青烟叶及烤烟叶中生物碱的检测分析

摘 要：烟草中的生物碱会直接影响烟草的品质和口感，为了能够保证青烟叶、烤烟叶的生物碱平衡，需要不断加强青烟叶、烤烟叶生物碱快速定量检测技术。其中，近红外光谱法在近些年烟草领域中的应用愈加广泛，不仅能够有效地对青烟叶、烤烟叶生物碱进行快速测定，还能够保证测量精度，适用性非常强。基于此，该文首先提出近红外光谱法以及烟草生物碱的含义，进而提出在青烟叶、烤烟叶生物碱分析中近红外光谱法的应用。

关键词：近红外光谱法；青烟叶；烤烟叶；定量检测

中图分类号：TS47 文献标志码：A

0 引言

我国烟草行业作为推动我国国民经济发展的支柱型产业，为了能够有效推动我国烟草业发展，保证烟草品质和质量，这就需要采用相关技术对烟草生物碱进行检测。生物碱作为烟草中的重要化学物质，生物碱平衡度会直接对烟草品质造成影响。无论是青烟叶还是烤烟叶，加强对生物碱的测定尤为重要。近红外光谱法在几十年的发展中，应用范围也愈加广泛，除了农业、食品领域外，还涉及了石油化工、生物、高分子、纤维等领域，可以说涉及有机检测行业的都可以采用近红外光谱法。这也为青烟叶及烤烟叶生物碱定量检测提供了新的渠道。

1 近红外光谱法以及生物碱相关阐述

1.1 近红外光谱法

近红外光谱法是利用了近红外光，其是介于可见光、中红外之间的一种电磁辐射波。美国材料检验协会将年近红外光谱设定为780 nm～2 526 nm区域，也是人类在吸收光谱当中找到的第一个非可见光区。近红外光谱区和有机分子中的含氢基团振动合频以及各级倍频吸收区一致，通过对所扫描样品的红外光谱即可得到样品中的有机分子含氢基团信息。采用近红外光谱法，具有快速、便捷、高效、精准、成本低、不破坏样品以及无污染等特性，引起了多个行业的关注。

1.2 烟草生物碱

烟草生物碱是烟草当中碱性含氮杂环化合物，其中生物碱群是一种类似于尼古丁的物质，而挥发性碱是可挥发的氨类含氮化合物以及游离烟碱。烟草的生理强度是烟进入人们口腔之后获得的满足程度，这主要是烟生物碱决定的。在烟碱当中生物碱的含量在95%以上，其次是降烟碱、新烟草碱、假木贼碱。生物碱通常是有机酸和无机酸相结合成盐存于烟叶当中，少量以游离形态出现。打顶烟株部位越高、生物碱的含量越高，并且随着青烟草成熟度增加而增加。

2 红外光谱法在快速定量检测青烟叶及烤烟叶中的生物碱分析方法

近红外光谱法在近几十年中得到了各个领域的认可和关注，其主要优势是能够在短时间对无须复杂的样品制备中完成快速定量分析，并且可以保证烟草生物碱的分析精度，并且不会产生任何化学污染、成本较低。

2.1 近红外光谱法的应用准备

1）收集具有代表性的青烟叶、烤烟叶定标以及预测样品，对所收集的成分进行定量分析；2）定标与预测青烟叶及烤烟叶品集的近红外光谱采集与光谱分析；3）生物碱检测成分在红外分析仪器上定标建模以及模型优化；4）对已经标定的模型进行实际预测分析。

2.2 生物碱测定过程

将青烟叶及烤烟叶在40 ℃环境中烘干且粉碎之后，采用0.15 mm孔径网筛进行筛选。在100 mL锥形瓶中放入样品粉末0.3 g，之后再加入20 mL的乙醚、2 mL10%的氢氧化钠容溶液，采用微量吸油管中加入mL内标液，震荡15分钟让其完全融合，并静置15分钟，将静置后的上清液转移到样管当中，使用近红外光谱对生物碱定量分析，结合保留时间定性，使用内标定法进行定量检测。

2.3 统计分析方法

使用统计软件对青烟叶及烤烟叶进行统计分析、方差分析、比较分析、相关性分析。其中，总生物碱含量主要包括烟碱、降烟碱、假木贼碱、新烟草碱的总和；总微碱含量包括降烟碱、假木贼碱、新烟草碱的总和。

烟碱转化率为：降烟碱含量/（烟碱含量+降烟碱含量）

上述所有参数都是采用统计软件分析各个参数的趋势面。

2.4 注意事项

上述工作都要对每个检验环节进行综合考虑，特别是温度、湿度等影响因素。一旦青烟叶及烤烟叶定标模型通过预测检验后，可以保证光谱分析仪器长时间保持稳定性、精准性。近红外光谱仪在使用中环境因素会对模型检测精度有很大的影响，同时还包括元器件老化、青煙叶及烤烟叶标准样品变化，为了能够保证分析精度，需要对青烟叶及烤烟叶标准模型进行检测和修正，因此检测人员要具备较强的理化分析能力，保证测量试样的精度。

3 近红外光谱法在青烟叶及烤烟叶生物碱快速定量检测的方法

3.1 标准样品光谱采集与预处理

对青烟叶及烤烟叶样品进行近红外光谱采集并进行光谱预处理工作，对原始吸收光谱图、一阶微分光谱进行测定。

3.2 导入数学模型

采用化学计量分析软件，将校正集标准样品光谱数据表号顺序进行调整，和一级数据保持一致，将一级数据中的部分数据提取，黏贴到CAMO数据表中，并且和光谱数据一一对应，采用多元回归的偏最小二乘法，构建定量校正数据模型。如果模型中有良好的线性关系，并且指标相关性都在0.95（烤烟叶）以及0.94（青烟叶）以上，再加上建模样品数量非常多，则表示数据梯度分布更好，可以更好地对生物碱偏差进行验证。

3.3 模型验证与预测

采用实验室标准方法对烤烟叶样品原始生物碱值进行验证，扫描样品，采用一阶微分9点平滑方法处理光谱数据，再导入计量分析软件当中，对已经构建的数学模型进行预测，对原始生物碱值和预测生物碱值进行对比数据检测，找出二者数值的差异，计算并验证每个样品的生物碱数据偏差和平均偏差。如果所验证的样品预测值、标准值和原始数值偏差小，则表示实验误差在允许范围内；如果验证样品原始数值和预测数值之间的差异不显著，则代表数学模型有效，可以快速测定烤烟中的生物碱。

3.4 分析

3.4.1 烤烟叶方面

采用近红外光谱法能够快速得到烤烟中的化学成分含量，确定烤烟叶的质量，从而为烟草企业提供质量信息，科学地使用烤烟材料。同时，使用近红外光谱法还能够大批量地对烤烟样品进行检测，采集信息量越大、数学模型代表性更强，帮助工作人员更好地掌握烤烟叶质量情况。为次年制定烤烟生产技术方案提供依据。

3.4.2 青烟叶方面

采用近红外光谱法可以快速检测出青烟叶中的烟碱量，对生长中的青烟叶展开动态检测，掌握青烟叶中干物质累积情况。并综合采用农技措施，让烟叶的含碱量更加协调。象在线监测得知生物碱含量较低，此时即可通过田间管理技术进行结构调整。如果在生长前期发现烟碱量较高，可以降低追肥中的氮用量，配合灌水等方法促进叶片生长，特别是在上部叶面积扩展方面，可以有效降低青叶片特别是上部叶片的烟碱含量。

4 结语

综上所述，在青烟叶及烤烟叶生物碱测定当中，需要不断加强近红外光谱法的研究工作，保证在实际定量检测环节的实施精度，尽可能使用多样本构建数学模型，提升数学模型的代表性，这样才能够实现青烟叶及烤烟叶生物碱快速定量检测目标。该文提出了近红外光谱法在烟草生物碱中的检测方案，分析了生物碱检测中的注意事项。总之，只有能够精准地配置样本、构建数学模型，才可以确保生物碱定量检测精度，为烟厂后续制定经营计划提供精准依据，保证烟草产品的质量。

参考文献

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