CN109142258A - 一种烟用爆珠鉴别分类方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟用爆珠鉴别分类方法，包括：预先将多个待测爆珠样品的内液分别溶于乙醇溶剂中，获得多份待测样品溶液；采用连续波长的紫外光线扫描各份待测样品溶液，检测获得各待测样品溶液对紫外光线吸收的紫外光谱数据；将各紫外光谱数据进行预处理；基于多元数据分析技术对预处理后的紫外光谱数据进行分析，确定各个紫外光谱数据对应的待测爆珠样品是否属于同一类别。本发明采用紫外可见光谱图谱结合多元数据分析区分与鉴别烟用爆珠，填补了烟用爆珠化学鉴别技术方面的空白，该方法步骤简单、样品用量少、高效快速、绿色环保、易于普及与推广。
Description
技术领域
本发明涉及烟草分析检验技术领域，特别是涉及一种烟用爆珠鉴别分类方法。
背景技术
近年来，“爆珠”卷烟作为一种新型的烟草制品，逐渐引起国内外烟草界的广泛关注。爆珠是一种脆性胶囊，里面包裹了特色香味的液体，内置于卷烟滤棒中，通过自行手动捏爆使液体流出，从而达到改善卷烟的理化特性、圆润香气、改善吸味，使吸烟者得到更为舒适的体验，也较好的满足消费者的个性化需求和解决卷烟增香、保香问题。
目前见到的烟用爆珠的研究仅有关于爆珠缺陷和位置偏差的发明专利，尚未见到有关烟用爆珠鉴别研究的相关报道。虽然部分爆珠可以从外观颜色进行鉴别，但是对于相同外观爆珠或者自身成分发生改变的爆珠需进行化学分类鉴别，才能够将不同成分的爆珠加以区分。
发明内容
本发明的目的是提供一种烟用爆珠鉴别分类方法，解决了具有相同外观的爆珠无法区分的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种烟用爆珠鉴别分类方法，包括：
预先将多个待测爆珠样品的内液分别溶于乙醇溶剂中，获得多份待测样品溶液；
采用连续波长的紫外光线扫描各份所述待测样品溶液，检测获得各所述待测样品溶液对紫外光线吸收的紫外光谱数据；
将各所述紫外光谱数据进行预处理；
基于多元数据分析技术对预处理后的紫外光谱数据进行分析，确定各个所述紫外光谱数据对应的待测爆珠样品是否属于同一类别。
其中，所述预先将多个待测爆珠样品的内液分别溶于乙醇溶剂中包括：
制备多份2～3ml相同的乙醇溶剂；
将每份所述乙醇溶剂中溶入1～3颗所述爆珠样品内液，获得溶液浓度在预定范围内的所述待测样品溶液，使得所述待测样品溶液对250nm～330nm波长范围内紫外光线的最高峰吸收值为0.2～1.0；其中，同一份所述乙醇溶剂中溶入相同的爆珠样品内液，不同所述乙醇溶剂中，溶入不同的爆珠样品内液。
其中，所述采用连续波长的紫外光线扫描各份所述待测样品溶液，检测各所述待测样品溶液对紫外光线吸收的紫外光谱数据包括：
对每份所述待测样品溶液均采用紫外光线扫描三次，检测获得三组所述待测样品溶液吸收紫外光线的吸收光谱数据，并以三组所述吸收光谱数据的平均值作为所述待测样品溶液对紫外光线吸收的所述紫外光谱数据。
其中，所述检测获得各所述待测样品溶液对紫外光线吸收的紫外光谱数据包括：
以乙醇作为调零参比液，采用光纤紫外光谱仪或紫外可见分光光度计测定各所述待测样品溶液对紫外光线的吸光度。
其中，所述将各所述紫外光谱数据进行预处理包括：
将所述紫外光谱数据进行平滑处理后，采用标准归一化、多元散射校正、标准正态变量、一阶导数或二阶倒数中任意一种数据处理方法对所述紫外光谱数据进行处理。
其中，所述将各所述紫外光谱数据进行预处理包括：
采用紫外可见光谱图对紫外光谱数据进行平滑处理，再采用一阶导数运算方法对所述紫外光谱数据进行处理，获得一阶导数光谱数据。
其中，所述基于多元数据分析技术对预处理后的紫外光谱数据进行分析，确定各个所述紫外光谱数据对应的待测爆珠样品是否属于同一类别包括：
对所述一阶导数光谱数据进行主成分分析，获得主成分分析结果；
根据所述主成分分析结果中的第一主成分和第二主成分，获得对应所述待测爆珠样品在二维平面的投影分布位置；
根据各个所述待测爆珠样品对应的在二维平面的投影分布位置之间的间距大小，确定各个所述待测爆珠样品是否属于同一类别。
其中，所述基于多元数据分析技术对预处理后的紫外光谱数据进行分析，确定各个所述紫外光谱数据对应的待测爆珠样品是否属于同一类别包括：
对所述一阶导数光谱数据进行聚类分析，获得各个所述待测爆珠样品对应的欧式距离；
根据各个所述待测爆珠样品对应的欧式距离的大小，确定各个所述待测爆珠样品是否属于同一类别。
本发明所提供的烟用爆珠鉴别分类方法，通过将具有相同外观的各个待测爆珠样品内液溶于乙醇溶剂后，检测各个待测样品溶液对可见紫外光的吸收的紫外光谱数据，并基于多元数据分析技术，对紫外光谱数据进行分析，以获得能够区分各个待测爆珠样品的结果。本发明采用紫外可见光谱图谱结合多元数据分析区分与鉴别烟用爆珠，填补了烟用爆珠化学鉴别技术方面的空白，该方法步骤简单、样品用量少、高效快速、绿色环保、易于普及与推广。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的烟用爆珠鉴别分类方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所提供的对一阶导数光谱数据的主成分分析流程示意图；
图3为本发明实施例提供的爆珠样品主成分分析投影图；
图4为本发明实施例所提供的对一阶导数光谱数据的聚类分析流程示意图；
图5为本发明实施例提供的爆珠样品聚类分析树状图；
图6为本发明实施例提供的预备待测样品溶液的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的获得紫外光谱数据的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明实施例所提供的烟用爆珠鉴别分类方法的流程示意图，该方法可以包括：
步骤S1：预先将多个待测爆珠样品的内液分别溶于乙醇溶剂中，获得多份待测样品溶液。
在实际操作过程中，可以将待测爆珠样品分别置于多份乙醇溶剂中，压破待测爆珠样品，使得待测爆珠样品内液释放，获得多份待测样品溶液。
需要说明的是，本发明中，也可以采用其他操作方式使得爆珠内液溶于乙醇溶剂，但是基于爆珠的体积小，用量少，且其内液易挥发，先压破再加入乙醇溶剂，爆珠内液部分香味成分挥发，导致检测准确性下降，因此，直接在乙醇溶剂中压破爆珠，是一种便捷优选的操作方法。
步骤S2：采用连续波长的紫外光线扫描各份待测样品溶液，检测获得各待测样品溶液对紫外光线吸收的紫外光谱数据。
步骤S3：将各紫外光谱数据进行预处理。
步骤S4：基于多元数据分析技术对预处理后的紫外光谱数据进行分析，确定各个紫外光谱数据对应的待测爆珠样品是否属于同一类别。
爆珠卷烟为一种新型的烟草制品，是一种脆性胶囊里面包裹了特色香味的液体，能够改善卷烟的理化特性、圆润香气、改善吸味。目前对于不同香味的爆珠，其内液成分千差万别，尽管某些爆珠能够从外观颜色上加以区分，但是也存在很多爆珠外观颜色完全相同，而实际成分不同的情况。
因此，一旦烟草中混入了不同成分的爆珠，单凭肉眼是无法区分的，必须进行化学成分的分析。但是目前并没有一个行之有效的方法将外观颜色相同的两种爆珠进行快速区分。
本发明中通过将爆珠内液溶入乙醇溶液后，通过紫外光线照射，获得爆珠内液吸收紫外光线的紫外光谱数据，再对该紫外光谱数据进行多元数据分析，从而将各个爆珠加以区分。因为爆珠内液中不同成分对紫外光线的吸收值的不同，因此，通过将爆珠内液吸收紫外光线的紫外光谱数据进行数据分析比较，不同类别的爆珠检测获得的紫外光谱数据必然也存在区别，通过多元数据分析后，即可将各不同种类的爆珠加以区分。本发明采用紫外可见光谱图谱结合多元数据分析区分与鉴别烟用爆珠，且操作简单，爆珠用量小，填补了烟用爆珠化学鉴别技术方面的空白，该方法步骤简单、样品用量少、高效快速、绿色环保、易于普及与推广。
如前所述，在获得待测样品溶液对紫外光线吸收的紫外光谱数据之后，需要进一步地对紫外光谱数据进行预处理。在本发明的具体实施例中，可以包括：
将紫外光谱数据进行平滑处理后，采用标准归一化、多元散射校正、标准正态变量、一阶导数或二阶倒数中任意一种数据处理方法对紫外光谱数据进行处理。
可选地，本发明中对紫外光谱数据可以采用紫外可见光谱图对紫外光谱数据进行平滑处理。
进一步地，对进行平滑处理后的紫外光谱数据，对于多种数据处理方法中最为优选地数据处理方式是一阶导数处理方法，通过平滑处理后的紫外光谱数据进行一阶导数运算，即可获得一阶导数光谱数据。
可选地，对紫外光谱数据进行预处理之后，基于多元数据分析技术，可以对紫外光谱数据进一步的分析，多元数据分析的具体方法可以有多种，下面就以主成分分析和聚类分析两种具体地分析方式对一阶倒数光谱数据为具体实施例进行说明。
在本发明的一种具体实施例中，如图2所示，可以包括：
步骤S411：对一阶导数光谱数据进行主成分分析，获得主成分分析结果。
步骤S412：根据主成分分析结果中的第一主成分和第二主成分获得对应待测爆珠样品在二维平面的投影分布位置。
步骤S413：根据各个待测爆珠样品对应的在二维平面的投影分布位置之间的间距大小，确定各个待测爆珠样品是否属于同一类别。
具体地，可以参考图3，图3为本发明实施例提供的爆珠样品主成分分析投影图。在图3中一共包括A、B、C、D四种爆珠样品主成分分析投影图，每种爆珠样品中包括20个同一类别的爆珠样品。
图3所示的主成分分析投影图中第一主成分和第二主成分的方差贡献率分别为69％和30％，累加方差贡献率达到了99％，所以样本点在该二维平面上的投影分布可以充分表征样品在超维空间中的分布特征。B样品在PC1(第一主成分)上得分为负，在PC2(第二主成分)上得分在0附近，A、C、D样品在PC1上得分均为正，A样品在PC2上面为负，C、D样品在PC2上得分为正。并且已知C、D样品是成分相近浓度不同的烟用爆珠样品，虽然在主成分分析图中C和D距离较近，但仍能较好区分，没有重叠现象，表明此方法可以有效的区分鉴别不同化学成分和不同浓度的烟用爆珠。
因此，在实际鉴别分类过程中，只需要通过爆珠样品的主成分分析投影图，即可区分出任意两种爆珠样品是否属于同一类别，进而准确区分出不同成分不同浓度的爆珠。
在本发明的另一具体实施例中，如图4所示，可以包括：
步骤S421：对一阶导数光谱数据进行聚类分析，获得不同样品的欧式距离。
步骤S422：根据各个待测爆珠样品对应的欧式距离的大小，确定各个待测爆珠样品是否属于同一类别。
具体地，可以参考图5，图5中为本发明实施例提供的爆珠样品聚类分析树状图。在图5中一共包括A、B、C、D四种和图3中相同的爆珠样品的聚类分析树状图，每种爆珠样品中包括20个同一类别的爆珠样品，其中，图5中坐标轴的纵坐标即表示欧式距离。
不同烟用爆珠样品依据他们之间的欧式距离不同分可以明显区分为4类，分别对应于A、B、C、D四种不同类别的爆珠样品，与图3中样品在PCA的二维得分投影图结果相一致，支持主成分分析结果。
综上所述，可知，无论是采用主成分分析还是聚类分析的多元数据分析方式，都能够明显地将各个不同种类的爆珠样品进行区分，且区分地结果相互支持，保持一致，进一步说明了本发明中采用紫外光谱数据和多元数据分析技术相结合，能够准确的对爆珠样品的种类进行区分，操作简单，结果准确。
基于上述实施例，在本发明另一具体实施例中，如图6所示，对于上述预备待测样品溶液的具体过程可以包括：
步骤S11：制备多份2～3ml相同的乙醇溶剂。
步骤S12：将每份乙醇溶剂中溶入1～3颗爆珠样品内液。
具体地，同一份乙醇溶剂中应溶入的同一种待测爆珠样本的内液，而不同乙醇溶剂中则应溶入不同待测爆珠样本的内液。
但是基于目前检测紫外光吸光度的仪器测量范围，每份待测样品溶液浓度应控制在一定范围内，使得每份待测样品溶液对250nm～330nm波长范围内紫外光线的最高峰吸收值为0.2～1.0。
一般情况下将2～3ml的乙醇溶剂溶入1～3颗爆珠样品内液即可满足要求。但是本发明中也可以增大乙醇溶剂的量和/或爆珠样品内液的量，只要待测样品溶液浓度达到要求即可。
进一步地，本实施例中用于检测获得紫外光谱数据的仪器可以是光纤紫外光谱仪或紫外可见分光光度计中的任意一种。且光纤紫外光谱仪或紫外可见分光光度计的测定波长范围为190～350nm，吸光度记录范围为-0.1～3.5，波长间隔0.5nm，并且在测量时，均需要以乙醇作为调零参比液。
基于上述任意实施例，在本发明的另一具体实施例中，如图7所述，对上述步骤S2可以进一步地包括：
步骤S21：对每份待测样品溶液均采用紫外光线扫描。
步骤S22：检测获得待测样品溶液吸收紫外光线的吸收光谱数据。
步骤S23：重复执行三次上述步骤S21和步骤S22，获得三组吸收光谱数据。
步骤S24：取三组吸收光谱数据的平均值，作为待测样品溶液对紫外光线吸收的紫外光谱数据。
通过对同一份待测样品溶液重复检测三组吸收光谱数据，最终以三组吸收光谱数据的平均值作为紫外光谱数据，有利于减小测量误差，使得后续的分析结果更为准确。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种烟用爆珠鉴别分类方法，其特征在于，包括：
预先将多个待测爆珠样品的内液分别溶于乙醇溶剂中，获得多份待测样品溶液；
采用连续波长的紫外光线扫描各份所述待测样品溶液，检测获得各所述待测样品溶液对紫外光线吸收的紫外光谱数据；
将各所述紫外光谱数据进行预处理；
基于多元数据分析技术对预处理后的紫外光谱数据进行分析，确定各个所述紫外光谱数据对应的待测爆珠样品是否属于同一类别。
2.如权利要求1所述的分类方法，其特征在于，所述预先将多个待测爆珠样品的内液分别溶于乙醇溶剂中包括：
制备多份2～3ml相同的乙醇溶剂；
将每份所述乙醇溶剂中溶入1～3颗所述爆珠样品内液，获得溶液浓度在预定范围内的所述待测样品溶液，使得所述待测样品溶液对250nm～330nm波长范围内紫外光线的最高峰吸收值为0.2～1.0；其中，同一份所述乙醇溶剂中溶入相同的爆珠样品内液，不同所述乙醇溶剂中，溶入不同的爆珠样品内液。
3.如权利要求1所述的分类方法，其特征在于，所述采用连续波长的紫外光线扫描各份所述待测样品溶液，检测各所述待测样品溶液对紫外光线吸收的紫外光谱数据包括：
对每份所述待测样品溶液均采用紫外光线扫描三次，检测获得三组所述待测样品溶液吸收紫外光线的吸收光谱数据，并以三组所述吸收光谱数据的平均值作为所述待测样品溶液对紫外光线吸收的所述紫外光谱数据。
4.如权利要求3所述的分类方法，其特征在于，所述检测获得各所述待测样品溶液对紫外光线吸收的紫外光谱数据包括：
以乙醇作为调零参比液，采用光纤紫外光谱仪或紫外可见分光光度计测定各所述待测样品溶液对紫外光线的吸光度。
5.如权利要求1至4任一项所述的分类方法，其特征在于，所述将各所述紫外光谱数据进行预处理包括：
将所述紫外光谱数据进行平滑处理后，采用标准归一化、多元散射校正、标准正态变量、一阶导数或二阶倒数中任意一种数据处理方法对所述紫外光谱数据进行处理。
6.如权利要求5所述的分类方法，其特征在于，所述将各所述紫外光谱数据进行预处理包括：
采用紫外可见光谱图对紫外光谱数据进行平滑处理，再采用一阶导数运算方法对所述紫外光谱数据进行处理，获得一阶导数光谱数据。
7.如权利要求6所述的分类方法，其特征在于，所述基于多元数据分析技术对预处理后的紫外光谱数据进行分析，确定各个所述紫外光谱数据对应的待测爆珠样品是否属于同一类别包括：
对所述一阶导数光谱数据进行主成分分析，获得主成分分析结果；
根据所述主成分分析结果中的第一主成分和第二主成分，获得对应所述待测爆珠样品在二维平面的投影分布位置；
根据各个所述待测爆珠样品对应的在二维平面的投影分布位置之间的间距大小，确定各个所述待测爆珠样品是否属于同一类别。
8.如权利要求6所述的分类方法，其特征在于，所述基于多元数据分析技术对预处理后的紫外光谱数据进行分析，确定各个所述紫外光谱数据对应的待测爆珠样品是否属于同一类别包括：
对所述一阶导数光谱数据进行聚类分析，获得各个所述待测爆珠样品对应的欧式距离；
根据各个所述待测爆珠样品对应的欧式距离的大小，确定各个所述待测爆珠样品是否属于同一类别。
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