用烟叶化学成分进行烟叶质量评价_杜文

杜文等 用烟叶化学 成分进行烟叶质量评价
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1.2 试验样品 共取 9 个批次 C2F 片烟和 8 个批次 C3L 片烟样
品 , 同批次烟叶中按一定数量间隔取样 , 批量越大的烟 叶取样越多 , 批量小的烟叶至少取 样 10 个 。 最终取 样 :产地 1 C2F 53 个 、C3L 19 个 , 产地 2 C2F 17 个 、C3L 11 个 , 产地 3 C2F 35 个 、C3L 77 个 , 产地 4 C2F 13 个 、 C3L 15 个 , 产地 5 C2F 69 个 、C3L 48 个 , 产地 6 C2F 20 个 、C3L 23 个 , 产地 7 C2F 10 个 、C3L 15 个 , 产地 8 C2F 16 个 、C3L 15 个 , 产地 9 C2F 28 个 。 1.3 样品化学成分检测
Evaluation of leaf tobacco quality using chemical composition data
DU Wen1, 2 , TAN Xin-liang2 , YI Jian-hua2 , SU Qing-de1 1 Department of Chemistry , University of Science and Technology of China , Anhui 230026 , China ;
等级
B1F B1L B2F C1F C1L C2F C2L C3F C3L X1F
还原糖 S.D.平均
1.47 1.74 1.39 1.45 1.38 1.52 1.53 1.54 1.46 1.03
V2 -i
VSi =10 +90 ×e VC2i 其中 VSi 为第 i 项指标的一致性得分 , Vi 为第 i 项 指标的多次检测标准偏差 , VCi 为第 i 项指标的调整系 数 , 根据不同化学成分的一般波动幅度设定 , 目的是使 不同指标波动水平的计算标准化 。 VCi 由大范围的烟
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中国烟草学报 2007 年 6 月 第 13 卷 第 3 期
(a)产地 1-C3F
Байду номын сангаас
(b)产 地 2-C3F 图 1 产地 1 和产地 2 初烤烟叶 C3F 中还原糖
多次 取样检测的结果 柱高为区间内的样品数 , 曲线为正态分布拟合曲线
图 2 质量一致性评价曲线与线性评价的比较 实线(—):评价曲线 , 虚线(--):线性评价
设计好符合烟叶实际可用性的质量评价曲线后 , 就可以寻找合适的函数来表达它 , 这样的函数即为烟 叶质量评价函数 。例如图 2 中的烟叶质量一致性评价 曲线可以用一致性评价函数表示为 :S =100 ×e -c2 , 其 中 S 为一致性评价得分 , c 为多次取样检测的变异水 平 。类似地 , 设计好符合烟叶实际可用性的烟叶化学 成分合理性评价曲线后 , 可以构造相应的合理性评价 函数来计算烟叶化学成分合理性评价得分 。
杜文等 用烟叶化学 成分进行烟叶质量评价
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用烟叶化学成分进行烟叶质量评价
杜 文1 , 2 , 谭新良2 , 易建华2 , 苏庆德1
1 中国科学技术大 学化学系 , 安徽省合肥市金寨路 96 号 230026; 2 中国烟草长沙技术中心 , 长沙市劳动路 426 号 410007
摘 要 :研究了以烟叶化学成分为基础 , 利用评价曲线对烟叶质量进行评价的方 法 。 选取对烟 叶质量有重 要影响而 相对独立的 化 学指标还原糖 、总碱 、氯和钾对批次烟叶进行多次取样检测 , 统计检测结果的 平均值和 变异值 , 根据 平均值 评价批 次烟叶 化学成 分 的合理性 , 根据变异值评价批次烟叶质量的一 致性 。评 价时按烟叶实际可用 性设计了 评价得 分曲线 , 构造 相应的 评价函 数来计 算 评价得分 。 用此方法对 17 个批次烟叶进行 了质量评价 , 计算了量化的烟叶质量一致性和 化学成分 合理性的评 价得分 , 结果符合 烟 草加工企业对烟叶原料可用性评价的要求 。 该方法基础数据易得 , 评价结果贴合实际 , 是一种简便实用的烟 叶质量评价方法 。 关键词 :烟叶 ;质量评价 ;化学成分 ;评价曲线 中图分类号 :TS411.1 文献标识码 :A 1004 -5708(2007)03 -0025 -07
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1 原理和方法
1.1 原理 图 1 所示为 2 个产地初烤烟叶 C3F 多次取样检测 还原糖的结果 , 图中横轴表示检测值区间 , 纵轴表示落 在区间内的检测结果的频次 , 其中产地 1 C3F 取样 61 次 , 平均值为 22(占烟叶干重的百分比 , 以下同), 标准 偏差 3.37 , 产地 2 C3F 取样 62 次 , 平均值为 26 , 标准偏 差 3.66 。从图 1 中可以看到同批次烟叶中的还原糖含 量存在一定的波动水平 , 检测结果落在平均值附近的 最多 , 在偏离平均值的方向分布少 , 而不同批次烟叶检 测结果的平均水平和分布状况存在一定的差异 。 烟叶 中总碱等化学成分指标有着同样的分布特点 。在烟叶 质量评 价中 我们 希 望了 解 烟 叶 的整 体 平 均 水 平 和“ 纯 度”水平 , 烟叶化学成分的多次检测统计数据可以很好 地代表烟叶质量的分布特点 , 选择对烟叶质量有重要
烟叶的质量受气候条件 、种植地域 、种植管理 、调 制加工等因素的影响[ 1-3] , 烟叶在进入工业企业之前还 要经过分级分选等处理 , 在这些过程中产生了各种不 同批量的有确定产地 、等级 、品种的烟叶原料 , 这些原 料是烟草加工企业进行配方设计和工业生产的基础 。 烟叶 中各 种化 学 成分 的 含量 反 映了 烟 叶的 质 量状 态[ 4] , 烟草加工企业追求化学成分含量合理并且协调 的烟叶原料[ 5] 。 除此之外 , 工业上视作同一种原料使 用的单一批次烟叶实际上存在一定的内在化学成分的 波动 , 这种波动是在烟草的生长和人工处理的过程中
样品 经旋 风磨 粉碎 后在 MPA 型近 红 外光 谱仪 (Bruker , 德国)上扫描近红外光谱 , 利用近红外预测模 型计算得到样品中总糖 、还原糖 、总碱 、总氮 、氯和钾的 定量数据 。
2 结果与讨论
2.1 评价所用化学成分指标的选择 烟叶中的常规化学成分对烟叶内在质量有重要影
响 , 其中总糖 、还原糖 、总碱 、总氮等指标与吸味有关 , 氯和钾的含量与烟叶的燃烧性直接相关 , 还有一些二 级指标如还原糖/ 烟碱(简称“糖碱比”)是影响吸味协 调性的指标 。在选择评价所用化学成分指标时 , 一方 面要考虑其重要性和代表性 , 另一方面选择的各个指 标之间要保持一定的独立性 , 即在评价中不重复考虑 线性相关性较强的几个指标 。 图 3 用 262 个样品的检 测数据考察了常规化学指标间的相关性 , 结果发现总 糖和还原糖之间有较强的相关性 , 总碱和总氮之间也 有一定的相关性 , 而还原糖与总碱 、氯与钾之间相关性 很弱 。 考虑到化学成分的重要性和化学成分之间的相关 性 , 我们选择还原糖 、总碱 、氯和钾 4 个指标进行烟叶 质量的一致性评价 , 选择还原糖 、总碱 、糖碱比 、氯和钾 5 个指标进行烟叶化学成分的合理性评价 , 用评价得 分的加权平均进行综合评价 。
图 3 烟叶中化学成分之间的相关性
2.2 烟叶质量一致性评价曲线和评价函数的设计 利用类似图 2 所示的评价曲线进行烟叶质量的一
致性评价 。烟叶化学成分的波动幅度体现了烟叶质量 的一致性水平 , 以批次烟叶多次检测结果的标准偏差 (Vi)为变量 , 设定单一化学成分指标的一致性评价函 数 VSi 为 :
作者简介 :杜文(1972 —), 男 , 工 程师 , 主要 研究方向 为烟草 化学 , 中 国 烟草长沙技术中心 。E-mail :duwen @
基金项目 :国家烟草专卖局资助项目(国烟科 2003-542 号)。 收稿日期 :2007-01-25
必然产生的 , 虽然在后期加工过程中可以通过分选 、混 配等工艺手段减少波动 , 但得到质量一致性更好的烟 叶仍是烟草加工企业的长期要求[ 6] 。在烟叶质量的评 价体系中 , 烟叶内在质量的一致性是重要的的评价指 标 , 一直以来受到烟草加工企业的高度重视 。
叶化学成分检测的统计结果来确定 , 表 1 为 10 个等级 多个批次片烟化学成分检测标准偏差的平均值 , 根据 表 1 所示结果为各化学成分指标设置的 VC 值为 :
VC(还原糖)=3.0 , VC(总 碱)=0.5 , VC(氯)= 0.14 , VC(钾)=0.24
表 1 各等级烟叶化学成分的平均波动水平
传统上对烟叶质量的评价主要通过人工验级和样 烟评吸来进行[ 7-8] , 得到的数据是模糊的 、非量化的 , 而 且一定程度上受主观因素的影响 。 烟叶化学成分是影 响烟叶内在质量的物质基础 , 烟叶中总糖 、还原糖 、总 氮 、总碱 、氯 、钾等化学成分因为对烟叶质量有重要影 响[ 9] 而成为烟草行业日常的检测指标 , 一般称作“烟叶 常规化学成分” 。本文研究了用烟叶常规化学成分进 行烟叶质量评价的方法 , 以得到量化的 、符合烟叶工业 可用性的评价数据 。
age value of 10 replications was used for the evaluation of tobacco constituents and its variation was used for the evaluation of conformity .Evaluation curves and corresponding evaluation functions were designed to calculate evaluation scores which matched the real usability of tobacco . Key words:tobacco ;quality evaluation ;chemical composition ;evaluation curve
2 Changsha Technology Center of CNTC , Changsha 410007 , China
Abstract :Chemical composition data of leaf tobacco were used for the evaluation of tobacco quality .Chemical contents such as reducing substances , total alkali , chloride , and potassium of a specific tobacco batch were sampled and determined .Aver-
il产地1产地2产地3产地4产地5产地6产地7产地8产地9口还原糖100100lo09997969584l00总碱99100lo095l00969089100氯9510099989998999999钾1001001o0100l0083lo0lo0l00皿糖碱比100991o01001o0100574598总分99100lo0989996857999图79产地c2f片烟的批次内化学成分合理性评价结果圈一一lr1lll00989694i92ij目90产地1产地2产地3产地4产地5产地6产地7产地8口还原糖999999l00100931o092日总碱0095958395l0094lo0氯96l0099l009999961o0钾95lo010010099l0079lo0皿糖碱比96l00759499879599总分9799929498959498图88产地c3l片烟的批次内化学成分合理性评价结果杜文等用烟叶化学成分进行烟叶质量评价3125批次烟叶化学成分合理性的评价根据23中建立的烟叶化学成分合理性评价方法计算了9个不同产地c2f个不同产地c3l片烟的批次内烟叶化学成分合理性评价得分结果见图7产地7c2r85和产地8c2f79得到了较低的评价得分主要原因是糖碱比不协调其他烟叶的评价结果较为接近
中国烟草学报 2007 年 6 月 第 13 卷 第 3 期
影响的化学成分指标 , 通过多次取样检测得到烟叶化 学成分的统计数据 , 利用平均值结果可以对烟叶质量 的整体水平进行评价 , 利用标准偏差的结果可以对烟 叶质量的一致性水平进行评价 。
以往用烟叶化学成分进行烟叶质量评价存在较大 的应用困难 , 首先是传统化学成分检测方法的效率低 , 难以做到大规模的取样检测 , 而有限的取样次数无法 确定数据的代表性 , 这个问题随着近红外快速检测技 术的发展而得到解决 。另一个问题是以往的烟叶质量 评价模式简单而模糊 , 仅仅通过设定阈值来判断“ 好” 或“不好” , 或通过简单的线性模型来记分 , 不符合工业 上对烟叶质量的认识 , 为解决此问题我们设计了烟叶 质量评价曲线 。 以质量一致性评价为例 , 如图 2 所示 , 在一致性水平高于一定程度(变异值 <T1)时 , 认为烟 叶的可接受程度均较高 , 评价得分的变化趋缓 , 在一致 性水平低于一定程度(变异值 >T2)时 , 认为烟叶的可 接受程度均较低 , 评价得分的变化也趋缓 , 而在中间状 态评价曲线较陡 , 以区分各种质量一致性水平不同的 烟叶 。