專利名稱：一種初烤煙葉主流煙氣中nnk釋放量的預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種初烤煙葉主流煙氣中NNK[4-(甲基亞硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮]釋放量的預(yù)測方法，屬于煙草技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煙氣成分中的4-(甲基亞硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(即NNK)被列為評價卷煙安全性的7種卷煙煙氣有害成分之一。目前我國已經(jīng)建立了卷煙主流煙氣中NNK測定的國家標(biāo)準(zhǔn)。但是通常測定煙氣中NNK的含量需要對樣品進(jìn)行卷制、吸煙機(jī)抽吸捕集及捕集物進(jìn)樣前處理等較為煩瑣的步驟。相對而言，煙草中的一些常量化學(xué)成分的測定步驟就較為簡便。而煙氣中的TSNAs主要來源于煙葉中的ー些化學(xué)成分如氧化氮類物質(zhì)等，這些煙草化學(xué)成分的變化最終會對煙氣成分含量造成影響。由此可知，在煙草化學(xué)成分通過燃燒轉(zhuǎn)換為煙氣成分的過程中經(jīng)歷了一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)分解、生成過程，這一切 過程都屬于ー個復(fù)雜的非線性變化體系。但是從大量文獻(xiàn)及相關(guān)資料來看，對于這種復(fù)雜變化體系間的關(guān)系研究還較少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種初烤煙葉主流煙氣中NNK釋放量的預(yù)測方法，對初烤煙葉的幾項(xiàng)化學(xué)成分進(jìn)行測定后，通過本方法預(yù)測其煙氣中的NNK釋放量，以便于卷煙配方人員及時了解該原料的NNK釋放量水平，并在后期的選料和葉組配方設(shè)計中有效應(yīng)用，從而達(dá)到選料降低NNK釋放量的一種減害措施?，F(xiàn)代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是ー種非線性統(tǒng)計性數(shù)據(jù)建模工具，常用來對輸入和輸出間復(fù)雜的關(guān)系進(jìn)行建摸，網(wǎng)絡(luò)自身通常都是對自然界某種算法或者函數(shù)的逼近。通過利用大量樣本所構(gòu)建的煙草化學(xué)成分與煙氣NNK釋放量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對待測樣品煙氣NNK釋放量水平進(jìn)行預(yù)測，從而避免了進(jìn)行煙氣檢測過程中的一些設(shè)備要求和煩瑣處理步驟。本發(fā)明提出的初烤煙葉主流煙氣中NNK釋放量的預(yù)測方法具體內(nèi)容如下一、預(yù)測方法的建立(I)建模樣品來源2009年的176個初烤煙葉樣品，覆蓋全國47個產(chǎn)地，9個品種，上、中、下3個煙葉部位。(2)建模樣品前處理將待測初烤煙葉進(jìn)行樣品前處理通過人工撕片、剔梗、切絲三個步驟。處理好的煙片(絲)馬上封ロ、貼上標(biāo)簽，統(tǒng)一存放，不混淆。不同煙樣回潮和切絲前后都對設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真地清潔，以保證煙樣間不錯串。所收集的初烤煙葉原料統(tǒng)ー加工，統(tǒng)ー編碼，単一原料分別切絲并卷制成單料煙支(為盡量消除卷煙輔料對研究的干擾，選擇統(tǒng)一透氣度為60CU、克重28g/m2的同批次卷煙紙，將煙葉樣品卷制成無濾嘴卷煙，并以煙支重量指標(biāo)挑選煙支)，不加香加料，挑選后的煙支貯藏在溫度(18±1)°C;濕度(50±10)%的環(huán)境中，分析前取出按煙氣國標(biāo)方法平衡48小時備用。(3)建模樣品化學(xué)成分和煙氣NNK釋放量測定由于某些煙草化學(xué)成分是生成煙氣成分的前體化合物(如碳水化合物、含氮化合物、有機(jī)酸、酚類等)，其含量對煙氣成分的含量影響較大，因此選取25種初烤煙葉化學(xué)成分(總糖、還原糖、氯、鉀、總氮、煙堿、揮發(fā)堿、水分、蛋白質(zhì)、揮發(fā)酸、纖維素、綠原酸、莨菪亭、蕓香苷、總多酚、草酸、丙二酸、 丁二酸、蘋果酸、檸檬酸、棕櫚酸、亞油酸、油酸、亞麻酸、硬脂酸)作為所要研究的指標(biāo)。通過YC/T159-2002連續(xù)流動法測定水溶性糖；通過YC/T161-2002連續(xù)流動法測定總氮；通過YC/T217-2007連續(xù)流動法測定鉀；通過YC/T162-2002連續(xù)流動法測定氯；通過GB/T 232252008光度法測定煙堿；YC/T35—1996返滴定法測定揮發(fā)堿；YC/T 31—1996烘箱法測定水分；YC/T 166—2003克達(dá)爾法測定蛋白質(zhì)；YC/T 2022006高效液相色譜法測定多酚化合物(綠原酸、莨菪亭、蕓香苷、總多酚)；采用水蒸氣蒸餾返滴定法測定測定揮發(fā)酸；煙草中粗纖維的測定的方法測定纖維素；微波輔助衍生化氣相色譜法測定非揮發(fā)性有機(jī)酸(草酸、丙二酸、丁二酸、蘋果酸、檸檬酸、棕櫚酸、亞油酸、油酸、亞麻酸、硬脂酸)，測定出的煙草化學(xué)成分單位換算為％。GB/T23228-2008氣相色譜-熱能分析聯(lián)用法測定煙氣NNK釋放量，測定出的煙氣NNK釋放量換算為每克煙絲的煙氣NNK釋放量為ng/g。(4)建模變量和異常樣品篩選變量篩選一方面可以簡化模型，另一方面是把對煙氣成分影響較小的變量剔除，使模型的預(yù)測能力更強(qiáng)、穩(wěn)健性更好。本研究變量選擇的原則是通過遺傳算法進(jìn)行變量篩選，并根據(jù)以往的機(jī)理研究結(jié)果最大程度的保留產(chǎn)生煙氣成分的前體化合物變量，最終確定合理的建模變量組成為6個化學(xué)成分(蕓香苷、煙絲揮發(fā)堿、亞油酸、總氮、丙二酸、莨菪 Ψ )。異常樣品是遠(yuǎn)離模型整體的樣品，對模型的回歸分析影響明顯，首先通過濃度殘差分析剔出，然后在建模過程中重復(fù)運(yùn)算，再次剔除，直到獲得最佳預(yù)測效果，最終確定的進(jìn)入建模的樣本有63個。(5)建模參數(shù)優(yōu)化和模型內(nèi)部性能評價采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方式建模利用重復(fù)抽樣方法對權(quán)衰減系數(shù)和隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇，最終參數(shù)確定為表I。采用所構(gòu)建的預(yù)測模型的決定系數(shù)(R2)和預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)偏差(SEC)(見式I)評價預(yù)測模型內(nèi)部性能，決定系數(shù)(R2)越大，預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)偏差(SEC)越小，則模型越好，詳見表2。表I模型參數(shù)、權(quán)重數(shù)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
I乂哀減系ik隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)初始化權(quán)$:種了數(shù)
鄉(xiāng)數(shù)-
「 0.0001912-
M絡(luò)權(quán)重數(shù)_73_
模型結(jié)構(gòu)_6-9-1_表2模型內(nèi)部性能指標(biāo)
R2SiC-
0,94661.0518
權(quán)利要求
1.一種初烤煙葉主流煙氣中NNK釋放量的預(yù)測方法，其特征在于包含以下步驟 1)將待測初烤煙葉通過人工撕片、剔梗、切絲三個步驟進(jìn)行樣品前處理； 2)對待測樣品6項(xiàng)煙草化學(xué)成分進(jìn)行檢測，所述的6項(xiàng)煙草化學(xué)成分是蕓香苷、煙絲揮發(fā)堿、亞油酸、總氮、丙二酸、莨菪亭； 3)將待測樣品6項(xiàng)煙草化學(xué)成分測定結(jié)果結(jié)合模型各輸入層系數(shù)計算隱含層9個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)值； 4)將計算所得隱含層9個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)值轉(zhuǎn)換為隱含層9個節(jié)點(diǎn)的輸出值； 5)將計算所得隱含層9個節(jié)點(diǎn)輸出值結(jié)合模型輸出層系數(shù)計算得到煙氣NNK的釋放量 預(yù)測值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種初烤煙葉化學(xué)成分對其煙氣中NNK釋放量的預(yù)測方法，其特征在于所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)為6-9-1，即6個輸入層節(jié)點(diǎn)，9個隱含層節(jié)點(diǎn)，I個輸出層節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種初烤煙葉化學(xué)成分對其煙氣中NNK釋放量的預(yù)測方法，其特征在于其特征在于所述的各輸入層系數(shù)從節(jié)點(diǎn)I至節(jié)點(diǎn)9依次為蕓香苷·5.8751,0. 0267,0. 1115、-4. 5178、-9. 4302,7. 0135、-I. 3608,0. 3429,0. 7252 ;煙絲揮發(fā)堿:-11. 5366、-I. 4423、-3. 5339,0. 3473、-25. 8193,5. 8141、-O. 7226,0. 7927,0. 6689 ;亞油酸-22. 094,-0. 5454,-0. 0261,-6. 7513,-1. 1983,-28. 4432,1. 0106,-1. 1253,-0. 1499 ；總氮4. 788、-6. 9715、-I. 9862,0. 1374,22. 1596,9. 7913、-4. 6466,4. 0555,3. 188 ;丙二酸10. 1001、-7. 2375、-I. 071、-O. 0759,14. 4714,13. 2598、-5. 4016,4. 4017,3. 4564 ；莨菪亭4. 7768、-O. 1888,2. 3222,0. 0096,53. 6722,2. 0108、-O. 1657,0. 2036,0. 1777 ;輸入層偏置系數(shù)-16. 6088,0. 7104,2. 7417、-4. 5478、-51. 7830、-35. 0864、-O. 7788、-O. 367、O.038，其中輸入層偏置值為I。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種初烤煙葉化學(xué)成分對其煙氣中NNK釋放量的預(yù)測方法，其特征在于所述的輸出層系數(shù)為隱含層節(jié)點(diǎn)I輸入層系數(shù)-30. 5840 ;隱含層節(jié)點(diǎn)2輸入層系數(shù)-6. 6403 ;隱含層節(jié)點(diǎn)3輸入層系數(shù)-11. 5215 ;隱含層節(jié)點(diǎn)4輸入層系數(shù)-3. 1321 ；隱含層節(jié)點(diǎn)5輸入層系數(shù)5. 6817 ;隱含層節(jié)點(diǎn)6輸入層系數(shù)32. 897 ;隱含層節(jié)點(diǎn)7輸入層系數(shù)-4. 5677 ;隱含層節(jié)點(diǎn)8輸入層系數(shù)-2. 6631 ;隱含層節(jié)點(diǎn)9輸入層系數(shù)2. 617 ;輸出層偏置系數(shù)5. 4452，其中輸出層偏置值為I。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種初烤煙葉主流煙氣中NNK釋放量的預(yù)測方法。該方法是將待測初烤煙葉通過人工撕片、剔梗、切絲三個步驟進(jìn)行樣品前處理；對待測樣品6項(xiàng)化學(xué)成分(蕓香苷、煙絲揮發(fā)堿、亞油酸、總氮、丙二酸、莨菪亭)進(jìn)行檢測；將6項(xiàng)化學(xué)成分測定結(jié)果結(jié)合模型各輸入層系數(shù)計算隱含層9個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)值；將隱含層9個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)值轉(zhuǎn)換為隱含層9個節(jié)點(diǎn)的輸出值；將隱含層9個節(jié)點(diǎn)輸出值結(jié)合模型輸出層系數(shù)計算得到煙氣NNK的釋放量預(yù)測值。該方法對待測樣品進(jìn)行6項(xiàng)煙草化學(xué)成分常量檢測，即可通過模型預(yù)測其煙氣中NNK含量，能夠由初烤煙葉原料對未來形成的卷煙成品中可能的NNK累積含量進(jìn)行有效預(yù)判，從而指導(dǎo)生產(chǎn)過程中的原料選擇。
文檔編號G01N33/00GK102866234SQ201210384118
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者張濤, 芮曉東, 劉巍, 孫桂芬, 曹紅云, 楊帥, 王嵐, 胡守毅, 馬燕 申請人:云南煙草科學(xué)研究院