近红外光谱技术分析烟草的化学成分

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烟叶中六种成分OSC-PCR定量模型的研究

的相对预测性能（ＲＰＤ）评价模型。结果表明，ＯＳＣ有效解决了ＰＣＲ投影方向并非浓度相关性最大方向的问题，同时解决了噪声、基线漂移、杂散光等问题。ＯＳＣ－ＰＣＲ建立的模型能够有效检测烟草常规化学成分。该
烟叶中六种成分ＯＳＣ－ＰＣＲ定量模型的研究
吴丽君，田旷达，李倩倩，李祖红，邱凯贤，闵顺耕
１．中国农业大学理学院应用化学系，北京１００１９３
２．云南省烟草公司曲靖市公司，云南曲靖
６５５０００
光谱信息，达到简化模型、提高模型预测能力的目的。现有多种ＯＳＣ算法，有报道表明［１ ” ］ＯＳＣ与ＰＬＳ联用有良好的
前景，但与ＰＣＲ联用解决烟草化学成分测定问题的文献未
谱分析技术的关键是建立稳健的定标模型。近红外光谱分析
叠严重，信号弱的问题。由仪器采集到的光谱信号除含样品各组分的吸收、散射信息外，还包含仪器噪声、基线漂移、杂散光、背景噪声等。因此，对某些光谱数据有必要进行一
定的预处理，以改善分析信号的质量、消除随机误差的影
中常用的定标方法有多元线性回归（ＭＬＲ）、主成分回归（ＰＣＲ）和偏最／５＿＿－乘回归（ＰＬＳ）。ＰＣＲ是对光谱数据压缩和信息提取的有效方法，通过提取少数几个主成分，结果更可靠更精准ｌ７］。ＰＣＲ在化学计量学中的地位举足轻重，其中心目的就是将数据降维，将原变量进行转换，使少数几个新变量是原变量的线性组合，同时，这些变量将尽可能多地表达原变量的数据特征而不都是信息＿９。

烟叶成分分析资料

1、近红外光谱分析技术原理近红外(Near Infrared，NIR)光是指波长介于可见光(VIS)与中红外(MIR)区之间的电磁波，波长约为780～2526 nm。

分子在近红外区的吸收主要是一些能量较近的电子和分子振动状态间的跃迁。

近红外区由于频率较高，因此分子对其吸收主要是分子振动的倍频吸收与合频吸收。

有机物质分子中C―H、N―H、O―H、S―H、P―H 等含氢基团振动频率的倍频与合频吸收正好落在近红外区，由于这些含氢基团的吸收频率特性在近红外区域特别强，且比较稳定，所以近红外技术比较适合分析天然产物中与这些基团有直接或间接关系的相关成分，烟草中的有机成分糖，钾、氯、总植物碱和总氮等都包含了这些基团，所以近红外技术可用作烟草中有机化学成分的含量分析。

当检测光源投向烟草粉末时，将在其表面和内部产生漫反射，经检测器自动记录下该烟草样品的近红外漫反射光谱。

光谱经过与事先建立的数学模型对照，即可测定出烟草中各种化学成分含量。

当烟草样品受到频率连续变化的近红外光照射时，将在其表面和内部产生漫反射。

由于分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的反射光强度减弱。

记录近红外光的漫反射光的强度与波数或波长关系曲线，就得到近红外光谱。

通过化学计量学软件，获取化学成分含量与近红外光谱曲线之间的关系，建立起相应的关系模型。

根据该模型，即可从近红外光谱来预测同类型烟叶的化学成分含量。

2、烟草中总糖含量与其近红外光谱呈非线性相关陈达等结合了偏最小二乘法(PLS)和人工神经网络(ANN)，建立了一种由线性和非线性两部分组成的近红外光谱分析模型，利用该模型对20个不同品牌的烤烟中总糖含量作了预测分析，结果表明，预测准确度比单纯地线性算法和非线性算法准确度都高。

3、烟叶的品质或品性与其所含有的各种化学成分直接相关如烟碱又称尼古丁(Nicotine)，是烟草中特有的一种生物碱，也是人们喜欢吸食烟草并且上瘾的主要因素。

近红外定量分析青烟叶中K、Ca、Mg含量的研究

近红外（ｅｒｎａｅ，ＮＲ光谱技术是一种使用ＮａｒｒｉｆｄＩ）简单方便、分析快速、不破坏样品的新型分析技术。它
可同时测定样品的多种化学成分和物理参数，析结分
２０ｍ或１８０～４０ｍ）电磁波。ＮＲ区域的５０ｎ２２００ｃ的Ｉ主要光谱信息来源于ＣＨ、．ＯＨ等含氢基团倍频．ＮＨ、．与合频的吸收。绝大多数的化学和生物化学样品在ＮＲ区域均有相应的吸收带，过这些吸收信息即可Ｉ通以对样品进行定量或定性分析。近红外定量分析时，
维普资讯
付秋娟等近红外定量分析青烟叶中Ｋ、ａＭ含量的研究ｃ、ｇ
１７
近红外定量分析青烟叶中Ｋ、ａＭｇ量的研究Ｃ、含
付秋娟王树声窦玉青刘光亮
（国农业科学院烟草研究所中青岛２６０）６１１
ｕｉｇｐｒｉｅｓｑａｅａｌａｉｕｅｒｆｃａｃｐｃｒｓｏｙ．ＲｅｕｔｈｗｅｈｔＮＩｃｕｄｂｐｌｄｔｄｎｉｈｓｎａｔａｌａｔｓｕｒｗｅｌｓｄｆｓｅｅｔｅｓｅｔｃｐｌｓｌｎｏｓｌｓｏｄｔａＲｏｌｅａｐｉｏｉｅｔｙｔｅｓｅｆｃｎｅｔｏｈｂｖｏｏｅｔｎｆｅｈｔｂｃｏｌａ．ｏｔｎｆｔｅａｏｅ３ｃｍｐｎｎｓｉｒｓｏａｃｅｆＫｅｒｓ：ＮＩ；ｆｅｈｔｂｃｏｌａ；ｃｅｃｏｏｅｔｙｗｏｄＲｒｓｏａｃｅｆｈｍａｃｍｐｎｎｓｉｌ

应用近红外技术直接检测烟丝常规化学成分的研究

应用近红外技术直接检测烟丝常规化学成分的研究
徐安传，巍耀，胡王超，焰青，段杨海华，李玲
（红云红河烟草（集团）有限责任公司技术中心，云南昆明６００）５２２
摘
要：了探讨近红外光谱分析技术直接检测烟丝常规化学成分的可行性，用采集到的烟为利
Ｔｅｍｏｅａｉｅｔｒｄｃｅｃｎｅｔｆｏａｕａ，ｅｕｅｕａ，ｉｏｉｅｔｔｌｎｔｇｎｐｔｓｉｍｎｈｏｎｈｄｌｎｄｒｃｌｐｅｉｔｈｏｔｎｔｓｇｒｒｄｃｄｓｇｎｃｔ，ｏａｉｏｅ，ｏａｓｃｙｔｏｔｌｒｎｒｕａｄｃｌｒｅｉ
ｉｏａｃｕ．ｈｖｒｇｅａｉｅｅｒｒｏｔｕａ，ｅｕｅｕａ，ｉｏｉｅｔｔｌｉｏｅｐｔｓｉｍｎｈｏｎｎｔｂｃｏｃｔＴｅａｅａｅｒｌｔｒｏｓｆｔａｓｇｒｄｃｄｓｇｎｃｔ，ｏａｔｇｎ，ｏａｓｕａｄｃｌｒｅｖｏｌｒｒｎｎｒｉｒ．％２３％１８％２２％３６％ａｅ２２，．７，．２，．２，．８ａｄ３３％ｎ．０ｒｓｅｔｅｙＴｅｒｖｒｔｎｃｅｆｃｅｔａｃｌｓｈｎｅｐｃｉｌ．ｖｈｉａａｉｏｆｉｎｓｒｅｓｔａｉｏｉ
３５．ｈｅｅｔｂｌｙａｄａｃｒｃｆｔｅｅｔｌｈｄｍｏｅｅｔｓｅ．ｈｅｕｔｓｏｈｔｈｄｌｉａｃｒｔ．％ＴｅｒｐａａｉｔｎｃｕａｙｏｓａｉｅｄｌｅｔｄＴｅｒｓｌｓｈｗｔａｅｍｏｅｃｕａｅ．ｉｈｂｓｒａｔｓ

烟草烟叶近红外化学成分分析仪的实际应用

烟草烟叶近红外化学成分分析仪的实际应用烟叶的化学成份，包含总糖、钾、尼古丁、氢、氯、碱等。

在烟草生产流程中，烟叶中的化学成分的含量是决定卷烟口感、品质的标准指标。

为了让卷烟的品质口感达到平均一致的品质，需要对烟叶中的化学成分进行在线测量。

德国MOSYE公司研制的MS-540系列近红外化学成分分析仪，一款高端非接触多谱频近红外成分分析仪。

这款成分分析仪采用最新的多频谱近红外技术和独特的专利算法，结合神经网络数据模型实现在线多组分成分分析。

这是一款全光谱近红外分析仪表，可以测量绝大多数物料中各种微量化学成分。

可同时测量烟叶中的四种组份，可分别测量烟叶中的几十种组分，如：烟叶中的钾、烟碱、尼古丁、总糖、丙二醇等，特别适合在卷烟生产工艺中烟叶化学成分的测量。

工作原理：MS-540近红外化学成分分析仪的LED阵列光源照射在被测产品表面，被测产品中的各种成分都会吸收一部分近红外光线，不同的成分，其对近红外光谱的吸收特性是不同的。

这部分被吸收的光称为吸收频谱，该频谱和成分含量具有线性关系。

所以我们可以计算产品中的各种成分。

MS- 540系统测量解决方案的组成：1、全光谱光源，由四组大功率阵列式LED光源组成；2、光导纤维线；3、全光光谱分析仪；4、主机。

产品优势：1、采用独特的算法、能同时测量4-7个化学组份。

而且每个组分的参数的数据模型相互独立。

精度高达0.05%2、物料的颜色不影响数据的测量,周边微光环境不影响成分的测量.3 、配置多种数据输出模式，模拟量输出、数字量输出等。

4、整机无可动部件、无磨损件、无需要维护。

5、防护等级达IP65，和室内外无恒温湿环境下可靠运行。

6、安装灵活,可多种方式安装。

适用于在线检测环境。

7、德国安全标准、微波对人体无损害、整机原装德国进口。

品质保证。

技术参数：1、精度：0.05%2、可同时测量四到七种组份，可分别测量几十种组份3、电源要求：85 –270 VAC4 、输出信号：4-20mA或1V－5V,RS485或RS2325 、环境温度：-20°C 到+50°C6、防护等级：IP67。

近红外检测技术快速测定原烟烟碱和含水率

近红外检测技术快速测定原烟烟碱和含水率沈思1杨伟滨2刘晓涵2谢鑫3刘伟杰1曹燕琼2*（1广东中烟工业有限责任公司，广东广州510310；2广东韶关烟叶复烤有限公司，广东韶关512000；3中国烟草总公司广东省公司，广东广州510610）摘要为了促进近红外检测技术在烟叶复烤匀质化生产中的应用，本文进行了贵州威宁C3F、湖南衡阳C2F、韶关乐昌C3F烟叶烟碱含量在线检测、手持检测、实验室检测，以及四川冕宁C3F、广东南雄C3F、广东乐昌C3F、江西赣州C2F烟叶含水率手持检测、快速检测、慢速检测。

结果表明：在贵州威宁C3F烟叶和湖南衡阳C2F烟叶烟碱含量测定方面，实验室检测数值与手持检测数值差异均不显著（P>0.05），实验室检测数值与在线检测数值差异显著（P<0.05），可使用在线检测结果替代实验室检测结果；部分产地烟叶含水率可进行手持检测，该方法快速，但该方法检测结果与快速检测结果和慢速检测结果之间存在一些差异，需要不断完善模型，以达到适配性和泛用性。

关键词烟叶；近红外检测；含水率；烟碱中图分类号TS47文献标识码A文章编号1007-5739（2023）15-0193-05DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.15.051开放科学（资源服务）标识码（OSID）：随着人们对烟草品质研究的不断深入，以化学成分和物理特性衡量烟叶品质的方法被相继提出，利用烟草化学的研究理论指导叶组配方设计不仅成为工业生产卷烟的一种非常重要的产品研发思路，也是复烤企业设计打叶参数的一种参考依据。

其中烟碱和含水率作为复烤打叶的重要指标，两者含量对烟叶加工品质和仓储都有重要影响。

传统的检测烟叶含水率和化学成分的方法费时费力、过程烦琐，而近红外光谱技术以其样品前处理简单、对环境无污染、可同时快速检测同一个样品的多种成分等优势，在诸多食品检测中得到了广泛应用[1-3]，且在近年应用于烟草行业，对烟叶和卷烟产品以及烟气的含水率、烟碱等化学组分进行检测，并用于质量控制[4-6]。

近红外光谱的主成分分析-马氏距离聚类判别用于卷烟的真伪鉴别

关键词近红外光谱；烟；成分分析一氏距离；伪；别卷主马真鉴文献标识码：ＡＤＩ１．９４ｊｉｎ１０ —５３２１５１５ —４Ｏ：０３６／．ｓ．０００９（０１０—２４０ｓＪ
中图分类号：Ｓ７Ｔ４４
样品倒出重新装样，以保证样品的代表性。扫描完样品后采
等众多领域。在烟草行业里，近红外光谱技术被广泛应用于烟草水分和常规化学成分的定量检测『］】。除此之外， ” 在烤烟烟叶的产地、部位、等级的模式识别以及卷烟配方研究等
方面也有相关的报道 ¨ 】。但将ＮＩＲ技术用于卷烟品种识别和真伪鉴别方面的研究则比较少＿】。因此，研究将近红外本
近红外光谱的主成分分析一氏距离聚类判别用于卷烟的真伪鉴别马
张灵帅，王卫东，谷运红，邢军
】．郑州大学离子束生物工程省重点实验室，河南郑州２．国家烟草质量监督检验中心，河南郑州４００５０１４０５５０２
基金项目：国家自然科学基金项目（０００８资助１５５１）
作者简介：张灵帅，１８年生，郑州大学物理工程学院博士研究生９１
＊通讯联系人ｅｉｉｇ＠ｚｒｃｍ．ｎ－ｌｎｊｔｉｏｃｍａ：ｘ．
ｅｍａｌｚａｇｓ１０ａｏ．ｎ－ｉｈｎｌｌ２＠ｙｈｏｃ：

近红外光谱法快速预测烟梗中常规化学成分的研究

要：采用近红外光谱法对烟梗中常规化学成分进行快速预测，其相对误差较小，预测能力和稳定性较好，具备推
广价值。
关键词：烟梗；近红外光谱；常规化学成分中图分类号：０６５７．３３文献标识码：Ａ文章编号：１００９ — ８１４３（２０１３）０４ — ００４２ — ０５
Ｎｅａｒ－ＩｎｆｒａｒｅｄＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙＭｅｔｈｏｄ
ＺｈａｎｇＪｉｎｇ－ｎａｎ，ＨｕａｎｇＳｉ－ｍｉｎ，ＨｕａｎｇＪｉｎｇ
（ＪｉｎｍｉｎＲｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄＴｏｂａｃｃｏＬｅａｆＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＬｉｍｉｔｅｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｌｕｏｙｕａｎ，Ｆｕｊｉａｎ３５０６００，Ｃｈｉｎａ）
Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９ — ８１４３．２０１３．０４．１０
ＳｔｕｄｙｏｎｒａｐｉｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｒｏｕｔｉｎｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｈｅＴｏｂａｃｃｏｓｔｅｍｂｙ
续流动分析仪；天平，０．１ｍｇ；ＦＯＳＳ旋风磨。全国各产地烟梗样品１００个。
１．２实验方法

近红外光谱比值法测定烟草中六组分含量

长、用高，费不利于大规模的质量检测，因此需要一种快速有效的分析方法来检测烟草制品中的化学组
式中，（为六组分在波长Ａ处的吸光度；（，ＡＡ）Ｋ。Ａ）
分。近红外光谱分析技术现已在农业 ¨ 、药、医烟草等诸多领域得到广泛应用。本文考虑生产烟草成分仪的实际需求和条件限制，用近红外光利谱与烟草各种组分建立合适的数学模型，以达到高效实时测量烟草品质的需求。
ｒｔｏｆｎａ－ｎｒｒｄｓｅｔｏｃｐａｉｓｏｅｒｉｆａｅｐｃｒｓｏｙ
ＸＡｒｉｇＪｕ－ｉｇＭＡａｊｎＬＮＷｅＩ０Ｅ —ａ，ＵＪｎｐｎ，０Ｈｉｕ，Ｉｉｌｎ－
（ｅｔｏｌｔｃｌｎｉｅｒｇＵｉｅｓｙｏＳａｇａｆｃｎｅ＆ＴｃｎｌｙＳａｇａ２０９，ｈｎ）Ｄｐ．ｆｅｒａＥｇｅｎ．ｎｖｒｉｆｈｎｈｉｏＳｉｃＥｃｉｎｉｔｒｅｅｈｏｇ，ｈｎｈｉ００３Ｃｉａｏ
ＡｂｔａｔＢｓｄｏｈｅｒｎｒｒｄｓｅｔｇａｈｏ０ａｌｓｏｂｃｏｃｍｂｎｎｅｒｔｔｏｎｌ — ｓｒｃ：ａｅｎｔｅｎａ —ｉｆａｅｐｃｒｒｐｆ０ｓｍｐｅｆｏａｃ，ｏｉｉｇｔａｉｍｅｈｄａｄｍｕｔｏ３ｔｈｏｉ
０７２０．３０７５０７４０７３０．２４７５．２．２．２７２

近红外光谱法快速测定烟草中的常规化学成分含量

近红外光谱法快速测定烟草中的常规化学成分含量张朝;葛少林;佘世科;黄兰;田振峰【摘要】[目的]探讨近红外光谱法快速测定烟草中的常规化学成分含量.[方法]采用近红外光谱技术,选取单品种样品681个,结合偏最小二乘法(PLS),定量分析了烟草中总氯、烟碱、总钾、总糖、还原糖及总氮含量,并用实际样品对模型进行了验证.[结果]使用偏最小二乘法(PLS)为建模方法,建立了烟草中6种常规化学成分:总氯、烟碱、总钾,总糖、还原糖及总氮的近红外预测模型.6种组分最佳PLS预测模型的相关系数r分别为0.977 4、0.992 7、0.982 1、0.986 0、099 1和0.975 0.交叉检验的均方差(RMSECV)分别为0.057、0.126、0.160、1.170、0.994和0.127.[结论]所建模型精密度良好,近红外光谱法与行业标准方法所测值不存在显著差异,近红外光谱模型可以快速预测烟草中总氯、烟碱、总钾、总糖、还原糖及总氮的含量.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】3页(P286-288)【关键词】近红外光谱;烟草;化学成分【作者】张朝;葛少林;佘世科;黄兰;田振峰【作者单位】安徽中烟工业有限责任公司技术中心,安徽合肥230088;安徽中烟工业有限责任公司技术中心,安徽合肥230088;安徽中烟工业有限责任公司技术中心,安徽合肥230088;安徽中烟工业有限责任公司技术中心,安徽合肥230088;安徽中烟工业有限责任公司技术中心,安徽合肥230088【正文语种】中文【中图分类】S572近红外光(简称NIR)是介于可见光和中红外光之间的电磁波，波长范围为780～2 526 nm(12 800～3 959 cm-1)。

近红外光谱区的信息主要是分子内部原子间振动的倍频与合频的信息，几乎包括有机物中所有含氢基团(如C-H、O-H、N-H和C=O等)的信息[1]。

烟草中的大多数有机化合物如烟碱、氮、总糖、还原糖、钾、氯、蛋白质、水分等都含有各种含氢基团，所以通过对烟叶的红外光谱分析可以测定这些成分的含量[2]。

近红外光谱检测技术在烟草分析中的应用及发展趋势

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄＴｒｅｎｄｏｆＮｅａｒＩｎｆｒａｒｅｄＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｉｎ
ＴｏｂａｃｃｏＡｎａｌｙｓｉｓ
ＬＩＲｕｉ — ｌｉ一，ＺＨＡＮＧＢａｏ — ｌｉｎ，ＷＡＮＧＪｉａｎ－ｍｉｎ
李瑞丽，张保林，王建民
（１．郑州大学化工与能源学院，河南郑州４５０００１；２．郑州轻工业学院烟草科学与工程学院，河南郑州４５０００２）
摘要：近红外光谱技术是近年来发展最快的光谱技术，优势突出，被广泛应用于石油、化工、食品、
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓａｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗｈｉｃｈｈａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ
ｒｉｚｅｄｂｏｔｈｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｒｏｕｔｉｎｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｉｍｐｏｒｔａｎｔａｒｏｍａｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ，ｐｈｙｓｉｃａｌｉｎｄｅｘｅｓ，ｃｉｇａｒｅｔｔｅｓｍｏｋｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｉｎｏｒｇａｎｉｃｅｌｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｏｂａｃｃｏｖａｒｉｅｔｙ，ｏｒｉｇｉｎ，ｇｒｏｗｔｈｐｌａｃｅ，ｇｒａｄｅ，ｃｉｇａｒｅｔｔｅａｕｔｈｅｎｔｉｃｉｔｙａｎｄａｕｘｉｌｉａｒｙｍａｔｅｒｉａｌｏｆｃｉｇａ —

Q型因子光谱转移法用于烟草化学成分近红外预测模型的传递

Q型因子光谱转移法用于烟草化学成分近红外预测模型的传递张诺涵;赵乐;王迪;刘雨;王洪波;李蓓蓓;梁友艳;郭军伟【期刊名称】《烟草科技》【年(卷),期】2024(57)2【摘要】为了解决不同近红外光谱仪器采集相同样品的光谱不一致的问题,并提高烟草化学成分近红外预测模型的传递效果,建立了一种Q型因子光谱转移法(QFST)。

该方法根据类间可分性原则,将众多原始变量归结为几个综合因子,利用综合因子重组主机和子机光谱矩阵,利用广义逆矩阵得出主机和子机光谱转换关系矩阵,从而实现主机和子机间的光谱转移。

并将建立的QFST模型转移法与光谱空间转换(SST)和分段直接校正法(PDS)两种常用的模型转移方法进行了比较。

结果表明:(1)对于烟草70种化学指标,QFST法和SST法的模型预测效果相差不大,整体预测效果优于PDS法。

(2)应用QFST法、SST法和PDS法3种模型转移方法后进行预测,总植物碱、还原糖、总糖、总氮和氯等常规化学成分指标的R2均达到0.9以上。

对于氨基酸和Amadori化合物等烟草中质量分数较低的化学成分来说,采用QFST法进行模型转移后预测的效果优于SST法。

【总页数】9页(P18-26)【作者】张诺涵;赵乐;王迪;刘雨;王洪波;李蓓蓓;梁友艳;郭军伟【作者单位】中国烟草总公司郑州烟草研究院;山东中烟工业有限责任公司青岛卷烟厂【正文语种】中文【中图分类】TS411.1【相关文献】1.近红外光谱法快速测定烟草中的常规化学成分含量2.近红外光谱定量分析技术在烟草和烟气化学成分分析中的研究进展3.不同预处理方法对烟草近红外光谱预测模型的影响4.复烤片烟常规化学成分的傅里叶变换近红外光谱法的模型转移5.光谱采集方式对AOTF-近红外光谱技术分析烟草主要化学成分的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

国内光谱技术在烟草行业应用研究进展

( 南京林业大学机械电子工程学院ꎬ江苏南京２１００３７)
摘要:烟草行业是我国国民经济的重要支撑ꎬ在烟草的生长培育以及后期生产加工过程中存在着许多
监测或检测需求ꎮ 随着我国对烟草产品质量要求的不断提高ꎬ传统的监测或检测技术已经越来越不能适应这
一发展变化情况ꎮ 光谱技术结合计算机视觉、人工智能等技术ꎬ可以获得更加丰富的信息ꎬ因此光谱技术在烟
过支持向量机、Ｋ近邻算法、随机森林算法构建了烟
草ＴＭＶ和ＰＶＹ病害严重程度的识别模型ꎬ结果表明
基于支持向量机算法的模型识别准确度最高ꎮ 徐冬
云
[３]
等把烟草高光谱数据经过线性和非线性组合构
造了比值植被指数 ( ＤＶＩ ) 、再归一化植被指数
( ＲＤＶＩ) 、变换植被指数 ( ＴＶＩ) 、土壤可调植被指数
Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｐｅｃｔｒａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｉｎｔｏｂａｃｃｏｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎＣｈｉｎａ
ＤＩＡＯＹｕ￣ｊｉｅꎬ ＺＨＡＮＧＹｉꎬ ＤＩＸｉｎ￣ｙｕꎬ ＺＨＡＮＧＲｕｉ￣ｎｉｎｇꎬ ＺＨＵＴｉｎｇ￣ｔｉｎｇ ∗
第一作者简介:刁宇杰ꎬ本科生ꎬ研究方向为嵌入式、图像处理、模式识别ꎬＥ－ｍａｉｌ:２９８５８７３７５７＠ｑｑ.ｃｏｍ ꎮ
∗ 通讯作者:朱婷婷ꎬ副教授ꎬ 博士ꎬ 研究方向为模式识别与智能系统、数据挖掘与建模预测、林业信息化ꎬ Ｅ－ｍａｉｌ:
为８.４０％ꎬ可以很好地对芒市大面积烟草种植面积
进行预估ꎮ 陈金 [５] 等通过无人机挂载光谱相机的方
法对宁乡市横市基地单元的烟草种植面积信息进行

基于近红外漫反射光谱技术快速测定烟草pH值的方法

230基于近红外漫反射光谱技术快速测定烟草pH值的方法关丽娜红塔辽宁烟草有限责任公司摘要：近红外光谱（NIR）技术近年来在我国烟草行业中的应用发展迅速，目前已经相继完成了对烟草中植物碱总量、总氮、氯、钙、钾以及还原糖等指标的模型研究。

文章通过对样品的测试，使用近红外漫反射光谱技术建立了烟叶的ph模型，并对实验结果进行了探讨。

关键词：近红外漫反射光谱；烟草ph；测定由于烟叶质量的评价涉及到多项指标，仅进行常规成分的评价不能满足实际的需求。

烟草溶液的 ph 值可以反映烟草中的有机及无机组分的酸碱平衡状态，也经常作为质量评价指标。

但是在烟叶 ph 值测定中使用 NIR 技术的报道很好，可以借鉴食品行业中利用这一技术进行 ph 测定的相关经验。

同时由于传统测定 ph 的供需较为繁琐、不适于大规模的烟叶采购及养护过程中的检测需求。

为解决这一问题对 5 年内手机的样品进行了测试，通过 NIR 技术建立了可以对烟叶 PH 进行预测的模型，并将其在国内的不同实验室进行传递。

1 实验部分1.1 仪器Thermo Antaris 傅立叶变换近红外光谱仪，仪器配备有 InGaAs 检测器、积分球漫反射采样系统，TQ 及 Result 操作分析软件。

配备有 LE438 三合一电极的 Mettler Toledo Delta320ph 计，精度为 0.0001g 的 Sartorius电子天平，Precision Oven625 烘箱。

1.2 样品选取了 572 个烤烟为建模集样品，种植年份跨度为2003—2007的国内烤烟 525 个以及 2003—2005 的国外烤烟47 个，烟叶的储备时间为 0—3 年。

用于验证样品集选用的是 2005—2007 年国内种植的烤烟样品 81个，烟叶的储备时间为 0—2 年。

为了确保验证集具有代表性及普遍性，对建模及验证样品的近红外漫发射光谱的 1、2 主成份的空间分布进行了考察，结果发现验证集基本涵盖了建模集中的光谱特征信息。

FT-NIR光谱法测定烟叶中钙、镁元素

２结果与讨论
２１钙、镁元素近红外建模方法．
本文系国家自然科学基金资助项目，基金号：０７０６２５５７
０．４２１１．６０２９．１１．６０．４１０．２１０．６５０．８６０１．４１３３．
Ｍｇｒｉ０．Ｏ． — ｎａ２０２５Ｍｇｍａ１１ — ｘ．８１３３．
１２实验仪器和条件．
３３２６３９３７３４３１３５＿３．６．７．０．６．３．４
０２１
３６ｌ．
２８９
４．０６
０２１
５．３５
Ｍｇ含量
０７Ｏ６Ｏ４０４０１０６Ｏ０．．４０．６．．５８．１．５
河南山东
２５ Hale Waihona Puke ５．３５安徽
２９８
３．７７
辽宁全国
２７６
３．９３
云南省大理州烤烟样品２０个，钙元素含量范２
围：．７５１％，均值：．％，标准差：．１％－．６０２５９０８４；
镁元素含量范围：．％－．％，均值：．％，００８０７２０３９标准差：．３０１。
其可靠的快速分析方法对烟区规划、土壤改良、改
进施肥等方面将会有一定的价值。传统的钙、元素分析主要采用仪器分析方法，镁如原子发射光谱法［，、原子吸收光谱法 ¨，、分］２１１１３Ｈ光光度法等。这些仪器分析方法对每种元素

烟草化学分析技术的应用及发展

物会根据烟草温度的上升变得逐渐复杂化，裂解的产物当中有浓度较高的果糖以及葡萄糖存在，在烟草温度在七百度以上期间，烟草会有苯系化合物进入到人身体当中，这种化学物会给人体带来一定的危害，并且这种化合物会根据烟草温度的在不断上身呈持续增加的趋势。

除此之外，实验条件不一样的情况下，对烟草进行裂解，能够从烟草当中发现不一样的化合物。

不仅对单体化学成分当中实行了裂解分析技术，现在的研究当中，还在烟草香料当中进行了热裂解分析技术，这样更加利于筛选烟草的香料。

通过对有关调查数据分析，能够更高效率的将不同的产物分解出来，比如有琉拍酸以及薄荷醇和薄荷烯等产物。

(2)近红外光谱分析技术分析。

除上面所讲述的方式以外，烟草化学成分检测中比较主要的工具还有近红外光谱分析技术，通过对有关研究结果的数据进行分析可知，烟草化学成分分析的时候采用近红外光谱分析技术，可以更加高效率的鉴定出烟草样品的总生物碱，并且还可以高效率的分析出烟草当中含有的多种矿物质，通过近红外光谱分析技术对烟草化学成分的分析，能够给烟草配方的鉴定工作提供了更坚固的基础。

2 测试烟草化学成分的有关技术分析2.1 裂解反应(1)烟草样品进样的量以及进样的方式。

挑选烟草样品进样量的时候，为了能够使烟草样品可以进行快速的裂解，则需要选择质量合适的烟草样品。

在裂解的过程中，如果产生的气味比较浓烈的情况下，就有可能增加二次反应，这种情况极有可能给影响到质谱离子源。

取样液体样品是，为了可以让其发挥出固定的作用，则需要将少量的石英棉加入在石英玻璃管内。

将少量的石英棉填塞在石英玻璃管的两侧，并且将其放置于裂解仪器当中，使其能够进行反应裂解。

(2)构建裂解反应环境。

能够对实验结果带来影响的主要因素之一还包括裂解反应的环境，所以，又必须要打造完善的裂解反应的氛围[3]。

通过对有关调查结果的分析可知，裂解期间，产物会根据温度的转变出现不一样的变化，这样可以更加高效率的分解出来对应动力学的条件。

AOTF-NIR快速检测田间生长烟叶中主要化学成分

１材料与方法
１１试验仪器美国ＢＩＲＳ公司产的Ｌ一．ＲＭＯＥｕ
１３１常规分析．．
用标准方法分析标准样品的烟碱、总
糖、还原糖、总氮和钾含量，作为一级标准数据。总糖采用芒森・沃克法，相对偏差不超过３％。钾采用火焰光度法测定，相对偏差不应超过３烟碱采用紫外分光光％；
ｉｃｕｄｂｓｄｆｒｔｅｒｐｄａｄｑａｔａｉｅｄｔｃｉｎｏｉｏｉｅｒｄｃｎｕａ，ｔｔｕａ，ｔｔｉｏｅｄｐｔｓｉｍｆｒｗ— ｔｏｌｕｅａｉｎｉｔｅｔｆｃｔ，ｅｕｉｇｓｇｅｏｈｎｕｔｖｅｏｎｎｒｏａｓｇｒｏａｎｔｇｎａａｓｕｏｏｌｌｒｎｏｇｉｇｔｂｃｏｌａｈｅｄｎｏａｃｅｆｉｔｅｆｌ．ｎｉＫｅｒｓＯＴｙｗｏｄ：ＡＦ—ＮＩＲ；Ｎｏｄｓｕｔｅｄｔｃｉｎ；Ｇｒｗｎｏａｃａｅｄ；Ｃｅｃｏｏｅｔｎｅｔｃｉｅｅｔｒｖｏｏｇｔｂｃｏｌｆｉｆｌｉｅｎｉｈｍａｃｍｐｎｎｉｌ
摘
要：应用ＡＴＮＲＡＴＯＦ— Ｉ（ＯＦ一近红外光谱分析技术）建立田间生长烟叶中５种化学成分的快速无损检测方法。以
１２个样品组成校正集标准样品，用偏最小二乘回归法建立了近红外光谱信息与各成分含量之间的关联定量校正数学模８采

烟草样品中几种化学成分的近红外分析精度研究

ｔｏｅａｉｎｍｏｅｓｏｈ，ＮｉｏｉＰＥＥ，ｗｏｃｒｌｔｏｄｌｆＡｓｃｔｎｅ，ＰＥＥＮｒ．４，１８ｗｅｅ１２．３，１６．７，４．３ｒｓｅｔｖｌ６ｅｐｃｉｅｙ，ｗｈｃｎｉａｅｉｈｉｄｃｔｄｔａｅｒｓｌｆＮｉｏｉｅ．Ｐ｝ｔｔｅｕｔｏｃｔｎｌｈｓＥＥ。ａｄＰＥＥＮｒｉｎｆｃｔｄｆｅｅｃｌａｆＡｓｓｎｔａ．５ｌｖ１ｎｗｅｅｓｇｉａｉｒｎｅｗｈｉｔｔｏｈｗａｏｔ００ｅｅ．ｉｎｅｈ
ＫｅｗｏｄＡｓＮｉｏｉｙｒｓ：ｈ；ｃｔｎｅ；ＰＥＥ；ＰＥＥＮ
２０世纪８０年代中后期，随着计算机技术的发展、化学计量学研究的深入和近红外光谱仪器制造技术的逐步完善，使近红外光谱分析技术成为发促
ｍｏｅｓｒｃｓｏａｈｃｅｐｗｔ７ｓｐｅａｙｉ．Ａｎｈｅｕｔｏｒｄｎ—ｔｓＦｔｓ）ｏｅｅｄｌｐｅｉｉｎｗｓｃｅｋｄｕｉ５ａｌｓａｌｓｓｈｍｎｄｔｅｒｓｌｆＦｉｍａｓｅｅｔ（ —ｅｔｎｔｓｈ
ＬｏｇｎＬｕＷｅＺａｉｏＬａｇｉｊｇＷａｇＺｉｉｉｎｊｉｉｈｏＪｈｕＨｕｓｉｎｉｎＪｇｎｎｈｅｆ（．ｃｏｌｆｈｍｓｙａｄＢｏｅｈｏｇ，ｕｎａｏａｉｅｎｖｒｔ，ｕｍｎ５０，ｈｎ；１ＳｈｏｏｅｉｒｉｃｎｌｙＹｎａＮｔｎｌｉｓｉｓｙＫｎｉｇ６０３ＣｉａＣｔｎｔｏｎｉｔＵｅｉ１２ＹｎａｏａｃｃｎｅＡａｅ，Ｋｎｎ５１６ｈａ．ｕｎＴｂｃｏＳｉｃｃｄｍｙｕｍｉｇ００，Ｃｉ）ｎｅ６ｎ

近红外光谱法预测烟气总粒相物中的烟碱含量

（ＭＳＣ）０３５ＲＥＶ为．８。近红外预测值与标准测定值之问相关性良好（１。图）
ｉ叫
＇８
度较高，能较好的满足大量烟草样品快速测定烟气总粒相物
中烟碱含量的需要。
１材料与方法
１１主要仪器与材料．
似
ｂＤ
范围为１９７８，．－．支。５３ｍｇ
１２测试与数据处理．
标准测定值／ｇ・ｍ支
１．样品测试．１２
每个样品分成两等份进行制备测试。一份
图１内部验证预测值与标准测定值的相关性２２模型检验．用３０个未知样品进行外部检验，即用所建立的数学模型
摘要：采用近红外（ｌ）ｎＲ光谱技术直接扫描烟叶粉末，建立了预测烟气总粒相物中烟碱含量的数学模型。该模型的内部验证决定系数２８．７均方差（ＭＥＶ为０３５外部验证的决定系数（为８．２均方差（ＭＳＰ为）６５，为ＲＳＣ）．８；Ｒ１，３ＲＥ）０３８近红外预测值与标准测定值的平均相对偏差为８８％。通过配对ｔ检验，．，９．９＿该方法与标准方法测定的效果无显著性差异。该方法精密度高，可用于烟气总粒相物中烟碱含量的快速预测。关键词：近红外光谱；总粒相物；烟碱中图分类号：Ｓ１文献标识码：文章编号：０７５（０）２０１－２Ｔ４１Ａ１０－１９２６０－０２－１００近年来，草行业已成功将近红外（烟ｍＲ）技术应用于烟草常规化学成分的检测。随着可检测成分范围的逐渐增多Ｉ１，－５ＩＩＯＡ等通过扫描剑桥滤片的方式，￣建立了测定焦油、烟碱和１．数据处理．２２采用ＯＵＰＳ定量分析软件建立烟草近红外

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近红外光谱技术分析烟草的化学成分
摘要应用近红外光谱仪对制丝线烟丝的定量的快速分析，能够快速评价烟草等质量状况，该方法不需要对烟丝进行处理，实现对的烟丝快速的检测，提供大量的数据，免去实验室人员复杂操作，可对烟草企业的效益具有非常重要的意义。

主题词近红外光谱；烟草化学成分；偏最小二乘法（PLS）
引言
近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，记录的主要是含氢基团C一H!O一H!_N一H!S一H!P一H等振动的倍频和合频吸收[1-2]。

不同基团(如甲基，亚甲基，苯环等)或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都有明显差别。

所以近红外光谱具有丰富的结构和组成信息，非常适合用于碳氢有机物质的组成性质测量。

习惯上将近红外区划分为近红外短波(780一1100nm)和近红外长波(1100一2526nm)两个区域。

物质的红外光谱包含了组成与结构的信息，而性质参数(如油品的相对密度，馏程和闪点等)也与其组成、结构相关，因此在样品的近红外光谱和其性质参数间也必然存在着内在的联系。

使用化学计量学这种数学方对其两者进行关联，可确立这两者间的定量或定性关系，即校正模型。

建立模型后，只要测量未知样品的近红外光谱，再通过软件自动对模型库进行检索，选择正确模型，根据校正模型和样品的近红外光谱就可以预测样品的性质参数。

所以，整个近红外光谱分析方法包括了校正和预测两个过程。

1.实验部分
1.1仪器条件：
近红外光谱仪，主要部件包括：仪器主机、电源适配器、集成显示器。

仪器所用检测器为InGaAs，光谱采集软件，建模软件。

实验所用的参数设置为：波长范围：680～2500nm；波长增量：1.0nm；扫描次数：24次。

1.2光谱采集
以漫反射方式采集烟丝的光谱数据。

采集样品，将均匀的烟丝样品装进样品杯中，采用顶窗旋转的方式进行漫反射检测。

所有样品全部来自烟草制丝线上，共计取样90个样品，取样时间间隔为15分钟。

共计3个烟丝种类。

每种烟丝25个样品做校正集，用来建模，将样品的光谱数据与相应的化学成分相关联来建立模型。

2.分析结果
2.1光谱处理
为获得良好的光谱数据，应在稳定的条件下进行光谱扫描。

在建立模型前，首先需对扫描得到的吸收光谱进行光谱预处理。

采用的预处理方法为一阶微分、9点平滑处理。

一阶微分可以放大光谱信号，使得更容易解析。

平滑处理方法可以有效的降低噪音信息。

2.2 模型分析
将经过预处理后的建模光谱数据与样品含量数据关联，采用偏最小二乘法（PLS），交互验证法（cross-validation），用建模分析软件建立模型。

在建立校正模型前，采用建模软件对光谱进行数学预测，当样本置信度超95%时，则被判为异常。

经检验，共有4张光谱异常，剔除后采用PLS建立烟碱、总糖的模型。

偏最小二乘法( PLS)具备克服样品成分间相互干扰及吸收波段重叠引起偏离真实线性的能力, 用于复杂体系的校正模型建立[6]。

PLS建模过程中,采用留一法计算内部交互验证标准偏差RMSECV, 当RM SECV最小时对应因子数为最佳。

最终建立的烟草烟碱、总糖模型如图1-2.
图1.烟草中烟碱的校正集模型
图2.烟草中糖的校正集模型
经过模型的优化，得出烟草中烟碱、糖较好的模型，模型相关系数分别为0.970、0.986。

2.结果与讨论
使用验证集来评估模型的准确性，经检验，对未知样品的检测平均相对误差为3.81%。

从以上所建立的烟碱、糖指标的模型可以看出，有明显的线性关系，说明采集到的近红外光谱数据中含有大量与烟碱、糖化学指标相关的有效信息，利用近红外光谱分析技术完全
能够准确的检测出这些化学成分的含量。

结果表明，使用近红外光谱技术对烟草中烟碱、糖的快速无损检测是完全可行的。

参考文献：
1.陆婉珍,袁洪福,徐广通等,现代近红外光谱分析技术[M],北京:中国石化出版社(第二版),2007
2.Ciurczak E,rennen J. Near Infrared Spectroscopy in Pharmaceutical and Medical
APPlications [M],New York:Marcel一Dekker,Inc.,2002.
3.LorberA, Wangen L E, KowalskiB R. A theoretical foundation fo r the PLS a lgorithm [J]. Journal o f Chemo metrics, 1987,1( 1) : 19~ 31.。