JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

CN 41-1437/TS  ISSN 2096-1553

基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究

王龙鑫 冯文宁 崔扶芸 刘波 赵晖 申玉军 张渤海 来苗

王龙鑫, 冯文宁, 崔扶芸, 等. 基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究[J]. 轻工学报, 2026, 41(3): 98-108. doi: 10.12187/2026.03.010
引用本文: 王龙鑫, 冯文宁, 崔扶芸, 等. 基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究[J]. 轻工学报, 2026, 41(3): 98-108. doi: 10.12187/2026.03.010
WANG Longxin, FENG Wenning, CUI Fuyun, et al. Prediction of tobacco leaf sensory quality based on RFECV-RF and boosting algorithms[J]. Journal of Light Industry, 2026, 41(3): 98-108. doi: 10.12187/2026.03.010
Citation: WANG Longxin, FENG Wenning, CUI Fuyun, et al. Prediction of tobacco leaf sensory quality based on RFECV-RF and boosting algorithms[J]. Journal of Light Industry, 2026, 41(3): 98-108. doi: 10.12187/2026.03.010

基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究

    作者简介: 王龙鑫(2000—),男,河南省郑州市人,河南农业大学硕士研究生,主要研究方向为烟叶质量评价。E-mail:wlx17838722310@163.com;
    通讯作者: 冯文宁,fengwn@126.com
  • 基金项目: 河南省自然科学基金项目(232300421257)
    河北中烟工业有限责任公司重点科技项目(HBZY2024A047)

  • 中图分类号: TS411

Prediction of tobacco leaf sensory quality based on RFECV-RF and boosting algorithms

    Corresponding author: FENG Wenning, fengwn@126.com
  • Received Date: 2025-07-09
    Accepted Date: 2025-09-30

    CLC number: TS411

  • 摘要: 【目的】 解决烟叶感官质量评价中存在的主观性强、数据获取困难等问题,实现基于数字化分析对烟叶感官质量的精准定量预测。【方法】 以河南、湖南、云南和贵州4个典型风格产区的264份烟叶为研究对象,开展化学成分检测与感官质量评价,经化学指标间相关性分析剔除冗余后,采用基于随机森林的交叉验证递归特征消除方法(RFECV-RF)对各感官指标筛选最优特征子集,再分别采用极端梯度提升(XGBoost)、分类梯度提升(CatBoost)和轻量级梯度提升机(LightGBM)3种经典梯度提升(Boosting)算法,经五折交叉验证优化超参数后建立9项感官指标预测模型。【结果】 1) 化学指标相关性分析剔除总糖、糖碱比、钾氯比和棕榈酸4项化学成分指标,保留总糖、还原糖、烟碱等25项化学成分指标用于后续建模。2) RFECV-RF特征筛选选取各感官指标对应的最佳特征组,明确总氮、还原糖、钾和烟碱是影响烟叶感官质量的关键化学成分,其交叉验证的均方根误差(RMSE)均低于全特征集模型,有效降低模型复杂度,显著提升预测精度。3)最优算法下各感官指标决定系数(R2)为0.711 3~0.894 0,RMSE为0.084 5~0.140 4,平均绝对百分比误差(MAPE)为1.06%~1.70%,均取得了良好且稳定的预测效果。【结论】 本文预测模型框架可实现烟叶感官质量高精度的量化预测,为卷烟产品数字化配方设计与品质控制提供参考。
    1. [1]

      刘曙光,甘学文,王光耀,等.基于主要化学成分的醇化片烟感官质量预测模型[J].西南农业学报,2020,33(7):1467-1473.
      LIU S G,GAN X W,WANG G Y,et al.Construction of sensory quality of tobacco strips during aging based on main chemical constituents[J].Southwest China Journal of Agricultural Sciences,2020,33(7):1467-1473.

    2. [2]

      王建伟,张艳玲,王桂瑶,等.不同香型产区烤烟高可用性上部烟叶质量特征分析[J].烟草科技,2025,58(1):61-68.
      WANG J W,ZHANG Y L,WANG G Y,et al.Quality characteristics of upper tobacco leaves with high usability and flavor types from different tobacco growing regions[J].Tobacco Science & Technology,2025,58(1):61-68.

    3. [3]

      郜军艺,彭隆基,胡燕,等.移栽期对云烟87烤后烟叶化学成分及感官质量的影响[J].西南农业学报,2024,37(9):2031-2041.
      GAO J Y,PENG L J,HU Y,et al.Effect of transplanting period on chemical composition and sensory quality of cured Yunyan 87[J].Southwest China Journal of Agricultural Sciences,2024,37(9):2031-2041.

    4. [4]

      李志伟,陈溪,王鹏泽,等.基于因子、聚类及判别方法分析烟叶化学和感官质量[J].安徽农学通报,2023,29(13):144-149
      ,161. LI Z W,CHEN X,WANG P Z,et al.Analysis of chemical and sensory quality of tobacco leaves based on factor,clustering and discriminant methods[J].Anhui Agricultural Science Bulletin,2023,29(13):144-149,161.

    5. [5]

      潘义宏,周芳芳,黄坤,等.连作烤烟根系内次生代谢产物对烤烟品质因子的影响[J].西南农业学报,2023,36(10):2167-2174.
      PAN Y H,ZHOU F F,HUANG K,et al.Effect of secondary metabolites in root of continuous cropping flue-cured tobacco on its quality factors[J].Southwest China Journal of Agricultural Sciences,2023,36(10):2167-2174.

    6. [6]

      HE C L,CHEN R X,REN K,et al.A predictive model for the sensory aroma characteristics of flue-cured tobacco based on a back-propagation neural network[J].SN Applied Sciences,2020,2(11):1867.

    7. [7]

      黄建,杨新士,唐民,等.江西省烟叶化学指标分析及感官质量分类模型构建[J].湖北农业科学,2024,63(10):153-159.
      HUANG J,YANG X S,TANG M,et al.Analysis of chemical indicators of tobacco leaves in Jiangxi province and construction of sensory quality classification model[J].Hubei Agricultural Sciences,2024,63(10):153-159.

    8. [8]

      侯冰清,王硕立,张友杰,等.基于BP神经网络的雪茄原料感官质量预测模型构建[J].中国农学通报,2024,40(27):126-133.
      HOU B Q,WANG S L,ZHANG Y J,et al.Prediction model of sensory quality of cigar raw materials based on BP neural network[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2024,40(27):126-133.

    9. [9]

      张云伟,张健涛,张海,等.基于近红外光谱与Transformer的烟叶感官指标预测方法[J].农业机械学报,2026,57(1):386-396.
      ZHANG Y W,ZHANG J T,ZHANG H,et al.Prediction method of tobacco sensory indicators based on near infrared spectroscopy and Transformer[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2026,57(1):386-396.

    10. [10]

      别瑞,周婷云,周显升,等.基于XGBoost算法的山东烟叶质量预测模型初探[J].中国烟草科学,2022,43(5):80-86
      ,93. BIE R,ZHOU T Y,ZHOU X S,et al.Study on quality prediction model of Shandong tobacco based on XGBoost algorithm[J].Chinese Tobacco Science,2022,43(5):80-86,93.

    11. [11]

      国家烟草专卖局.烟草及烟草制品 水溶性糖的测定连续流动法:YC/T 159—2019[S].北京:中国标准出版社,2019. State Tobaao Monopoly Administration.Tobacco and tobacco products—Determination of water soluble sugars—Continuous flow method:YC/T 159—2019[S].Beijing:Standard Press of China,2019.

    12. [12]

      国家烟草专卖局.烟草及烟草制品 总氮的测定连续流动法:YC/T 161—2002[S].北京:中国标准出版社,2002. State Tobaao Monopoly Administration.Tobacco and tobacco products—Determination of total nitrogen—Continuous flow method:YC/T 161—2002[S].Beijing:Standard Press of China,2002.

    13. [13]

      国家烟草专卖局.烟草及烟草制品 总植物碱的测定 连续流动(硫氰酸钾)法:YC/T 468—2021[S].北京:中国标准出版社,2021. State Tobaao Monopoly Administration.Tobacco and tobacco products—Determination of total alkaloids—Continuous flow method (potassium thiocyanate):YC/T 468—2021[S].Beijing:Standard Press of China,2021.

    14. [14]

      国家烟草专卖局.烟草及烟草制品 氯的测定 连续流动法:YC/T 162—2011[S].北京:中国标准出版社,2011. State Tobaao Monopoly Administration.Tobacco and tobacco products—Determination of chloride—Continuous flow method:YC/T 162—2011[S].Beijing:Standard Press of China,2011.

    15. [15]

      国家烟草专卖局.烟草及烟草制品 钾的测定 连续流动法:YC/T 217—2007[S].北京:中国标准出版社,2007. State Tobaao Monopoly Administration.Tobacco and tobacco products—Determination of Potassium—Continuous flow method:YC/T 217—2007[S].Beijing:Standard Press of China,2007.

    16. [16]

      国家烟草专卖局.烟草及烟草制品 多酚类化合物 绿原酸、莨菪亭和芸香苷的测定:YC/T 202—2006[S].北京:中国标准出版社,2006. State Tobaao Monopoly Administration.Tobacco and tobacco products—Determination of polyphenols—Chlorogenic acid,scopletin and rutin:YC/T 202—2006[S].Beijing:Standard Press of China,2006.

    17. [17]

      刘瑞红,潘立宁,王晓瑜,等.气相色谱测定烟草中非挥发有机酸方法改进[J].化学分析计量,2022,31(12):22-28.
      LIU R H,PAN L N,WANG X Y,et al.Improvement of the analysis method for non-volatile organic acids in tobacco by gas chromatography[J].Chemical Analysis and Meterage,2022,31(12):22-28.

    18. [18]

      国家烟草专卖局.烟草及烟草制品 感官评价方法:YC/T 138—1998[S].北京:中国标准出版社,1998. State Tobaao Monopoly Administration.Tobacco and tobacco products—The sensory evaluation methods:YC/T 138—1998[S].Beijing:Standard Press of China,1998.

    19. [19]

      EBRAHIMI WARKIANI M,MOATTAR M H.A comprehensive survey on recent feature selection methods for mixed data:Challenges,solutions and future directions[J].Neurocomputing,2025,623:129372.

    20. [20]

      AKIBA T,SANO S,YANASE T,et al.Optuna:A next-generation hyperparameter optimization framework[C]//Proceedings of the 25th ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery & Data Mining.Anchorage AK USA.ACM,2019:2623-2631.

    21. [21]

      BANOŽIĆ M,JOKIĆ S,A AČG KAR D,et al.Carbohydrates-key players in tobacco aroma formation and quality determination[J].Molecules,2020,25(7):1734.

    22. [22]

      LIU T,NIU Y M,CHENG K X,et al.Exploring the formation pathway and antioxidant properties of the sugar-smoking pigment 5-GGMF[J].Food Chemistry,2024,442:138406.

    23. [23]

      谢恒多.氮钾协同对烟碱合成的影响及NtQPT2A上游调控因子的筛选[D].成都:四川农业大学,2024. XIE H D.The synergistic effect of nitrogen and potassium on nicotine synthesis and screening of upstream regulatory factors of NtQPT2A[D].Chengdu:Sichuan Agricultural University,2024.

    24. [24]

      曹景林,程君奇,李亚培,等.烤烟常规化学成分与吸食品质关系的研究进展[J].湖北农业科学,2020,59(S1):253-258
      ,262. CAO J L,CHENG J Q,LI Y P,et al.Research progress on the relationship between routine chemical composition and smoking quality of flue-cured tobacco[J].Hubei Agricultural Sciences,2020,59(S1):253-258,262.

    25. [25]

      刘天择,杨菁,汪旭,等.不同部位烤烟化学成分及热解产物与加热卷烟感官质量的关系[J].中国烟草科学,2023,44(1):77-84.
      LIU T Z,YANG J,WANG X,et al.Relationships between chemical components and pyrolytic products and sensory quality of heated tobacco of different position flue-cured tobacco leaves[J].Chinese Tobacco Science,2023,44(1):77-84.

    26. [26]

      黄天雄,于洁,贾楠,等.基于拉曼光谱法所建的多元校正模型预测烟草中绿原酸和芸香苷的含量[J].理化检验-化学分册,2022,58(2):210-215.
      HUANG T X,YU J,JIA N,et al.Prediction of chlorogenic acid and rutin in tobacco by multivariate calibration model based on Raman spectroscopy[J].Physical Testing and Chemical Analysis Part B (Chemical Analysis),2022,58(2):210-215.

    27. [27]

      朱晓晨,尹奇志,赵福芹,等.基于LightGBM的船舶航速预测模型[J].大连海事大学学报,2023,49(1):56-65.
      ZHU X C,YIN Q Z,ZHAO F Q,et al.Ship speed prediction model based on LightGBM[J].Journal of Dalian Maritime University,2023,49(1):56-65.

    1. [1]

      张建栋杨忠泮吴恋恋徐大勇朱萍张雯晶堵劲松 . 基于高光谱成像及机器学习的烟叶糖料液施加量判别模型. 轻工学报, 2024, 39(5): 86-94. doi: 10.12187/2024.05.010

    2. [2]

      杨天卓何晋吴恋恋戴永生易斌李华杰张二强堵劲松 . 基于高光谱成像的烟丝掺配比例检测研究. 轻工学报, 2025, 40(3): 115-126. doi: 10.12187/2025.03.013

    3. [3]

      邹华潘圆强海清孟展尹小丽谷惠文 . 基于HPLC-DAD三维色谱指纹图谱的国产赤霞珠红葡萄酒产地识别研究. 轻工学报, 2026, 41(3): 10-18. doi: 10.12187/2026.03.002

    4. [4]

      王骏蒋健赵亮徐建胡安福金一骁丁宁蔡铭 . 4种光源辐照对烟叶颜色及关键化学成分的影响. 轻工学报, 2025, 0(0): -.

    5. [5]

      王骏蒋健赵亮徐建胡安福金一骁丁宁蔡铭 . 4种光源辐照对烟叶颜色及关键化学成分的影响. 轻工学报, 2025, 40(5): 72-81. doi: 10.12187/2025.05.009

    6. [6]

      吴启贤陈子杰崔要强伍锦鸣赵谋明任胜超冯云子 . 不同产地烟叶碱提香料卷烟加香效果及化学成分差异分析. 轻工学报, 2025, 40(1): 98-106,119. doi: 10.12187/2025.01.012

    7. [7]

      卢晓波徐海朱俊召张宇谭健高冠男胡军华林龙 . 基于机器视觉的加热卷烟烟支端部质量检测系统设计. 轻工学报, 2024, 0(0): -.

    8. [8]

      卢晓波徐海朱俊召张宇谭健高冠男胡军华林龙 . 基于机器视觉的加热卷烟烟支端部质量检测系统设计. 轻工学报, 2024, 39(6): 101-107,115. doi: 10.12187/2024.06.012

    9. [9]

      冯永新崔英李科都张腾健卢敏瑞王芳杨阳李萌 . 打辊工艺对翠碧一号上部烟叶打叶质量和出片率的影响. 轻工学报, 2025, 40(1): 82-89. doi: 10.12187/2025.01.010

    10. [10]

      程传玲杨淑萌李洪涛管仕栓于存峰黎桂豪郑力文张新龙 . 重加里料结合高温烘焙对山东低次烟叶理化特性及感官品质的影响. 轻工学报, 2026, 41(2): 78-88. doi: 10.12187/2026.02.007

    11. [11]

      张雷马永帅洪斌斌熊开胜徐大勇堵劲松李银华邹泉 . 一种改进OSELM算法在片烟复烤过程水分在线检测中的应用. 轻工学报, 2025, 40(3): 95-103. doi: 10.12187/2025.03.011

    12. [12]

      刘又维吴晓炯张齐斯勇何晋李辉颜晓冬 . 不同特性烟丝应力松弛性能的特征规律研究. 轻工学报, 2026, 41(2): 133-142. doi: 10.12187/2026.02.013

    13. [13]

      务文涛杨春强崔凯史清照董振山徐石磊李炎强张文娟 . 基于感官导向的苹果浓缩汁膜分离精加工产品开发. 轻工学报, 2025, 0(0): -.

    14. [14]

      务文涛杨春强崔凯史清照董振山徐石磊李炎强张文娟 . 基于感官导向的苹果浓缩汁膜分离精加工产品开发. 轻工学报, 2025, 40(5): 64-71. doi: 10.12187/2025.05.008

    15. [15]

      田然宁玥栾宏伟步营朱文慧靳林溪李学鹏励建荣 . 定向酶解对杂色蛤蒸煮液风味特征及挥发性有机化合物的影响. 轻工学报, 2026, 41(2): 51-63. doi: 10.12187/2026.02.005

    16. [16]

      郑巧文孙怡宁邓玮亮陈小乐陈坤锥覃威铭申迎宾张磊 . 喀什“新新2号”核桃油组成特征及其在HepG2细胞中调节脂质代谢与抗氧化活性评价. 轻工学报, 2026, 41(3): 28-40. doi: 10.12187/2026.03.004

    17. [17]

      申迎宾邓玮亮陈小乐陈坤锥李勇张永张磊 . 沙棘酚类化合物化学组成及其生物活性研究进展. 轻工学报, 2026, 41(2): 1-20. doi: 10.12187/2026.02.001

    18. [18]

      池哲翔廖敏史尚李声毅廖芸丁冬 . 国外烟草活性成分提取及纤维材料利用现状与展望. 轻工学报, 2024, 0(0): -.

    19. [19]

      张丽华陈云莉石勇李顺峰查蒙蒙李昌文纵伟王小媛 . 植物乳杆菌发酵对红枣汁挥发性香气成分的影响. 轻工学报, 2024, 0(0): -.

    20. [20]

      柴武君郑闪闪游金清李茂松陆成飞薛晶晶杨靖 . 烟丝结构对中支卷烟的燃烧特性及烟气香味成分的影响. 轻工学报, 2025, 40(3): 104-114. doi: 10.12187/2025.03.012

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  • 通讯作者:  冯文宁, fengwn@126.com
  • 收稿日期:  2025-07-09
  • 修回日期:  2025-09-30
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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王龙鑫, 冯文宁, 崔扶芸, 等. 基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究[J]. 轻工学报, 2026, 41(3): 98-108. doi: 10.12187/2026.03.010
引用本文: 王龙鑫, 冯文宁, 崔扶芸, 等. 基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究[J]. 轻工学报, 2026, 41(3): 98-108. doi: 10.12187/2026.03.010
WANG Longxin, FENG Wenning, CUI Fuyun, et al. Prediction of tobacco leaf sensory quality based on RFECV-RF and boosting algorithms[J]. Journal of Light Industry, 2026, 41(3): 98-108. doi: 10.12187/2026.03.010
Citation: WANG Longxin, FENG Wenning, CUI Fuyun, et al. Prediction of tobacco leaf sensory quality based on RFECV-RF and boosting algorithms[J]. Journal of Light Industry, 2026, 41(3): 98-108. doi: 10.12187/2026.03.010

基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究

    作者简介:王龙鑫(2000—),男,河南省郑州市人,河南农业大学硕士研究生,主要研究方向为烟叶质量评价。E-mail:wlx17838722310@163.com
    通讯作者: 冯文宁, fengwn@126.com
  • 1. 河南农业大学 烟草学院, 河南 郑州 450002;
  • 2. 河北中烟工业有限责任公司 技术中心, 河北 石家庄 050051;
  • 3. 中国烟草总公司郑州烟草研究院, 河南 郑州 450001
基金项目:  河南省自然科学基金项目(232300421257)河北中烟工业有限责任公司重点科技项目(HBZY2024A047)

摘要: 【目的】 解决烟叶感官质量评价中存在的主观性强、数据获取困难等问题,实现基于数字化分析对烟叶感官质量的精准定量预测。【方法】 以河南、湖南、云南和贵州4个典型风格产区的264份烟叶为研究对象,开展化学成分检测与感官质量评价,经化学指标间相关性分析剔除冗余后,采用基于随机森林的交叉验证递归特征消除方法(RFECV-RF)对各感官指标筛选最优特征子集,再分别采用极端梯度提升(XGBoost)、分类梯度提升(CatBoost)和轻量级梯度提升机(LightGBM)3种经典梯度提升(Boosting)算法,经五折交叉验证优化超参数后建立9项感官指标预测模型。【结果】 1) 化学指标相关性分析剔除总糖、糖碱比、钾氯比和棕榈酸4项化学成分指标,保留总糖、还原糖、烟碱等25项化学成分指标用于后续建模。2) RFECV-RF特征筛选选取各感官指标对应的最佳特征组,明确总氮、还原糖、钾和烟碱是影响烟叶感官质量的关键化学成分,其交叉验证的均方根误差(RMSE)均低于全特征集模型,有效降低模型复杂度,显著提升预测精度。3)最优算法下各感官指标决定系数(R2)为0.711 3~0.894 0,RMSE为0.084 5~0.140 4,平均绝对百分比误差(MAPE)为1.06%~1.70%,均取得了良好且稳定的预测效果。【结论】 本文预测模型框架可实现烟叶感官质量高精度的量化预测,为卷烟产品数字化配方设计与品质控制提供参考。

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