[發明專利]一種基于真空紅外光譜的煙絲整體質量特征分析方法

有效

• 申請號: 201810569841.2
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108801968B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 秦玉華;陳達;李超;曾翔
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種基于真空紅外光譜的煙絲整體質量特征分析方法，包括下列步驟：抽取全部樣品中典型成品卷煙樣品的煙絲或煙末；采集樣品的真空中紅外光譜信息；數據分析：采用主成分分析方法，計算預處理后信號的主成分得分矩陣，該得分矩陣為紅外光譜主成分變量的最終取值，將紅外光譜的主成分得分矩陣作為該樣品卷煙煙絲中揮發性組分的整體特征，也即卷煙質量的整體特征；考察同一類煙絲不同樣本的PCA得分矩陣的分布情況，如果分布范圍越小，說明該品牌樣本的質量穩定性更好。

技術領域

本發明涉及一種基于真空紅外光譜的煙絲整體質量特征分析方法，用于準確評估煙絲中揮發性物質的風格及特征。

背景技術

卷煙是一種通過人體感覺器官感受和品嘗煙氣香韻及吃味的消費品，其使用價值主要體現在主流煙氣對消費者感覺器官的作用。因此，卷煙的質量由其感官質量所決定，而其感官質量很大程度上取決于煙絲的揮發性氣體組分。所以，只有研究卷煙煙絲中揮發性組分的整體特征，并基于此建立主流煙氣品質的綜合評價方法，才能更真實更全面地反映卷煙產品的吸食性能和技術特征，才更有助于卷煙產品質量的提升和新品的研發。

主流煙氣可分為氣相和粒相部分，其中，粒相部分中焦油、煙堿、CO的含量較大，一般采用劍橋濾片予以捕集并檢測。對于氣相部分，由于其中組分極為復雜，收集檢測難度又較大，已有的捕集方法都只能收集到主流煙氣中的某些穩定組分，難以捕捉活潑的中間氣體產物。所以，目前對主流煙氣的研究通常停留于離線檢測層面，且只能實現煙氣中的某些特定成分檢測和分析，例如，英美煙草公司(BAT)的劉川等采用氣質聯用法和酶水解法研究了烤煙氣相物中多酚、一氧化碳、丙烯腈、氨、芳胺、吡啶、喹啉和氰化氫等有害成分的前體物質的形成機理(The use ofa novel tobacco treatment process to reducetoxicantyields in cigarette smoke[J].Food and Chemical Toxicology,2011,49:1904–1917.)。馬宇平等通過改造將吸煙機與APCI-MS離子源連接，卷煙主流煙氣經劍橋濾片過濾后，氣相部分被直接引入到離子源內進行分析。建立了在線分析卷煙主流煙氣中丙烯腈等7種有機化合物的方法(APCI-MS/MS法在線分析主流煙氣氣相物中7種有機化合物的逐口釋放特征[J].煙草科技,2014,1:40-44.)。綜上所述，傳統的研究方法通常是通過氣相物中某幾種或者部分類別的物質來對卷煙主流煙氣的品質進行評價，難以從整體上表征主流煙氣的特征，也難以滿足卷煙產品精準評估的需求。

紅外光譜特征圖譜是控制煙草及煙草制品質量的有效方法，紅外光譜可以反映分子中所有主要功能基的吸收信號，任何煙草及煙草制品分子的紅外光譜都具有唯一性，能反映煙草及煙草制品的整體化學特征，成為鑒別煙草及煙草制品真偽，及其質量控制的一種有效方法。但長久以來紅外光譜通常用來對液體或固體(KBr)樣品進行分析評價，應用于對氣體樣品進行直接分析還較少見，尤其在低壓狀態下，對卷煙主流煙氣中揮發性氣體組分進行真空紅外光譜分析的研究就尚未見報道。

發明內容

為解決上述難以直接對卷煙煙絲揮發性氣體組分的整體特征進行評價的問題，本發明提出一種基于真空紅外光譜的卷煙整體質量特征分析方法。本發明通過下列技術方案實現

一種基于真空紅外光譜的煙絲整體質量特征分析方法，包括下列步驟：

(1)抽取全部樣品中典型成品卷煙樣品的煙絲或煙末；

(2)采集背景信號及樣品的真空中紅外光譜信息；

(3)數據分析：以自適應小波背景扣除算法對步驟(4)所得紅外光譜信息進行預處理，以提升信號的信噪比；再采用主成分分析方法，計算預處理后信號的主成分得分矩陣，該得分矩陣為紅外光譜主成分變量的最終取值，將紅外光譜的主成分得分矩陣作為該樣品卷煙煙絲中揮發性組分的整體特征，也即卷煙質量的整體特征；在此基礎上，計算不同樣品主成分得分的馬氏距離參數，并根據典型樣本的馬氏距離分布，確定的馬氏距離閾值M_throshold為：平均馬氏距離±3倍馬氏距離的均方根誤差。