一种烟草水溶性糖近红外定量模型中光谱范围的选择方法
【专利摘要】本发明涉及一种烟草水溶性糖近红外定量模型中光谱范围的选择方法，本发明通过研究水溶性糖的分子结构，推断出水溶性糖中含氢基团在近红外谱区的合频与倍频吸收范围，并以近红外模型的交互验证相关系数和交互验证均方差为评价指标进一步优化，最终确定烟草水溶性糖在建立近红外定量模型时的最佳光谱范围。用三种不同的光谱范围建立烟草水溶性总糖和还原糖的近红外定量模型，并作比较：(a)全光谱范围：3800-10000cm-1；(b)TQ?Analyst软件自动优化选择光谱范围；(c)通过分子结构分析确定的光谱范围。从数据发现，通过分子结构分析确定光谱范围后建立模型的评价指标明显优于其他两种方法。
【专利说明】一种烟草水溶性糖近红外定量模型中光谱范围的选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于烟草及烟草制品的理化检验【技术领域】，主要涉及烟草及烟草制品的化 学成分测定【技术领域】，具体是是一种烟草水溶性糖近红外定量模型中光谱范围的选择方 法。
【背景技术】
[0002] 烟草中的水溶性糖对烟叶品质具有重要影响，是决定烟气醇和度的主要因素。在 烟草工业中，水溶性糖含量的分析测定对卷烟成品质量的控制具有重要的意义。
[0003] 近些年来，近红外光谱分析技术在烟草行业中的应用颇为广泛，但该技术是利用 化学计量学方法从复杂的光谱背景中提取有用的样品含量信息，所以其分析结果容易受到 多种因素的影响。目前已有发现在建立近红外定量模型的过程中，采用不同的光谱范围，其 定量结果差异明显，但尚无光谱范围的优化选择方法。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种烟草水溶性糖近红外定量模 型中光谱范围的选择方法，该方法通过分析烟草中水溶性糖的分子结构，确定建立近红外 模型最佳光谱范围的优化选择方法。
[0005] 为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
[0006] -种烟草水溶性糖近红外定量模型中光谱范围的选择方法，该方法包括以下步 骤：
[0007] 1)收集烤烟样本并按照烟草行业标准《YC/T 31-1996烟草及烟草制品试样的制 备和水分测定烘箱法》制备成粉末样本；
[0008] 2)按照烟草行业标准《YC/T 159-2002烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动 法》对所有样本的水溶性总糖和还原糖含量进行测定；
[0009] 3)将所有样本在预热1小时后的傅里叶变换近红外光谱仪上以旋转样品杯的方 式采集漫反射光谱，每个样本扫描64次，光谱采集范围为3800?lOOOOcm-1，光谱分辨率为 8cm_l ;
[0010] 4)分析烟草中水溶性糖的分子结构，得到水溶性糖中的含氢基团主要就是C一Η 和0- Η基团；
[0011] 5)由C一Η和0- Η基团的基频吸收和弯曲振动吸收推测烟草中水溶性糖的含氢 基团在近红外谱区倍频与合频吸收带的近似位置；
[0012] 6)分析近红外漫反射光谱的背景扫描图，确定是否存在有较大背景干扰的光谱范 围，从而初步确定烟草中水溶性糖在近红外谱区的吸收范围；
[0013] 7)用上述得到的光谱范围建立烟草水溶性总糖和还原糖的近红外定量模型，以定 量模型的交互验证相关系数（R2)和交互验证均方差（RMSECV)为评价指标对每一个光谱区 间的上下限进一步优化，得到烟草水溶性糖建立近红外定量模型的最佳光谱范围：3850? 5010〇11'5720 ?70100^1 和 7760 ?7980CHT1。
[0014] 作为优选，所述的交互验证相关系数（R2)和交互验证均方差（RMSECV)的数学模 型如下：
【权利要求】
1. 一种烟草水溶性糖近红外定量模型中光谱范围的选择方法，其特征在于该方法包括 以下步骤： 1) 收集烤烟样本并按照烟草行业标准《YC/T 31-1996烟草及烟草制品试样的制备和 水分测定烘箱法》制备成粉末样本； 2) 按照烟草行业标准《YC/T 159-2002烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法》 对所有样本的水溶性总糖和还原糖含量进行测定； 3) 将所有样本在预热1小时后的傅里叶变换近红外光谱仪上以旋转样品杯的方式 采集漫反射光谱，每个样本扫描64次，光谱采集范围为3800?lOOOOcnT 1，光谱分辨率为 8cm 1 ； 4) 分析烟草中水溶性糖的分子结构，得到水溶性糖中的含氢基团主要就是C一Η和0- Η基团； 5) 由C一Η和0- Η基团的基频吸收和弯曲振动吸收推测烟草中水溶性糖的含氢基团 在近红外谱区倍频与合频吸收带的近似位置； 6) 分析近红外漫反射光谱的背景扫描图，确定是否存在有较大背景干扰的光谱范围， 从而初步确定烟草中水溶性糖在近红外谱区的吸收范围； 7) 用上述得到的光谱范围建立烟草水溶性总糖和还原糖的近红外定量模型，以定量 模型的交互验证相关系数（R2)和交互验证均方差（RMSECV)为评价指标对每一个光谱区 间的上下限进一步优化，得到烟草水溶性糖建立近红外定量模型的最佳光谱范围：3850? 5010〇11'5720 ?7010〇1^ 和 7760 ?7980CHT1。
2. 根据权利要求1所述的一种烟草水溶性糖近红外定量模型中光谱范围的选择方法， 其特征在于交互验证相关系数（R2)和交互验证均方差（RMSECV)的数学模型如下：
其中η为模型的样本数量，yi为模型中第i个样本的参考值，Λ为模型中第i个样本的 交互验证预测值，37为模型中所有样本参考值的平均值；交互验证相关系数（R2)越大，交互 验证均方差（RMSECV)越小，则模型的预测效果越好。
【文档编号】G01N21/359GK104155262SQ201410410448
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】夏骏, 朱书秀, 陆明华, 陆扬, 苏燕, 潘力, 林垦, 张卫平, 蒋健 申请人:浙江中烟工业有限责任公司