摘　要　应用AOTF－近红外光谱法测定了406个不同地区、不同等级烟草样品的近红外光谱，用Unscrambler定量分析软件将光谱与对应的化学成分相关联，建立了烟草中总糖、还原糖、总烟碱和钾的回归模型。总糖、还原糖、总烟碱和钾含量近红外光谱分析模型的决定系数R2分别为0.9840、0.9866、0.9884和0.9201。用这些模型对未知样品进行了预测，总糖、还原糖、总烟碱和钾模型预测的平均相对标准偏差分别为2.23%、2.31%、3.60%和5.98%。实验结果表明，AOTF－NIR技术可以用于烟草主要化学成分的检测，并为此技术用于卷烟生产过程中的在线检测和监控提供依据。 主题词　声光可调滤光器；近红外光谱；烟草化学成分；偏最小二乘法（PLS） 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号： 引　言 烟草中的主要化学成分（总糖、总烟碱、总氮、蛋白质等）含量是表征烟草质量的重要指标，因此烟草化学成分分析在烟草科研中起着相当重要的作用。常规的分析方法费时、费力、操作繁琐复杂，而近红外光谱分析（NIR）则具有简便、快速、低成本、无污染以及样品的非破坏性和多组分同时测定等优点，已广泛应用于食品、石油、化工、医药等行业[1]。物质分子中C-H、N-H、O-H和C=O等基团振动频率的合频与倍频的吸收正好落在近红外区，因此，近红外技术比较适合于分析与这些基团有直接或间接关系的成分。烟草中的总糖、还原糖、烟碱和总氮等都包含了这些基团，故近红外技术是分析这些成分的一种理想分析技术。 传统的红外分光光度技术采用棱镜或光栅做色散元件，以这些色散元件为核心的红外光谱测量系统，结构复杂，设计和生产成本高，使得分析检测仅适于实验室条件下应用。自20世纪80年代后期，一种新型的色散元件——声光可调滤光器（Acousto-optic tunable filter，简称AOTF）逐渐受到人们的重视[2-6]。AOTF是基于各向异性的双折射晶体的声光衍射原理，利用超声波与特定的晶体作用而产生分光的光电器件[7－9]。与传统的基于机械调谐分光元件的光谱仪器相比，以AOTF作为分光元件的光谱仪具有明显的优越性：它结构简单，光学系统无移动性部件，体积小，集光能力强，最吸引人之处在于它的波长切换快、重现性好，程序化的波长控制使得这种仪器的应用具有更大的灵活性，尤其是外部防尘和内置的温度、湿度集成控制装置，大大提高了仪器的环境适应性，加之全固态集成设计产生优异的避震性能，使其近年来在工业在线和现场（室外）分析中得到越来越广泛的应用[10,11]。 AOTF的出现和应用，结束了检测分析只能在实验室进行的历史，将过去必须在室内，且对温度、湿度、防震均有严格要求的近红外光谱仪，转移到了生产在线和现场。就卷烟行业来说，对卷烟加工过程、烟叶储存养护过程、入库及在库烟叶内在质量的检测和监控，可以为烟厂提高产品质量和产品的科技含量提供保证。采用AOTF－近红外光谱技术（AOTF－NIR）进行烟草主要化学成分含量的检测目前在国内外还少有报道。我们将自制的样品杯和旋转平台应用于AOTF－NIR技术，对检测烟草总糖、还原糖、总烟碱和钾的含量作了初步研究，扫描了406个不同地区、不同等级的烟草样品，利用光谱和化学成分含量之间的关系建立了AOTF－NIR定量分析模型，为AOTF－NIR技术用于卷烟生产加工过程的在线和现场质量监测控制提供了依据。

摘　要　应用AOTF－近红外光谱法测定了406个不同地区、不同等级烟草样品的近红外光谱，用Unscrambler定量分析软件将光谱与对应的化学成分相关联，建立了烟草中总糖、还原糖、总烟碱和钾的回归模型。总糖、还原糖、总烟碱和钾含量近红外光谱分析模型的决定系数R2分别为0.9840、0.9866、0.9884和0.9201。用这些模型对未知样品进行了预测，总糖、还原糖、总烟碱和钾模型预测的平均相对标准偏差分别为2.23%、2.31%、3.60%和5.98%。实验结果表明，AOTF－NIR技术可以用于烟草主要化学成分的检测，并为此技术用于卷烟生产过程中的在线检测和监控提供依据。 主题词　声光可调滤光器；近红外光谱；烟草化学成分；偏最小二乘法（PLS） 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号： 引　言 烟草中的主要化学成分（总糖、总烟碱、总氮、蛋白质等）含量是表征烟草质量的重要指标，因此烟草化学成分分析在烟草科研中起着相当重要的作用。常规的分析方法费时、费力、操作繁琐复杂，而近红外光谱分析（NIR）则具有简便、快速、低成本、无污染以及样品的非破坏性和多组分同时测定等优点，已广泛应用于食品、石油、化工、医药等行业[1]。物质分子中C-H、N-H、O-H和C=O等基团振动频率的合频与倍频的吸收正好落在近红外区，因此，近红外技术比较适合于分析与这些基团有直接或间接关系的成分。烟草中的总糖、还原糖、烟碱和总氮等都包含了这些基团，故近红外技术是分析这些成分的一种理想分析技术。 传统的红外分光光度技术采用棱镜或光栅做色散元件，以这些色散元件为核心的红外光谱测量系统，结构复杂，设计和生产成本高，使得分析检测仅适于实验室条件下应用。自20世纪80年代后期，一种新型的色散元件——声光可调滤光器（Acousto-optic tunable filter，简称AOTF）逐渐受到人们的重视[2-6]。AOTF是基于各向异性的双折射晶体的声光衍射原理，利用超声波与特定的晶体作用而产生分光的光电器件[7－9]。与传统的基于机械调谐分光元件的光谱仪器相比，以AOTF作为分光元件的光谱仪具有明显的优越性：它结构简单，光学系统无移动性部件，体积小，集光能力强，最吸引人之处在于它的波长切换快、重现性好，程序化的波长控制使得这种仪器的应用具有更大的灵活性，尤其是外部防尘和内置的温度、湿度集成控制装置，大大提高了仪器的环境适应性，加之全固态集成设计产生优异的避震性能，使其近年来在工业在线和现场（室外）分析中得到越来越广泛的应用[10,11]。 AOTF的出现和应用，结束了检测分析只能在实验室进行的历史，将过去必须在室内，且对温度、湿度、防震均有严格要求的近红外光谱仪，转移到了生产在线和现场。就卷烟行业来说，对卷烟加工过程、烟叶储存养护过程、入库及在库烟叶内在质量的检测和监控，可以为烟厂提高产品质量和产品的科技含量提供保证。采用AOTF－近红外光谱技术（AOTF－NIR）进行烟草主要化学成分含量的检测目前在国内外还少有报道。我们将自制的样品杯和旋转平台应用于AOTF－NIR技术，对检测烟草总糖、还原糖、总烟碱和钾的含量作了初步研究，扫描了406个不同地区、不同等级的烟草样品，利用光谱和化学成分含量之间的关系建立了AOTF－NIR定量分析模型，为AOTF－NIR技术用于卷烟生产加工过程的在线和现场质量监测控制提供了依据。

摘　要　应用AOTF－近红外光谱法测定了406个不同地区、不同等级烟草样品的近红外光谱，用Unscrambler定量分析软件将光谱与对应的化学成分相关联，建立了烟草中总糖、还原糖、总烟碱和钾的回归模型。总糖、还原糖、总烟碱和钾含量近红外光谱分析模型的决定系数R2分别为0.9840、0.9866、0.9884和0.9201。用这些模型对未知样品进行了预测，总糖、还原糖、总烟碱和钾模型预测的平均相对标准偏差分别为2.23%、2.31%、3.60%和5.98%。实验结果表明，AOTF－NIR技术可以用于烟草主要化学成分的检测，并为此技术用于卷烟生产过程中的在线检测和监控提供依据。 主题词　声光可调滤光器；近红外光谱；烟草化学成分；偏最小二乘法（PLS） 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号： 引　言 烟草中的主要化学成分（总糖、总烟碱、总氮、蛋白质等）含量是表征烟草质量的重要指标，因此烟草化学成分分析在烟草科研中起着相当重要的作用。常规的分析方法费时、费力、操作繁琐复杂，而近红外光谱分析（NIR）则具有简便、快速、低成本、无污染以及样品的非破坏性和多组分同时测定等优点，已广泛应用于食品、石油、化工、医药等行业[1]。物质分子中C-H、N-H、O-H和C=O等基团振动频率的合频与倍频的吸收正好落在近红外区，因此，近红外技术比较适合于分析与这些基团有直接或间接关系的成分。烟草中的总糖、还原糖、烟碱和总氮等都包含了这些基团，故近红外技术是分析这些成分的一种理想分析技术。 传统的红外分光光度技术采用棱镜或光栅做色散元件，以这些色散元件为核心的红外光谱测量系统，结构复杂，设计和生产成本高，使得分析检测仅适于实验室条件下应用。自20世纪80年代后期，一种新型的色散元件——声光可调滤光器（Acousto-optic tunable filter，简称AOTF）逐渐受到人们的重视[2-6]。AOTF是基于各向异性的双折射晶体的声光衍射原理，利用超声波与特定的晶体作用而产生分光的光电器件[7－9]。与传统的基于机械调谐分光元件的光谱仪器相比，以AOTF作为分光元件的光谱仪具有明显的优越性：它结构简单，光学系统无移动性部件，体积小，集光能力强，最吸引人之处在于它的波长切换快、重现性好，程序化的波长控制使得这种仪器的应用具有更大的灵活性，尤其是外部防尘和内置的温度、湿度集成控制装置，大大提高了仪器的环境适应性，加之全固态集成设计产生优异的避震性能，使其近年来在工业在线和现场（室外）分析中得到越来越广泛的应用[10,11]。 AOTF的出现和应用，结束了检测分析只能在实验室进行的历史，将过去必须在室内，且对温度、湿度、防震均有严格要求的近红外光谱仪，转移到了生产在线和现场。就卷烟行业来说，对卷烟加工过程、烟叶储存养护过程、入库及在库烟叶内在质量的检测和监控，可以为烟厂提高产品质量和产品的科技含量提供保证。采用AOTF－近红外光谱技术（AOTF－NIR）进行烟草主要化学成分含量的检测目前在国内外还少有报道。我们将自制的样品杯和旋转平台应用于AOTF－NIR技术，对检测烟草总糖、还原糖、总烟碱和钾的含量作了初步研究，扫描了406个不同地区、不同等级的烟草样品，利用光谱和化学成分含量之间的关系建立了AOTF－NIR定量分析模型，为AOTF－NIR技术用于卷烟生产加工过程的在线和现场质量监测控制提供了依据。

摘　要　应用AOTF－近红外光谱法测定了406个不同地区、不同等级烟草样品的近红外光谱，用Unscrambler定量分析软件将光谱与对应的化学成分相关联，建立了烟草中总糖、还原糖、总烟碱和钾的回归模型。总糖、还原糖、总烟碱和钾含量近红外光谱分析模型的决定系数R2分别为0.9840、0.9866、0.9884和0.9201。用这些模型对未知样品进行了预测，总糖、还原糖、总烟碱和钾模型预测的平均相对标准偏差分别为2.23%、2.31%、3.60%和5.98%。实验结果表明，AOTF－NIR技术可以用于烟草主要化学成分的检测，并为此技术用于卷烟生产过程中的在线检测和监控提供依据。 主题词　声光可调滤光器；近红外光谱；烟草化学成分；偏最小二乘法（PLS） 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号： 引　言 烟草中的主要化学成分（总糖、总烟碱、总氮、蛋白质等）含量是表征烟草质量的重要指标，因此烟草化学成分分析在烟草科研中起着相当重要的作用。常规的分析方法费时、费力、操作繁琐复杂，而近红外光谱分析（NIR）则具有简便、快速、低成本、无污染以及样品的非破坏性和多组分同时测定等优点，已广泛应用于食品、石油、化工、医药等行业[1]。物质分子中C-H、N-H、O-H和C=O等基团振动频率的合频与倍频的吸收正好落在近红外区，因此，近红外技术比较适合于分析与这些基团有直接或间接关系的成分。烟草中的总糖、还原糖、烟碱和总氮等都包含了这些基团，故近红外技术是分析这些成分的一种理想分析技术。 传统的红外分光光度技术采用棱镜或光栅做色散元件，以这些色散元件为核心的红外光谱测量系统，结构复杂，设计和生产成本高，使得分析检测仅适于实验室条件下应用。自20世纪80年代后期，一种新型的色散元件——声光可调滤光器（Acousto-optic tunable filter，简称AOTF）逐渐受到人们的重视[2-6]。AOTF是基于各向异性的双折射晶体的声光衍射原理，利用超声波与特定的晶体作用而产生分光的光电器件[7－9]。与传统的基于机械调谐分光元件的光谱仪器相比，以AOTF作为分光元件的光谱仪具有明显的优越性：它结构简单，光学系统无移动性部件，体积小，集光能力强，最吸引人之处在于它的波长切换快、重现性好，程序化的波长控制使得这种仪器的应用具有更大的灵活性，尤其是外部防尘和内置的温度、湿度集成控制装置，大大提高了仪器的环境适应性，加之全固态集成设计产生优异的避震性能，使其近年来在工业在线和现场（室外）分析中得到越来越广泛的应用[10,11]。 AOTF的出现和应用，结束了检测分析只能在实验室进行的历史，将过去必须在室内，且对温度、湿度、防震均有严格要求的近红外光谱仪，转移到了生产在线和现场。就卷烟行业来说，对卷烟加工过程、烟叶储存养护过程、入库及在库烟叶内在质量的检测和监控，可以为烟厂提高产品质量和产品的科技含量提供保证。采用AOTF－近红外光谱技术（AOTF－NIR）进行烟草主要化学成分含量的检测目前在国内外还少有报道。我们将自制的样品杯和旋转平台应用于AOTF－NIR技术，对检测烟草总糖、还原糖、总烟碱和钾的含量作了初步研究，扫描了406个不同地区、不同等级的烟草样品，利用光谱和化学成分含量之间的关系建立了AOTF－NIR定量分析模型，为AOTF－NIR技术用于卷烟生产加工过程的在线和现场质量监测控制提供了依据。

在烟草行业，随着科技的进步，从原料供应、评价、信息体系的建立和逐步完善，使得烟草化学成分的快速分析和质量追踪显的日益重要。如何在打叶复烤生产线上对片烟的化学成分的快速检测分析和确保烟叶原料批次间质量的相对稳定，传统分析技术的分析速度难以达到要求。随着近红外技术的出现，特别是最适合在线分析的AOTF近红外技术的成熟应用，使打叶复烤在线化学成分检测和质量控制得以实现。 近红外分析技术具有快速、无损、不消耗试剂、不需要样品预处理的特点，已在国内烟草行业得到了广泛的应用，特别是针对烟草粉末常规化学成分检测的实验室应用已经非常成熟，但对打叶复烤在线检测分析尚未见相关报道。针对于此，济 南金宏利实业有限公司与天昌国际烟草有限公司合作，应用美国Brimrose公司Luminar 4030型AOTF近红外光谱仪对打叶复烤过程中化学成分的快速检测进行研究，取得了很好的结果！

采用AOTF近红外光谱仪对切丝线烟丝的化学成分进行快速分析，能够实时监控生产线上配方的稳定性以及工艺参数的稳定性。该方法对卷烟企业在线生产的指导、工艺的优化、产品质量的稳定、增加企业的效益具有非常重要的意义

AOTF近红外光谱仪对于烟草行业卷烟样品的感官质量评价进行分析，验证分析的结果完全能够达到实际应用的要求，具有巨大的应用价值： （1）评价结果准确可靠，减少人为因素引起的误差。目前卷烟的感官质量主要是根据专业评吸师的主观感受去进行评价，还没有一个法定的仪器能够做到这一点。虽然这些评吸师都经过专业训练，但是不同的人对同一卷烟产品做出的感官评价还是会有差别的。如果采用AOTF近红外光谱仪来分析卷烟的感官质量，就能完全避免因为人为因素产生误差的可能性。 （2）快速高效，节省成本。一种卷烟的感官质量的评价，需要6位以上的评吸师对6项指标一一作出评价，给出分值，综合几位评吸师的评分结果，进行平均，得到各项指标的最终结果，费时费力。应用AOTF近红外光谱仪可以在1分钟内得到所有感官指标的准确结果，高效快速，节省大量的时间、人力和物力。 （3）有利于评吸师的身体健康。

成品卷烟市场上假烟现象比较严重，特别是一些高档品牌的卷烟，假冒现象更为严重，而且制假水平逐渐提高，很难通过普通的常规检测方法判断真假。目前，尚未有专门的仪器能够快速准确地对卷烟的真假进行有效判别。 采用Luminar 5030便携式近红外光谱仪对成品卷烟的烟丝部位直接进行扫描，几十秒钟就可快速鉴别卷烟的真假。 利用AOTF近红外光谱仪对于烟草行业成品卷烟的真假进行分析，验证分析的结果完全能够达到实际应用的要求。对于加强打击假冒伪劣的卷烟产品，维护卷烟企业和消费者的利益，具有重大的意义。

目前，烟草行业实验室中对烟草粉末的化学成分的分析大多采用AA3等流动注射分析仪，该方法分析时间长，需要对样品进行复杂的处理，消耗大量的试剂，不同的指标要不同的通道进行测试。 采用LUMINAR5030便携式近红外光谱仪对烟草的粉末进行扫描，几分钟就可快速得到烟碱、总糖、还原糖、钾和氯等各检测指标的结果。

目前，烟草行业尚没有直接无损检测烟叶化学成分的方法。实验室常规检测仪器分析烟叶化学成分需要对烟叶进行烘干、研磨、浸提和检测多个步骤，检测完后，烟叶将不复存在。该方法分析时间长，需要对样品进行复杂的处理，消耗大量的试剂，不同的指标要不同的通道进考虑到烟叶粉末的制备仍需要经过烘干，粉碎和研磨过程，然后制成40目或60目样品，大约需要3小时，不能满足烟叶采购现场检测的需要，也不能充分发挥近红外分析技术优势，因此建立一套或几套与当前烟叶发展形式相适应的，能够适用于现场的近红外检测模型，具有非常重大的意义。采用AOTF近红外光谱仪对烟叶化学成分进行快速无损检测，验证检测的结果完全能够达到实际应用的要求。行测试。

根据国家局有关文件精神，卷烟企业逐步取消打叶线，原料的使用和储运均采用片烟方式，为了更好的适应今后的发展，在线检测和库存烟叶的养护中方便快捷的检测，建立片烟近红外检测模型具有非常重要的意义。可以将检测移动到陈化现场进行，这大大提高了工作效率，节省了大量人力。近红外检测快速的特点又提高了检测结果的时效性，可以很好的利用检测结果来指导生产。

采用AOTF近红外光谱仪对切丝线烟丝的化学成分进行快速分析，能够实时监控生产线上配方的稳定性以及工艺参数的稳定性。该方法对卷烟企业在线生产的指导、工艺的优化、产品质量的稳定、增加企业的效益具有非常重要的意义

声光可调滤波器（AOTF）的原理基于光在各向异性介质中的声折射。装置由粘在双折射晶体上的压电导层构成。当导层被应用的射频（RF）信号激发时，在晶体内产生声波。传导中的声波产生折射率的周期性调制。这提供了一个移动的相栅，在特定条件下折射入射光束的部分。对于一个固定的声频，光频的一个窄带满足相匹配条件，被累加折射。RF频率改变，光的带通中心相应改变以维持相匹配条件。 Brimrose 得到24包烟草混合物样品，分为两组，标注着 1-12 和 21-32。 两组间的唯一区别是分属8个烟草类型的前两个，它们的唯一区别是种植年限和等级组成。1 - 12 包被用于随后的研究。

初步探讨了不同光谱采集方式对AOTF近红外光谱技术检测烟草主要化学成分及建模的影响。结果表明，以旋转方式采集光谱可以得到更多的样品信息，所建立的模型精度较高。

摘　要　应用AOTF－近红外光谱法测定了406个不同地区、不同等级烟草样品的近红外光谱，用Unscrambler定量分析软件将光谱与对应的化学成分相关联，建立了烟草中总糖、还原糖、总烟碱和钾的回归模型。总糖、还原糖、总烟碱和钾含量近红外光谱分析模型的决定系数R2分别为0.9840、0.9866、0.9884和0.9201。用这些模型对未知样品进行了预测，总糖、还原糖、总烟碱和钾模型预测的平均相对标准偏差分别为2.23%、2.31%、3.60%和5.98%。实验结果表明，AOTF－NIR技术可以用于烟草主要化学成分的检测，并为此技术用于卷烟生产过程中的在线检测和监控提供依据。 主题词　声光可调滤光器；近红外光谱；烟草化学成分；偏最小二乘法（PLS） 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号： 引　言 烟草中的主要化学成分（总糖、总烟碱、总氮、蛋白质等）含量是表征烟草质量的重要指标，因此烟草化学成分分析在烟草科研中起着相当重要的作用。常规的分析方法费时、费力、操作繁琐复杂，而近红外光谱分析（NIR）则具有简便、快速、低成本、无污染以及样品的非破坏性和多组分同时测定等优点，已广泛应用于食品、石油、化工、医药等行业[1]。物质分子中C-H、N-H、O-H和C=O等基团振动频率的合频与倍频的吸收正好落在近红外区，因此，近红外技术比较适合于分析与这些基团有直接或间接关系的成分。烟草中的总糖、还原糖、烟碱和总氮等都包含了这些基团，故近红外技术是分析这些成分的一种理想分析技术。 传统的红外分光光度技术采用棱镜或光栅做色散元件，以这些色散元件为核心的红外光谱测量系统，结构复杂，设计和生产成本高，使得分析检测仅适于实验室条件下应用。自20世纪80年代后期，一种新型的色散元件——声光可调滤光器（Acousto-optic tunable filter，简称AOTF）逐渐受到人们的重视[2-6]。AOTF是基于各向异性的双折射晶体的声光衍射原理，利用超声波与特定的晶体作用而产生分光的光电器件[7－9]。与传统的基于机械调谐分光元件的光谱仪器相比，以AOTF作为分光元件的光谱仪具有明显的优越性：它结构简单，光学系统无移动性部件，体积小，集光能力强，最吸引人之处在于它的波长切换快、重现性好，程序化的波长控制使得这种仪器的应用具有更大的灵活性，尤其是外部防尘和内置的温度、湿度集成控制装置，大大提高了仪器的环境适应性，加之全固态集成设计产生优异的避震性能，使其近年来在工业在线和现场（室外）分析中得到越来越广泛的应用[10,11]。 AOTF的出现和应用，结束了检测分析只能在实验室进行的历史，将过去必须在室内，且对温度、湿度、防震均有严格要求的近红外光谱仪，转移到了生产在线和现场。就卷烟行业来说，对卷烟加工过程、烟叶储存养护过程、入库及在库烟叶内在质量的检测和监控，可以为烟厂提高产品质量和产品的科技含量提供保证。采用AOTF－近红外光谱技术（AOTF－NIR）进行烟草主要化学成分含量的检测目前在国内外还少有报道。我们将自制的样品杯和旋转平台应用于AOTF－NIR技术，对检测烟草总糖、还原糖、总烟碱和钾的含量作了初步研究，扫描了406个不同地区、不同等级的烟草样品，利用光谱和化学成分含量之间的关系建立了AOTF－NIR定量分析模型，为AOTF－NIR技术用于卷烟生产加工过程的在线和现场质量监测控制提供了依据。