基于感官分析技術(shù)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(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，河南省鄭州市管城回族區(qū)經(jīng)開第三大街9號(hào) 450000;

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

3 中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院食品與農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京市海淀區(qū)知春路4號(hào) 100191

《烤煙》國家標(biāo)準(zhǔn)[1]中“身份”作為評(píng)價(jià)烤煙外觀質(zhì)量的品質(zhì)因素之一，其含義是指煙葉的厚度、細(xì)胞密度和單位面積重量，通常分為薄、稍薄、中等、稍厚、厚 5個(gè)檔次。然而，在對(duì)不同產(chǎn)區(qū)煙葉的外觀品質(zhì)評(píng)價(jià)中，經(jīng)常發(fā)生煙葉的身份被描述為同一檔次，其實(shí)際身份卻不一致的現(xiàn)象，使得在跨區(qū)交接時(shí)，因不容易把握檔次界限而導(dǎo)致對(duì)等級(jí)質(zhì)量認(rèn)定的分歧。這種現(xiàn)象也容易造成初學(xué)者的迷惑不解。

為了改變這種現(xiàn)象，研制相應(yīng)的參比樣是一種可靠的科學(xué)手段。由于身份屬于復(fù)合型指標(biāo)，本身概念不好把握，同時(shí)也沒有對(duì)應(yīng)的儀器測(cè)量作為輔助驗(yàn)證。而厚度分指標(biāo)是身份評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)，是指葉片上下相對(duì)兩面之間的距離，即葉片的厚薄程度，在煙葉評(píng)級(jí)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(cè)量儀器檢測(cè)葉片的實(shí)際厚度，這給建立烤煙厚度參比樣提供了測(cè)量參考，避免了純主觀經(jīng)驗(yàn)的臆斷。

本研究按照建立感官特性參比樣一般導(dǎo)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(jié)合概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法研究厚度檔次數(shù)，借助外部評(píng)價(jià)小組與外部預(yù)測(cè)樣品來驗(yàn)證分析烤煙厚度參比樣建立的檔次合理性與評(píng)價(jià)實(shí)用性，探討參比樣儀器實(shí)測(cè)厚度與感官厚度檔次間的心理物理學(xué)規(guī)律。本研究為烤煙厚度參比樣建立提供理論依據(jù)與驗(yàn)證手段，也為實(shí)現(xiàn)感官評(píng)價(jià)的量化、引導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)性煙葉評(píng)級(jí)向客觀化方向拓展提供實(shí)踐探索。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)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(yīng)涵蓋該特性最小至最大的范圍。結(jié)合魏春陽等[2]和張鑫等[3]的研究基礎(chǔ)，本研究備選參比樣采集了厚度最小的長江中上游煙區(qū)和厚度最大的黃淮煙區(qū)樣品，并用西南煙區(qū)煙葉補(bǔ)充中間厚度的樣品（表1）。每個(gè)產(chǎn)地三個(gè)部位各取樣50個(gè)。

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

1.1.2 樣品制備

根據(jù)煙葉評(píng)級(jí)專家經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)研究報(bào)道，在距離主脈 1/2 半葉寬處厚度穩(wěn)定性最好[3]。本實(shí)驗(yàn)沿?zé)熑~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(cè)參比樣時(shí)，所處環(huán)境溫度、濕度應(yīng)符合環(huán)境要求：溫度（22±2）℃，相對(duì)濕度（60±5）%。

1.2 評(píng)價(jià)員及儀器設(shè)備

根據(jù)《感官分析實(shí)驗(yàn)室人員一般導(dǎo)則》[4]，成立感官評(píng)價(jià)小組進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。組成人員要符合煙葉評(píng)級(jí)職業(yè)能力[5]要求：具有準(zhǔn)確進(jìn)行與業(yè)務(wù)有關(guān)的文字和語言表達(dá)的能力；具有迅速、準(zhǔn)確、靈活地運(yùn)用手、鼻、眼等器官完成既定操作的能力。本研究感官評(píng)價(jià)小組由具備煙草行業(yè)煙葉評(píng)級(jí)技師資格的11位人員組成，并從中確定一人為組長。

千分測(cè)厚規(guī)，分辨率0.001mm（上海川陸量具有限公司）；CHY-CB測(cè)厚儀，分辨率0.1μm（濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司）。

1.3 厚度測(cè)試方法

1.3.1 烤煙厚度感官評(píng)價(jià)

通過人體感官（眼看、手摸）感測(cè)到的葉片厚度為感官厚度，經(jīng)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(jù)指尖末梢神經(jīng)感受的刺激強(qiáng)度大小來判斷。煙葉評(píng)級(jí)時(shí)主要是感受煙葉葉肉的厚薄程度，所以評(píng)價(jià)時(shí)盡可能避開側(cè)脈和支脈，并排除粗糙度、軟硬度、虛實(shí)度等因素的影響。

1.3.2 烤煙厚度儀器分析

通過儀器測(cè)量的葉片厚度為儀器實(shí)測(cè)厚度，單位為 mm。初選樣品的測(cè)量使用千分測(cè)厚規(guī)，最終參比樣的測(cè)量使用CHY-CB測(cè)厚儀。初選樣品數(shù)量多、分布區(qū)域廣，千分測(cè)厚規(guī)攜帶方便、測(cè)量快捷；最終參比樣的測(cè)量使用精度可靠的CHY-CB測(cè)厚儀。測(cè)量時(shí)，將待測(cè)部位攤平，避開側(cè)脈、支脈和明顯顆粒物，選擇5個(gè)分布相對(duì)均勻的點(diǎn)測(cè)量，取其平均值為被測(cè)葉片的實(shí)測(cè)厚度。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙厚度參比樣初選

初選樣品的篩選應(yīng)符合以下要求：涵蓋性強(qiáng)，能夠代表全國最薄到最厚的烤煙葉片；樣品厚度相對(duì)均勻一致；厚度變化具有規(guī)律性和連續(xù)性；檔次盡可能細(xì)分且相對(duì)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(duì)所有葉片進(jìn)行兩兩對(duì)比，將厚度相對(duì)一致的樣品歸為一組，繼續(xù)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(píng)價(jià)組組長按厚度大小進(jìn)行排序，并剔除易混淆的葉片，最后形成9個(gè)不同厚度的初選樣品（圖2）。

圖2 初選樣品照片F(xiàn)ig.2 Photo of the primary sample

2.2 烤煙厚度參比樣確定

請(qǐng)11名煙葉評(píng)級(jí)技師分別對(duì)9個(gè)檔次的厚度樣品進(jìn)行厚薄排序[6]（排序結(jié)果見表2），秩次越大代表樣品越厚。利用Friedman檢驗(yàn)計(jì)算出F=85.92，查得F0.01=20.09，則F＞F0.01，可知9個(gè)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(jìn)一步考察與確定兩兩樣品之間是否存在顯著差異，對(duì)9個(gè)初選樣品進(jìn)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(fā)現(xiàn)相鄰3個(gè)樣品間隔都比較接近，若單純依據(jù)示意圖，則9個(gè)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(jié)合樣品實(shí)際厚度與煙葉評(píng)級(jí)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(píng)價(jià)員的排序，發(fā)現(xiàn)評(píng)價(jià)人員間的整體評(píng)價(jià)結(jié)果較一致，并且與秩和大小順序（R1→R9）基本統(tǒng)一。根據(jù)排序法原理，若每位評(píng)價(jià)員均將樣品排序正確，那么對(duì)于11位構(gòu)成的評(píng)價(jià)小組，其相鄰樣品間的秩和差就是11，因此完全依據(jù)LSD值進(jìn)行分組分類將過于嚴(yán)格，與樣品的真實(shí)情況有一定差異。分析表1秩和間差異,發(fā)現(xiàn)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(píng)價(jià)員實(shí)際上采取了多次成對(duì)比較檢驗(yàn)[7]，因此可以把相鄰兩組樣品的排序結(jié)果看成一次單邊成對(duì)檢驗(yàn)。查“根據(jù)單邊成對(duì)檢驗(yàn)推斷出感官差別存在所需最少正確答案數(shù)”表，可知3、9號(hào)樣品在α=0.01水平與相鄰樣品差異顯著，1、2、6號(hào)樣品在α=0.05水平與相鄰樣品差異顯著； 4號(hào)和5號(hào)樣品之間在α=0.10水平差異顯著，7號(hào)和8號(hào)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(dá)不到顯著水平。討論決定：合并4號(hào)和5號(hào)只保留5號(hào)樣品，合并7號(hào)和8號(hào)只保留8號(hào)樣品，最后確定1，2，3，5，6，8，9為最終參比樣，即7個(gè)厚度檔次，構(gòu)成7點(diǎn)語義類項(xiàng)標(biāo)度。

2.3 烤煙不同檔次厚度特征描述

為了進(jìn)一步理解和感受每一厚度檔次，需要對(duì)各類項(xiàng)標(biāo)度的語義進(jìn)行解釋與描述。經(jīng)評(píng)價(jià)小組討論，認(rèn)為與厚度最直接相關(guān)的是葉內(nèi)物質(zhì)的充實(shí)程度，其次是細(xì)胞密度和單位面積重量。參考楊祝軍等[8]研究結(jié)果，篩選出與充實(shí)程度相關(guān)的詞語“貧乏”、“充實(shí)”，與細(xì)胞密度表現(xiàn)相關(guān)的描述詞“疏松”、“適中”、“ 緊密”、“硬實(shí)”，與單位面積重量（分量）大小相關(guān)的描述詞 “輕飄”、“ 厚重”，用以對(duì)7個(gè)厚度檔次分別描述（表3）。

2.4 參比樣適應(yīng)性測(cè)試

2.4.1 認(rèn)可度驗(yàn)證

在評(píng)價(jià)小組之外選擇新的7名煙葉評(píng)級(jí)技師分別對(duì)參比樣進(jìn)行厚度檔次排序（排序結(jié)果見表4）。結(jié)果表明7名評(píng)價(jià)員對(duì)厚度參比樣的排序高度一致，證明參比樣各標(biāo)度間差異顯著，且重復(fù)性、再現(xiàn)性高。

2.4.2 適用性測(cè)試

抽取河南許昌、重慶黔江和貴州畢節(jié)各部位煙葉樣品，分別對(duì)照參比樣進(jìn)行厚度歸檔測(cè)試，河南許昌煙葉可以在稍薄～很厚標(biāo)度內(nèi)歸檔，重慶黔江煙葉可以在很薄～稍厚標(biāo)度內(nèi)歸檔，貴州畢節(jié)煙葉可以在薄～稍厚標(biāo)度內(nèi)歸檔（圖4）。歸檔結(jié)果表明，各產(chǎn)區(qū)不同部位煙葉都能在厚度參比樣的標(biāo)度內(nèi)定位，說明這套參比樣的適用性符合設(shè)計(jì)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(jié)果Tab.4 Sorting results of reference sample thickness

如果采用《烤煙》國標(biāo)中“身份”的劃分標(biāo)準(zhǔn)，各產(chǎn)區(qū)煙葉厚度歸檔則是圖5所示結(jié)果：無論實(shí)際厚度大小，都是在薄～厚的區(qū)間內(nèi)分5檔，不能明確區(qū)分出實(shí)際厚度差別。

通過對(duì)比可知，本次研制的烤煙厚度參比樣具有較強(qiáng)的適用性，可以使不同產(chǎn)區(qū)煙葉在合適的厚度區(qū)間內(nèi)歸檔，很好地體現(xiàn)了不同產(chǎn)區(qū)煙葉的厚度差異。

2.4.3 檔次實(shí)測(cè)厚度范圍界定研究

厚度參比樣儀器測(cè)量的結(jié)果（表5），表明了實(shí)測(cè)厚度值隨著標(biāo)度增加而增大，相鄰標(biāo)度間的測(cè)量厚度差與心理物理學(xué)定律中的韋伯定律比較吻合，進(jìn)一步說明了參比樣制備的科學(xué)性。

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

圖5 基于國標(biāo)的煙葉厚度歸檔結(jié)果Fig.5 Grouping result based on national standard

結(jié)合煙葉評(píng)級(jí)實(shí)際情況，并且考慮到檔次間有交叉樣品存在，每個(gè)檔次所體現(xiàn)的厚度應(yīng)該是一個(gè)范圍，而不是固定的厚度值。因此為了更貼近實(shí)際使用情況，界定各檔次實(shí)測(cè)厚度范圍，真正做到各檔次感官厚度與儀器實(shí)測(cè)厚度的有機(jī)統(tǒng)一，決定去掉每檔次測(cè)量值最大、最小各10%的測(cè)量結(jié)果，取中間80%的測(cè)量值為有效值，由此估測(cè)出各檔次參比樣厚度分布區(qū)間（表6）。如果以測(cè)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(cè)量值Tab.5 Measurements of thickness of different reference samples

表6 各檔次參比樣實(shí)測(cè)厚度分布區(qū)間Tab.6 The distribution range of physical thickness of different reference samples

3 結(jié)論與討論

運(yùn)用感官分析技術(shù)，對(duì)身份指標(biāo)中的厚度分指標(biāo)劃分檔次并制作參比樣，每檔次輔以物理檢測(cè)數(shù)據(jù)，然后在重復(fù)性和再現(xiàn)性條件下的認(rèn)可度驗(yàn)證中對(duì)建立的參比樣進(jìn)行適用性測(cè)試。結(jié)果表明：所研制參比樣界線清晰、再現(xiàn)性好，各產(chǎn)區(qū)煙葉都能在劃分的7個(gè)檔次內(nèi)歸檔，而且可以體現(xiàn)出厚度分布區(qū)間的差別。

通過建立烤煙厚度參比樣，可以全面展現(xiàn)國內(nèi)煙葉厚度特征變化區(qū)間，且層次清晰、連貫。通過適用性測(cè)試，證明各區(qū)域煙葉可以統(tǒng)一到一個(gè)厚度標(biāo)準(zhǔn)，且利于表現(xiàn)不同區(qū)域厚度特征的差異。借助厚度參比樣的測(cè)量值，可以方便建立一套實(shí)物樣品，利于評(píng)級(jí)操作前的感覺定位，也方便初學(xué)者學(xué)習(xí)和掌握。把感官分析技術(shù)引入到煙葉評(píng)級(jí)領(lǐng)域并研制烤煙厚度參比樣，是探索經(jīng)驗(yàn)性評(píng)級(jí)向客觀化方向轉(zhuǎn)變的途徑，可以促進(jìn)煙葉評(píng)級(jí)更科學(xué)、更系統(tǒng)。