中式卷烟风格特征剖析

中国烟草总公司

科技重点项目实施进展报告

数据计算结果阶段性汇报

一、项目运转概况

1、程序变动

数据处理工作所需要的程序在今年3月份基本的框架和算法程序已经完成，自香烟各类测试数据逐步完成，进入到实质的计算阶段后，根据程序实际运转过程中遇到的问题，包括结果阅读的方便性、对结果可靠度的考虑。为此，在原来的基础上，继续对程序进行了如下的修改，并经过多套实测数据的测试。

①、样本、变量信息汇总：在样本管理和计算结果保留的样本和因子信息更完整，使结果更容易阅读。

②、增加了变量投影，直观显示出每个因子对最终投影结果的影响，使变量的选择更加直观化。

③、为了增加计算结果的可信度，计算结果全部采用交叉验证的方式预报，以验证模型的有效性。

2、目前拥有的数据测试集

2010年3月后，前期安排的93种香烟中各种理化指标测试工作及其对应的专家评吸结果逐完成，形成了比较完整的三套数据系列：

1、54种中式卷烟完整的化学、物理测量与对应的评吸质量指标、风格口味、香气风格。

2、经过试验补充，将检测的香烟的品种数增加到了80种，其中包括欧、美、日式香烟。形成了一套包括中国、美式、欧、日式香烟的教完整的物化测量数据和评吸结果的数据。

3、93种香烟理化测量数据与香烟类型之间的关系(部分香烟的评吸数据尚未完成)。3、原定数据处理的目标

在以上3组数据的支持下，数据处理工作围绕前期制定的如下目标展开：

①中式、美式、日式卷烟不同类型之间的风格差异与化学成分的相关性。

②不同地域国产卷烟之间的风格特征差异与化学成分的相关性。失败

③中式卷烟代表品牌之间的风格差异与化学成分的相关性。

④表征方法探索与数学模型建立

4、已取得的成果

通过实例数据的分析计算，目前已经取得了一些初步的成果，形成了一些初步的结论。包括：

①、与中、日、美、欧不同地域香烟有效的化学成分信息。

②、54种中式香烟与评吸香韵相关的化学成分的组成。

③、80种香烟(含国内外香烟)的评吸香韵、香型、口味与化学成分的关系分析

除了上述教明确的结论外，也尝试了“不同地域国产卷烟之间的风格特征差异与化学成分的相关性”，我们把烟草厂商分为北方、南方、欧、美、日等地域，计算结果失败。这或许是分类指标设置的不合理，也可能是各卷烟商所使用的烟草有很多互相重叠的成分。

二、计算结果

1、与中、日、美、欧不同地域香烟分类有效的化学成分信息的提取

针对每组测量数据，以地域为分类目标(中式烤、中式混合、欧、美、日五类)，以PCA 和PLS为计算手段，得到的计算结果汇总如下(每个子系统前的数字代表有效样本数)：

①中式烤烟往往自成一类，与其他香烟有较大区别

②“中南海”/“金鹿”/“金桥”/“都宝”常和欧美、日本烟相似

③以中国的南方、北方及欧、美、日本为地域难以分类，

④如果以厂商为分类目标，重度混合，无法分类

⑤美国烟样本过少

以中式烤烟、混合烟、欧、美、日为分类目标，在对以上每个子系统的研究过程中，通过对变量贡献投影图、样本得分投影图的对照分析，配合PLS回归系数，确定对目标有重要响应的因子，从各个子系统中，最终选择得到13个重要的因子，如下表：

以这13个变量建立PLS-DA判别模型，得到的最终投影图如下：

类标1.0 中式烤烟; 2.0 中式混合; 3.0 欧; 4.0 美; 5.0 日

用这13个变量，采用10份交叉验证的准确率为：94.6%。如下图：

2、54种中式香烟与评吸香韵相关的化学成分组成的分析。

54种中式卷烟数据，目前重点工作围绕着评吸中的香韵与化学成分组合的关系，在对所有的子系统进行分析后，对每个子测量系统的整体计算结果统计如下：

①有13个香韵评吸指标找不到对应的相关子系统，即没有能够与这些评吸指标形成关联的子系统。

②只与一个子系统相关的香韵指标有7种

③与多个子系统相关的香韵指标包括：

吸果香、吸可可香、吸甜香

嗅果香、嗅可可香、嗅清香、嗅甜香

统计如下：

对每个子系统计算的结果，整理每个子系统可能与各种指标之间的关系，得到如下结果：

通过数据处理及结果分析，得到的香韵评吸指标与之相关的成分整理如下：

结论：所有的子系统都参与评吸香韵的数据处理后，结果发现，反而不如仅仅顶空数据参与分析时，与专家的意见一致。

专家致香成分表

3、54种中式香烟与评吸香韵相关的化学成分的组成(仅使用顶空数据分析)。

4、80种香烟(含国内外香烟)的评吸香型、口味、香韵与化学成分的关系分析

其中香韵部分还在进展中，香型及口味已得到初步结果。

口味结果罗列如下：

香型结果罗列如下（香料烟香仅有54个样本，且其中51个样本香型评吸结果为零，不具备统计意义）：

80种卷烟香韵与化学物质关系分析的部分结果：

还有很多工作要做：

1、选择的变量多，需要再进一部选。

2、80种卷烟的纯顶空数据没有作细致。

3、数据处理还存在部分问题