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21.利用主成分分析计算方法定量描述卷烟内在质量稳定

性的初步探索

石怀彬，甘学文，陈晶波，王瑞，惠康进

（南京卷烟厂技术中心，南京市建邺区梦都路30号210019；）

摘要：本采通过近红外技术与化学计量学相结合探索卷烟产品质量稳定性的定量描述方法。利用主成分分析（PCA）法对原始谱图进行数据降维，排除众多化学信息共存中相互重叠的信息。对卷烟样品的近红外光谱图（NIRs）进行PCA特征抽提，用主成分得分代替烟叶样品的NIRs，根据主成分空间下的马氏距离空间分布情况实现不同类产品的有效识别，讨论了分类方法、光谱预处理技术、主成分个数等对计算结果的影响。通过计算不同批次同类样品各类中心间的马氏距离进行产品质量稳定性分析，并提出用类内平均距离与类间平均距离等定量计算结果表征产品质量稳定性的定量描述方法。

关键词：近红外光谱，主成分分析，马氏距离，卷烟产品质量稳定性

Studyofthequalitativestabilityofcigaretteproductsbyprincipal

componentanalysismethod

ShiHuibin,GanXuewen,ChenJingbo,WangRui,HuiKangjin

(1TechnologyandScienceCenterofNanjingCigaretteFactory,Nanjing210019,China)

AbstractInthispaper,theprimaryresearchresultswerepresentedtoevaluatethequalitativestabilityofcigaretteproductsby

near-infraredspectroscopycoupledwithchemicalmetrologytechniques.Therawspectrawastransformedtocompressthe

originaldataandthecharactersoftheNIRspectrawereselected.Thus,cigarettesampleswerediscriminatedbyMahalanobis

distanceunderprincipalcomponents’spacebyreplacingtherawNIRswiththecorrespondingprincipalscores．Theclassing

methods,pre-processingperformanceandthenumberofprincipalcomponentswerediscussedfortheinfluencetotheresults.ThecigaretteproductstabilitywasevaluatedbycalculatingMahalanobisdistancesofdifferentgroupsofthesameclasses,anda

quantitativedescriptionmethodwasproposedtoidentifythecigaretteproductstabilityaccordingtotheaverageMahalanobisdistancesinaclassorbetweendifferentclasses.

Keywordsnear-infraredspectroscopy,principalcomponentsanalysis,Mahalanobisdistance,qualitativestabilityofcigaretteproducts

烟草化学成分的分析在烟草科研与生产中占有十分重要的地位。但是传统的化学分析方法操作繁琐，周期长、耗费大、污染严重，近红外(Nearinfrared，NIR)光谱分析技术无需复杂的样品前处理即可获得样品内部结构信息，具有“操作简单”、“应用广泛”、“绿色分析”等特点，己广泛用于农业、

石油、化工、医药等行业[1-3]。

近年来，近红外技术在我国烟草行业的发展很快，但绝大部分研究主要集中在烟草常规化学成份的快速测试和应用方面[4-10]，而用于卷烟产品质量稳定性的分析、评价等方面研究很少[11-13]。长期以来，卷烟产品内在质量表征主要通过感官评吸的方法，缺乏直观