基于近紅外光譜分析技術(shù)測(cè)定煙葉中麥角甾醇含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煙葉檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為測(cè)定煙葉中麥角留醇含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 麥角留醇存在于各種真菌中，是真菌中主要的留醇類化合物，同時(shí)也是真菌細(xì) 胞膜的重要組成部分，可作為霉變檢測(cè)的化學(xué)標(biāo)志物。菲莫（PhillipsMorris)公司的 Bindler、國(guó)標(biāo)方法GB/T25221-2010《糧油檢驗(yàn)糧食中麥角留醇的測(cè)定正相高效液相色譜 法》等均以麥角留醇作為霉菌污染的化學(xué)標(biāo)志物。因此，測(cè)定煙葉中麥角留醇的含量對(duì)于判 定煙葉霉變污染狀況具有一定的指導(dǎo)作用。
[0003] 目前，關(guān)于麥角留醇的常用分析方法主要有薄層色譜法、高效液相色譜、氣相色 譜-質(zhì)譜聯(lián)用、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等。這些分析方法需要進(jìn)行提取分離、衍生化等復(fù)雜的 樣品前處理，耗時(shí)較長(zhǎng)，很難滿足現(xiàn)場(chǎng)快速的進(jìn)行煙葉中麥角留醇測(cè)定以判定煙葉霉變污 染狀況的要求。因此，開發(fā)一種新的快速的測(cè)定煙葉中麥角留醇的含量的方法，為霉變污染 程度的判定提供數(shù)據(jù)支持是非常有必要的。
[0004] 近紅外光譜含有豐富的理化信息，并可表征樣品整體品質(zhì)特征，將其與化學(xué)計(jì)量 學(xué)相結(jié)合建立校正模型可快速預(yù)測(cè)樣品中多個(gè)組分的含量。目前，近紅外光譜法作為一種 環(huán)境友好的綠色快檢技術(shù)，在石化、農(nóng)業(yè)、煙草、食品和醫(yī)藥領(lǐng)域已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。但 用于煙葉中麥角留醇含量測(cè)定的方法未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)單方便、預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確的能夠?qū)?葉中麥角留醇的含量進(jìn)行快速測(cè)定的方法。
[0006] 本發(fā)明的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0007] 基于近紅外光譜分析技術(shù)的煙葉中麥角留醇的含量的快速檢測(cè)方法，方法步驟如 下：
[0008] (1)收集煙葉樣品：選取具有代表性的不同產(chǎn)地、不同品種、不同等級(jí)的初烤煙 葉，在高濕度環(huán)境下存貯加速霉菌生長(zhǎng)，制備不同霉變程度的煙葉樣品；
[0009] (2)采集近紅外光譜：將霉變的煙葉樣品粉碎過(guò)篩后，采用近紅外光譜漫反射方 式對(duì)過(guò)篩的各煙葉樣品逐個(gè)進(jìn)行近紅外光譜掃描，作為各煙葉樣品的基礎(chǔ)光譜；
[0010] (3)選擇校正樣品集和驗(yàn)證樣品集：將上述步驟（2)獲得的基礎(chǔ)光譜采用標(biāo)準(zhǔn)GB/ T29858-2013的方法選出校正樣品集和驗(yàn)證樣品集；
[0011] (4)測(cè)定麥角留醇含量參考值：應(yīng)用氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定步驟（1)所得各煙葉樣 品中麥角甾醇的含量；
[0012] (5)預(yù)處理光譜：將上述步驟（3)選出的校正樣品集和驗(yàn)證樣品集的光譜進(jìn)行預(yù) 處理，消除噪聲和基線漂移的影響；
[0013] (6)建立PLS校正模型：將上述步驟（5)預(yù)處理后的校正樣品集光譜和步驟⑷所 得校正樣品的麥角留醇參考值進(jìn)行校正模型的建立，應(yīng)用偏最小二乘法把光譜數(shù)據(jù)與其對(duì) 應(yīng)麥角留醇含量參考值進(jìn)行擬合，同時(shí)結(jié)合交互驗(yàn)證方法剔除光譜或參考值數(shù)據(jù)異常的樣 品，優(yōu)化模型，確定適宜的主成分?jǐn)?shù)，得到PLS校正模型；
[0014] (7)模型驗(yàn)證：應(yīng)用上述步驟（5)預(yù)處理后的驗(yàn)證樣品集對(duì)步驟（6)建立的煙葉 中麥角留醇的PLS校正模型進(jìn)行外部預(yù)測(cè)，驗(yàn)證校正模型的有效性；
[0015] (8)測(cè)定待測(cè)煙葉樣品麥角留醇含量：將待測(cè)煙葉樣品進(jìn)行近紅外光譜的采集， 將原始光譜輸入建立的煙葉中麥角留醇的PLS校正模型，即可測(cè)定得到待測(cè)煙葉樣品中的 麥角留醇含量。
[0016] 本發(fā)明步驟（1)所述在高濕度環(huán)境下存貯煙葉，是指將煙葉在相對(duì)濕度80%條件 下存儲(chǔ)15天。
[0017] 本發(fā)明步驟（2)所述采集近紅外光譜，采集儀器的主要工作參數(shù)為：光譜掃描范 圍10000~4000cm-l，分辨率8cm-l，掃描次數(shù)64次。步驟（2)所述基礎(chǔ)光譜的采集條件 為：將收集的煙葉樣品，每個(gè)樣品取兩個(gè)平行樣，將每個(gè)平行樣混勻的固體粉末放入樣品杯 中，輕壓平整，厚度多l(xiāng)〇mm，放在光譜儀旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，采用近紅外漫反射的方式進(jìn)行掃描并采 集光譜，每個(gè)平行樣掃兩次光譜，每個(gè)樣品對(duì)應(yīng)4個(gè)平行光譜，再將4個(gè)平行光譜求平均，得 到一個(gè)原始光譜；依次對(duì)每個(gè)樣品采用相同的方法進(jìn)行掃描并采集光譜，得到每個(gè)樣品對(duì) 應(yīng)的基礎(chǔ)光譜。
[0018] 本發(fā)明步驟（4)所述麥角留醇含量參考值的測(cè)定方法為：將煙葉樣品用NaOH溶 液水解，水解液經(jīng)正己烷渦旋提取后，經(jīng)BSTFA衍生，氣相色譜質(zhì)譜法分析，用麥角留醇標(biāo) 準(zhǔn)品峰面積進(jìn)行定量，得出煙葉樣品中麥角留醇含量參考值；所述NaOH溶液的配比為5g Na0H、5mL水、95mL甲醇。
[0019] 本發(fā)明步驟（5)所述預(yù)處理光譜的方法為：對(duì)基礎(chǔ)光譜進(jìn)行多元散射校正和二階 求導(dǎo)以及平滑預(yù)處理。
[0020] 本發(fā)明步驟（6)所述剔除異常樣品是指采用學(xué)生化殘差剔除異常值，具體方法采 用DB/T53 497-2013中13. 4異常樣品的統(tǒng)計(jì)與識(shí)別。
[0021] 本發(fā)明步驟（7)所述模型驗(yàn)證，是采用配對(duì)t檢驗(yàn)方法，將驗(yàn)證集樣品輸入PLS校 正模型所得的麥角留醇含量預(yù)測(cè)值與步驟（4)通過(guò)氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定的麥角留醇含量 參考值以及自由度dvl的臨界值、。^。進(jìn)行比較，取顯著性水平a=0.05,當(dāng)|t| <tu, dv1}，概率P> 〇. 05時(shí)，表明預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值在a= 0. 05顯著水平下無(wú)顯著性差異，可確 定模型驗(yàn)證成功，模型有效，可將該模型用于煙葉中的麥角留醇含量的測(cè)定。
[0022] 本發(fā)明方法所建立的模型能夠快速、準(zhǔn)確的對(duì)煙葉中麥角甾醇含量進(jìn)行預(yù)測(cè)。與 現(xiàn)有技術(shù)相比，樣本無(wú)需復(fù)雜的前處理、檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)單方便、預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的基于近紅外漫反射光譜技術(shù)測(cè)定煙葉中麥角留醇含量 的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0025] 本發(fā)明書所述基于近紅外光譜分析技術(shù)測(cè)定煙葉中麥角留醇含量的方法，具體步 驟如下：
[0026] (1)制備不同霉變程度的煙葉樣品：將具有代表性的來(lái)源于五個(gè)產(chǎn)地、三個(gè)品種、 三個(gè)等級(jí)的初烤煙葉樣品30個(gè)（每份樣品質(zhì)量大約5kg)，在相對(duì)濕度80%的環(huán)境條件下 存貯以加速霉菌生長(zhǎng)；以每個(gè)樣品分別存貯〇、1、3、5、7、9、11、13、15天為時(shí)間段，在每個(gè)時(shí) 間段取樣一次，每份樣品取約200g，取出后密封于聚乙烯保鮮袋并于-20°C冷凍保存。共計(jì) 獲得不同霉變程度的煙葉樣品270個(gè)；
[0027] (2)應(yīng)用近紅外光譜儀對(duì)270個(gè)不同霉變程度的煙葉樣品進(jìn)行掃描，光譜掃描范 圍10000~4000cm\分辨率8cm\掃描次數(shù)64次。每個(gè)樣品取兩個(gè)平行樣，將每個(gè)平行樣 混勻的固體粉末放入樣品杯中，輕壓平整，厚度多l(xiāng)〇mm，放在光譜儀旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，采用近紅外 漫反射的方式進(jìn)行掃描并采集光譜，每個(gè)平行樣掃兩次光譜，每個(gè)樣品對(duì)應(yīng)4個(gè)平行光譜， 再將4個(gè)平行光譜（用近紅外光譜儀的自帶軟件）進(jìn)行求平均，得到一個(gè)原始光譜，依次對(duì) 每個(gè)樣品采用相同的方法進(jìn)行掃描并采集光譜，得到270個(gè)煙葉樣品對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)光譜；
[0028] (3)在步驟（2)所得270個(gè)基礎(chǔ)光譜中采用標(biāo)準(zhǔn)GB/T29858-2013的方法選出校 正樣品集（包括240個(gè)煙葉樣品）和驗(yàn)證樣品集（包括30個(gè)煙葉樣品）。校正樣品集是建 立校正模型的一組代表性樣品，其主要化學(xué)成分含量或參考值為已知。驗(yàn)證樣品集是驗(yàn)證 校正模型的一組代表性樣品，不包括在校正樣品集中，其主要化學(xué)成分含量或參考值為已 知，且成分含量或參考值分布范圍接近校正樣品集；
[0029] (4)應(yīng)用氣相色譜質(zhì)譜法進(jìn)行步驟（1)得到的270個(gè)煙葉樣品中麥角留醇含量參 考值的測(cè)定，測(cè)定方法是，將煙葉樣品用NaOH溶液（5gNa0H+5mL水+95mL甲醇）水解，水 解液經(jīng)正己烷渦旋提取后，經(jīng)BSTFA衍生，氣相色譜質(zhì)譜法分析。用麥角留醇標(biāo)準(zhǔn)品峰面積 進(jìn)行定量，得出每個(gè)煙葉樣品中麥角留醇含量參考值，煙葉樣品中麥角留醇的含量范圍在 0.658 ~298. 5mg/kg;
[0030] (5)對(duì)步驟（3)得到的校正樣品集的240個(gè)煙葉樣品和校正樣品集的30個(gè) 煙葉樣品的基礎(chǔ)光譜都預(yù)處理。處理