本發(fā)明涉及一種卷煙配方質(zhì)量趨勢分析方法，尤其是一種基于煙絲中非揮發(fā)性特征組分的卷煙配方質(zhì)量趨勢分析方法，屬于卷煙配方質(zhì)量管控技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

卷煙是一個(gè)極為復(fù)雜的化學(xué)多組分體系，抽吸品質(zhì)的優(yōu)劣、風(fēng)格特征的形成，是卷煙內(nèi)在化學(xué)成分(包含外加的香精香料)相互協(xié)同作用的結(jié)果。近年來，主流煙氣中的焦油、煙堿和一氧化碳等釋放量也被作為指標(biāo)衡量卷煙的內(nèi)在品質(zhì)，具有良好的實(shí)用性。另外采用色譜技術(shù)針對煙草內(nèi)部化學(xué)組分進(jìn)行定性和定量分析也較多，如氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在煙草行業(yè)中主要用于對小分子、易揮發(fā)的物質(zhì)進(jìn)行分析，楊式華等采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(gc-ms)法快速測定煙草中22種非揮發(fā)性、揮發(fā)性有機(jī)酸；田振峰等采用氣相色譜-質(zhì)譜/選擇離子監(jiān)測方法分析了煙草中致香物質(zhì)成分。

然而，現(xiàn)有的常規(guī)化學(xué)指標(biāo)和數(shù)據(jù)處理手段往往指標(biāo)較為單一和信息量不足，很難實(shí)現(xiàn)較為全面的系統(tǒng)分析，尤其是評判卷煙的產(chǎn)品配方質(zhì)量的變化情況，難以獲得滿意的結(jié)果。因此，采用多維數(shù)據(jù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對卷煙質(zhì)量客觀評價(jià)很有必要的。

主成分分析(pca)是通過對一組相關(guān)變量進(jìn)行正交旋轉(zhuǎn)等處理，用維數(shù)較少的互不相關(guān)的新變量來反映原變量提供的大部分信息，通過分析新變量達(dá)到解決問題的一種多元統(tǒng)計(jì)方法，馬氏距離(md)則可以用來表征樣本點(diǎn)的聚集程度。pca-md(principalcomponentanalysis-mahalanobisdistance,pca-md)其優(yōu)點(diǎn)在于可直接將主成分得分向量用于二維或三維圖譜識別，通過計(jì)算機(jī)和化學(xué)計(jì)量學(xué)方法將圖譜顯示出來，實(shí)現(xiàn)對不同樣本的分類，因此，pca-md是進(jìn)行定性分析較為科學(xué)的方法。

目前，卷煙質(zhì)量評價(jià)主要是采用近紅外光譜技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對煙草及煙草制品進(jìn)行質(zhì)檢質(zhì)控，其中，對煙草中尼古丁、焦油、總氮、總糖、蛋白質(zhì)、氯、ph值和灰分等成分已有了深入的研究，然而紅外不能準(zhǔn)確地反映含量，不足以全面的反映出卷煙的質(zhì)量趨勢。目前未見采用hplc技術(shù)對卷煙煙絲中特征非揮發(fā)性成分進(jìn)行定性定量分析，并結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)進(jìn)行配方質(zhì)量趨勢分析的研究報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于煙絲中非揮發(fā)性特征組分的卷煙配方質(zhì)量趨勢分析的方法，具體檢測卷煙煙絲中10種非揮發(fā)性特征組分的含量，在保證檢測準(zhǔn)確度和靈敏度的同時(shí)，提供一種卷煙產(chǎn)品配方質(zhì)量穩(wěn)定客觀的監(jiān)控方法，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種基于煙絲中非揮發(fā)性特征組分的卷煙配方質(zhì)量趨勢分析方法，包括以下步驟：

(1)樣品的制備：按月份分批從卷包線上抽取足量的同一品牌的成品卷煙，將收集到的成品卷煙的煙絲超低溫冷凍一段時(shí)間，然后對煙絲進(jìn)行破壁粉碎，粉末作為分析樣品備用；

(2)樣品的前處理：分別稱取已編號的待測煙末于三角瓶中，準(zhǔn)確加入乙醚：異丙醇溶劑，于震蕩搖床上震搖，取出上層清液過濾至棕色樣品瓶中，量取液體進(jìn)行濃縮，取下用乙腈定容，移出再次過濾至棕色進(jìn)樣瓶中，每瓶中均加入亮藍(lán)作為內(nèi)標(biāo)，搖勻；

(3)用hplc儀器進(jìn)行分析：流動相b/磷酸二氫鈉，流動相c/乙腈，流動相d/超純水；按照儀器測試條件測定樣品，由保留時(shí)間定性，內(nèi)標(biāo)法定量，計(jì)算各個(gè)非揮發(fā)性特征組分含量；

(4)根據(jù)不同批次的非揮發(fā)性特征組分含量，分別采用主成分分析-馬氏距離來研究樣品的質(zhì)量趨勢變化以及進(jìn)行不同樣品間的相似度分析。

進(jìn)一步地，所述質(zhì)量趨勢變化的研究方法具體為：對不同月份樣品中的10種特征非揮發(fā)性組分的含量進(jìn)行uv標(biāo)度化法預(yù)處理，然后采用pca進(jìn)行降維處理，從相關(guān)矩陣出發(fā)，提取樣品的第一、第二主成分pc1和pc2，以主成分pc1得分為橫坐標(biāo)、主成分pc2得分為縱坐標(biāo)，將10種特征成分的含量數(shù)據(jù)投影到二維平面空間，不同月份批次的數(shù)據(jù)點(diǎn)產(chǎn)生重疊，并存在一定重心距離，通過連接不同月份批次的組分含量在模式空間分布數(shù)據(jù)點(diǎn)的重心，得到不同月份批次的10種特征組分的趨勢性變化曲線；根據(jù)10種特征非揮發(fā)性組分的含量，采用主成分分析法進(jìn)行質(zhì)量趨勢變化的研究。

進(jìn)一步地，所述樣品間的相似度分析方法具體為：選擇其中一個(gè)月的樣品的10種非揮發(fā)性組分作為參考樣，先對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行變量自然對數(shù)變換預(yù)處理，然后計(jì)算其他樣品的數(shù)據(jù)點(diǎn)與參考樣品間的馬氏距離。進(jìn)而判斷樣品間的相似度。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，待測煙末量為1g，乙醚：異丙醇為1:1，加入量為10ml，震蕩搖床轉(zhuǎn)速為150r/min，震搖時(shí)間2h，取出約3ml上層清液使用注射器通過過濾頭過濾至棕色樣品瓶中，用移液槍量取3ml液體于氮吹瓶中，在氮吹-定量濃縮儀上濃縮至約0.5ml，取下用乙腈定容至1ml，移出再次過濾至棕色進(jìn)樣瓶中，每瓶中均加入10μl1ppm亮藍(lán)作為內(nèi)標(biāo)。

進(jìn)一步地，10種特征非揮發(fā)組分的保留時(shí)間分別為：1號組分4.175min、2號組分4.307min、3號組分4.662min、4號組分5.709min、5號組分5.977min、6號組分6.238min、7號組分6.503min、8號組分23.35min、9號組分25.835min、10號組分26.472min，同一月份批次的樣品重復(fù)測定10次以上，由保留時(shí)間定性。

進(jìn)一步地，所述步驟(4)中，各種非揮發(fā)性組分的含量，由如下公式計(jì)算得出：

式中：

xn——表示第n種非揮發(fā)性組分的含量，單位μg/g；

mi——表示加入的內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量；

an——表示第n種非揮發(fā)性組分的色譜峰面積；

ai——表示內(nèi)標(biāo)的色譜峰面積；

m——表示實(shí)驗(yàn)稱取的煙絲或煙末的質(zhì)量，單位g。

進(jìn)一步地，所述步驟(4)中，從相關(guān)矩陣出發(fā)，根據(jù)方差解釋率選擇第一主成分和第二主成分，第一主成分pc1的方差解釋率37.76％，第二主成分pc2的方差解釋率32.39％，累計(jì)方差解釋率為70.15％。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明首次采用hplc結(jié)合pca-md方法測定煙絲中非揮發(fā)性特征組分含量，并以此來對卷煙配方質(zhì)量進(jìn)行趨勢性分析?？芍苯荧@取卷煙煙絲中特征的非揮發(fā)性組分，并獲得這些組分的主成分，主成分得分向量用于二維或三維圖譜識別，通過計(jì)算機(jī)和化學(xué)計(jì)量學(xué)方法將圖譜顯示出來，實(shí)現(xiàn)對不同樣本的分類，是煙絲分組加工過程或配方過程中模塊質(zhì)量的均勻性和穩(wěn)定性表達(dá)的非常便捷和科學(xué)的方法。

(2)避免了人為判斷的主觀性，使判定結(jié)果更加具有客觀性，也更趨近于配方調(diào)整的實(shí)際。采用hplc結(jié)合pca-md方法對卷煙煙絲質(zhì)量趨勢進(jìn)行分析，應(yīng)用md表征在分組加工過程或配方過程中模塊質(zhì)量的均勻性和穩(wěn)定性。該評價(jià)方法的建立為卷煙產(chǎn)品配方質(zhì)量的監(jiān)控提供依據(jù)。

(3)該方法無污染、僅需要檢測主要成分，無需對20多種成分進(jìn)行分析，降低了檢測成本和縮短了檢測時(shí)間。

附圖說明

圖1為208nm色譜圖；

圖2為246nm色譜圖；

圖3為291nm色譜圖；

圖4為342nm色譜圖；

圖5為462nm色譜圖；

圖6為630nm色譜圖；

圖7為云煙(紫)不同生產(chǎn)批次(月份)煙絲樣品的質(zhì)量趨勢性圖；

圖8為云煙(紫)不同批次煙絲中10種非揮發(fā)性組分(散點(diǎn))的馬氏距離。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明一部分實(shí)例，而不是全部的實(shí)例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

對云煙(紫)品牌進(jìn)行配方質(zhì)量的趨勢分析

1、儀器、試劑及儀器工作條件

1)儀器：高效液相色譜儀，配pda(2998)檢測器(waterse2695，美國waters公司)；xbndgetmc183.5μm(4.5×250mm)柱子(美國waters公司)；分析天平(感量為0.1mg，瑞士mettlertoledo公司)；震蕩搖床(3017德國gfl公司)；氮吹－定量濃縮儀(horzondryvap，美國安捷倫公司)；0.45μm有機(jī)相濾膜；5ml移液槍；實(shí)驗(yàn)室其它常用設(shè)備。

2)試劑：除特別要求外，均使用分析純及或及以上試劑。水，應(yīng)符合gb/t6682中一級水的規(guī)定。乙腈、異丙醇、乙醚，分析純(色譜純，德國merck公司)；磷酸二氫鈉、氫氧化鈉(分析純，廣州汕頭西隴試劑廠)。緩沖溶液配制：準(zhǔn)確稱取49.9g磷酸二氫鈉固體于1000ml容量瓶中，用超純水定容，搖晃加速溶解后過濾，倒入燒杯，使用ph計(jì)測量其ph值，并用naoh調(diào)節(jié)ph值至4.926左右，通過0.45μm濾膜過濾。

3)hplc儀器分析條件：

流動相b＝磷酸二氫鈉(ph＝4.926)，流動相c＝乙腈，流動相d＝超純水。進(jìn)樣體積10μl，流動相梯度洗脫程序見表1，檢測器條件見表2。

表1梯度洗脫程序

表2檢測器條件

2、樣品的抽取：

采用隨機(jī)抽樣方法，從卷包線上抽取2016年7月、8月、9月、10月云煙(紫)的成品卷煙各200支。將收集到的成品卷煙的卷煙紙和濾棒剝離后的煙絲放置于-80℃超低溫冰箱冷凍30min，采用旋風(fēng)磨對煙絲進(jìn)行破壁粉碎，粉末作為分析樣品備用。

3、樣品的制備：

分別稱取已編號的待測煙末約1g于100ml具塞三角瓶中，每瓶準(zhǔn)確加入10ml乙醚：異丙醇(1:1)溶劑，于震蕩搖床上震搖2h(150r/min)，取出上層清液使用注射器通過過濾頭過濾至棕色樣品瓶中(約3ml)，用移液槍量取3ml液體于氮吹瓶中，在氮吹－定量濃縮儀上濃縮至約0.5ml，取下用乙腈定容至1ml，移出再次過濾至棕色進(jìn)樣瓶中，每瓶中均加入10μl亮藍(lán)(1ppm)作為內(nèi)標(biāo)，搖勻。

4、樣品的處理和檢測：

進(jìn)行hplc分析，同一批次(月份)的樣品重復(fù)測定10次以上，按照儀器測試條件測定樣品，由保留時(shí)間定性，內(nèi)標(biāo)法定量。每個(gè)樣品平等測定兩次，按照編輯測定方法中間設(shè)置空白組。

煙草中各非揮發(fā)性組分的含量由如下公式計(jì)算得出：

式中：

xn——表示第n中非揮發(fā)性組分的含量(μg/g)；

mi——表示加入的內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量；

an——表示第n中非揮發(fā)性組分的色譜峰面積；

ai——表示內(nèi)標(biāo)的色譜峰面積；

m——表示實(shí)驗(yàn)稱取的煙絲或煙末的質(zhì)量(g)。

5、樣品的色譜圖：

圖1-6分別展示了pda檢測器在208nm、246nm、291nm、342nm、462nm和630nm波長下檢測所得到的樣品的高效液相色譜圖。

6、統(tǒng)計(jì)方法：

采用chempattern^tm軟件(科邁恩科技有限公司，中國北京)的通用化學(xué)計(jì)量學(xué)解決模塊對不同成品煙絲樣品進(jìn)行相關(guān)分析。分別采用主成分分析-馬氏距離(pca-md)來研究樣品的質(zhì)量趨勢變化以及不同樣品間的相似度分析。

7、非揮發(fā)性特征組分含量的趨勢性分析：

云煙(紫)卷煙2016年7、8、9、10四個(gè)批次(月份)樣品中10種特征揮發(fā)性組分的含量數(shù)據(jù)(峰面積最高的10種)，如表3所示，10種非揮發(fā)特征組分的參考保留時(shí)間分別為：1號組分(r.t.＝4.175min)、2號組分(r.t.＝4.307min)、3號組分(r.t.＝4.662min)、4號組分(r.t.＝5.709min)、5號組分(r.t.＝5.977min)、6號組分(r.t.＝6.238min)、7號組分(r.t.＝6.503min)、8號組分(r.t.＝23.35min)、9號組分(r.t.＝25.835min)、10號組分(r.t.＝26.472min)。將組分含量進(jìn)行uv標(biāo)度化法預(yù)處理，然后采用pca進(jìn)行降維處理，從相關(guān)陣出發(fā)，并提取第一主成分pc1(方差解釋率37.76％)和第二主成分pc2(方差解釋率32.39％)，累計(jì)方差解釋率為70.15％。以主成分pc1為橫坐標(biāo)、主成分pc2為縱坐標(biāo)，將10種特征成分的含量數(shù)據(jù)投影到二維平面空間，如圖7所示。圖中，紅色圓點(diǎn)為2016年7月云煙(紫)品牌卷煙樣品的數(shù)據(jù)點(diǎn)；綠色方形點(diǎn)為2016年8月云煙(紫)品牌卷煙樣品的數(shù)據(jù)點(diǎn)；藍(lán)色五邊形點(diǎn)為2016年9月云煙(紫)品牌卷煙樣品的數(shù)據(jù)點(diǎn)；粉紅色六邊形為2016年10月云煙(紫)品牌卷煙樣品的數(shù)據(jù)點(diǎn)。四種顏色的數(shù)據(jù)點(diǎn)可以聚成四類，其中2016年7月、9月和10月數(shù)據(jù)點(diǎn)的重心相距較近，其數(shù)據(jù)點(diǎn)重疊面積較大，說明這幾個(gè)月煙絲中10種特征組分的含量基本保持一致，而8月云煙(紫)品牌卷煙煙絲數(shù)據(jù)點(diǎn)相較于7月、9月和10月份的數(shù)據(jù)點(diǎn)有一定程度的偏移，說明特征組分的含量出現(xiàn)了細(xì)微波動，該波動為月度間的波動。通過連接4類在模式空間分布數(shù)據(jù)點(diǎn)的重心，可以得到云煙(紫)品牌10種特征組分的趨勢性變化曲線，如圖7中黃色帶箭頭的實(shí)線所示，通過與配方設(shè)計(jì)和維護(hù)人員的溝通，經(jīng)與葉組配方和香精香料配方維護(hù)人員的確證，該趨勢性曲線與煙絲配方調(diào)整的趨勢性方向基本一致。

表3云煙(紫)不同批次(月份)煙絲樣品10種特征非揮發(fā)性組分相對含量的高效液相色譜檢測結(jié)果

8、非揮發(fā)性組分含量的md分析：

為計(jì)算和研究同一品牌不同批次煙絲中10種非揮發(fā)性組分(散點(diǎn))的馬氏距離，選取2016年7月云煙(紫)煙絲樣品10種非揮發(fā)性組分(20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn))作為參考樣，先對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行變量自然對數(shù)變換預(yù)處理，以使數(shù)據(jù)在圖表上的表現(xiàn)更為集中。計(jì)算2016年8月云煙(紫)煙絲樣品(20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn))、2016年9月云煙(紫)煙絲樣品(10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn))和2016年10月云煙(紫)煙絲樣品(10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn))與參考樣品間的馬氏距離，結(jié)果如圖8和表4所示?？芍獙τ?016年7、9、10月間云煙(紫)樣品間的馬氏距離相差較小，而2016年8月云煙(紫)樣品相對上述3個(gè)月的馬氏距離相差較大。2016年7-10月份云煙(印象)樣品的馬氏距離分布范圍分別為：2.859～16.715、57.439～371.569、10.422～177.401、6.288～88.884。這與pca分析結(jié)果一致。因此，根據(jù)該分析方法可以判斷不同批次卷煙的配方質(zhì)量出現(xiàn)異常波動。

表4云煙(紫)不同批次煙絲中10種非揮發(fā)性組分(散點(diǎn))的馬氏距離

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。