聚类分析与模糊数学在烟叶品质综合评价中的应用

生产上烟叶的质量评价主要通过外观品质(烟叶分级)来进行。由于主观性的影响,这种方法常常导致同样的烟叶被不同的人分成不同的等级。随着近红外线分析方法在烟叶质量评价中的普遍应用,以化学成分为依据的烟叶质量评价方法将成为主流趋势。为此,本研究以河南省南阳烟区的烟叶样品为例,通过层次聚类的方法对烟叶主要化学成分进行分析,并求得各类的平均值,之后根据聚类结果用模糊数学对其化学品质进行综合评价,由于先用层次聚类分析对样本进行了归类,使得大样本的综合评价变得简单清晰,因此该方法特别适用于大量样本的综合评价。应用该方法对南阳烟区的烟叶样品进行综合评价,结果表明,若把50份样品分为2类,则腰叶和上二棚叶几乎各自聚为一类。若把50份样品分为4类,则模糊评价的结果显示,第Ⅲ类样品的得分最高,表明其烟叶质量最佳。该方法的评价结果与腰叶优于上二棚叶的传统看法一致,与南阳烟区优质烟叶分布的实际情况也基本一致,表明用本研究的方法来评价烟叶的质量是比较客观的,也是可行的。     

基于聚类和逐步判别分析的烤烟感官质量特征分类评价

为优化烟叶原料感官质量的评价方法,促进配方设计中不同质量特点烟叶的合理配置,采集陕西中烟曲靖沾益基地县不同等级的初烤烟叶,运用系统聚类和Fisher线性判别法,建立基于化学成分的烤烟感官质量特征分类评价方法。结果表明:聚类分析可将陕西中烟曲靖沾益基地县烟叶的感官质量特征合理分类,三类样品的主要特征分别为香气和烟气浓度低、口感有优势;杂气大、口感差、生理满足感有优势;香气品质有优势。经交叉分析,糖氮碱的协调对香气品质的影响较大,蛋白质、总氮对生理满足感和口感特征的影响较大,两糖比对香气、烟气的充足程度和口感特征的影响较大。建立了烟碱、总氮、还原糖、淀粉、氮碱比、两糖比、糖蛋比和糖氮比等8项指标的烟叶感官质量特征分类评价模型,模型的自身和交互验证平均准确率达80.8%,验证效果较好。     

基于遗传算法优化的投影寻踪烤烟质量综合评价

烟叶质量评价的目的是对相应表征指标进行综合分析,其结果应能客观公正地反映烟叶质量的发展变化,并为评价组织者、决策者所信服和接受.试验根据烤烟烟叶化学成分检测结果,建立了基于遗传算法优化的投影寻踪烤烟烟叶化学成分指标质量综合评价模型,利用该模型对云南省临沧市烤烟烟叶化学成分指标品质进行了综合评价.结果表明,不同植烟区域烤烟烟叶化学成分指标品质的优劣顺序为临翔区、云县、沧源县、耿马县、双江县、永德县和凤庆县,各评价指标中以还原糖总糖比值、氮碱比值和钾含量3个指标对临沧市烤烟烟叶品质的贡献最大,与实际情况相符,说明评价结果可行而有效.模型在一定程度上避免了主观因素对评价结果的影响,可为烟叶生产决策、卷烟企业采购原料和配方设计提供科学依据,并为采用化学成分指标来评价烟叶质量提供了一种较为合理和有效的方法.     

贵州中烟典型原料产地烟叶主要化学成分的特征

为贵州中烟烟叶原料产地的优化布局、生产水平提高和卷烟企业发展提供参考,以贵州中烟11个代表产地的72份烟叶样品为材料,按烟草行业标准要求检测其主要化学成分含量,利用聚类方法分析烟叶的主要化学成分特征及其区域特点。结果表明:各产地烟叶的主要化学成分含量均符合优质烟叶标准,但不同产地间烟叶的主要化学成分含量存在一定差异。根据烟叶化学成分含量及产地区域特征将72份烟叶样品分为3类,Ⅰ类以四川凉山为代表产地,其烟叶的糖含量高,烟碱和氯含量低,糖碱比和钾氯比较高;Ⅱ类以辽宁朝阳、河南平顶山、湖南郴州和贵州黔南州为代表产地,其烟叶的氯含量高,烟碱、总氮和淀粉含量均较高,糖含量相对较低,糖碱比和钾氯比较低;Ⅲ类以贵州安顺和黔西南州为代表产地,其烟叶的钾含量高,烟碱和总糖等其他化学成分含量中等。不同产地应依据其烟叶化学成分特点及影响烟叶品质的因素,采取相应优化生产技术提高烟叶化学成分的协调性,以满足卷烟工业对烟叶品质的需求。     

基于聚类分析和曼哈顿距离实现平库烟叶堆码及均匀投料技术研究

[目的]降低复烤加工成品片烟化学质量指标变异系数及提高现场工作效率。[方法]选择云南昆明地区50 t烟叶,以烟叶化学成分烟碱作为主要参数,结合总糖、总氮、还原糖等多项指标进行分组均匀投料研究。首先按烟叶化学成分烟碱高、中、低分组混配挑选出半成品烟叶,通过曼哈顿距离模型指导半成品烟叶出入库堆码;然后运用系统聚类分析方法对半成品烟叶进行聚类分组,化学指标相似的聚为一组;最后投料时,利用贪心算法模型对聚类分组结果进行小批次均匀投料。[结果]采用信息系统结合曼哈顿模型指导烟叶出入库堆码能有效提高现场作业效率;使用系统聚类分组和贪心算法均匀投料,能有效降低烟叶各化学指标变异系数,提高烟叶化学质量稳定性。[结论]该研究结果可应用于平库条件下提高复烤均质化加工水平,同时对未来组建高架库支撑复烤均质化加工提供参考。     

基于物元可拓模型的四川烟区烤烟中部叶化学品质的评价

为物元可拓法在烟叶化学品质评价上的应用提供科学依据,选取四川省烟区53个中部烟叶样品为研究对象,通过建立物元可拓模型计算可拓性指数及综合关联度,分析烟叶总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾、氯以及淀粉等常规化学成分含量,并对其化学品质进行综合评价。结果表明:在53个烟叶样品中,经物元可拓模型的判定,化学品质质量档次为好、较好、中等和稍差的烟叶样品分别为8个、21个、23个和1个;经主成分分析,化学品质质量档次为好、较好、中等和稍差的烟叶样品分别为8个、15个、27个和3个;2种评价方法结果一致的有45个烟叶样品,一致率达84.9%。物元可拓分析法可用于烟叶化学品质的评价。     

基于物元可拓模型的四川烟区烤烟中部叶化学品质的评价

为物元可拓法在烟叶化学品质评价上的应用提供科学依据，选取四川省烟区53个中部烟叶样品为研究对象，通过建立物元可拓模型计算可拓性指数及综合关联度，研究分析烟叶总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾、氯以及淀粉等常规化学成分含量，并对其化学品质进行综合评价。结果表明：在53个烟叶样品中，经物元可拓模型的判定，化学品质质量档次为好、较好、中等和稍差的烟叶样品分别为8个、21个、23个和1个；经主成分分析，化学品质质量档次为好、较好、中等和稍差的烟叶样品分别为8个、15个、27个和3个；2种评价方法结果一致的有45个烟叶样品，一致率达84.9%。物元可拓分析法可用于烟叶化学品质的评价。     

近红外光谱分析大理不同产区年度间烟叶化学成分的特性

[目的]利用近红外光谱数据分析大理不同产区年度间烟叶化学成分的特性。[方法]以红塔集团2010—2016年大理南涧、弥渡、巍山产区上中下部位上等烟叶样品为试验对象,其烤烟品种为红大,共计3个产区、7个年度、3个部位的63类样品扫描其近红外光谱6 439条;应用德国BRUKER公司开发的OPUS软件建立化学成分定量模型对样品光谱进行预测,对不同产区烟叶样品的烟碱、总糖、还原糖、总氮、氧化钾等数据进行分析。[结果]63类烟叶样品从化学成分数据来看部位特征比较明显,3个产区的区域特征差异不大;相同产区不同年度间的化学成分差异较大,部位间的差异大于该试验取样的烟叶样品产区和年度间的差异。[结论]通过近红外光谱技术建模得到的烟叶样品化学成分数据能够客观地反映出大理红大3个产区不同年度间烟叶品质的差异,可以作为烟叶产区种植规划的参考。     

基于烟叶化学成分烤烟香型分类模型的建立

基于烟叶化学数据建立烤烟香型分类模型,然后对各模型进行筛选比较选出最优模型。首先对142个烤烟烟叶样品中的9类成分的63个指标采用行业标准进行检测,然后采用逐步回归法筛选出19个烟叶化学成分,依据这19个指标采用线性判别分析法、Logistic回归、高斯混合模型、分类树、K最邻近法、人工神经网络和支持向量机七种方法进行建模。通过对不同方法建立的模型采用100次随机抽取训练集样本和测试样本计算错误分类率,选择错误分类率较低的模型作为优选模型。经比较发现,线性判别法和高斯混合模型建立的两种香型函数能较好地对未知样品的香型进行正确分类,且效果较好。筛选出的两种优选模型对于烤烟香型分类研究具有一定的应用价值。     

陕南主栽烟草品种化学成分综合评价与分析

【目的】建立一种符合烟叶化学成分综合评价的方法,以探讨陕南烟区烟草化学品质的优劣,为陕南烟区选择优良的烟草品种提供理论依据。【方法】对陕南烟区代表性区域(商洛市洛南县、安康市旬阳县和汉中市洋县)的主栽烟草品种(云烟87、云烟97、秦烟96和K326)上、中部叶片分别进行取样测定,之后采用隶属函数法和因子分析法对各指标数据进行转化和分析,最终对陕南烟区烟草化学品质进行综合评价和排序。【结果】陕南不同地区烟叶化学成分经隶属函数法转换后进行因子分析,提取了4个公因子,分别为钾氯-氮碱比因子、糖碱因子、还原糖-两糖比因子和氮因子。因子综合得分结果表明,在陕南三县,旬阳县云烟87的上部叶化学品质最好;旬阳县K326品种在三县主栽品种中化学品质最好;旬阳县、洋县、洛南县主栽品种中化学品质最好的分别为K326、秦烟96和秦烟96。【结论】结合隶属函数法的因子分析法可以用于烟草化学成分综合分析;在陕南烟草中,旬阳县更加适合烟叶优良品质的形成,其中以K326、云烟97和云烟87较优。     

基于多源信息的烤烟香型分类

为我国烤烟典型香型的分类提供参考,以2014年全国浓香型、中间香型、清香型烟叶代表性产区18个州(市)45个县(区)的520个C3F初烤烟叶样品为研究对象,通过对常规化学成分、外观质量、物理特性进行测定,基于多源信息应用随机森林算法进行分类模型构建。结果表明:利用随机森林算法基于多源信息构建的烤烟香型分类模型较好,分类正确率为91.54%,AUC(ROC曲线下的面积)为0.972 6。其中,对浓香型烤烟分类效果最好,没有误判,中间香型误判率为7.57%,清香型烤烟误判率为18.87%;影响烤烟香型分类的重要变量为氯离子、总糖、宽度、厚度和钾离子,影响浓香型和中间香型烤烟分类最重要的变量为氯离子,影响清香型烤烟分类最重要的变量为总糖。基于烤烟多源信息利用随机森林算法进行香型分类,在浓香型和中间香型分类效果较好,清香型分类效果稍差。     

陕西烟叶品质特性研究

为了解陕西不同产区不同等级烟叶品质差异性。研究收集了2018年陕西初烤烟叶和复烤片烟为试验材料,以标准配方模块烟丝为对照,参照国家或行业标准对其化学成分进行测定,应用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用分析（HS-SPME-GC-MS）方法测定其挥发性香气物质,对烟叶按照化学成分、香气物质分别进行聚类。研究结果表明,宝鸡X3F、SXTC片烟两糖比偏低,但这两类烟叶总糖含量适宜,还原糖可提升空间较大;安康地区烟叶与SXZL片烟各个化学指标与标准配方模块较为接近,品质相对较好。安康C3F和SXTC片烟中的美拉德反应产物、叶绿素降解产物含量较高,但商洛B3F中苯丙氨酸降解产物、类胡萝卜素降解产物、西柏烷类降解产物含量较高,这两类样品的特征香气物质含量表现不同。SXZL片烟各项指标与标准配方模块最为接近,品质相对较好。     

不同生态区烟叶化学成分和营养元素特征与感官质量的关系

对贵州中烟工业公司在湖南、河南、云南、福建、贵州、四川6省8个基地72个C3F烟样的化学成分、营养元素和感官评吸质量进行了分析。结果表明:不同生态区烟叶化学成分差异显著,清香型、中偏清香型和中间香型烟叶的总糖和还原糖含量显著高于浓香型烟叶,而浓香型烟叶两糖比显著高于清香型、中偏清香型和中间香型烟叶,但总氮、氮碱比和糖碱比均低于清香型、中偏清香型和中间香型烟叶。不同生态区烟叶营养元素差异显著,贵州威宁烟叶铁含量异常高,湖南郴州和福建三明烟叶锌含量异常高,河南平顶山烟叶锰及氯含量异常高,云南保山烟叶铜及氯偏高,使这些产地烟叶感官评吸质量下降。采用感官评价指标体系建立的多元回归方程表明,与烟叶感官评吸质量指标关联较大的化学指标是两糖比、氮碱比、烟碱,其次为糖碱比和氯离子。     

基于循环修正的烤烟化学指标与感观质量灰色关联分析

针对烟叶化学指标单一无量纲化方法与感观质量评价排序不一致的问题,以四川广元烟叶为研究对象,分别采用初值化法、均值化法和标准差法进行烤烟化学成分与感观质量的关联分析,再运用平均值法、Board法和Copeland法对单一评价排序进行组合,对组合结果进行循环修正,得到最终排序。结果表明,影响广元烤烟感观质量的化学指标的大小依次为总氮、还原糖、总糖、烟碱、钾、氮碱比、糖碱比、淀粉、钾氯比。     

毕节地区烟叶主要化学成分评价

对毕节地区不同海拔高度主要等级烟叶464个样品的化学成分作常规项目检测分析。结果表明,毕节地区烟叶化学成分总体较为协调。烟叶中总糖含量中等偏高,两糖比80%的样品在0.8以上;烟碱含量适中,下、中、上部叶烟碱平均分别为1.49%、2.23%、3.08%,含量偏高的仅占10%左右;钾、氯含量大多数在适宜水平,糖碱比、钾氯比、氮碱比在适中水平。     

福建邵武基地烟叶质量评价

从外观质量、感官质量、化学成分、物理性能方面对福建邵武基地烟叶进行评价,并进行了基地烟叶与非基地烟叶、进口烟叶对比分析,结果表明:①外观质量:基地烟叶与非基地烟叶相比,在油分、光泽方面有所提高,外观质量已接近于进口烟叶。②感官质量:基地烟叶与非基地烟叶相比,浓香型风格更为突出,香气品质有所改善,香气量有一定幅度增加;基地烟叶在感官质量上与进口烟叶相比还有一定差距,主要体现在香气与余味方面。③化学成分:基地烟叶化学成分协调性要稍好于非基地烟叶,但总糖含量偏高,石油醚提取物含量偏低,化学成分协调性要稍差于进口烟叶。④物理性能:基地烟叶在物理性能方面要优于非基地烟叶样品,主要表现为含梗率有所下降,中下部烟叶烟叶厚度有所增加,单位面积重量较为适中。邵武基地烟叶与非基地烟叶相比,烟叶质量整体有所上升,但仍存在烟叶含糖量偏高,石油醚提取物偏低,上部烟杂气较为明显等问题,有待进一步研究改善。     

攀西地区烤烟质量评价指标典型相关分析

以四川省主产烟区攀枝花和凉山州2012年的72份红花大金元烤烟样品中部叶为供试材料,应用典型相关分析方法分析了烟叶外观质量、化学成分和评吸质量评价指标间的典型相关性。结果表明：烟叶外观质量、化学成分和评吸质量评价指标间均存在典型相关关系;烟叶质量不同评价指标的相关程度不同,其中烟叶化学成分与评吸质量关系最密切,其次是外观质量和评吸质量。在烟叶质量组间关联上起主要作用的外观质量评价指标是成熟度、身份,化学成分评价指标是总糖、还原糖、总氮,评吸质量评价指标是香气质、香气量、杂气、刺激性、干燥感。     

上海湄潭烤烟基地烟叶主要化学成分分析与评价

以2003-2007年上海湄潭烤烟基地8个主产乡镇K326品种B2F、C3F、X2F等级、224份烟叶样品为材料,测定烟叶总植物碱、可溶性糖、还原糖、总氮、钾、氯含量,分析其特征及相关性、年度变异,并以卷烟工业企业烟叶原料质量评价体系标准进行评价.结果表明:上海湄潭烤烟基地烟叶主要化学成分含量较适宜、协调性较好;氯、钾和总植物碱含量变异大,还原糖、可溶性糖含量变异次之,总氮含量变异较小;C3F等级主要化学成分含量稳定性好于B2F和X2F;C3F和X2F等级主要化学成分含量及协调性符合上海卷烟工业烟叶原料质量评价体系指标要求,B2F等级总植物碱含量较高(均值4.25%).