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应用近红外光谱分析不同生态环境的烟叶特性 影响烟叶原料品质的基本因素主要有生态环境、品种、栽培和加工技术等。烟叶产区的生态环境相对比较固定,使得产区内烟叶原料品质具有某种相对固定的倾向性特征;此外,受产区特有生态条件的影响,不同产区间的烟叶品质特性各有差异。不同生态环境或不同产区烟叶品质特性的差异是烟叶内在质量和风格特征差异的源头。因此根据卷烟的风格质量特征,开展不同生态环境下的烟叶品质特性研究对于指导烟叶的种植区域规划、品种布局、栽培技术等[10等具有重要的作用。但目前单纯用烟叶内在化学成分或烟叶感官质量等对不同生态环境下的烟叶品质特性进行评价较难取得令人满意的结果。 近红外光谱主要是对含氢基团X一H(X=C,N,0)振动倍频与合频的吸收,其中包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构信息,与烟叶化学成分关联的信息非常丰富。同时近红外光谱技术作为一项“绿色”分析技术,具有无污染、非破坏性、高效快速、低消耗、多组分同时分析和实现在线等优点,近年来在烟叶质量的定量、定性分析中得到了广泛的应用和发展。其中运用近红外光谱技术对不同生态环境烟叶或其他农产品的品质特性的研究主要集中. 在不同产地之间的判别分析上。如柬茹欣等以近红外光谱的主成分描述烟叶特征,采用马氏距离判别准则对不同产地的国产烤烟烟叶进行了产地、部位、等级的模式识别,表明产地识别的准确率高于部位、等级识别的准确率。刘飞等应用近红外光谱技术结合波长选择方法实现黑木耳产地的快速判别。张晓慧等采用近红外光谱结合SIMCA模式识别方法鉴别五个不同产地的连翘并取得了较好的鉴别效果。 应用近红外光谱技术进行复杂天然产物的判别分析其本身有一定的局限性,t主要表现在:判别模型会受到不同年份、不同品种等众多干扰因素的影响,当样品类别数目过多时难以准确分辨等。从实际应用角度上来说,判别分析不重视反映类别的远近关系,对于多类别的相似性分布情况更是难以体现。目前针对不同生态环境下烟叶等农产品品质特性之间相似性关系的研究少有报道,该方面研究有待补充和发展。本文运用近红外光谱PPF投影技术等对不同生态环境的烟叶特性进行了分析研究,以期表明应用近红外光谱技术分析不同生态环境下烟叶等农产品品质特性的可行性,促进该技术在提升烟叶等农产品生产质量水平方面发挥更大的作用。此外,本文提出了一种相似度计算方法来表征不同生态环境下烟叶品质特性之间的相似关系,其结果可为烟叶的种植规划、质量管理以及烟叶配方等提供量化的参考数据。 1 实验部分 1.2 分析方法 1.2.2 相似度计算方法 其中Spq为两类的相似度值,Dpq为两类的类间距离值,Dpp和Dqq分别为两类各自的类内离散度。该公式的类间距离值和类内离散度与相应的PPF投影图相对应。图中两类的圆完全重合时Spq值为l;两类圆相切时Spq的值约为0;两圆有交叉时Spq的值在O~1之间;交叉程度越大Spq的值越接近于1;两类的圆没有交集时Spq值为负数;圆与圆之间的距离越大,负数的绝对值越大。两类样品的5。值越大,代表它们的相似性越好。 2 结果与讨论 2.1不同部位烟叶的品质特性分析 按不同生态环境以及上部与中部、上部与下部、中部与下部特征分类后的22类近红外光谱分别进行PPF投影分析,各类烟叶光谱样品第一维和第二维投影均值的相关结果况见图l。 从图1(a)可以看出:上部与中部烟叶类型之间相似关系的一致性较好,其PPF第一维投影值和第二维投影值的相关系数都可达到0.91以上。从图l(b)可以看出:上部与下部烟叶之间相似关系的一致性比上部与中部有所降低,分别为0.54和0.79。从图l(c)可以看出:中部与下部烟叶之间相似关系的一致性也较上部与中部有所降低,分别为o.81和O.71。 2.2 分析不同生态环境烟叶特性的可靠性验证 2.3不同生态环境烟叶品质特性之间相似关系的数值化描述 3 结论 (2)不同生态环境下,得到的烟叶品质特性之间的相似关系具有较好的一致性,表明应用近红外光谱分析不同生态的烟叶品质特性是町行的。支持r不同烟叶产地产出的烟叶品质差异具有某种相对稳定性的现象。 (4)本试验的样品在种类和数量上还存在一定局限性,进一步丰富样品集信息后可得出更具有实际应用价值的结果。 |