近红外漫反射光谱技术测定造纸法再造烟叶果胶的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于造纸法再造烟叶领域，具体涉及近红外漫反射光谱技术测定造纸法再 造烟叶果胶的方法。
【背景技术】
[0002] 造纸法再造烟叶是卷烟生产中的重要原料，在烟丝中添加适量的再造烟叶，不仅 能改善卷烟的物理性能和化学成分，提高卷烟的吸食安全性，还能充分利用烟草资源，降低 成本。目前造纸法再造烟叶存在刺激性大、木质气重等问题，影响其在卷烟产品中的添加 量和使用效果。果胶含量约占再造烟叶总质量的109(^13%，热解时可产生低沸点的酵丽类 物质，在燃吸时会产生刺激性的枪咳，该是导致再造烟叶存在W上缺陷的主要原因之一。因 此，准确、快速的测定再造烟叶中的果胶含量具有重要意义。
[0003] 目前，国际上常采用烟草中果胶的测定方法主要有重量法、巧哇比色法、3,5-二硝 基水杨酸法值NS)、高效液相色谱法（HPLC)、酶解法、流动分析法及气相色谱法佑C)。烟草 行业标准YC/T 346-2010《烟草及烟草制品果胶的测定离子色谱法》就是根据果胶酶具有 很强的专一性的特点，运用果胶酶对样品进行前处理生成了半乳糖酵酸，简化了样品前处 理的过程，同时，根据半乳糖酵酸具有还原性的特性，采用电位滴定方法对烟草中果胶含量 进行测定。该些方法均耗时较长，测定时间较长不但降低了效率，而且很难满足检测人员通 过降解再造烟叶中果胶含量来提高再造烟叶品质等研究工作的开展。鉴于此，有必要开发 一种新的快速的测定果胶含量方法，为分析评价再造烟叶的果胶含量提供一定的参考。
[0004] 近红外光照射到物质后，会发生吸收、透射、全反射、漫反射等几种相互作用形式。 近红外光谱的采集方式主要有H种；透射式、漫反射式和透漫射式。
[0005] 对于光通透性较好的液体样品，近红外光可W穿透整个样品，多采用透射方式进 行光谱扫描，所测得数据较为准确。近红外光不能完全穿透造纸法再造烟叶，故采用漫反射 方式进行光谱扫描。近红外漫反射光进入样品内部后，发生无数次反射、折射、衍射、吸收 后，返回入射面的光，该种分析光负载了样品的结构和组成信息，是一项快速、对环境友好 的检测技术，目前应用近红外漫反射光谱分析技术测定烟草常规化学成分、风格、均匀性等 方面已有报道，但用于造纸法再造烟叶果胶含量测定的方法未见报道。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种简单、易行、快速测定再造烟叶果胶的方法。本发明采 用近红外光谱无损检测技术不仅提高分析效率，节约成本，对于准确测定再造烟叶果胶，提 高检测效率，客观反应产品质量，具有明显实用性。对于稳定控制造纸法再造烟叶产品内在 品质，发挥造纸法再造烟叶稳定卷烟产品质量和塑造卷烟风格具有明显的有益效果。
[0007] 本发明采用的技术方案如下： 近红外漫反射光谱技术测定造纸法再造烟叶果胶的方法，包括如下步骤： 步骤（1)，样品的的收集：收集准备一批具有代表性的造纸法再造烟叶产品； 步骤（2)，采集原始光谱；取步骤（1)收集到的造纸法再造烟叶产品，每个产品粉碎成 粉末并混合均匀后，放入样品杯中，轻压平整，样品厚度> 10mm，每个产品取3个平行样，利 用近红外光谱技术采用漫反射的方式进行扫描并采集光谱，每个平行样扫一次光谱，每个 产品对应3个平行光谱，再将3个平行光谱平均得到一个原始光谱，依次对每个再造烟叶产 品采用相同的方法进行扫描并采集光谱，得到每个产品对应的原始光谱； 步骤（3)，测定样品参考值；利用标准方法对步骤（1)收集的造纸法再造烟叶产品逐个 进行果胶的测定，得到样品参考值； 步骤（4)，校正样品集和验证样品集的选择及预处理；在步骤（2)所得原始光谱中采用 标准GB/T 29858-2013的方法选出校正样品集和验证样品集；然后对校正样品集和验证样 品集中的光谱进行预处理，消除噪声和基线漂移的影响； 步骤（5)，建立PLS模型；将步骤（4)处理后的校正样品集与步骤（3)所得样品参考值 进行一一对应，应用偏最小二乘法把光谱数据与其对应的果胶测定数据进行拟合，建立定 量模型，过程中进行检测及剔除异常值，对剔除异常值剩余的光谱数值，再次与所得样品参 考值进行一一对应，应用偏最小二乘法把光谱数据与其对应的果胶测定数据进行拟合，建 立得到果胶指标的定量模型； 步骤（6)，模型验证：利用步骤（4)处理后的验证样品集对步骤（6)所建立的果胶指标 的定量模型进行外部预测。
[000引进一步，步骤（2)所述的光谱采集条件为：扫描范围；4000cnTi?lOOOOcnTS分辨率： 8cm-i;扫描次数不低于72次。
[0009] 步骤（3)样品参考值测定是利用标准方法对所收集的样品逐个进行果胶的测定， 得到参考值所述标准方法是烟草行业标准YC/T 346-2010《烟草及烟草制品果胶的测定离 子色谱法》。
[0010] 进一步，步骤（4)所述预处理是指对原始光谱进行多元散射校正、一阶导数和 Norris Derivative滤波预处理，即对原始光谱进行MSC+ -阶+Norris预处理。
[0011] 上述技术方案中所述步骤（5)中检测及剔除异常值是采用检测杠杆值的方法，具 体通过下列步骤： 按下列公式计算样品杠杆值：
【主权项】
1. 近红外漫反射光谱技术测定造纸法再造烟叶果胶的方法，其特征在于，包括如下步 骤： 步骤（1)，样品的的收集：收集准备一批具有代表性的造纸法再造烟叶产品； 步骤（2)，采集原始光谱；取步骤（1)收集到的造纸法再造烟叶产品，每个产品粉碎成 粉末并混合均匀后，放入样品杯中，轻压平整，样品厚度> 10mm，每个产品取3个平行样，利 用近红外光谱技术采用漫反射的方式进行扫描并采集光谱，每个平行样扫一次光谱，每个 产品对应3个平行光谱，再将3个平行光谱平均得到一个原始光谱，依次对每个再造烟叶产 品采用相同的方法进行扫描并采集光谱，得到每个产品对应的原始光谱； 步骤（3)，测定样品参考值；利用标准方法对步骤（1)收集的造纸法再造烟叶产品逐个 进行果胶的测定，得到样品参考值； 步骤（4)，校正样品集和验证样品集的选择及预处理；在步骤（2)所得原始光谱中采用 标准GB/T 29858-2013的方法选出校正样品集和验证样品集；然后对校正样品集和验证样 品集中的光谱进行预处理，消除噪声和基线漂移的影响； 步骤（5)，建立PLS模型；将步骤（4)处理后的校正样品集与步骤（3)所得样品参考值 进行一一对应，应用偏最小二乘法把光谱数据与其对应的果胶测定数据进行拟合，建立定 量模型，过程中进行检测及剔除异常值，对剔除异常值剩余的光谱数值，再次与所得样品参 考值进行一一对应，应用偏最小二乘法把光谱数据与其对应的果胶测定数据进行拟合，建 立得到果胶指标的定量模型； 步骤（6)，模型验证：利用步骤（4)处理后的验证样品集对步骤（6)所建立的果胶指标 的定量模型进行外部预测。
2. 根据权利要求1所述的近红外漫反射光谱技术测定造纸法再造烟叶果胶的方法，其 特征在于，步骤（2)所述的光谱采集条件为：扫描范围；4000cnTi?lOOOOcnrS分辨率；8cnTi; 扫描次数不低于72次。
3. 根据权利要求1所述的近红外漫反射光谱技术测定造纸法再造烟叶果胶的方法， 其特征在于，步骤（4)所述预处理是指对原始光谱进行多元散射校正、一阶导数和Norris Derivative滤波预处理。
4. 根据权利要求1所述的近红外漫反射光谱技术测定造纸法再造烟叶果胶的方法，其 特征在于：所述步骤（5)中检测及剔除异常值是采用检测杠杆值的方法，具体通过下列步 骤： 按下列公式计算样品杠杆值：
其中，巧为样品杠杆值，与为样品i的因子向量，尸劝建模集的因子得分矩阵，为与 的转置； 当样品杠杆值大于3k/n，其中k为主成分数，n为样品个数，其光谱对回归具有显著的 影响，应剔除。
5. 根据权利要求1所述的近红外漫反射光谱技术测定造纸法再造烟叶果胶的方法，其 特征在于：所述步骤（6)的模型验证是采用t检验方法确定验证样品集输入步骤（6)的定 量模型所得的预测值与相应的步骤4测得的样品参考值是否有统计意义上的偏差：即，将
步骤（6)所建立的果胶指标的定量模型的预测值与步骤（3)的样品参考值t值与自由度dy_l 的临界值t(a，dv-i)进行比较，取显著水平3=0.05,当I t I <t(a，dv-i),概率P〉〇.〇5时，说明两 种方法的检测结果不存在显著性差异，模型验证成功，该模型可用于测定造纸法再造烟叶 的果胶。
【专利摘要】本发明涉及近红外漫反射光谱技术测定造纸法再造烟叶果胶含量的方法，属于造纸法再造烟叶技术领域。该方法主要通过以下步骤实现：（1）样品的收集；（2）采集原始光谱；（3）测定样品参考值；（4）校正样品集和验证样品集的选择及预处理；（5）建立PLS模型；（6）模型验证。通过近红外技术建立了测定再造烟叶产品的果胶含量的PLS模型，具有检测速度快、精确度高、重现性好等优点，对开展卷烟产品降焦减害，提高抽吸品质等研究具有重要的辅助作用。
【IPC分类】G01N21-359, G01N21-3563
【公开号】CN104596982
【申请号】CN201510050141
【发明人】段如敏, 吴丽君, 白晓莉, 刘晶, 王保兴, 卢伟, 王家俊, 陈正春
【申请人】云南中烟工业有限责任公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月30日