应用电子鼻检测香烟质量的研究

　　【塑胶五金网】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( Q A)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2 min，其中参比气预平衡15 sec，进样60 sec，冲洗30 sec，参比气再平衡15 sec.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Sammon M apping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Q F值为3. 934( Q F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， Q F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Sammon M apping均可用于数据的降维与图像识别。其中PCA技术又有归一化( normalize data) ，相关矩阵(correlation matrix)及自动定标( autoscale data)三种方法。而Sammon M apping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。