李波，張書銘，宋時浩，王明霞，劉震，王輝，張從躍，岳明飛，尹紹鍇

青島頤中科技有限公司，青島 266021

近年來，受國際控?zé)熜蝿荽蟓h(huán)境的影響，傳統(tǒng)卷煙的銷量在許多西方發(fā)達(dá)國家出現(xiàn)下降趨勢，國外許多煙草公司把目光投向了新型煙草領(lǐng)域[1]（包含加熱非燃燒卷煙、無煙氣煙草制品、電子煙三大類），投入了大量的資金和人力進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新和市場推廣。我國雖然起步較晚，但國家煙草專賣局將新型煙草制品產(chǎn)品作為關(guān)系行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性、全局性、長遠(yuǎn)性重大課題高度重視，加大研發(fā)力度[2]。煙草消費(fèi)者在通過吸煙得到生理和心理滿足感的同時，希望煙草香味多樣化，并最大程度減少抽煙的危害。但當(dāng)前所用的卷煙降焦技術(shù)都不同程度地影響了傳統(tǒng)卷煙煙氣的香味成分，電子煙雖然香味種類豐富、可玩性較強(qiáng)但無法調(diào)得傳統(tǒng)卷煙獨(dú)特的煙草香味[3-6]。因此兼具卷煙香味和多樣香味種類的“電子煙與傳統(tǒng)卷煙相融合的跨界組合產(chǎn)品”（即：跨界型電子煙）成為一個新的研究方向。部分企業(yè)開發(fā)了此類產(chǎn)品，在小部分指定體驗者中測試，體驗者抽吸感覺較好。

模糊綜合評判是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評價方法，可利用模糊數(shù)學(xué)理論的隸屬度及隸屬函數(shù)，以及模糊關(guān)系合成的原理[7-9]，將一些邊界不清、不易定量的因素抽象定量化，然后建立一個反應(yīng)其本質(zhì)特質(zhì)和動態(tài)過程的、理想化的評價模式，在食品感官評價中有良好的應(yīng)用先例[10-12]。殷建忠等[13]采用模糊綜合評判法對紫甘薯酒進(jìn)行評價，認(rèn)為能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)感官評價普遍采用的加權(quán)平均法、總分法等的缺陷。傳統(tǒng)卷煙感官質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)將光澤、香氣、諧調(diào)、雜氣、刺激性、余味6 個項目分為3 個區(qū)間界定得分范圍，采用求和取平均獲得評價分值[14]。高同啟等[15]論述了采用多級模糊綜合評判模型對傳統(tǒng)卷煙進(jìn)行感官評價，認(rèn)為該方法可以克服現(xiàn)行評價方法的不足，且能與工序質(zhì)量控制等緊密結(jié)合，方法更科學(xué)、靈活。

跨界型電子煙具有模糊特性，為了指導(dǎo)此類產(chǎn)品的開發(fā)，本研究將模糊綜合評價法應(yīng)用于跨界型電子煙混合煙氣的感官質(zhì)量評價，以期為跨界型電子煙卷煙煙支和電子煙煙液的開發(fā)和工藝優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

本研究的整體流程圖為：

圖1 綜合感官評價流程圖Fig. 1 Flow chart of comprehensive sensory evaluation

1.1 材料和儀器

1）傳統(tǒng)卷煙

樣品X（泰山紅將軍）：焦油量11 mg；煙氣煙堿量1.1 mg；煙氣CO 量11 mg；

樣品Y（泰山新品）：焦油量11 mg；煙氣煙堿量1.1 mg；煙氣CO 量11 mg。

2）電子煙

電子煙煙液（煙草口味）：樣品A（煙堿含量6 mg）、樣品B（煙堿含量6 mg）；

電子煙煙液（非煙草口味）：樣品C（煙堿含量6 mg）、樣品D（煙堿含量6 mg）。

1.2 儀器與設(shè)備

所用煙具（圖2）為青島頤中科技有限公司自主研發(fā)的跨界型電子煙煙具（第三代），該煙具可實現(xiàn)電子煙與傳統(tǒng)卷煙的同時抽吸：抽吸時，傳統(tǒng)卷煙仍通過火源點(diǎn)燃；電子煙通過按鍵開關(guān)控制，電池供電加熱發(fā)熱絲霧化產(chǎn)生煙霧。在煙具內(nèi)，卷煙主流煙氣由傳統(tǒng)煙氣道輸送，電子煙煙霧由電子煙氣道輸送，兩者煙氣在交匯處混合，通過煙嘴氣道被吸入口腔。

圖2 跨界型電子煙煙具Fig. 2 Transboundary e-cigarette smoking set

圖3 煙氣混合圖Fig. 3 Smoke mixing diagram

表1 8 款混合煙氣樣品信息表Tab. 1 Information of eight mix smoke samples

1.3 感官評吸人員的選擇及方法

評吸人員應(yīng)具有專業(yè)知識、良好的感覺敏銳性及基本的感官評定知識與技巧，同時擁有傳統(tǒng)卷煙感官質(zhì)量評價經(jīng)驗和電子煙感官質(zhì)量評價經(jīng)驗。本次實驗的感官評定小組由10 名專家人員組成，設(shè)置1 名評價組長。

2 分析與結(jié)果

2.1 建立模糊數(shù)學(xué)模型

2.1.1 模糊因素集的確定

對象集：設(shè)感官評價的因素集論域為U，U={u1，u2，u3，u4，u5，u6，u7，u8}，評價因素集U 是指對跨界型電子煙混合煙氣感官質(zhì)量集合。分別代表本研究中的8 個評價詞，分別為口味、香氣、諧調(diào)、雜氣、刺激性、余味、甜膩感、煙霧量。

2.1.2 模糊評語集的確定

評語集：設(shè)感官評價的評語集論域為V，V={v1，v2，v3，v4}，評語集 是指對因素集中某一ui的評判等級。 分別代表非常好、很好、中等、較差四個等級，具體感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 混合煙氣感官評定指標(biāo)Tab.2 Mixed smoke sensory evaluation indexes

2.1.3 權(quán)重集的確定

2.1.3.1 構(gòu)造判斷矩陣

利用層次分析法確定混合煙氣各評價指標(biāo)的權(quán)重，首先構(gòu)造判斷矩陣，然后對判斷矩陣進(jìn)行的一致性檢驗，最后利用原理公式確定各評價因素的權(quán)重[16-20]。

層次分析法的一個重要特點(diǎn)就是用兩兩重要性程度之比的形式表示出兩個方案的相應(yīng)重要性程度等級。如對某一準(zhǔn)則，對其下 個方案進(jìn)行兩兩對比，并按其重要性程度評定等級。記 為第 和第 方案的重要性之比，表3 給出了9 個重要性等級及其賦值。重要性由專家感官評價員確定賦值。

表3 9 比例標(biāo)度表Tab. 3 Nine scale table

按兩兩比較結(jié)果構(gòu)成的矩陣R = (rij)n×n，稱作判斷矩陣。易見rij＞O，rij=1 且rij=1 /rij( i, j= 1, 2, …, n)，即R 為正互反矩陣。判斷矩陣如下：

2.1.3.2 判斷矩陣的一致性檢驗

在實際應(yīng)用過程中，由于專家在進(jìn)行兩兩比較時的價值取向和定級技巧以及重要性等級賦值的非等比性，當(dāng)判斷矩陣的階數(shù)大于2 時，通常難于構(gòu)造出滿足一致性的矩陣。但判斷矩陣偏離一致性又應(yīng)有一個度，為此，必須對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗，若檢驗結(jié)果不滿足要求，則可以確定新的判斷矩陣，直至滿意為止。經(jīng)計算，該判斷矩陣的最大特征值λmax=8.1911，計算一致性指標(biāo)：

CI =（λn-n）/（n-1）=（8.1911-8）/（8-1）=0.0273

然后計算一致性比值：

CR = CI/RI = 0.0273/1.42 = 0.0192 ＜0.1

其中： 為平均一致性指標(biāo)，經(jīng)查表，當(dāng)n = 8 時， RI=1.42。因此判斷矩陣具有滿意的一致性，該判斷矩陣可以用來確定權(quán)重。

2.1.3.3 各評價因素權(quán)重值的確定

根據(jù)公式：

2.1.4 單一樣品重復(fù)性試驗

選取8 種樣品中的任一款采用模糊綜合評判方法進(jìn)行重復(fù)性試驗。

2.1.4.1 模糊綜合評判方法

表4 6#樣品連續(xù)3 天混合煙氣評分結(jié)果表Tab. 4 6# Table of mixed smoke score results of samples for 3 consecutive days

以6#樣品第一天Date1 測試的混合煙氣為例，可建立口味、香氣、諧調(diào)、雜氣、刺激性、余味、甜膩感、煙霧量8 個單因素的模糊評價矩陣，將6#樣品混合煙氣的上述8 個單因素評價結(jié)果寫成1 個評判關(guān)系矩陣，即：

對評語集論域V 中的四個評價因素進(jìn)行賦值打分，非常好為100 分，很好為80 分，中等為60 分，較差為40 分，可以建立感官特殊性數(shù)集Z=[100 80 60 40]T，則樣品的模糊綜合評判總分用公式：

SCORE6i= B6i×Z（i=1, 2, 3）?？梢缘玫?#樣品日期Date1 混合煙氣的總得分為：

其中6#樣品的口味得分計算如下：

同理可以得到各分項香氣、諧調(diào)、雜氣、刺激性、余味、甜膩感、煙霧量的得分，總分既為各分項之和。

2.1.5 6#樣品方差分析

根據(jù)表5 數(shù)據(jù)，應(yīng)用方差分析比較不同日期感官評價得分的差異性,結(jié)果顯示Df = 2，F(xiàn) = 0，P = 1，無顯著差異，即模糊綜合評判方法總分及各指標(biāo)之間無明顯差異，該評價方法一致性較好。

2.2 8 款樣品的模糊綜合評判方法

評判小組對8 款樣品從口味、香氣、諧調(diào)、雜氣、刺激性、余味、甜膩感、煙霧量8 個因素逐個進(jìn)行評判，得到8 個樣品的感官評定結(jié)果，見表6。

表5 6#樣品連續(xù)3 天模糊綜合評判得分表Tab.5 6# Table of fuzzy comprehensive evaluation scores of samples for 3 consecutive days

表6 混合煙氣評分結(jié)果表Tab. 6 Table of mixed smoke scores

以1#樣品為例，把1#混合煙氣的上述8 個單因素評價結(jié)果寫成一個評判關(guān)系矩陣，即：

同理，可以得到樣品2#～8#混合煙氣的模糊評判矩陣，此處不一一列舉。對于權(quán)重A = [0.31 0.31 0.14 0.06 0.06 0.06 0.03 0.03]，取模糊算子為M (, +)合成運(yùn)算，按照2.1.4.1 的計算方法，可以得到樣品1#-8#混合煙氣的總得分為：

由以上模糊綜合評判得分可知，以上8 個樣品的混合煙氣感官評價排序為：8#＞7#＞4#＞3#＞5#＞6#＞2#＞1#。

3 討論

本研究參考傳統(tǒng)卷煙感官技術(shù)要求，以跨界電子煙混合煙氣的口味、香氣、諧調(diào)、雜氣、刺激性、余味、甜膩感、煙霧量8 個因素為出發(fā)點(diǎn)，對不同混合煙氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度進(jìn)行感官評價，應(yīng)用模糊綜合評判的方法對統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣運(yùn)算，能夠客觀地從8 個樣品中選出較好的混合煙氣，通過具有感官評價經(jīng)驗的專業(yè)人士篩選和制定感官評價指標(biāo),利用層次分析法確定混合煙氣各評價指標(biāo)的權(quán)重，保證了評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過單一樣品重復(fù)性試驗證明了模糊綜合評判在混合煙氣的感官評價中數(shù)據(jù)并未出現(xiàn)顯著差異，證明了其可靠性和穩(wěn)定性。本研究方法可以應(yīng)用在跨界電子煙混合煙氣感官質(zhì)量評價上，也可以單獨(dú)應(yīng)用在電子煙感官質(zhì)量評價，本方法可以給煙草行業(yè)電子煙、加熱不燃燒卷煙等產(chǎn)品質(zhì)量和感官特性評價提供一條新的途徑，為后續(xù)研究提供參考。