模糊数学在茶叶审评中的运用范文

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摘要：本文以茶叶品质评价为研究目标，探讨模糊数学理论在茶叶品质评价方面的应用，并通过实例运用模糊数学理论对茶叶品质进行定量分析与评价，探讨模糊数学理论在茶叶品质评价方面应用的有效性。对模糊数学在茶叶审评中的应用进行案例分析，以色泽、外形、香气、滋味四个指标作为茶叶品质评价因素，邀请专家实验样本的色泽、外形、香气、滋味进行依次打分与等级划分，然后进行模糊隶属度函数构建与综合评价，经过模糊综合评价分析，该批茶叶的品质审评结果为：认为品质优秀的约有45%比重，认为品质良好的约有40%比重，认为品质中等约有10%比重，认为品质差的约有5%比重，对模糊综合评价结果取最大值所对应的评价结果，作为模糊综合评价的最终结果，则该批茶叶品质的模糊综合审评结果为优秀。

关键词：茶叶评审；模糊数学理论；应用分析

0引言

食品安全问题一直以来都是民众密切关注的问题，直接关系到民众的切身利益与身体健康，对食品中的有害成分或危险物质进行检测，全面评价食品的安全性，是食品投入到市场销售之前的重要控制性环节，食品安全性的评价可以成为食品安全标准制定的依据，也是督促食品安全政策的严格落实的重要方法。茶文化产生并发源于中国，在中国有着非常久远的发展历程，早在神农尝百草这一神话故事以来，中国就开始衍生出了独有的茶文化，喝茶是我国的重要饮食习惯，茶也成为了我国人民日常生活中不可或缺的重要食品，更是漂洋过海出口到海外拓展国外茶市场，据海关出口信息统计数据显示，2017年我国茶出口量为35.52万吨，与上年同期相比，增长了8.09%。2017年全年茶出口金额为16.14亿美元，同比增长8.72%，增长速度比出口量快。纵观2013-2017年，我国茶出口量呈先降后增的态势运行，表明茶叶在国外的受欢迎程度。茶叶的品质越高，其市场售价越高，茶叶在采集、初制、精制加工等工序之后的需要对茶叶的品质进行评审，以确定茶叶的优劣以及市场价格。茶叶的审评是茶叶生产的关键环节，可以有效指导与促进茶叶生产工序的开展，也能够发现与挖掘出茶叶在初制、精制加工过程中因操作不当或技术水平低下而带来的质量问题，从科学的角度客观、合理地对茶叶的品质状况进行评价，从而确定茶叶的等级。

1茶叶品质审评方法

现有的茶叶品质审评方法包括感官审评法、理化审评法以及统计审评法。感官审评法主要是依赖于审评人的味觉、视觉、触觉、嗅觉等感官对茶叶的色、香、味、形等茶叶的表面特征进行优劣评判，感官审评分为干茶审评和开汤审评，俗称干看和湿看，即干评和湿评。一般说，感官审评品质的结果应以湿评内质为主要根据，但因产销要求不同，也有以干评外形为主，作为审评结果。而且同类茶的外形内质不平衡不一致是常有的现象，如有的内质好、外形不好，或者外形好，色香味未必全好，所以，就感官审评而言，评茶程序主要分为干看和湿看，按外形、香气、汤色、滋味、叶底的顺序进行。感官审评法的审评流程简单、审评内容全面，是当前茶叶品质审评中最常使用的方法，但是这种方法会受限于人体感官评定的灵敏度、审评人的地域性差别、精神状态以及个人喜好等因素，若是审评人的对于茶叶品质的理解以及其个人爱好与偏向不同，则茶叶品质审评的结果也会产生较大的波动，进而影响到茶叶审评的精度与准确性。理化审评法是一种基于茶叶理化成分的茶叶品质审评方法，由于茶叶品质的外在体现如色、香、味等实际上是由其内在所含有的化学成分与冲泡条件息息相关的，因此可以通过测定茶叶中相关化学成分的含量与成分间的量比实现对茶叶品质的客观评价，通过对茶叶中的酚氨比、氨基酸、咖啡碱等元素含量进行测定，并基于此构建相应的茶叶品质评价数学模型，定量评价茶叶的品质，这种基于理化分析的茶叶审评方法与人体感官审评方法相比更加科学且客观，从定量化的角度对茶叶的品质进行审评，可以避免感官审评方法中茶叶品质审评结果的不确定性，但是这种方法需要对茶叶进行含量测定与理化分析，实现流程相对复杂，在面对批量的茶叶品质审评时会存在审评效率低下的问题。统计审评法是以所有审评人员的感官检验数据作为实验数据，基于此建立统计模型，对审评人员的感官检验结果进行统计分析与投票，最终确定所有审评人员对于同批次茶叶的一致性结果。统计审评法包括模糊数学理论、线性回归模型、神经网络模型、支撑向量机等。与人体感官审评法与理化审评法相比，统计审评法既充分利用了人体感官审评法中丰富的专家经验知识与人体感官，又借助统计模型实现了定量化分析与评价，相比较理化审评法而言其流程与步骤得到了大大简化，鉴于其在审评准确性与审评效率方面的显著优势，统计审评法已然成为当前茶叶品质审评中的主流方法之一。

2基于模糊综合评价法的茶叶品质审评方法

模糊理论的来源是模糊集合理论，1965年美国加州大学伯克利分校L.A.zadeh（扎德）教授创立了模糊集合理论，他认为客观世界中一方面存在着一些清晰的概念和现象，如“小于10的正整数”等，但是另一方面也存在一些相对模糊的概念与现象，例如自然语言中的“高个子”、“红色与黄色”，这些概念不存在清晰的界定，反而存在灰色地带等含糊性的概念，基于这一思考，L.A.zadeh针对这类模糊概念与现象提出了模糊集合理论。需要注意的是模糊逻辑本身是一种精确的方法，只是其处理的对象是一些不精确、存在灰色地带的现象与信息。在模糊数学理论中衍生出的模糊综合评价法是专项用于处理评估与预测的方法，基于模糊数学理论的茶叶品质审评是通过将所采集的影响茶叶品质的因素数据组织成模糊化单元，作为模糊逻辑系统的输入数据，而模糊逻辑系统的核心为模糊规则库与模糊推理机，推理机通过一系列模糊隶属度函数构成，用于将输入数据映射为分析结果，将模糊化单元输入到模糊推理机中，推理所得结果即为茶叶品质评价结果。基于模糊数学理论的茶叶品质审评的具体实现步骤如下：

2.1确定茶叶品质评价因素

集评价因素集是在评价指标体系的基础上形成的评价指标的集合，确定评价因素集是基于模糊数学理论的茶叶品质审评的首要环节。茶叶品质评价指标的选取首先需要对茶叶品质的构成进行细化分析，茶叶的品质决定了茶叶的等级、茶叶的市场价格以及茶叶的品种特征，茶叶的品质构成通常是指茶叶的感官品质，常见的茶叶品质包括茶叶的色、香、味、形等，其中色是指干茶色泽、汤色和叶底色泽，不同茶类具有不同的色泽，同一类茶的色泽也会因品种及栽培等条件的不同而有所差异；茶叶外形也是感官审评的一个重要内容，茶叶外形因茶叶种类、加工方式等因素的不同出现了各种花色，例如绿茶外形有长、扁、圆、针、卷、片等花色品种；香气和滋味是人体嗅觉和味觉对茶叶中内含物的综合反应，是茶叶品质构成的核心因子。香气如板栗香、陈香、木香、绿豆香、花香等，茶叶滋味如茶汤的苦、涩、酸、甜、鲜等因子都是人体对茶叶品质的反应。通过上述对茶叶品质的分析，本文设计并确定了茶叶品质评价指标为色泽、外形、香气、滋味四个指标。按照茶叶品质评价指标体系的分级生成评价因素集合U，U={u1，u2，…，um}，其中m为评价因素的个数。

2.2确定茶叶品质评价因素的模糊权重集

由于不同分层层级对茶叶品质的影响程度不同，同一层级中不同的评价因素对茶叶品质的重要性也不同，因此需要对每一个品质评价因素设置与确定其对茶叶品质的影响程度，即为权重，常见的权重确定方法包括专家经验知识法、层次分析法等，专家经验知识法是依赖于专家对茶叶品质评价对象的经验知识以及其对各评价因素的理解与掌握程度，主观地指定各评价因素的权重值。层次分析法是指面对某一研究问题时，需要将这一复杂的问题进行剖析与细化，由上至下将问题分解成多个层次以及层次上的若干元素或指标，通过对各个指标进行权重设置与评分，推测出每一层的权重值，再对各层进行权重计算，综合得到最终的评价结果。同时，不同种类的茶叶，其在感官审评时的品质因子关注度是不同的，例如对于普通绿茶而言审评人更关注茶叶的香气与滋味，而对于名优绿茶审评人更关注茶叶的外形，因此，在对品质评价指标的选取时，需要根据不同种类的茶叶稍作调整。因此，专家应当根据审评茶叶的类型对茶叶在各个评价因素方面的实际状况进行打分，当各个评价因素的权重确定之后，就可以评价因素的权重集合A，A={a1，a2，…，am}，其中m为评价因素的个数。

2.3确定茶叶品质评价集

对评价结果进行分析，归纳出评价结果集合V，V={v1，v2，…，vn}，其中n为评价结果的个数，在本文的茶叶审评研究中，设置茶叶品质的评价结果为四级，分别为优秀、良好、中等与差。2.4确定模糊隶属度函数对茶叶品质评价因素进行模糊评价，设该品质评价因素为ui，品质评价结果为vj，该品质评价因素对品质评价结果vj的隶属度为ri，j，以此类推计算每个品质评价因素对各品质评价结果的隶属度，各品质评价因素对应各品质评价结果所构成的模糊评价矩阵。2.5综合评价矩阵构建与加权计算不同品质因素对茶叶品质的影响力不同，因此通过对模糊隶属度集合进行加权计算获得模糊综合评价结果。2.6处理模糊综合评价结果对模糊综合评价的结果B=（b1，b2，…，bn）进行处理。

3基于模糊综合评价法的茶叶品质审评应用

本小节将模糊综合评价法应用于茶叶品质审评中进行案例分析，本文的实验数据来源于茶叶出售市场上随机购买的一批普通绿茶。4结语本文以色泽、外形、香气、滋味四个指标作为茶叶品质评价因素，邀请20位专家对四个指标的权重进行设置与确定，并请专家对茶叶品质指标体系中的色泽、外形、香气、滋味四个指标进行评分，统计20位专家对每项品质指标的打分，将分值对应到相应的茶叶品质等级中，运用模糊综合评价法对上述茶叶品质评价因素进行模糊隶属度函数计算与综合评价。研究结果发现，本批次的茶叶品质为优秀。

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作者：王华1；马艳秀1；潘宝柱2 单位：1.石家庄理工职业学院，2.河北工程技术学院