一种检测烟用香精质量相似性的方法与流程

1.本发明涉及检验检测技术领域，尤其涉及一种检测烟用仿配香精质量相似性的方法。


背景技术：

2.烟用香精香料的质量一致性影响产品设计、加工制造及卷烟成品的一致性。随着烟草行业自主调香工作的推进，对烟草企业来说，在仿香工作和招标采购工作中亟需对仿配香精和大量投标样品进行快速准确的相似性评价。当前，烟用香精香料质量一致性评价主要采用烟草行业标准方法，指标主要有外观、理化指标，除此以外，色谱、质谱分析技术也是常用手段。理化检测存在检验周期长、检测耗时耗力、允差范围较大，且部分香精为固体、浸膏或是特殊添加剂，无理化指标标准，因而无法判定，而色谱、质谱方法也存在缺点，针对不同类型样品尚无统一的前处理手段和标准的操作方法，且色谱分析技术前处理过程相对繁琐，人力物力消耗较大。
3.针对招标环节的仿配香精相似性评价具有如下特点：样本少、品种多，样品量大，需要判断准确，目前还无成熟统一的快速可靠的香精香料相似性评价方法。近红外光谱技术分析过程简洁、快速，无污染，其定性分析具有整体性和模糊性的特点，得到的图谱蕴含丰富物质信息，不同香精香料的光谱具有一定的区分度，选取合适光谱数据处理算法提取谱图有用信息是定性判别的关键，但现有方法对建模样本量有一定要求，仅有标准品时，检测结果准确性会受影响，适用于对建模样本量较大的样品预测。感官指标能直接、有效表征香精的相似性，但短时间内完成大量样品的感官检测会导致人疲倦，结果易受人的鼻腔灵敏度限制，影响结果的准确性和稳定性。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种检测烟用仿配香精质量相似性的方法，本发明开发了一种检测烟用香精与标准品一致性的近红外光谱分析方法，通过建立一套结合近红外光谱技术和感官指标检测的香精香料定性检测方法体系，为香精香料招评标、仿香调配环节的质量相似性评价提供一种快速可靠的手段。本发明快速、准确，适合香精招标评价过程大量仿配香精的相似性检测，及产品研发香精调制过程的对仿配香精相似性评价。
5.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
6.一种检测烟用香精质量相似性的方法，包括以下步骤：
7.步骤1.收集烟用香精标准品，并在近红外光谱仪上采集近红外光谱数据；
8.步骤2.对获取到的香精样品近红外光谱进行光谱预处理；
9.步骤3.对预处理后的香精样品近红外光谱进行谱段选择；
10.步骤4.针对不同品种的样品光谱数据建立相似性评价判别模型；
11.步骤5.扫描仿配香精样品的近红外光谱数据，通过一致性评价算法计算测样品的
相似性匹配度；
12.步骤6.通过各个模型的阈值确定仿配香精样品的属性，如果判别分析为与标准品一致，则进入下一环节感官评价；如果判别为与标准品有差异，则直接剔除；
13.步骤7.对近红外相似性匹配度在阈值以内的仿配香精进行香气嗅辨，如果香气与标准品相似，该仿配香精与标准品一致；如果香气与标准品有差异，该样品则剔除。
14.通过该方法最终确定仿配香精与标准品的相似性。
15.进一步方案为，所述步骤2中，光谱预处理使用一阶导+标准正态变量变换(snv)。
16.进一步方案为，所述步骤3中，选择光谱特征明显的区域，获得建模所需光谱数据。
17.进一步方案为，所述步骤4中，一致性评价算法的计算过程如下：
18.(1)在某一个波长点j处，一致性指数ci表示为以下公式：
[0019][0020]
式中：x
样品，j
是待测光谱吸光度，是参考光谱吸光度均值；
[0021]
按公式(1)计算香精检验光谱在j波长处的相似性指数ci值；
[0022]
(2)采用t分布置信水平方法确定单波长的ci阈值：
[0023][0024]
其中gam为伽马函数，k为自由度(光谱数-1)，m为波长数，p为m个波长同时合格的概率；
[0025]
(3)按公式(3)计算香精相似性匹配度m值：
[0026][0027]
式中：m是香精与标样的相似性匹配度；op是超过ci阈值范围的波长点数；tp是建模区间总波长点数。
[0028]
进一步方案为，所述步骤5中，确定香精香料的定性模型阈值，设定近红外相似性匹配度的阈值为90％；
[0029]
扫描仿配香精样品，调用步骤4中的算法建立的近红外定型模型判别分析。
[0030]
进一步方案为，所述步骤6中，通过仿配香精的m值确定仿配香精与标准品的一致性，如果模型预测m值≥模型阈值90％，则仿配香精进入下一环节；如果模型预测结果低于模型阈值，则表示未知样品与标准样品差异较大，直接剔除。
[0031]
进一步方案为，所述步骤7中，对近红外相似性匹配度在阈值以内的仿配香精进行香气嗅辨，香气评定按照yc/t 145.6―1998]中的方法制样，由7名具有专业经验的人员对试样和标样香气质量(包括香型、香气浓淡、强弱、持久性、杂气)的差异大小进行评价。如果香气与标准品相似，该仿配香精与标准品一致；如果香气与标准品有差异，该样品则剔除。
[0032]
本发明的有益效果在于：
[0033]
(1)本发明提供的方法，对仿配香精和标准品近红外光谱进行预处理后，利用方差光谱选取香精香料的特征波长，采用一致性算法计算仿配香精与标准品的相似性匹配度，模型稳定性和灵敏度高，仅有一个建模样本也能实现未知样品的预测。
[0034]
(2)本发明采用近红外分析方法对大量仿配香精进行快速筛选，稳定性和一致性好，不容易产生人为偏差，再对极少量需进一步确认的样品进行感官评价，确保结果准确无误。与单一方法(近红外光谱法或感官指标)相比，结果更准确可靠。
[0035]
(3)本发明与常规方法(理化指标检测、色谱、质谱技术)相比，快捷简便、绿色环保，检测效率和准确度高。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要实用的附图作简单地介绍，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。
[0037]
图1为本发明流程图；
[0038]
图2为不同烟用香精样品的近红外光谱图；
[0039]
图3为不同烟用香精样品的方差光谱图。
具体实施方式
[0040]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
[0041]
实施例1：一种香草香精(酊剂)的5个供应商生产的仿配香精相似性评价
[0042]
1.仪器
[0043]
四川威斯派克公司quasir系列傅里叶近红外光谱仪
[0044]
2.近红外光谱分析
[0045]
在室温条件下，将光谱仪开机预热2h稳定后，按照仪器操作手册规定，诊断仪器性能，校验仪器状态。取一定量的样品(以铺满样品池为准)放入样品池中进行近红外光谱扫描。扫描波段：4 000～12 000cm-1
、分辨率：8cm-1
、扫描次数：64次，采集方式为漫透射。每次光谱采集后，用水或酒精彻底清洁样品池及压杆。按上述方法分别采集香草香精标准品和仿配香精的近红外光谱。
[0046]
选择光谱特征明显的区域，获得建模所需光谱数据，从不同香精样品的方差光谱(图3)来看，4 000～7 500cm-1
谱段标准偏差较大，说明此谱段内有强信号；8 000～9 000cm-1
谱段标准偏差较小，有较弱信号；9 000～12 000cm-1
谱段标准偏差接近零值，此谱段内基本只有噪声信息。因此，在排除干扰并尽可能保留光谱有用信息的原则下，建模选择的波长范围为4 000～9 000cm-1
(1 180个波长点)。采用一阶导数+snv的方法进行光谱预处理。
[0047]
通过一致性评价算法建立定性分析模型。一致性评价算法的计算过程如下：
[0048]
(1)在某一个波长点j处，一致性指数ci表示为以下公式：
[0049]
[0050]
式中：x
样品，j
是待测光谱吸光度，是参考光谱吸光度均值。
[0051]
按公式(1)计算香精检验光谱在j波长处的相似性指数ci值。
[0052]
(2)采用t分布置信水平方法确定单波长的ci阈值：
[0053][0054]
其中gam为伽马函数，k为自由度(光谱数-1)，m为波长数，p为m个波长同时合格的概率；
[0055]
(3)按公式(3)计算香精相似性匹配度m值：
[0056][0057]
式中：m是香精与标样的相似性匹配度；op是超过ci阈值范围的波长点数；tp是建模区间总波长点数；具体数据见表1：
[0058]
表1 5个仿配香精近红外相似性匹配度(％)
[0059][0060]
5个仿配香精中，香草香精2和香草香精5的m值》90％，进入下一步香气嗅辨，其余3个样品直接剔除。
[0061]
3.香气嗅辨
[0062]
香气评定按照yc/t 145.6―1998中的方法制样，由7名具有专业经验的人员对5个仿配香精和标样香气质量(包括香型、香气浓淡、强弱、持久性、杂气)的差异大小进行评价。具体数据见表2：
[0063]
表2仿配香精香气嗅辨结果
[0064]
样品名称香草香精2香草香精5香气嗅辨与标准品相似与标准品有一点差异判定结果与标准品一致不一致
[0065]
香草香精2与标准品一致。
[0066]
实施例2：一种红枣浸膏(浸膏)的5个供应商生产的仿配香精相似性评价
[0067]
具体步骤如实施例1所述，近红外相似性匹配度结果见表：
[0068]
表3 5个仿配香精近红外相似性匹配度(％)
[0069][0070]
5个仿配香精中，红枣浸膏2的m值》90％，，进入下一步感官检测，其余4个样品直接剔除。感官指标数据见表4：
[0071]
表4仿配香精香气嗅辨结果
[0072]
样品名称红枣浸膏2香气嗅辨与标准品相似判定结果与标准品一致
[0073]
红枣浸膏2与标准品一致。
[0074]
实施例3：一种薄荷精油(精油)的6个供应商生产的仿配香精相似性评价
[0075]
具体步骤如实施例1所述，近红外相似性匹配度结果见表：
[0076]
表5 6个仿配香精近红外相似性匹配度(％)
[0077][0078]
6个仿配香精中，薄荷精油2和薄荷精油4的m值》90％，进入下一步感官检测，其余4个样品直接剔除。感官指标数据见表6：
[0079]
表6仿配香精香气嗅辨结果
[0080]
样品名称薄荷精油2薄荷精油4香气嗅辨与标准品相似与标准品相似判定结果与标准品一致与标准品一致
[0081]
薄荷精油2和薄荷精油4与标准品一致。
[0082]
实施例4：一种乙基麦芽酚(固体)的7个供应商生产的仿配香精相似性评价
[0083]
具体步骤如实施例1所述，近红外相似性匹配度结果见表7：
[0084]
表7 7个仿配香精近红外相似性匹配度(％)
[0085][0086]
7个仿配香精中，乙基麦芽酚2、乙基麦芽酚4和乙基麦芽酚6的m值》90％，进入下一步感官检测，其余4个样品直接剔除。感官指标数据见表8：
[0087]
表8仿配香精香气嗅辨结果
[0088]
样品名称乙基麦芽酚2乙基麦芽酚4乙基麦芽酚6香气嗅辨与标准品相似与标准品相似与标准品相似判定结果与标准品一致与标准品一致与标准品一致
[0089]
乙基麦芽酚2、乙基麦芽酚4和乙基麦芽酚6与标准品一致。
[0090]
实施例5：
[0091]
利用本发明的方法，对某次招标的82个烟用香精标准样建立模型，应用模型对902个投标样进行质量相似性评价，11.4％的样品近红外光谱相似性匹配度m≥90％，进入香气
嗅辨环节，可见采用本方法88.6％的样品为不合格样品，实现快速直接剔除，仅有11.4％样品需要采用感官指标进行确认，大大节约分析时间，确保了结果的准确可靠。
[0092]
对比例1：
[0093]
将12个仿配香精样品分别采取本发明方法和烟草行业标准方法进行检测，检测结果见表9。
[0094]
表9仿配香精检测结果
[0095][0096]
注：“/”为无密度、折光率和酸值标准，因而不能判定。
[0097]
可见，对于液体香精来说，采用本方法的判定结果与行业标准一致，对于固体香精及部分无理化指标标准的液体香精来说，本方法也能进行快速准确检测，适应范围更广。
[0098]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

技术特征：
1.一种检测烟用香精质量相似性的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.收集烟用香精标准品，并在近红外光谱仪上采集近红外光谱数据；步骤2.对获取到的香精样品近红外光谱进行光谱预处理；步骤3.对预处理后的香精样品近红外光谱进行谱段选择；步骤4.针对不同品种的样品光谱数据建立相似性评价判别模型；步骤5.扫描仿配香精样品的近红外光谱数据，通过一致性评价算法计算测样品的相似性匹配度；步骤6.通过各个模型的阈值确定仿配香精样品的属性，如果判别分析为与标准品一致，则进入下一环节感官评价；如果判别为与标准品有差异，则直接剔除；步骤7.对近红外相似性匹配度在阈值以内的仿配香精进行香气嗅辨，如果香气与标准品相似，该仿配香精与标准品一致；如果香气与标准品有差异，该样品则剔除。2.如权利要求1所述的一种检测烟用香精质量相似性的方法，其特征在于，所述步骤2中，光谱预处理使用一阶导+标准正态变量变换(snv)。3.如权利要求1所述的一种检测烟用仿配香精相似性的方法，其特征在于，所述步骤3中，选择光谱特征明显的区域，获得建模所需光谱数据。4.如权利要求1所述的一种检测烟用香精质量相似性的方法，其特征在于，所述步骤4中，一致性评价算法的计算过程如下：(1)在某一个波长点j处，一致性指数ci表示为以下公式：式中：x
样品，j
是待测光谱吸光度，是参考光谱吸光度均值；按公式(1)计算香精检验光谱在j波长处的相似性指数ci值；(2)采用t分布置信水平方法确定单波长的ci阈值：其中gam为伽马函数，k为自由度(光谱数-1)，m为波长数，p为m个波长同时合格的概率；(3)按公式(3)计算香精相似性匹配度m值：式中：m是香精与标样的相似性匹配度；op是超过ci阈值范围的波长点数；tp是建模区间总波长点数。5.如权利要求1所述的一种检测烟用香精质量相似性的方法，其特征在于，所述步骤5中，确定香精香料的定性模型阈值，设定近红外相似性匹配度的阈值为90％；扫描仿配香精样品，调用步骤4中的算法建立的近红外定型模型判别分析。6.如权利要求1所述的一种检测烟用仿配香精一致性的方法，其特征在于，所述步骤6中，通过仿配香精的m值确定仿配香精与标准品的一致性，如果模型预测m值≥模型阈值90％，则仿配香精进入下一环节；如果模型预测结果低于模型阈值，则表示未知样品与标准样品差异较大，直接剔除。
7.如权利要求1所述的一种检测烟用香精质量相似性的方法，其特征在于，对近红外相似性匹配度在阈值以内的仿配香精进行香气嗅辨，香气评定按照yc/t 145.6―1998]中的方法制样，由7名具有专业经验的人员对试样和标样香气质量的差异大小进行评价。如果香气与标准品相似，该仿配香精与标准品一致；如果香气与标准品有差异，该样品则剔除。

技术总结
本发明公开了一种检测烟用香精质量相似性的方法，通过建立一套近红外光谱技术结合感官分析技术的香精香料定性检测方法体系，为仿配香精的质量相似性评价提供一种快速可靠的检测手段。采集仿配香精与标准品的近红外光谱，进行预处理和波长选取后，采取一致性算法计算样品与标准品的相似性匹配度(M)，当M≥90％，感官评价结果为与标准品相似时，则该样品与标准品一致，M<90％的样品直接剔除。本发明方法灵敏度高，仅有一个样品(标准品)也能建模，同时将近红外技术与感官分析技术结合，克服现有近红外检测和感官检测的缺陷，能避免假阳性的结果，快速、简便、客观、准确，易于推广。易于推广。易于推广。


技术研发人员：杨涓 郑健 邓发达 闻静 潘凌 王晶 陶飞燕 肖岚 苟涵 张晰祥 邓雨杨 向伶俐 宋杰 崔韬
受保护的技术使用者：四川威斯派克科技有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/7/7