青煙葉及烤煙葉中生物堿的檢測分析

　　摘 要：煙草中的生物堿會直接影響煙草的品質(zhì)和口感，為了能夠保證青煙葉、烤煙葉的生物堿平衡，需要不斷加強(qiáng)青煙葉、烤煙葉生物堿快速定量檢測技術(shù)。其中，近紅外光譜法在近些年煙草領(lǐng)域中的應(yīng)用愈加廣泛，不僅能夠有效地對青煙葉、烤煙葉生物堿進(jìn)行快速測定，還能夠保證測量精度，適用性非常強(qiáng)。基于此，該文首先提出近紅外光譜法以及煙草生物堿的含義，進(jìn)而提出在青煙葉、烤煙葉生物堿分析中近紅外光譜法的應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞：近紅外光譜法；青煙葉；烤煙葉；定量檢測
　　中圖分類號：TS47 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
　　0 引言
　　我國煙草行業(yè)作為推動我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)，為了能夠有效推動我國煙草業(yè)發(fā)展，保證煙草品質(zhì)和質(zhì)量，這就需要采用相關(guān)技術(shù)對煙草生物堿進(jìn)行檢測。生物堿作為煙草中的重要化學(xué)物質(zhì)，生物堿平衡度會直接對煙草品質(zhì)造成影響。無論是青煙葉還是烤煙葉，加強(qiáng)對生物堿的測定尤為重要。近紅外光譜法在幾十年的發(fā)展中，應(yīng)用范圍也愈加廣泛，除了農(nóng)業(yè)、食品領(lǐng)域外，還涉及了石油化工、生物、高分子、纖維等領(lǐng)域，可以說涉及有機(jī)檢測行業(yè)的都可以采用近紅外光譜法。這也為青煙葉及烤煙葉生物堿定量檢測提供了新的渠道。
　　1 近紅外光譜法以及生物堿相關(guān)闡述
　　1.1 近紅外光譜法
　　近紅外光譜法是利用了近紅外光，其是介于可見光、中紅外之間的一種電磁輻射波。美國材料檢驗(yàn)協(xié)會將年近紅外光譜設(shè)定為780 nm～2 526 nm區(qū)域，也是人類在吸收光譜當(dāng)中找到的第一個(gè)非可見光區(qū)。近紅外光譜區(qū)和有機(jī)分子中的含氫基團(tuán)振動合頻以及各級倍頻吸收區(qū)一致，通過對所掃描樣品的紅外光譜即可得到樣品中的有機(jī)分子含氫基團(tuán)信息。采用近紅外光譜法，具有快速、便捷、高效、精準(zhǔn)、成本低、不破壞樣品以及無污染等特性，引起了多個(gè)行業(yè)的關(guān)注。
　　1.2 煙草生物堿
　　煙草生物堿是煙草當(dāng)中堿性含氮雜環(huán)化合物，其中生物堿群是一種類似于尼古丁的物質(zhì)，而揮發(fā)性堿是可揮發(fā)的氨類含氮化合物以及游離煙堿。煙草的生理強(qiáng)度是煙進(jìn)入人們口腔之后獲得的滿足程度，這主要是煙生物堿決定的。在煙堿當(dāng)中生物堿的含量在95%以上，其次是降煙堿、新煙草堿、假木賊堿。生物堿通常是有機(jī)酸和無機(jī)酸相結(jié)合成鹽存于煙葉當(dāng)中，少量以游離形態(tài)出現(xiàn)。打頂煙株部位越高、生物堿的含量越高，并且隨著青煙草成熟度增加而增加。
　　2 紅外光譜法在快速定量檢測青煙葉及烤煙葉中的生物堿分析方法
　　近紅外光譜法在近幾十年中得到了各個(gè)領(lǐng)域的認(rèn)可和關(guān)注，其主要優(yōu)勢是能夠在短時(shí)間對無須復(fù)雜的樣品制備中完成快速定量分析，并且可以保證煙草生物堿的分析精度，并且不會產(chǎn)生任何化學(xué)污染、成本較低。
　　2.1 近紅外光譜法的應(yīng)用準(zhǔn)備
　　1）收集具有代表性的青煙葉、烤煙葉定標(biāo)以及預(yù)測樣品，對所收集的成分進(jìn)行定量分析；2）定標(biāo)與預(yù)測青煙葉及烤煙葉品集的近紅外光譜采集與光譜分析；3）生物堿檢測成分在紅外分析儀器上定標(biāo)建模以及模型優(yōu)化；4）對已經(jīng)標(biāo)定的模型進(jìn)行實(shí)際預(yù)測分析。
　　2.2 生物堿測定過程
　　將青煙葉及烤煙葉在40 ℃環(huán)境中烘干且粉碎之后，采用0.15 mm孔徑網(wǎng)篩進(jìn)行篩選。在100 mL錐形瓶中放入樣品粉末0.3 g，之后再加入20 mL的乙醚、2 mL10%的氫氧化鈉容溶液，采用微量吸油管中加入mL內(nèi)標(biāo)液，震蕩15分鐘讓其完全融合，并靜置15分鐘，將靜置后的上清液轉(zhuǎn)移到樣管當(dāng)中，使用近紅外光譜對生物堿定量分析，結(jié)合保留時(shí)間定性，使用內(nèi)標(biāo)定法進(jìn)行定量檢測。
　　2.3 統(tǒng)計(jì)分析方法
　　使用統(tǒng)計(jì)軟件對青煙葉及烤煙葉進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、方差分析、比較分析、相關(guān)性分析。其中，總生物堿含量主要包括煙堿、降煙堿、假木賊堿、新煙草堿的總和；總微堿含量包括降煙堿、假木賊堿、新煙草堿的總和。
　　煙堿轉(zhuǎn)化率為：降煙堿含量/（煙堿含量+降煙堿含量）
　　上述所有參數(shù)都是采用統(tǒng)計(jì)軟件分析各個(gè)參數(shù)的趨勢面。
　　2.4 注意事項(xiàng)
　　上述工作都要對每個(gè)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合考慮，特別是溫度、濕度等影響因素。一旦青煙葉及烤煙葉定標(biāo)模型通過預(yù)測檢驗(yàn)后，可以保證光譜分析儀器長時(shí)間保持穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性。近紅外光譜儀在使用中環(huán)境因素會對模型檢測精度有很大的影響，同時(shí)還包括元器件老化、青煙葉及烤煙葉標(biāo)準(zhǔn)樣品變化，為了能夠保證分析精度，需要對青煙葉及烤煙葉標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行檢測和修正，因此檢測人員要具備較強(qiáng)的理化分析能力，保證測量試樣的精度。
　　3 近紅外光譜法在青煙葉及烤煙葉生物堿快速定量檢測的方法
　　3.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品光譜采集與預(yù)處理
　　對青煙葉及烤煙葉樣品進(jìn)行近紅外光譜采集并進(jìn)行光譜預(yù)處理工作，對原始吸收光譜圖、一階微分光譜進(jìn)行測定。
　　3.2 導(dǎo)入數(shù)學(xué)模型
　　采用化學(xué)計(jì)量分析軟件，將校正集標(biāo)準(zhǔn)樣品光譜數(shù)據(jù)表號順序進(jìn)行調(diào)整，和一級數(shù)據(jù)保持一致，將一級數(shù)據(jù)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)提取，黏貼到CAMO數(shù)據(jù)表中，并且和光譜數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，采用多元回歸的偏最小二乘法，構(gòu)建定量校正數(shù)據(jù)模型。如果模型中有良好的線性關(guān)系，并且指標(biāo)相關(guān)性都在0.95（烤煙葉）以及0.94（青煙葉）以上，再加上建模樣品數(shù)量非常多，則表示數(shù)據(jù)梯度分布更好，可以更好地對生物堿偏差進(jìn)行驗(yàn)證。
　　3.3 模型驗(yàn)證與預(yù)測
　　采用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)方法對烤煙葉樣品原始生物堿值進(jìn)行驗(yàn)證，掃描樣品，采用一階微分9點(diǎn)平滑方法處理光譜數(shù)據(jù)，再導(dǎo)入計(jì)量分析軟件當(dāng)中，對已經(jīng)構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行預(yù)測，對原始生物堿值和預(yù)測生物堿值進(jìn)行對比數(shù)據(jù)檢測，找出二者數(shù)值的差異，計(jì)算并驗(yàn)證每個(gè)樣品的生物堿數(shù)據(jù)偏差和平均偏差。如果所驗(yàn)證的樣品預(yù)測值、標(biāo)準(zhǔn)值和原始數(shù)值偏差小，則表示實(shí)驗(yàn)誤差在允許范圍內(nèi)；如果驗(yàn)證樣品原始數(shù)值和預(yù)測數(shù)值之間的差異不顯著，則代表數(shù)學(xué)模型有效，可以快速測定烤煙中的生物堿。
　　3.4 分析
　　3.4.1 烤煙葉方面
　　采用近紅外光譜法能夠快速得到烤煙中的化學(xué)成分含量，確定烤煙葉的質(zhì)量，從而為煙草企業(yè)提供質(zhì)量信息，科學(xué)地使用烤煙材料。同時(shí)，使用近紅外光譜法還能夠大批量地對烤煙樣品進(jìn)行檢測，采集信息量越大、數(shù)學(xué)模型代表性更強(qiáng)，幫助工作人員更好地掌握烤煙葉質(zhì)量情況。為次年制定烤煙生產(chǎn)技術(shù)方案提供依據(jù)。
　　3.4.2 青煙葉方面
　　采用近紅外光譜法可以快速檢測出青煙葉中的煙堿量，對生長中的青煙葉展開動態(tài)檢測，掌握青煙葉中干物質(zhì)累積情況。并綜合采用農(nóng)技措施，讓煙葉的含堿量更加協(xié)調(diào)。象在線監(jiān)測得知生物堿含量較低，此時(shí)即可通過田間管理技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整。如果在生長前期發(fā)現(xiàn)煙堿量較高，可以降低追肥中的氮用量，配合灌水等方法促進(jìn)葉片生長，特別是在上部葉面積擴(kuò)展方面，可以有效降低青葉片特別是上部葉片的煙堿含量。
　　4 結(jié)語
　　綜上所述，在青煙葉及烤煙葉生物堿測定當(dāng)中，需要不斷加強(qiáng)近紅外光譜法的研究工作，保證在實(shí)際定量檢測環(huán)節(jié)的實(shí)施精度，盡可能使用多樣本構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，提升數(shù)學(xué)模型的代表性，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)青煙葉及烤煙葉生物堿快速定量檢測目標(biāo)。該文提出了近紅外光譜法在煙草生物堿中的檢測方案，分析了生物堿檢測中的注意事項(xiàng)�？傊�，只有能夠精準(zhǔn)地配置樣本、構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，才可以確保生物堿定量檢測精度，為煙廠后續(xù)制定經(jīng)營計(jì)劃提供精準(zhǔn)依據(jù)，保證煙草產(chǎn)品的質(zhì)量。
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