王麗芳 劉澤 何科毅 劉杰 段宜杉 左雯

【摘要】為探究再造煙葉綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)，并建立品質(zhì)評(píng)價(jià)方法體系，選取不同類型的再造煙葉共12種，對(duì)其進(jìn)行了理化指標(biāo)、致香成分的測(cè)定和感官質(zhì)量的評(píng)價(jià)。針對(duì)測(cè)定結(jié)果，運(yùn)用相關(guān)性分析、主成分分析，篩選出再造煙葉品質(zhì)評(píng)價(jià)的10個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，得到再造煙葉綜合評(píng)價(jià)模型，可對(duì)再造煙葉綜合品質(zhì)進(jìn)行量化。結(jié)合聚類分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)綜合評(píng)價(jià)模型有效，且與感官評(píng)價(jià)結(jié)果一致。本文的研究結(jié)果為再造煙葉綜合品質(zhì)的量化評(píng)價(jià)和加工工藝研究提供了較為科學(xué)的理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】再造煙葉；主成分分析；相關(guān)性分析；聚類分析；品質(zhì)評(píng)價(jià)

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.036

【基金項(xiàng)目】本論文課題由紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目《制絲過(guò)程再造煙葉精細(xì)化加工及品控關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用》（HYHH2021GY11）資助。

Comprehensive Quality Evaluation of Reconstructed Tobacco Leaves Based on Principal Component Analysis and Cluster Analysis

WANG Lifang1， LIU Ze2， HE Keyi1， LIU Jie1， DUAN Yishan1， ZUO Wen1*

（1.Honghe Cigarette Factory of Hongyun Honghe Tobacco〔Group〕Co.， Ltd.， Mile 652300， China； 2.Yunnan Tobacco Industry Co.， Ltd.， Kunming 650224， China）

Abstract： In order to explore the key indicators for comprehensive quality evaluation of reconstituted tobacco leaves and establish a quality evaluation method system， a total of 12 different types of reconstituted tobacco leaves were selected， and their physical and chemical indicators， aroma components， and sensory quality were measured. Based on the measurement results， correlation analysis and principal component analysis were used to select 10 key indicators for evaluating the quality of reconstituted tobacco leaves. After analyzing and processing the data， a comprehensive evaluation model for reconstituted tobacco leaves has been obtained， which can quantify the comprehensive quality of reconstituted tobacco leaves. Based on the clustering analysis results， it was found that the comprehensive evaluation model is effective and consistent with the sensory evaluation results. The research results of this article provide a scientific theoretical basis and scientific basis for the quantitative evaluation of the comprehensive quality of reconstituted tobacco leaves and the study of processing technology.

Keywords： reconstituted tobacco； principal component analysis； relevance analysis； cluster analysis； quality evaluation

再造煙葉是利用廢棄的煙梗、煙葉碎片、煙末等煙草原料，經(jīng)浸提、濃縮、分離、打漿、磨漿、抄造、烘干等過(guò)程，制成性能優(yōu)良的天然煙葉薄片，用作卷煙填充物[1]。在卷煙生產(chǎn)過(guò)程中，外摻再造煙葉是降低卷煙成本、提高卷煙內(nèi)在品質(zhì)的重要手段。近年來(lái)再造煙葉生產(chǎn)公司以及卷煙生產(chǎn)工廠已針對(duì)如何提升再造煙葉在卷煙加工過(guò)程中的作用發(fā)揮，積極開(kāi)展相關(guān)研究。但針對(duì)不同類型再造煙葉的品質(zhì)分析和評(píng)價(jià)體系的研究鮮有報(bào)道，是各供應(yīng)商和卷煙生產(chǎn)廠在再造煙葉加工工藝提升過(guò)程中的瓶頸和痛點(diǎn)，因此分析再造煙葉的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)并建立品質(zhì)評(píng)價(jià)體系具有重要意義。

1.1各類型再造煙葉的感官評(píng)價(jià)分析

試驗(yàn)材料為我廠在用的共12種再造煙葉產(chǎn)品，其中6種再造煙葉來(lái)源于供應(yīng)商A（編號(hào)為A1～A6），6種再造煙葉來(lái)源于供應(yīng)商B（編號(hào)為B1～B6）。

將再造煙葉卷制為煙支，并由9名質(zhì)量評(píng)吸人員分別進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，對(duì)卷煙風(fēng)格特征、香氣、雜氣、刺激性和余味進(jìn)行打分，滿分為10分，風(fēng)格特征為特殊香型和常規(guī)型。單項(xiàng)評(píng)分取所有評(píng)委打分的平均值。結(jié)果如表1所示。

結(jié)果表明，供應(yīng)商B生產(chǎn)的再造煙葉，整體得分偏高，主要體現(xiàn)在香氣充足，雜氣較少。有特殊香味的再造煙葉，整體香氣量充足，且舒適感較好，但受評(píng)吸人員主觀性影響較大。

1.2再造煙葉的理化成分、致香成分分析

對(duì)12種類型再造煙葉定量、厚度、抗張強(qiáng)度等六項(xiàng)物理指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行方差分析。結(jié)果顯示，僅厚度和含水率P值<0.05，說(shuō)明不同供應(yīng)商生產(chǎn)的再造煙葉厚度和含水率存在顯著差異。相較供應(yīng)商A生產(chǎn)的再造煙葉，供應(yīng)商B生產(chǎn)的再造煙葉各項(xiàng)指標(biāo)更為穩(wěn)定，其抗張強(qiáng)度更高、熱水可溶性更低，適合弱加工。

化學(xué)指標(biāo)檢測(cè)內(nèi)容包括常規(guī)化學(xué)、無(wú)機(jī)陰離子、無(wú)機(jī)陽(yáng)離子、細(xì)胞壁物質(zhì)。分別對(duì)四項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)僅無(wú)機(jī)陰離子與供應(yīng)商之間的方差分析P值<0.05，說(shuō)明不同供應(yīng)商生產(chǎn)的再造煙葉無(wú)機(jī)陰離子有顯著差異。而通過(guò)對(duì)各類型再造煙葉的65種致香成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)共22種物質(zhì)與供應(yīng)商之間存在顯著性差異。

1.3各類型再造煙葉指標(biāo)的主成分分析

在進(jìn)行主成分分析前，首先運(yùn)用皮爾遜相關(guān)系數(shù)法，對(duì)致香成分、物理指標(biāo)、常規(guī)化學(xué)等指標(biāo)間的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，有69對(duì)指標(biāo)間的相關(guān)性系數(shù)P≤0.05，說(shuō)明指標(biāo)間有較強(qiáng)的相關(guān)性。剔除相關(guān)性較小的指標(biāo)，采用主成分分析法進(jìn)行分析。由主成分分析表2可知，前4個(gè)主成分特征值均大于1，累計(jì)貢獻(xiàn)率為91.40%。其中第1主成分特征值為3.278，方差貢獻(xiàn)率為36.40%，第2主成分特征值為2.367，方差貢獻(xiàn)率為26.30%。

根據(jù)因子得分系數(shù)矩陣，構(gòu)建因子得分計(jì)算公式和綜合評(píng)價(jià)公式。

使用再造煙葉綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)公式（5），分別計(jì)算12種不同類型的再造煙葉品質(zhì)綜合得分，發(fā)現(xiàn)供應(yīng)商B生產(chǎn)的再造煙葉整體評(píng)價(jià)得分靠前，與感官質(zhì)量評(píng)價(jià)打分結(jié)果較為一致。

1.4各類型再造煙葉指標(biāo)的聚類分析

使用再造煙葉品質(zhì)綜合得分代替原始數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，得出聚類譜系圖。如圖1所示，在歐式距離為5時(shí)，可以將12種再造煙葉分為4類。

使用感官質(zhì)量的得分對(duì)12種再造煙葉進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，得出聚類譜系圖。如圖2所示，在歐式距離為5時(shí)，可以將12種再造煙葉分為3類，與主成分得分聚類分析結(jié)果相一致，表明基于主成分分析法構(gòu)建的再造煙葉綜合評(píng)價(jià)模型具有良好的適用性，具有直觀、可測(cè)量的優(yōu)勢(shì)。

本研究通過(guò)對(duì)12種不同類型的再造煙葉理化指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不同供應(yīng)商生產(chǎn)的再造煙葉各項(xiàng)指標(biāo)之間存在顯著差異，采用主成分分析對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，最終確定了以10個(gè)指標(biāo)為關(guān)鍵指標(biāo)的再造煙葉品質(zhì)特性評(píng)價(jià)模型。該模型可整合多項(xiàng)指標(biāo)，將再造煙葉品質(zhì)特性進(jìn)行量化和分類，能較好地對(duì)再造煙葉進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果與感官質(zhì)量得分結(jié)果一致，為再造煙葉生產(chǎn)工藝研究提供參考，也為卷煙加工過(guò)程中不同品質(zhì)特性的再造煙葉分組加工提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]戴路，陶豐，袁凱龍，等.造紙法再造煙葉的研究進(jìn)展[J].中國(guó)造紙學(xué)報(bào)，2013，28（1）：65-69.

[2]葉協(xié)鋒，魏躍偉，楊宇熙，等.基于主成分分析和聚類分析的烤煙質(zhì)量評(píng)價(jià)模型構(gòu)建[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2009，25（3）：268-271，276.

[3]李壯，金軍杰，王吉翠，等.再造煙葉絲摻配均勻性的研究與改進(jìn)應(yīng)用[J].煙草科技，2015，48（6）：78-82.

[4]蔡冰，王建新，陳祖剛，等.造紙法再造煙葉致香成分的分析[J].煙草科技，2002（6）：19-23.

[5]WANG W，WANG Y，YANG L，et al.Studies on thermal behavior of reconstituted tobacco sheet[J].Thermochimica Acta，2005，437（1-2）：7-11.

[6]張辭海，胡蕓，劉娜，等.基于主成分分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的近紅外光譜烤煙產(chǎn)地判別[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（1）：109-112.

[7]李國(guó)棟，胡建軍，周冀衡，等.基于主成分和聚類分析的烤煙化學(xué)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)[J].煙草科技，2008（12）：5-9，13.

[8]郭建華，宋紀(jì)真，王廣山，等.基于主成分分析和聚類分析的煙葉物理特性區(qū)域歸類[J].煙草科技，2014（8）：14-17.

【作者簡(jiǎn)介】

王麗芳，女，1991年出生，助理工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)榫頍煿に囐|(zhì)量。

通訊作者：左雯，男，1987年出生，工程師，碩士，研究方向?yàn)榫頍煿に囐|(zhì)量。郵箱：zuowen_33@163.com。

（編輯：于淼）