基于感官分析技术的烤烟厚度参比样研制

田涛，刘正玲，史波林

1 河南中烟工业有限责任公司技术中心，河南省郑州市管城回族区经开第三大街9号 450000;

2 云南省烟草公司昆明市公司，云南省昆明市盘龙区北京路523号 655000;

3 中国标准化研究院食品与农业标准化研究所，北京市海淀区知春路4号 100191

《烤烟》国家标准[1]中“身份”作为评价烤烟外观质量的品质因素之一，其含义是指烟叶的厚度、细胞密度和单位面积重量，通常分为薄、稍薄、中等、稍厚、厚 5个档次。然而，在对不同产区烟叶的外观品质评价中，经常发生烟叶的身份被描述为同一档次，其实际身份却不一致的现象，使得在跨区交接时，因不容易把握档次界限而导致对等级质量认定的分歧。这种现象也容易造成初学者的迷惑不解。

为了改变这种现象，研制相应的参比样是一种可靠的科学手段。由于身份属于复合型指标，本身概念不好把握，同时也没有对应的仪器测量作为辅助验证。而厚度分指标是身份评价的关键指标，是指叶片上下相对两面之间的距离，即叶片的厚薄程度，在烟叶评级操作中通过眼看、手摸来感受叶片的厚度，在研究中可以通过厚度测量仪器检测叶片的实际厚度，这给建立烤烟厚度参比样提供了测量参考，避免了纯主观经验的臆断。

本研究按照建立感官特性参比样一般导则，采集涵盖全国不同厚度的烟叶作为参比样备选样品，通过感官分析排序法结合概率论与数理统计方法研究厚度档次数，借助外部评价小组与外部预测样品来验证分析烤烟厚度参比样建立的档次合理性与评价实用性，探讨参比样仪器实测厚度与感官厚度档次间的心理物理学规律。本研究为烤烟厚度参比样建立提供理论依据与验证手段，也为实现感官评价的量化、引导经验性烟叶评级向客观化方向拓展提供实践探索。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 样品收集

为了保证所研制烤烟厚度参比样的代表性与全面性，备选参比样的厚度应涵盖该特性最小至最大的范围。结合魏春阳等[2]和张鑫等[3]的研究基础，本研究备选参比样采集了厚度最小的长江中上游烟区和厚度最大的黄淮烟区样品，并用西南烟区烟叶补充中间厚度的样品（表1）。每个产地三个部位各取样50个。

表1 所收集样品的信息明细Tab.1 Information of collected samples

1.1.2 样品制备

根据烟叶评级专家经验及相关研究报道，在距离主脉 1/2 半叶宽处厚度稳定性最好[3]。本实验沿烟叶主脉平行方向裁取半片烟叶的中间部分做成12cm×6cm的样品（图1）。

图1 取样位置示意图Fig.1 Sampling location

制作和检测参比样时，所处环境温度、湿度应符合环境要求：温度（22±2）℃，相对湿度（60±5）%。

1.2 评价员及仪器设备

根据《感官分析实验室人员一般导则》[4]，成立感官评价小组进行感官评价。组成人员要符合烟叶评级职业能力[5]要求：具有准确进行与业务有关的文字和语言表达的能力；具有迅速、准确、灵活地运用手、鼻、眼等器官完成既定操作的能力。本研究感官评价小组由具备烟草行业烟叶评级技师资格的11位人员组成，并从中确定一人为组长。

千分测厚规，分辨率0.001mm（上海川陆量具有限公司）；CHY-CB测厚仪，分辨率0.1μm（济南兰光机电技术有限公司）。

1.3 厚度测试方法

1.3.1 烤烟厚度感官评价

通过人体感官（眼看、手摸）感测到的叶片厚度为感官厚度，经过两两比较可分为厚薄不同的档次。烟叶的感官厚度以触觉感受为主，拇指在上，食指和中指在下，手捏叶片轻搓，根据指尖末梢神经感受的刺激强度大小来判断。烟叶评级时主要是感受烟叶叶肉的厚薄程度，所以评价时尽可能避开侧脉和支脉，并排除粗糙度、软硬度、虚实度等因素的影响。

1.3.2 烤烟厚度仪器分析

通过仪器测量的叶片厚度为仪器实测厚度，单位为 mm。初选样品的测量使用千分测厚规，最终参比样的测量使用CHY-CB测厚仪。初选样品数量多、分布区域广，千分测厚规携带方便、测量快捷；最终参比样的测量使用精度可靠的CHY-CB测厚仪。测量时，将待测部位摊平，避开侧脉、支脉和明显颗粒物，选择5个分布相对均匀的点测量，取其平均值为被测叶片的实测厚度。

2 结果与分析

2.1 烤烟厚度参比样初选

初选样品的筛选应符合以下要求：涵盖性强，能够代表全国最薄到最厚的烤烟叶片；样品厚度相对均匀一致；厚度变化具有规律性和连续性；档次尽可能细分且相对清晰，能够感官分辨差别。首先逐片审查烟叶样品，剔除完整性、均匀性差的叶片；然后裁剪，从裁剪后的叶片中剔除支脉、皱褶密集的样品；之后对所有叶片进行两两对比，将厚度相对一致的样品归为一组，继续剔除均匀性稍差的叶片，初步得到15组样品；从15组样品中选取具有代表性的叶片，由评价组组长按厚度大小进行排序，并剔除易混淆的叶片，最后形成9个不同厚度的初选样品（图2）。

图2 初选样品照片Fig.2 Photo of the primary sample

2.2 烤烟厚度参比样确定

请11名烟叶评级技师分别对9个档次的厚度样品进行厚薄排序[6]（排序结果见表2），秩次越大代表样品越厚。利用Friedman检验计算出F=85.92，查得F0.01=20.09，则F＞F0.01，可知9个样品中有极显著差异样品。

表2 厚度样品档次排序表Tab.2 Sample thickness sorting table

为进一步考察与确定两两样品之间是否存在显著差异，对9个初选样品进行多重比较和分组分析，得出LSD=25.18。观察分组示意图（图3），发现相邻3个样品间隔都比较接近，若单纯依据示意图，则9个档次只能分成3档相邻间有显著差异的样品（如样品1、5、8）。结合样品实际厚度与烟叶评级要求，该3档样品的厚度间隔大，且档次划分过少，因此样品相互间还可以增加档次。

图3 分组示意图Fig.3 Sample grouping

分析表2中每位评价员的排序，发现评价人员间的整体评价结果较一致，并且与秩和大小顺序（R1→R9）基本统一。根据排序法原理，若每位评价员均将样品排序正确，那么对于11位构成的评价小组，其相邻样品间的秩和差就是11，因此完全依据LSD值进行分组分类将过于严格，与样品的真实情况有一定差异。分析表1秩和间差异,发现秩和差小于11的只有3组：R2-R1=9，R5-R4=7，R8-R7=3。

在排序过程中，评价员实际上采取了多次成对比较检验[7]，因此可以把相邻两组样品的排序结果看成一次单边成对检验。查“根据单边成对检验推断出感官差别存在所需最少正确答案数”表，可知3、9号样品在α=0.01水平与相邻样品差异显著，1、2、6号样品在α=0.05水平与相邻样品差异显著； 4号和5号样品之间在α=0.10水平差异显著，7号和8号样品之间差异不显著。如果取a=0.05，则4和5、7和8两两之间差异均达不到显著水平。讨论决定：合并4号和5号只保留5号样品，合并7号和8号只保留8号样品，最后确定1，2，3，5，6，8，9为最终参比样，即7个厚度档次，构成7点语义类项标度。

2.3 烤烟不同档次厚度特征描述

为了进一步理解和感受每一厚度档次，需要对各类项标度的语义进行解释与描述。经评价小组讨论，认为与厚度最直接相关的是叶内物质的充实程度，其次是细胞密度和单位面积重量。参考杨祝军等[8]研究结果，筛选出与充实程度相关的词语“贫乏”、“充实”，与细胞密度表现相关的描述词“疏松”、“适中”、“ 紧密”、“硬实”，与单位面积重量（分量）大小相关的描述词 “轻飘”、“ 厚重”，用以对7个厚度档次分别描述（表3）。

2.4 参比样适应性测试

2.4.1 认可度验证

在评价小组之外选择新的7名烟叶评级技师分别对参比样进行厚度档次排序（排序结果见表4）。结果表明7名评价员对厚度参比样的排序高度一致，证明参比样各标度间差异显著，且重复性、再现性高。

2.4.2 适用性测试

抽取河南许昌、重庆黔江和贵州毕节各部位烟叶样品，分别对照参比样进行厚度归档测试，河南许昌烟叶可以在稍薄～很厚标度内归档，重庆黔江烟叶可以在很薄～稍厚标度内归档，贵州毕节烟叶可以在薄～稍厚标度内归档（图4）。归档结果表明，各产区不同部位烟叶都能在厚度参比样的标度内定位，说明这套参比样的适用性符合设计要求。

表3 各档次参比样厚度特征描述Tab.3 Description of thickness characteristics of reference samples

表4 厚度参比样排序结果Tab.4 Sorting results of reference sample thickness

如果采用《烤烟》国标中“身份”的划分标准，各产区烟叶厚度归档则是图5所示结果：无论实际厚度大小，都是在薄～厚的区间内分5档，不能明确区分出实际厚度差别。

通过对比可知，本次研制的烤烟厚度参比样具有较强的适用性，可以使不同产区烟叶在合适的厚度区间内归档，很好地体现了不同产区烟叶的厚度差异。

2.4.3 档次实测厚度范围界定研究

厚度参比样仪器测量的结果（表5），表明了实测厚度值随着标度增加而增大，相邻标度间的测量厚度差与心理物理学定律中的韦伯定律比较吻合，进一步说明了参比样制备的科学性。

图4 基于参比样的烟叶厚度归档结果Fig.4 Grouping results based on reference sample

图5 基于国标的烟叶厚度归档结果Fig.5 Grouping result based on national standard

结合烟叶评级实际情况，并且考虑到档次间有交叉样品存在，每个档次所体现的厚度应该是一个范围，而不是固定的厚度值。因此为了更贴近实际使用情况，界定各档次实测厚度范围，真正做到各档次感官厚度与仪器实测厚度的有机统一，决定去掉每档次测量值最大、最小各10%的测量结果，取中间80%的测量值为有效值，由此估测出各档次参比样厚度分布区间（表6）。如果以测量厚度的中值代表每档厚度，则第二档之后每档与前一档的厚度差完全符合韦伯定律。

表5 各档次参比样厚度测量值Tab.5 Measurements of thickness of different reference samples

表6 各档次参比样实测厚度分布区间Tab.6 The distribution range of physical thickness of different reference samples

3 结论与讨论

运用感官分析技术，对身份指标中的厚度分指标划分档次并制作参比样，每档次辅以物理检测数据，然后在重复性和再现性条件下的认可度验证中对建立的参比样进行适用性测试。结果表明：所研制参比样界线清晰、再现性好，各产区烟叶都能在划分的7个档次内归档，而且可以体现出厚度分布区间的差别。

通过建立烤烟厚度参比样，可以全面展现国内烟叶厚度特征变化区间，且层次清晰、连贯。通过适用性测试，证明各区域烟叶可以统一到一个厚度标准，且利于表现不同区域厚度特征的差异。借助厚度参比样的测量值，可以方便建立一套实物样品，利于评级操作前的感觉定位，也方便初学者学习和掌握。把感官分析技术引入到烟叶评级领域并研制烤烟厚度参比样，是探索经验性评级向客观化方向转变的途径，可以促进烟叶评级更科学、更系统。