应用电子鼻检测香烟质量的研究

应用电子鼻检测香烟质量的研究
应用电子鼻检测香烟质量的研究黄骏雄蒋弘江阎哲(中国科学院生态环境研究中心北京100085)黄骏雄男,58岁,研究员,博士生导师,从事有机分析、非线性色谱及相关分离技术的研究。

电子鼻又称气味扫描仪,是80年代末90年代初出现的一项新颖仿生检测技术,它将电化学传感器检测、数模转换、计算技术、化学计量学及人工神经网络等现代高科技集中于一身,模仿生物感官―鼻子的功能,能鉴别和判断带有气味的各种样品,包括气体、液体和固体的物质。与其他常规仪器分析方法如气相色谱相比,样品无须前处理,因此基本上不用任何有机溶剂,被认为是一种新颖的绿色仿生检测技术[1].而且分析快速、简便,完成一次测定仅需几分钟,能及时提供产品的有关信息。与人和动物的嗅觉判别相比,它的测定更为客观,不受生物体主观因素的影响,结果更为可靠,重现性更好。因此,它的出现引起了人们广泛的注意,在饮料、烟草、食品、包装材料、化妆品、环境、医药等部门越来越多地用于质量保证(QA)和生产流程的质量控制(QC)。本文采用英国AromaScan公司生产的LabStation电子鼻仪器对国产香烟的质量鉴别进行了初步的研究。文献上虽然也有用电子鼻区分不同烟草的报道[3,4],但在区别不同等级的香烟及判别其真伪产品方面尚未见到同类的报道。

1实验部分1.1仪器英国AromaScan公司的LabStation型电子鼻,具有32个传感器的阵列及PCA与数据处理和图像识别软件。

1.2样品阿诗玛与金芒果牌的真伪香烟由河南省烟草质量检测站提供**云烟与普通云烟由云南昆明卷烟厂提供。测试前样品原封储存在室温避光处,开封取样后的香烟仍用胶纸密封后储存备用。每次取3支香烟,取出烟丝混合后装入样品管。

测试过程中调节载气湿度用的蒸馏水由Millipore公司的MilliQ净水器纯化制备。

1.3实验条件样品室温度30℃,相对湿度20~50,一个样品分析的周期为2min,其中参比气预平衡15sec,进样60sec,冲洗30sec,参比气再平衡15sec.为了保证数据的稳定、可靠和代表性,每个样品重复测定的次数均在5次以上。

1.4数据处理全部原始数据采用PCA和SammonMapping两种方法进行图像识别,并比较相2结果与讨论2.1真伪香烟产品的判别我们先后测定了阿诗玛烟及金芒果烟的真品与赝品。采用动态顶空法测定,实验结果显示出真品与赝品香烟存在着明显的差别。图1中真品金芒果香烟集中在图的左边区域而赝品集中在右边区域,其QF值为3.934(QF值2时,样品差别不大,可视为一类)。值得注意的是,图1中空心的实验点与同类其他实验点相距较远,经检查这些空心的实验点均是每个样品的**次测定得到的实验结果,表明测定系统尚未达到完全平衡。因而保证系统达到完全平衡是得到可靠数据的首要条件。

2.2香烟等级的判别在同样的实验条件下,测试了云南昆明卷烟厂提供的云烟**、普通品及试制品的三种烟样,结果也令人满意。图2表示云烟**与普通品的测定结果,云烟**在左边区域,而普通品在右边区域,两者区别极为明显,QF值为13.995云烟普通品与试制品也有明显的差别。

品(▲)与赝品()鉴别的PCA识别图(▲)与**()鉴别的PCA识别图我们对和两种降维及图像显示方法在香烟质量鉴别中的应用进行了比较。金芒果真、赝品实验数据的处理结果如表1所示,而云烟**与普通品的结果比较如表2所示。

方法归一化相关矩阵强度归一化自动定标从表1和表2中的数据比较起来看对香烟质量及等级评定而言,PCA与SammonMapping均可用于数据的降维与图像识别。其中PCA技术又有归一化(normalizedata),相关矩阵(correlationmatrix)及自动定标(autoscaledata)三种方法。而SammonMapping方法中又可分为归一化从上述表中数据可知,同一样品采用不同方法处理数据后的QF值不同。所以一般选择能得到*大QF值的数据处理方法。

2.4方法重现性的考察为考察方法的重现性,我们对阿诗玛的真品与赝品分别取样测定后,再隔3天,7天,14天,22天后分别测定,得到结果如图3所示。图3表明阿诗玛真、赝品的重现性。在*初7天内数据相当集中。若用S表示样品,下标表示间隔天数,S及S数据的QF值相互比较后发现S的值均小于2,而S的值方法归一化相关矩阵强度归一化自动定标均大于2,表明一周后样品性质发生了变化。同样情况发生在赝品中,所示发散与偏移的程度比真品要大,见表3所示。但是真品与赝品的分布区域仍表现出明显的差别,它们之间的QF值均大于4.

▲(△)、(□)、◆(◇)、(○)分别代表第1天、3天、7天、14天、22天测定的结果实心点真品数据,空心点为赝品数据样品对(真品)间隔天数样品对(真品)间隔天数3结论电子鼻是一种快捷、简便的新颖检测仪器,与普通成分分析仪器相比,它不需进行样品前处理,很少或几乎不用任何有机溶剂,能快速提供被测样品的整体信息,指示样品的隐含特征。经实验结果证明,在烟草行业中可用于鉴别产品是否合格及等级的分类、生产流程是否稳定与正常、市场商品的真伪,是用于QA与QC测定不可缺少的工具之一。

致谢本工作承路易企业有限公司北京办事处提供仪器,特致谢忱。

(下转44页)合物三个铜离子中形成一中心空穴,被硝酸根阴离子所占据,基于一价铜离子与CO等小分子的配位作用,依此类推,该空穴也可以由其它如一氧化碳之类的惰性小分子参与,因而这种潜在的催化作用可以改变载体的成键和反应特征,也为小分子的催化活化方面提供了新的选择途径总之,我们通过取代[Cu(dppm)(NO中弱配位的硝酸根制备了配合物[CuOH,并通过元素分析,红外,X射线四圆衍射分析等手段探讨了配合物的物理及化学性质。

[7]杨瑞娜,胡晓院,金斗满。无机化学学报,1999,15697~708.

(上接53页)[1]黄骏雄,田莉娟。现代仪器应用与维修,1991,16.

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