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中图分类号：F303 文献标识：A 文章编号：1006-7833（2012）01-070-02
摘 要 探讨了烟草质量的概念以及如何运用光谱学技术检测烟草的质量，就三种常用的光谱检测技术气相色谱法、质谱法和近红外红外光谱法进行了详细介绍。并对薄层色谱法、分光光度法、气相色谱-质谱法、毛细管电泳法和高效液相色谱-质谱法等几种方法进行了简要介绍，与气相色谱法、质谱法和近红外扫描光谱法相比，在其它方面也有很好的应用价值。
关键词 质量 光谱 检测 方法
一、引言
烟草质量的好坏是烟草行业赖以生存和发展的基础，是提高烟草行业总体竞争实力的重要保障。各烟草有关部门和企业就烟草质量、管理、和检测方法等进行了大量的研究，依据国家标准GB/T6583-1994和国际标准ISO8402-1994分别建立自己的评价标准，来保证烟草的质量，为烟草市场提供合格的产品。
目前国内对烟草质量评价方法有很多，但定量分析却很少；对质量的单因素研究较多，对质量的光谱学的综合研究分析很少。多年来，烟草质量的评价大多是依靠外观形状和感官来判断，由于人们生活水平的提高以及科学技术的发展，对烟草质量评价的国家标准、技术性和可靠性等要求也在不断提高。因此，科学客观地评价烟草质量，对提高烟草行业的经济效益具有重要意义，同时还可以为下游烟草产品开发提供基本保证。
多年来，烟草研究者一直在探索烟草质量的检测技术，试图直接用烟草中的不同化学成分的多少来评价烟草的好坏。为解决这一问题，已有研究者采用气相色谱（GC）、质谱（MS）、高效液相色谱（HPLC）等技术来检测烟草中的有机物等。徐绍东[1]建立了用气相色谱法来检测烟草中的苯甲酸酯类物质，提供了很好的参考方法。刘青等[2]用液相色谱法来检测烟草中的苯甲酸、山梨酸等物质，此法方便、准确可靠，具有很好的应用价值。最近，于春霞等[3]采用近红外光谱分析技术来评价烟草的品质，该方法样品处理简单、精度高、成本低、分析速度快等优点, 现已被广泛应用于农业、石化和食品等领域。
烟草是重要的经济作物，在农业和国际贸易中占有重要地位，也是国民经济的重要组成部分，烟草质量的好坏也会影响社会的发展与稳定。随着科学技术的发展，烟草中的很多物质被提取作为中草药用于医疗，如果检测方法达不到要求，有毒物未检测出，人类食用后，会与人体内的代谢物发生反应，可能诱发女性乳房癌、造成男性不育等疾病。可见，烟草质量的好坏对人体健康存在很大的危害。
烟草中的主要化学成分含量是表征烟草质量的主要化学指标，因此烟草质量的分析在烟草科研中也起着重要作用。传统的测试手段取样、检测和数据分析等方面耗费大量人力和物力，且可靠性也较差。随着相关检测技术的不断提高，烟草质量的检测也开始有定性或半定量向定量发展，由人工测定向仪器智能化发展，基于光谱检测技术和应用也得到了很快发展，越来越受人们欢迎，如可见近红外方法是发展和应用最快的技术；然而国内尝试近红外法检测烟草中有效成分的报告还很少。本文在以上检测方法的基础上探讨了多种利用光谱法来评价烟草质量的现代仪器检测技术，为检测方法的优化和改进提供技术参考，同时介绍了了未来具有前景的检测方法和技术。
二、实验部分
（一）试剂和仪器
盐酸、氯化钠、乙酸乙酯、无水乙醇、山梨酸、苯甲酸、对羟基苯甲酸酯标准品、甲醇、无水乙醚和乙酸铵。
（二）仪器条件
气相色谱条件：毛细管色谱柱(30m×0.25mm×0.25m)；汽化室温度为250oC；柱温为160oC(保持30min)，然后以30oC/min 的速率升温至230oC；检测器温度为280oC；进样量为1μL；分流比1/10。
液相色谱条件：色谱内径为150mm×4.6mm，粒径为5μm，苯甲酸和山梨酸测定波长为230nm，柱温为40oC，流动相为苯甲酸和山梨酸。流速为1.0mL/min；进样体积为20μL。
三、结果与讨论
（一）气相色谱检测法
标准储备液的配置：准确称取一定量的待测物质，用无水乙醇溶解并定容至100mL标准使用液，再用甲醇分别配制不同的的标准使用液。
烟草样品的前处理：称取烟草样品5.0g至50mL锥形瓶中，加适量蒸馏水至全部盖住烟草样品，慢慢煮沸，保持沸腾约40min，并小心振荡冷却后，加稀盐酸1mL至pH值为2左右，加3.5gNaCl，加入乙酸乙酯50mL，振蕩30min，静置后取上层有机溶液移至50mL锥形瓶中，再加入20mL乙酸乙酯重复提取三次，合并提取液，旋转蒸发浓缩。加入少量无水乙醇溶解残留物，小柱用5mL无水乙醇淋洗，取3mL溶液过小柱纯化分离，无水乙醇多次淋洗，洗涤液收集在10mL容量瓶中定容。取2μL上述溶液进行气相色谱分析，烟草样品溶液的气相色谱图如下图1所示，不同的信号强度值表示烟草中含有的不同有机物，与标准图谱对比即可知此物。
图1 烟草样品的色谱图
（二）液相色谱检测方法
根据需要配制标准溶液，并用甲醇溶液稀释成所需的工作线。标准工作溶液的不同物质的响应值均应在仪器检测的范围内。在确定的分析条件下，对标准工作溶液进行分析，苯甲酸和山梨酸的保留时间分别约为5. 7min和8. 1min，见图2。
图2 苯甲酸和山梨酸标准工作液色谱图
根据有关文献，苯甲酸和山梨酸的测定波长为230nm，对羟基苯甲酸酯类的测定波长为254nm。同时也采用多种色谱柱进行比较，发现采用C18柱的分离效果较好。由于苯甲酸、山梨酸与对羟基苯甲酸酯类沸点相差不大，如果想达到完全分离，需采用梯度洗脱，本实验选用双组分的流动相，仅改变流动相的组成，具有较好的效果。通过大量实验发现，此法简便准确能检测出烟草中的六种不同有机物，最低检测限均达到1.5mg/ kg，应用到实际样品的检测中，也取得令人满意的结果。
（三）近红外光谱检测法
物质在强电磁波辐射下，会发生电子跃迁、分子振动等，会在某些特定波长位置形成物质成分和特定吸收信息[4,5]。近红外谱光谱于1800年被williamHersche发现，是人类发现最早的非可见光谱。按照国际定义，近红外光谱是指波长在780-2526nm范围内的电磁波。在电磁波谱中，红外光谱可分为三部分：近红外(MR)、中红外(MIR)和远红外(FIR)。近红外由于最靠近红光，所以叫近红外。在整个电磁波谱中，除近红外以外，还有远红外、中红外、微波、中波和长波等，每一波长的范围都有自己特性和应用。二十世纪九十年代，近红外光谱技术基于分子振动机理作为一种成熟技术逐渐用于实验室各种植物的化学成分快速测定[6]。
检测方法：取少量粉末, 置于玛瑙研钵中，轻轻研碎，搅匀，而后用形压样器压成透明的薄片，取出放在光谱仪上。光谱采集条件为：扫描范围为4000-10000cm-1，分辨率为4cm-1，扫描次数为34次。扫描前，首先打开机器预热30min，扫描时用空气条件作背景，每测一个样品扫描一次背景，如下图3为烟草样品的近红外光谱和一阶导数光谱。
图3 烟草样品的近红外和一阶导数光谱
（四）其它检测技术
目前，对烟草质量检测方法还有薄层色谱法、分光光度法、质谱法、高效液相色谱法等。针对烟草中的不同组分，首先对烟草中的待测组分的浓缩提取；然后，再对提取的样品选取适合的仪器进行检测。薄层色谱法，是将从烟草中提取的样品涂布于玻璃板或铝基片上，形成一层均匀薄层，而后与标准的对照物色谱图作对比的一种简便方法，此法设备简单、操作方便，但可靠性差。分光光度法是通过测定烟草提取液中某些物质在一定波长范围内光的吸收度，对其进行定性或半定量分析的一种方法，由于仪器本身的缺点，准确性很差，已不能满足现代化检测技术要求，已被淘汰。
高效液相色谱法是将烟草提取液加入具有不同比例的混合溶剂中，注入有固定相的色谱柱中，在柱内把各成分分离后，进入检测器进行检测的一种分析方法。此法对样品要求不是很高，而不受样品环境的影响。相对于薄层色谱法和分光光度法具有很好的分析效果。
气相色谱-质谱法是把气相色谱和液相质谱联在一起使用的一种方法，此法灵敏度较高，具有较好的分离度和针对性，能检测烟草中的不同组分的物质，但分析繁琐耗时，花费较大，不常使用。高效液相色谱-质谱法是把高效液相色谱和质谱仪联合使用的分析方法，此法灵敏度较高，部分化合物的检测限可与质谱法相媲美，同时又简便快捷，是进行烟草质量分析较为理想的技术方法。
四、结论
综上所述，详细浅谈了烟草质量的光谱学检测的常用方法如气相法、质谱法和近红外扫描法，三种方法具有操作简便、花费低和可行性强，在实际中得到了很好的应用。并对薄层色谱法、分光光度法、气相色谱-质谱法、毛细管电泳法和高效液相色谱-质谱法等几种方法进行了简要介绍，与气相色谱法、质谱法和近红外扫描光谱法相比，在其它方面也有很好的分析效果，在烟草质量检测中也具有很好的应用价值。
参考文献：
[1]徐绍东.气相色谱法测定一缩二乙二醇双苯甲酸醋的汽化热.化学通报.1996.5:35-38.
[2]刘青.液相色谱法测定中药合剂、糖浆剂中苯甲酸、山梨酸和对羟基苯甲酸酯类防腐剂.中国卫生检验杂质.2002.12.3:288-289.
[3]于春霞等.基于近红外光谱和SIMCA算法的烟叶部位相似性分析.光谱学与光谱分析.2011.4.31:924-927.
[4]段焰青等.FT- NIR光谱法定量分析烟草薄片中5种化学成分.激光与红外.2007.37.10:1058-1061.
[5]王家俊.FTIR -ATR指纹图谱的主成分分析-马氏距离法应用于烟用香精质量控制.光谱学与光谱分析.2007.27.5:895-898.
[6]周超等.近红外光谱检测技术在农业和食品分析中的应用.农产品加工.2006.11:46-47.
摘 要 探讨了烟草质量的概念以及如何运用光谱学技术检测烟草的质量，就三种常用的光谱检测技术气相色谱法、质谱法和近红外红外光谱法进行了详细介绍。并对薄层色谱法、分光光度法、气相色谱-质谱法、毛细管电泳法和高效液相色谱-质谱法等几种方法进行了简要介绍，与气相色谱法、质谱法和近红外扫描光谱法相比，在其它方面也有很好的应用价值。
关键词 质量 光谱 检测 方法
一、引言
烟草质量的好坏是烟草行业赖以生存和发展的基础，是提高烟草行业总体竞争实力的重要保障。各烟草有关部门和企业就烟草质量、管理、和检测方法等进行了大量的研究，依据国家标准GB/T6583-1994和国际标准ISO8402-1994分别建立自己的评价标准，来保证烟草的质量，为烟草市场提供合格的产品。
目前国内对烟草质量评价方法有很多，但定量分析却很少；对质量的单因素研究较多，对质量的光谱学的综合研究分析很少。多年来，烟草质量的评价大多是依靠外观形状和感官来判断，由于人们生活水平的提高以及科学技术的发展，对烟草质量评价的国家标准、技术性和可靠性等要求也在不断提高。因此，科学客观地评价烟草质量，对提高烟草行业的经济效益具有重要意义，同时还可以为下游烟草产品开发提供基本保证。
多年来，烟草研究者一直在探索烟草质量的检测技术，试图直接用烟草中的不同化学成分的多少来评价烟草的好坏。为解决这一问题，已有研究者采用气相色谱（GC）、质谱（MS）、高效液相色谱（HPLC）等技术来检测烟草中的有机物等。徐绍东[1]建立了用气相色谱法来检测烟草中的苯甲酸酯类物质，提供了很好的参考方法。刘青等[2]用液相色谱法来检测烟草中的苯甲酸、山梨酸等物质，此法方便、准确可靠，具有很好的应用价值。最近，于春霞等[3]采用近红外光谱分析技术来评价烟草的品质，该方法样品处理简单、精度高、成本低、分析速度快等优点, 现已被广泛应用于农业、石化和食品等领域。
烟草是重要的经济作物，在农业和国际贸易中占有重要地位，也是国民经济的重要组成部分，烟草质量的好坏也会影响社会的发展与稳定。随着科学技术的发展，烟草中的很多物质被提取作为中草药用于医疗，如果检测方法达不到要求，有毒物未检测出，人类食用后，会与人体内的代谢物发生反应，可能诱发女性乳房癌、造成男性不育等疾病。可见，烟草质量的好坏对人体健康存在很大的危害。
烟草中的主要化学成分含量是表征烟草质量的主要化学指标，因此烟草质量的分析在烟草科研中也起着重要作用。传统的测试手段取样、检测和数据分析等方面耗费大量人力和物力，且可靠性也较差。随着相关检测技术的不断提高，烟草质量的检测也开始有定性或半定量向定量发展，由人工测定向仪器智能化发展，基于光谱检测技术和应用也得到了很快发展，越来越受人们欢迎，如可见近红外方法是发展和应用最快的技术；然而国内尝试近红外法检测烟草中有效成分的报告还很少。本文在以上检测方法的基础上探讨了多种利用光谱法来评价烟草质量的现代仪器检测技术，为检测方法的优化和改进提供技术参考，同时介绍了了未来具有前景的检测方法和技术。
二、实验部分
（一）试剂和仪器
盐酸、氯化钠、乙酸乙酯、无水乙醇、山梨酸、苯甲酸、对羟基苯甲酸酯标准品、甲醇、无水乙醚和乙酸铵。
（二）仪器条件
气相色谱条件：毛细管色谱柱(30m×0.25mm×0.25m)；汽化室温度为250oC；柱温为160oC(保持30min)，然后以30oC/min 的速率升温至230oC；检测器温度为280oC；进样量为1μL；分流比1/10。
液相色谱条件：色谱内径为150mm×4.6mm，粒径为5μm，苯甲酸和山梨酸测定波长为230nm，柱温为40oC，流动相为苯甲酸和山梨酸。流速为1.0mL/min；进样体积为20μL。
三、结果与讨论
（一）气相色谱检测法
标准储备液的配置：准确称取一定量的待测物质，用无水乙醇溶解并定容至100mL标准使用液，再用甲醇分别配制不同的的标准使用液。
烟草样品的前处理：称取烟草样品5.0g至50mL锥形瓶中，加适量蒸馏水至全部盖住烟草样品，慢慢煮沸，保持沸腾约40min，并小心振荡冷却后，加稀盐酸1mL至pH值为2左右，加3.5gNaCl，加入乙酸乙酯50mL，振蕩30min，静置后取上层有机溶液移至50mL锥形瓶中，再加入20mL乙酸乙酯重复提取三次，合并提取液，旋转蒸发浓缩。加入少量无水乙醇溶解残留物，小柱用5mL无水乙醇淋洗，取3mL溶液过小柱纯化分离，无水乙醇多次淋洗，洗涤液收集在10mL容量瓶中定容。取2μL上述溶液进行气相色谱分析，烟草样品溶液的气相色谱图如下图1所示，不同的信号强度值表示烟草中含有的不同有机物，与标准图谱对比即可知此物。
图1 烟草样品的色谱图
（二）液相色谱检测方法
根据需要配制标准溶液，并用甲醇溶液稀释成所需的工作线。标准工作溶液的不同物质的响应值均应在仪器检测的范围内。在确定的分析条件下，对标准工作溶液进行分析，苯甲酸和山梨酸的保留时间分别约为5. 7min和8. 1min，见图2。
图2 苯甲酸和山梨酸标准工作液色谱图
根据有关文献，苯甲酸和山梨酸的测定波长为230nm，对羟基苯甲酸酯类的测定波长为254nm。同时也采用多种色谱柱进行比较，发现采用C18柱的分离效果较好。由于苯甲酸、山梨酸与对羟基苯甲酸酯类沸点相差不大，如果想达到完全分离，需采用梯度洗脱，本实验选用双组分的流动相，仅改变流动相的组成，具有较好的效果。通过大量实验发现，此法简便准确能检测出烟草中的六种不同有机物，最低检测限均达到1.5mg/ kg，应用到实际样品的检测中，也取得令人满意的结果。
（三）近红外光谱检测法
物质在强电磁波辐射下，会发生电子跃迁、分子振动等，会在某些特定波长位置形成物质成分和特定吸收信息[4,5]。近红外谱光谱于1800年被williamHersche发现，是人类发现最早的非可见光谱。按照国际定义，近红外光谱是指波长在780-2526nm范围内的电磁波。在电磁波谱中，红外光谱可分为三部分：近红外(MR)、中红外(MIR)和远红外(FIR)。近红外由于最靠近红光，所以叫近红外。在整个电磁波谱中，除近红外以外，还有远红外、中红外、微波、中波和长波等，每一波长的范围都有自己特性和应用。二十世纪九十年代，近红外光谱技术基于分子振动机理作为一种成熟技术逐渐用于实验室各种植物的化学成分快速测定[6]。
检测方法：取少量粉末, 置于玛瑙研钵中，轻轻研碎，搅匀，而后用形压样器压成透明的薄片，取出放在光谱仪上。光谱采集条件为：扫描范围为4000-10000cm-1，分辨率为4cm-1，扫描次数为34次。扫描前，首先打开机器预热30min，扫描时用空气条件作背景，每测一个样品扫描一次背景，如下图3为烟草样品的近红外光谱和一阶导数光谱。
图3 烟草样品的近红外和一阶导数光谱
（四）其它检测技术
目前，对烟草质量检测方法还有薄层色谱法、分光光度法、质谱法、高效液相色谱法等。针对烟草中的不同组分，首先对烟草中的待测组分的浓缩提取；然后，再对提取的样品选取适合的仪器进行检测。薄层色谱法，是将从烟草中提取的样品涂布于玻璃板或铝基片上，形成一层均匀薄层，而后与标准的对照物色谱图作对比的一种简便方法，此法设备简单、操作方便，但可靠性差。分光光度法是通过测定烟草提取液中某些物质在一定波长范围内光的吸收度，对其进行定性或半定量分析的一种方法，由于仪器本身的缺点，准确性很差，已不能满足现代化检测技术要求，已被淘汰。
高效液相色谱法是将烟草提取液加入具有不同比例的混合溶剂中，注入有固定相的色谱柱中，在柱内把各成分分离后，进入检测器进行检测的一种分析方法。此法对样品要求不是很高，而不受样品环境的影响。相对于薄层色谱法和分光光度法具有很好的分析效果。
气相色谱-质谱法是把气相色谱和液相质谱联在一起使用的一种方法，此法灵敏度较高，具有较好的分离度和针对性，能检测烟草中的不同组分的物质，但分析繁琐耗时，花费较大，不常使用。高效液相色谱-质谱法是把高效液相色谱和质谱仪联合使用的分析方法，此法灵敏度较高，部分化合物的检测限可与质谱法相媲美，同时又简便快捷，是进行烟草质量分析较为理想的技术方法。
四、结论
综上所述，详细浅谈了烟草质量的光谱学检测的常用方法如气相法、质谱法和近红外扫描法，三种方法具有操作简便、花费低和可行性强，在实际中得到了很好的应用。并对薄层色谱法、分光光度法、气相色谱-质谱法、毛细管电泳法和高效液相色谱-质谱法等几种方法进行了简要介绍，与气相色谱法、质谱法和近红外扫描光谱法相比，在其它方面也有很好的分析效果，在烟草质量检测中也具有很好的应用价值。
参考文献：
[1]徐绍东.气相色谱法测定一缩二乙二醇双苯甲酸醋的汽化热.化学通报.1996.5:35-38.
[2]刘青.液相色谱法测定中药合剂、糖浆剂中苯甲酸、山梨酸和对羟基苯甲酸酯类防腐剂.中国卫生检验杂质.2002.12.3:288-289.
[3]于春霞等.基于近红外光谱和SIMCA算法的烟叶部位相似性分析.光谱学与光谱分析.2011.4.31:924-927.
[4]段焰青等.FT- NIR光谱法定量分析烟草薄片中5种化学成分.激光与红外.2007.37.10:1058-1061.
[5]王家俊.FTIR -ATR指纹图谱的主成分分析-马氏距离法应用于烟用香精质量控制.光谱学与光谱分析.2007.27.5:895-898.
[6]周超等.近红外光谱检测技术在农业和食品分析中的应用.农产品加工.2006.11:46-47.