AOTF－近红外光谱技术分析烟草主要化学成分

摘要应用AOTF－近红外光谱法测定了406个不同地区不同等级烟草样品的近红外光谱，用Unscrambler定量分析软件将光谱与对应的化学成分相关联，建立了烟草中总糖还原糖总烟碱和钾的回归模型总糖还原糖总烟碱和钾含量近红外光谱分析模型的决定系数R2分别为0.98400.98660.9884和0.9201用这些模型对未知样品进行了预测，总糖还原糖总烟碱和钾模型预测的平均相对标准偏差分别为2.23%2.31%3.60%和5.98%实验结果表明，AOTF－NIR技术可以用于烟草主要化学成分的检测，并为此技术用于卷烟生产过程中的在线检测和监控提供依据 主题词声光可调滤光器；近红外光谱；烟草化学成分；偏Z小二乘法（PLS） 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号： 引言 烟草中的主要化学成分（总糖总烟碱总氮蛋白质等）含量是表征烟草质量的重要指标，因此烟草化学成分分析在烟草科研中起着相当重要的作用常规的分析方法费时费力操作繁琐复杂，而近红外光谱分析（NIR）则具有简便快速低成本无污染以及样品的非破坏性和多组分同时测定等优点，已广泛应用于食品石油化工医药等行业[1]物质分子中C-HN-HO-H和C=O等基团振动频率的合频与倍频的吸收正好落在近红外区，因此，近红外技术比较适合于分析与这些基团有直接或间接关系的成分烟草中的总糖还原糖烟碱和总氮等都包含了这些基团，故近红外技术是分析这些成分的一种理想分析技术 传统的红外分光光度技术采用棱镜或光栅做色散元件，以这些色散元件为核心的红外光谱测量系统，结构复杂，设计和生产成本高，使得分析检测仅适于实验室条件下应用自20世纪80年代后期，一种新型的色散元件声光可调滤光器（Acousto-optic tunable filter，简称AOTF）逐渐受到人们的重视[2-6]AOTF是基于各向异性的双折射晶体的声光衍射原理，利用超声波与特定的晶体作用而产生分光的光电器件[7－9]与传统的基于机械调谐分光元件的光谱仪器相比，以AOTF作为分光元件的光谱仪具有明显的优越性：它结构简单，光学系统无移动性部件，体积小，集光能力强，Z吸引人之处在于它的波长切换快重现性好，程序化的波长控制使得这种仪器的应用具有更大的灵活性，尤其是外部防尘和内置的温度湿度集成控制装置，大大提高了仪器的环境适应性，加之全固态集成设计产生优异的避震性能，使其近年来在工业在线和现场（室外）分析中得到越来越广泛的应用[10,11] AOTF的出现和应用，结束了检测分析只能在实验室进行的历史，将过去必须在室内，且对温度湿度防震均有严格要求的近红外光谱仪，转移到了生产在线和现场就卷烟行业来说，对卷烟加工过程烟叶储存养护过程入库及在库烟叶内在质量的检测和监控，可以为烟厂提高产品质量和产品的科技含量提供保证采用AOTF－近红外光谱技术（AOTF－NIR）进行烟草主要化学成分含量的检测目前在国内外还少有报道我们将自制的样品杯和旋转平台应用于AOTF－NIR技术，对检测烟草总糖还原糖总烟碱和钾的含量作了初步研究，扫描了406个不同地区不同等级的烟草样品，利用光谱和化学成分含量之间的关系建立了AOTF－NIR定量分析模型，为AOTF－NIR技术用于卷烟生产加工过程的在线和现场质量监测控制提供了依据 便携式AOTF近红外光谱分析仪 实验室AOTF近红外光谱分析仪