成分指標(biāo)的離散性不同，所賦予的權(quán)重系數(shù)可不同;各卷煙企業(yè)的產(chǎn)品風(fēng)格不同，所制訂的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可不一致。本研究選用的參照對象是中煙工業(yè)公司針對自身卷煙產(chǎn)品對煙葉原料的需求而提出的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對主要的8項煙葉化學(xué)成分指標(biāo)都有具體要求。本研究的結(jié)果與以往其它作者我們對各地域、海拔、煙田類型和部位的煙葉認(rèn)識是基本一致的［10－13］，沒有任何矛盾。因此，采用梯型隸屬函數(shù)模型評價云產(chǎn)煙葉化學(xué)成分的符合度是可行的。

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