一种应用非线性化学指纹图谱鉴别烟叶或烟丝类型的方法.pdf

本发明公开了一种应用非线性化学指纹图谱鉴别烟叶或烟丝类型的方法。该方法利用非线性化学指纹图谱智能分析仪测定各种类型烟叶或烟丝标准样品在振荡体系中电位随时间的变化值，获得各类型烟叶或烟丝标准样品的非线性化学指纹图谱；采用同样的方法获得待测烟叶或烟丝样品的非线性化学指纹图谱；通过计算待测烟叶或烟丝样品与各类型烟叶或烟丝标准样品之间的图谱系统相似度，实现对待测烟叶或烟丝样品类型的定性鉴别。本发明具有以下优点：(1)样品制备简单，不必进行分离提纯等预处理；(2)检验过程快速、简便、有效；(3)图谱信息具备整体性、指纹性和稳定性等特点。

1.  一种应用非线性化学指纹图谱鉴别烟叶或烟丝类型的方法，其特征是，利用非线性化学指纹图谱智能分析仪测定各种类型烟叶或烟丝标准样品在振荡体系中电位随时间的变化值，获得各类型烟叶或烟丝标准样品的非线性化学指纹图谱；采用同样的方法获得待测烟叶或烟丝样品的非线性化学指纹图谱；通过计算待测烟叶或烟丝样品与各类型烟叶或烟丝标准样品之间的图谱系统相似度，实现对待测烟叶或烟丝样品类型的定性鉴别。

2.  如权利要求1所述的一种应用非线性化学指纹图谱鉴别烟叶或烟丝类型的方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)标准样品收集：收集国内主产烟叶或烟丝类型标准样品，备用；
(2)采集标准样品的非线性化学指纹图谱：从每一类型烟叶或烟丝标准样品随机抽取10-100g，经低温烘干后放入高速粉碎机粉碎后过140目筛；准确称取0.50g烟叶或烟丝粉末，加入非线性化学指纹图谱智能分析仪的化学反应器中，应用H⁺-Mn²⁺-CH₃COCH₃-BrO^-₃为振荡体系，获得每一类型烟叶或烟丝标准样品的非线性化学指纹图谱；
(3)采集待测烟叶或烟丝样品的非线性化学指纹图谱：重复步骤(2)，得到待测烟叶或烟丝样品的非线性化学指纹图谱；
(4)系统相似度计算：提取待测烟叶或烟丝样品的非线性化学指纹图谱的特征参数，计算待测烟叶或烟丝样品与各种类型烟叶或烟丝标准样品的系统相似度；
(5)鉴别结论判定：如果待测烟叶或烟丝样品与某一类型烟叶或烟丝标准样品的系统相似度计算值≧90％，则判定为该类型烟叶或烟丝。

3.  如权利要求1或者2所述的一种应用非线性化学指纹图谱鉴别烟叶或烟丝类型的方法，其特征是，所述步骤(2)非线性化学指纹图谱智能分析仪的测试条件为：化学反应器中准确加入0.50g烟叶或烟丝粉末、25.00mL 1mol/mL硫酸溶液、10.00mL 25％丙酮溶液、12.00mL 0.08mol/mL硫酸锰溶液于中，盖好带注射孔和电极的化学反应器盖；开启恒温系统调节化学反应器内温度为60.0℃， 于1000r/min恒速搅拌，5.0min后用移液枪迅速加入3.00mL 0.8mol/mL溴酸钠溶液，记录E-t曲线至电位E不再随时间t变化为止。

4.  如权利要求2所述一种应用非线性化学指纹图谱鉴别烟叶或烟丝类型的方法，其特征是，所述国内主产烟叶或烟丝类型为烤烟、晒红烟、晒黄烟、白肋烟和香料烟。

5.  如权利要求2或4所述一种应用非线性化学指纹图谱鉴别烟叶或烟丝类型的方法，所述提取的待测样品的非线性化学图谱的特征参数，包括诱导时间、振荡周期、振荡寿命、最大振幅、最高电位、最低电位、停振电位和停振时间。

一种应用非线性化学指纹图谱鉴别烟叶或烟丝类型的方法
技术领域
本发明提供了一种应用非线性化学指纹图谱鉴别烟叶(丝)类型的方法，属烟草专卖执法鉴定技术领域。
背景技术
近年来，随着国内卷烟销售结构和档次的迅速提升，非法运输和销售烟叶、烟丝案件频繁发生，各省级以上烟草质检机构每年所接受委托检验的罚没烟叶数量巨大。仅以山东省为例，2014年全省各级公、检、法、烟草专卖执法部门罚没、查扣的烟叶(丝)总量达到了750吨，可制造约11亿支卷烟(2.2万箱，单箱耗丝按35kg计)，不仅扰乱了卷烟销售市场秩序，而且严重影响了烟草行业平稳健康发展。
烟草类型主要有烤烟、晾烟、晒烟以及黄花烟等，但只有烤烟和列入国家烟草专卖局发布的《名晾晒烟名录》(国烟法[2003]72号)的地方晾晒烟叶，才属于烟草专卖品，各级行政执法部门有权依据《中华人民共和国烟草专卖法》，对其实施专卖执法管理。而未列入《名晾晒烟名录》的地方晾晒烟叶，则不受相关法律法规的约束和调整，烟农可以自产自用。因此，各级行政执法部门委托各省级以上烟草质检机构对罚没、查扣的烟叶(丝)样品进行鉴别检验，即成为罚没烟叶(丝)案件依法处理的关键环节。
目前，各省级以上烟草质检机构主要依据国家烟草专卖局发布的《烟叶鉴别检验规程(试行)》(国烟办综〔2007〕275号)开展相关鉴定工作。该规程主要采用感观鉴别检验方法，它对检验人员的素质要求较高，不仅需要掌握烟叶生产种植和分等分级等相关技能，还需具备卷烟生产加工工艺相关知识。然而，目前烟草类型复杂，主要包括烤烟、晒烟(晒红烟、晒黄烟、香料烟)、晾烟(马里兰烟、白肋烟、传统晾烟)等，外观形态上表现各异，包括把烟、散叶、烟丝、烟末、烟梗等，加之烟叶(丝)霉变和不法分子对烟叶(丝)采取染色、 加香加料以及氧化脱色等处理，相应增加了鉴别检验工作的难度，容易导致误判甚至错判的发生。而烟叶(丝)类型的判定结论直接关系到对涉案当事人的刑事、行政处罚的力度，因此，有必要研究开发一种科学、准确、权威的烟叶类型鉴别技术方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现行感观鉴别检验法的不足，提供一种应用非线性化学指纹图谱鉴别烟叶(丝)类型的方法。该方法是一种通用经济、简便易行的科学鉴别烟叶类型的技术，从根本上提高罚没烟叶(丝)类型鉴定的科学性、公正性和权威性，为各级行政执法部门依法打击非法运输和销售烟草专卖品违法犯罪活动提供科学、公正、准确的法律证据。
本发明的技术方案是：一种应用非线性化学指纹图谱鉴别烟叶(丝)类型的方法，其特征是，利用非线性化学指纹图谱智能分析仪测定各种类型烟叶(丝)标准样品在振荡体系中电位随时间的变化值，获得各类型烟叶(丝)标准样品的E-t曲线(称为非线性化学指纹图谱)；采用同样的方法获得待测烟叶(丝)样品的E-t曲线；通过计算待测烟叶(丝)样品与各类型烟叶(丝)标准样品之间的图谱系统相似度，实现对待测烟叶(丝)样品类型的定性鉴别。具体包括以下步骤：
(1)标准样品收集：收集国内主产烟叶(丝)类型标准样品，一般包括烤烟、晒烟(晒红烟、晒黄烟)、白肋烟和香料烟等；
(2)采集标准样品的非线性化学指纹图谱：从每一类型烟叶(丝)标准样品随机抽取10-100g，经低温(温度不超过50℃)烘干后放入高速粉碎机(≧3000r/min)粉碎1～2min，过140目筛，备用；准确称取0.50g烟粉，加入非线性化学指纹图谱智能分析仪的化学反应器中，应用H⁺-Mn²⁺-CH₃COCH₃-BrO^-₃为振荡体系，获得每一类型烟叶(丝)标准样品的非线性化学指纹图谱；
(3)采集待测样品的非线性化学指纹图谱：重复步骤(2)，得到待测烟叶(丝)样品的非线性化学指纹图谱；
(4)系统相似度计算：提取待测烟叶(丝)样品的非线性化学指纹图谱的 特征参数，包括诱导时间、振荡周期、振荡寿命、最大振幅、最高电位、最低电位、停振电位和时间等，计算待测烟叶(丝)样品与各种类型烟叶(丝)标准样品的系统相似度；
(5)鉴别结论判定：如待测样品与某一类型标准样品的系统相似度计算值≧90％，则判定为该类型烟叶(丝)。
所述振荡反应体系为：H⁺-Mn²⁺-CH₃COCH₃-BrO₃^-。
所述非线性化学指纹图谱智能分析仪的测试条件及参数为：在化学反应器中，准确加入0.50g处理后的样品、25.00mL 1mol/mL硫酸溶液、10.00mL 25％丙酮溶液(v:v)、12.00mL 0.08mol/mL硫酸锰溶液，盖好带注射孔和电极的化学反应器盖；开启恒温系统调节化学反应器内温度为60.0℃，于1000r/min恒速搅拌，5.0min后用移液枪迅速加入3.00mL 0.8mol/mL溴酸钠溶液，记录E-t曲线至电位E不再随时间t变化为止。
本发明的技术原理：在某些化学反应体系中，当体系的某些状态参数处于一定范围内时，体系内某个组分或若干组分浓度可发生周期性变化，这一类化学反应称之为B-Z化学振荡反应。化学振荡作为一种分析检测技术，已经广泛应用于中药材、蜂蜜、食醋以及食用油等的真伪鉴定。
目前，烟草(烟叶、烟丝)中已发现和报道的化学成分超过4000种以上，属化学成分极其复杂的黑色体系。本发明以各种类型的烟叶(丝)粉末(标准目数为140目)作为振荡反应的底物，应用H⁺-Mn²⁺-CH₃COCH₃-BrO^-₃为振荡体系，采用非线性化学指纹图谱智能分析仪，测定其在振荡体系中电位随时间的变化值，获得各具特色的E-t曲线(称为非线性化学指纹图谱)。在相同的检测条件下，不同类型的烟叶(丝)因其化学成分组成及其含量的差别，将会得到各具特征的非线性化学指纹图谱，利用该图谱可实现对待测烟叶(丝)样品类型的定性鉴别。
本发明具有以下优点：(1)样品制备简单，不必进行分离提纯等预处理；(2)检验过程快速、简便、有效；(3)图谱信息具备整体性、指纹性和稳定性等特点。
本发明的方法从根本上提高罚没烟叶(丝)类型鉴定的科学性、公正性和权威性，为各级行政执法部门依法打击非法运输和销售烟草专卖品违法犯罪活动提供科学、公正、准确的法律证据。
附图说明
图1为烤烟烟叶(丝)的非线性化学指纹图谱；
图2为晒红烟烟叶(丝)的非线性化学指纹图谱；
图3为晒黄烟烟叶(丝)的非线性化学指纹图谱；
图4为白肋烟烟叶(丝)的非线性化学指纹图谱；
图5为香料烟烟叶(丝)的非线性化学指纹图谱；
图6实施例1待测烟叶(丝)的非线性化学振荡图谱。
具体实施方式
本发明列举实施例旨在详细说明非线性化学指纹图谱在烟叶(丝)类型鉴别上的具体操作方法和应用，不对本发明的范围构成任何限制。本发明所使用的非线性化学指纹图谱智能分析仪为湖南尚泰测控科技有限公司生产，型号为MZ-1B-2，主要部件包括主机、化学反应器、工作电极、精密恒温装置、Matlab数据处理软件；参比电极：雷磁217参比电极；工作电极：雷磁213铂电极。
实施例1
(1)样品处理：收集国内主产烟叶(丝)类型标准样品，包括烤烟、晒红烟、晒黄烟、白肋烟和香料烟等；
(2)测试步骤：从每一类型烟叶(丝)标准样品随机抽取50g；将烟叶(丝)标准样品经低温烘干后放入高速粉碎机粉碎1～2min，过140目筛；在化学反应器中准确加入0.50g处理后的标准样品、25.00mL 1mol/mL硫酸溶液、10.00mL25％丙酮溶液(v:v)、12.00mL 0.08mol/mL硫酸锰溶液，盖好带注射孔和电极的化学反应器盖。开启恒温系统调节化学反应器内温度为60.0℃，于1000r/min恒速搅拌，点击菜单采集数据，5.0min后用迅速加入3.00mL 0.8mol/mL溴酸钠溶液，记录E-t曲线至电位E不再随时间t变化为止，获得每一类型烟叶(丝)标准样品的非线性化学指纹图谱，如附图1-5所示；
(3)重复步骤(2)，得到待测烟叶(丝)样品的非线性化学指纹图谱，如附图6所示；
(4)提取待测样品的非线性化学图谱的特征参数，包括诱导时间、振荡周期、振荡寿命、最大振幅、最高电位、最低电位、停振电位和时间等，代入非线性化学指纹图谱智能分析仪内置的Matlab软件，通过图谱系统相似度计算，该待测样品与烤烟烟叶标准样品的图谱系统相似度为95.21％，与其他4种类型烟叶的相似度均小于90％，据此判定其类型为烤烟烟叶。
同时，采用现行感观鉴别检验方法，由2名具备合格资质的检验员分别对该待测样品进行检验，判定结论与本发明专利方法完全一致，证明该方法的可行性。