基于組合權重的TOPSIS法在冷鮮雞品質綜合評價中的應用

余 偉，謝如鶴，陳冠名，何楚珺，陳海儀，呂 堯，鐘楚敏

（廣州大學工商管理學院，廣東 廣州 510006）

基于組合權重的TOPSIS法在冷鮮雞品質綜合評價中的應用

余 偉，謝如鶴，陳冠名，何楚珺，陳海儀，呂 堯，鐘楚敏

（廣州大學工商管理學院，廣東 廣州 510006）

在統一培養基濃度的標準上設置0、10、25℃3個溫度水平，進行冷鮮雞品質變化試驗，監測菌落總數、揮發性鹽基氮、色澤、黏度、氣味和彈性6項指標，采用層次分析法（AHP）、變權向量與TOPSIS相結合的方法建立評價體系。結果表明，根據AHP賦權后的單一指標權重為：菌落總數＞揮發性鹽基氮＞色澤＞黏度＞氣味＞彈性；通過逼近理想解排序構建的冷鮮雞綜合品質安全評價體系，得到冷鮮雞綜合品質安全評價最高的是0℃試驗環境。應用組合權重與TOPSIS相結合的方法，可以有效地對冷鮮雞品質安全進行綜合評價，并快速優選0℃溫度環境作為冷鮮雞供應鏈的恒溫條件。

冷鮮雞；品質安全；層次分析法；TOPSIS；綜合評價體系

余偉，謝如鶴，陳冠名，等.基于組合權重的TOPSIS法在冷鮮雞品質綜合評價中的應用［J］.廣東農業科學，2016，43（6）：150-155.

冷鮮雞是指經檢疫的活雞屠宰后迅速冷卻，使雞胴體中心溫度在1 h內降至0～4℃，然后進行分割、修整、包裝，并在后續的貯存、運輸和銷售過程中始終保持在0～4℃范圍內的冷鮮雞肉［1］。但由于我國的冷鏈物流發展緩慢，各環節間缺乏溝通或聯合，標準不規范，導致冷鮮雞供應鏈仍然存在許多風險，尤其以溫度對冷鮮雞品質安全的影響最大［2-3］。冷鮮雞的品質安全需要多個指標來確定，但是各個指標之間也有一定的關系，因此，需要建立一套科學、實用的冷鮮雞品質安全評價體系來篩選出最佳的冷鮮雞存儲溫度［4］。目前，針對冷鮮雞的研究還比較少，更沒有發現從綜合評價模型的角度對冷鮮雞進行研究的個例。國外學者偏好通過新鮮度以及化學方式對冷鮮雞進行研究。Economou等［5］從新鮮度的角度研究了使冷鮮雞腐化的優勢菌種，并通過對照試驗探索了冷鮮雞的最佳存儲時間；Xiong等［6］提出彈性是判斷冷鮮雞品質的重要指標；Olaimat等［7］研究添加劑對冷鮮雞肉中優勢致腐菌種的抑制作用，以期尋找最佳的冷鮮雞加工和包裝技術。國內學者偏好于通過管理的思想來構建諸如冷鮮雞等生鮮易腐食品的安全評價體系。徐義田等［8］使用核主成分分析（KPCA）模型對食品安全指標進行降維處理，解決了傳統方法中處理問題的局限以及降維效果不明顯的問題；李為相等［9］提出使用粗集理論對生鮮食品安全進行綜合評價，并構建了一個評價體系；王詩蘭［10］介紹了一個由龍頭企業制定的冷鮮雞的危機分析以及關鍵點控制（HACCP）計劃；高小玲等［11］對誘發食品安全風險的因素進行了歸納分析；吳廣楓等［12］基于層次分析法對食品安全綜合評價系統進行了研究和探討；余偉等［1］基于實地調研的數據，構建了冷鮮雞供應鏈風險的評價體系。

綜上所述，雖然有許多學者通過不同的學科角度和方法對冷鮮雞進行了分析，然而冷鮮雞品質綜合評價是為了從多個試驗條件下尋找最適合冷鮮雞貯存和運輸的環境，從本質來說即為多屬性決策問題，逼近理想法排序（TOPSIS）理論恰好可以解決多種備選方案情況下的最優決策問題［13］，因此本研究嘗試使用 TOPSIS來處理冷鮮雞品質安全的最優決策問題。

已有研究［14-15］嘗試使用TOPSIS對食品安全進行評價，但是傳統的TOPSIS方法在處理決策問題中有明顯的局限性。首先，對于指標權重的確定，大多數研究均默認其已知，但實際上并非總是可以對其進行合理的決策前賦權［16］；也有不少研究使用了主觀/客觀的方法對屬性權重賦權，雖然已經大大提高了指標權重的合理性，但是由于權重始終處于不變的狀態，如果對數據有某種均衡性要求時，使用上述方法就不能滿足需求［17］。本文基于國內外學者對冷鮮雞以及食品安全指標研究的基礎上，提出了一個基于動態賦權機制TOPSIS的冷鮮雞品質綜合評價模型，該方法首先利用層次分析法（AHP）確定評價指標的常權權重，然后使用變權向量對權重進行調整，同時可以根據參數來對變權效果進行調整以滿足對數據均衡性的要求；最后集合綜合判斷矩陣，根據正負理想解來確定試驗環境的優劣排序。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于上午8：00時段前往超市選購冷鮮雞（來回約60 min車程），購買后立刻對其進行適當的包裝隔離以避免在運輸過程中受到污染，隨后送到實驗室進行分解處理。

1.2 試驗方法

冷鮮雞品質變化試驗在廣州大學物流實驗室進行，設置0、10、25℃3個溫度環境，冷鮮雞肉采用培養基進行培養，冷鮮雞肉移入培養基后即開始測定數據。

1.3 指標測定

1.3.1 新鮮度指標 包括揮發性鹽基氮指標以及菌落指標在內的兩項指標。菌落總數依據《GB 4789.2-2010》規定，采用平板計數法來統計；揮發性鹽基氮的測定根據《GB/T5009.44-2003》，采用微量擴散法，按照《GB2707-2005》的判定條件來決定冷鮮雞肉的新鮮度。

1.3.2 感官指標 包括色澤、黏度、氣味、彈性等指標。組成感官評價小組，評定時由感官評定成員單獨進行，在自然光下對不同溫度（0、10、20℃）環境下的冷鮮雞肉從色澤、黏度、氣味、彈性等方面進行綜合評價。參照《GB l6869-2005》規定，采用Williams的9點評分法進行打分，求出每組得分平均值。

1.4 數據處理和分析

圖1 冷鮮雞品質評價分層結構模型

1.4.1 層次分析法 AHP是一項定量與定性相結合的評價方法，能夠有效處理一些難以量化的決策問題。首先使用層次分析法的形式構建評價指標體系（圖1），使用文獻［18］提出的評價方法，指標之間兩兩比較構建指標評價矩陣，采用yaahp軟件對矩陣進行分析。使用AHP法模擬人的思維，對各個指標的權重進行賦權，得出評價指標初始權重w =［w1，w2，…wj］。

1.4.2 變權向量 變權向量的思想是在層次分析法得出初始屬性權重數值的基礎上，采用變權向量計算出綜合屬性權重，并通過參數來控制變權的效果。應用變權向量后，在削弱AHP法主觀性過強的缺點的同時，也可以使評價數值更加客觀合理。為了使指標權重更加合理化，基于文獻［17-18］的思路，對于給定的常權向量w =［w1，w2，…wj］，構建向量w（X ） =〔w1（X ），w2（X ），…wn（X ）〕，則有：

根據式（1）構造的w（X ） 是可以用狀態變權向量表示的變權向量。當? ＞0時，w（X ） 是一個懲罰型的變權向量；當? ＜0時，w（X ）是一個激勵型的變權向量。

1.4.3 冷鮮雞品質綜合評價模型的構建 TOPSIS理論是根據有限個評價對象與理想化目標的接近程度進行排序，從而對現有的對象進行相對優劣的評價排序。如果評價對象離正理想解的距離最近，離負理想解的距離最遠，那該評價對象為最優，反之為最劣。

（1）根據評價對象確定評價矩陣。設多屬性決策矩陣的方案集為L=（L1，L2，L3），指標集合為U=（u1，u2，……u6），將3個處理方案和6個評價指標共同建立評價矩陣Vij=（vij）3×6，為了消除不同量綱對評價決策帶來的影響，基于式（3），對矩陣進行無量綱化的處理，得到處理后的矩陣為Xij=（xij）3×6。

式中，Xij表示第i個方案在第j個指標中的標準化評價值。

將Xij與變權屬性權重相乘，可以得出加權決策矩陣Bij，wj（X ）為每個指標的變權權重：

（2）正負理想解以及相對貼近度的計算。第j個指標的正負理想解為：

式中，bij為成本型和收益型是的正負理想解。

確定各個方案的各個指標到正負理想解bj+、bj-之間的距離Di+、Di-，本試驗采用的距離計算公式如下：

計算各個評價對象的相對貼近度Si：

基于AHP和變權向量確定冷鮮雞品質指標權重的矩陣，使用TOPSIS法，構造加權矩陣，使用式（5）、式（6）計算正負理想解bj+、bj-，再使用式（7）、式（8）計算各個評價對象到正負理想解的距離Di+、Di-，最后使用式（9）計算相對貼近度，Si數值越高，代表該冷鮮雞的品質越好。

2 結果與分析

2.1 不同溫度對冷鮮雞品質的影響

從表1可以看出，隨著溫度的升高，菌落總數和揮發性鹽基氮含量呈上升趨勢，而色澤、黏度、氣味及彈性4項感官指標均呈下降趨勢，但這種不同的趨勢和單一指標的表現并不能成為判斷冷鮮雞品質的標準。我們需要通過綜合評價法來評估冷鮮雞的最佳貯存溫度和環境。

表1 不同溫度下冷鮮雞品質的變化（培養48 h）

2.2 冷鮮雞單一品質指標權重確定

2.2.1 使用AHP法確定初始指標權重 運用AHP法分析問題，根據指標之間的重要性關系，構建了層次模型（表1）。再通過對兩兩指標之間的比較構建，計算出初始指標權重（表2）。

表2 判斷矩陣和AHP法計算的初始權重結果

結果表明，B1、B2對目標層D的總一致性檢驗系數CR=0＜0.1、CR=0.03＜0.1，具有總體一致性。從表2可以看出，冷鮮雞單一品質的權重依次為：菌落總數＞揮發性鹽基氮＞色澤＞黏度＞氣味＞彈性。從權重可以看出，新鮮度指標和感官指標的重要性相一致，而且菌落總數的權重最大，彈性的權重最小。

2.2.2 使用變權量確定最終權重 首先對評價數據進行無量綱化處理，得到標準化的評價矩陣（表3）；然后根據表2的初始指標權重和評價矩陣，使用式（1）、式（2）求得參數?的范圍：

本試驗假設? 為-3，0，3等3種情況，根據式（1）可以計算出變權后的指標權重（表4）。

表3 無量綱化處理后的標準矩陣

表4 不同變權效果下的指標權重

從表3和表4可以看出，應用變權思想后的指標權重削弱了AHP定義的初始權重的主觀性，同時也根據評價矩陣和參數的不同擁有了不同的變權效果。當? = -3時，變權向量是激勵型的，即該指標的評分越高，其權重將有一定程度的提高，反之則其權重有所降低；當? =0時，變權向量不發揮作用；當? =3時，變權向量為懲罰型，即該指標的評分越高，其權重有一定程度的降低，反之則其權重有所升高。由表4可知，該變權向量擁有較好的變權效果，對于不同的參數取值，得到了不同的變權效果，這樣的決策結果體現了決策者對數據均衡性的某種要求，更符合實際情況，也更合理。

2.3 基于TOPSIS法的冷鮮雞品質綜合評價

表5表明，當參數? 為-3、0、3時，0℃處理的貼近度Si分別為1、0.79、0.596，均最接近理想解；當? 為-3、0時，10℃處理的Si分別為0.694、 0.655，第二接近理想解；當參賽? 為3時，變權向量為懲罰性的變權向量，即評分值越高，則該指標的權重下降，反之則上升，25℃處理的貼近度得益于其各個指標的相對低分值，使其貼近度分值上升成為第二優方案。綜合各處理的排序，0℃處理最適合冷鮮雞存儲，在該環境下冷鮮雞的菌落及揮發性鹽基氮增長速度緩慢，同時其色澤、黏度、氣味以及彈性的變化也最小。這表明TOPSIS法確定冷鮮雞品質綜合評價的排序與實際基本相符，因此TOPSIS可以用于分析不同溫度條件對冷鮮雞品質的影響。

表5 TOPSIS確定的冷鮮雞品質綜合評價指標及其排序

3 結語

本試驗采用基于組合權重的TOPSIS方法對冷鮮雞的品質安全進行綜合評價，為科學有效地優選出冷鮮雞的最佳貯存溫度提供參考。本研究結果表明，冷鮮雞的品質狀況隨著溫度的升高呈降低趨勢，冷鮮雞在0℃環境下貯存品質最優。該結果與Seol等［19］的研究結果相似。冷鮮雞品質綜合評價指標體系的構建為推動冷鮮雞危機管理研究提供科學依據，是政府推行“冷鮮雞”政策的有力支持。但由于受條件所限，所建立的指標體系受限于一些新鮮度指標和感官指標，因此構造一個全面、科學的冷鮮雞品質安全綜合評價體系仍需進一步深入探討。

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（責任編輯 崔建勛）

Comprehensive evaluation of chilled chicken quality with TOPSIS model based on combination weight

YU Wei，XIE Ru-he，CHEN Guan-ming，HE Chu-jun，CHEN Hai-yi，LYU Yao，ZHONG Chu-min
（School of Business，Guangzhou University，Guangzhou 510006，China）

At 0℃，10℃ and 25℃，the contents of microorganism，T-vbn，color and lustre，viscosity，odor and elasticity of chilled chicken were determined to establish an evaluation system by means of AHP method，Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution （TOPSIS） method and variable weight vector.Results indicated that based on the importance，the indexes were ranked by microorganism ＞ T-vbn ＞ color and lustre ＞ viscosity ＞ elasticity.Combined the subjective weighting and variable weight vector methods with TOPSIS method，the quality of chilled chicken was comprehensively evaluated，the result showed that 0℃ was the secure environment，which provided a relatively rigorous and scientific approach to evaluate chilled chicken quality.

chilled chicken；quality safety；AHP；TOPSIS；comprehensive evaluation system

F274；S641.2

A

1004-874X（2016）06-0150-06

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.06.026

2015-07-24

國家自然科學基金（71172077）；國家科技支撐計劃項目（2013BAD19B01）；廣州市屬高校科研項目（1201421083）

余偉（1994-），男，在讀本科生，E-mail：yuweilike@hotmail.com

謝如鶴（1963-），男，博士，教授，E-mail：rhxie@gzhu.edu.cn