陳毅力，紀(jì)立順*，田進(jìn)國，張福民

[1.山東省煙草專賣局（公司），濟(jì)南 250101；2.山東大學(xué)藥學(xué)院，濟(jì)南 250012]

當(dāng)前，卷煙真?zhèn)舞b別作為煙草行業(yè)打私打假、專賣管理工作的重要技術(shù)支撐，已成為各省級(jí)煙草質(zhì)檢機(jī)構(gòu)面臨的主要任務(wù)。2009年，山東省各級(jí)行政執(zhí)法以及煙草專賣部門共查獲涉煙案件 5.83萬起，卷煙0.76萬箱，案值1.41億元。山東省煙草質(zhì)量監(jiān)督檢測站全年共鑒別卷煙樣品13.96萬個(gè)批次，基本做到了“凡查必檢”，為煙草專賣執(zhí)法提供了有力的法律保障。

根據(jù)國家煙草專賣局頒布的《煙草產(chǎn)品鑒別檢驗(yàn)管理辦法》，卷煙真?zhèn)舞b別檢驗(yàn)一般有感觀鑒別法、評(píng)吸鑒別法和儀器鑒別法[1]。在實(shí)際操作中主要采用感官鑒別法，輔之以評(píng)吸鑒別法，這種外觀評(píng)定方法易受到卷煙品牌調(diào)整、包裝技術(shù)改進(jìn)以及其他人為因素的干擾。而儀器鑒別法只能測定卷煙煙絲的總糖、總氮、煙堿、氯、鉀等化學(xué)成分以及焦油量、煙氣煙堿量和一氧化碳量等項(xiàng)目，這些指標(biāo)對(duì)于定性區(qū)別真品、假冒卷煙來說，一是檢驗(yàn)過程復(fù)雜、周期長；二是有些指標(biāo)可能出現(xiàn)高低交錯(cuò)或無顯著性差異，無法給出判定結(jié)論；三是即使檢驗(yàn)結(jié)果存在顯著差異，也難以簡單地?fù)?jù)此做出合理判定。這些因素限制了儀器鑒別方法在卷煙真?zhèn)舞b別中的實(shí)際應(yīng)用。因此，充分利用現(xiàn)代儀器分析技術(shù)手段和研究成果，拓展現(xiàn)有的儀器鑒別方法成為近年來卷煙真?zhèn)舞b別領(lǐng)域的研究方向和發(fā)展趨勢(shì)。

1 卷煙鑒別儀器分析技術(shù)研究現(xiàn)狀

近年來，現(xiàn)代儀器分析方法成功地運(yùn)用于中藥材、食品、飲料等產(chǎn)品的質(zhì)量控制和真?zhèn)舞b別領(lǐng)域，這對(duì)煙草產(chǎn)品鑒別檢驗(yàn)新技術(shù)研究提供了重要啟示。從借鑒和應(yīng)用其他領(lǐng)域某些成熟、完善的儀器分析技術(shù)入手，國內(nèi)煙草產(chǎn)品鑒別檢驗(yàn)技術(shù)研究獲得了新的突破和進(jìn)展。

1.1 人工嗅覺系統(tǒng)

人工嗅覺系統(tǒng)，又稱電子鼻，集成了化學(xué)傳感器、計(jì)算技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及模式識(shí)別等新技術(shù)，能夠模仿人和動(dòng)物的嗅覺器官，檢測和識(shí)別任何帶有復(fù)雜氣味和揮發(fā)性成分的產(chǎn)品[2-3]。一般化學(xué)分析儀器檢測出的是樣品中某種或某幾種化學(xué)成分的定性與定量結(jié)果，電子鼻給出的則是樣品中全部揮發(fā)性成分的信息。與其他化學(xué)分析儀器相比，電子鼻具有購置成本低、便于攜帶、檢測速度快以及無需進(jìn)行樣品前處理等優(yōu)點(diǎn)，因而，已廣泛應(yīng)用于食品、酒類和飲料等的品質(zhì)檢測與識(shí)別[4-6]。

黃駿雄等[7]首次報(bào)道了利用 32個(gè)傳感器單元組成的電子鼻系統(tǒng)，鑒別和判定卷煙產(chǎn)品的真?zhèn)涡?。該研究采用?dòng)態(tài)頂空法測定了兩種國產(chǎn)品牌卷煙的真品與贗品，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示真品與贗品卷煙存在明顯的差別。鄒小波等[8]用金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器陣列組成的電子鼻，采用主成分分析法和聚類分析法對(duì)3種品牌卷煙的煙氣樣本進(jìn)行分析，證明該方法能夠較好地區(qū)分卷煙品牌和等級(jí)，三種品牌卷煙的識(shí)別率均超過85%以上。黃祖剛等[9]也對(duì)用電子鼻傳感器技術(shù)來鑒別和判定卷煙真?zhèn)蔚目尚行赃M(jìn)行了初步探討。該研究應(yīng)用4個(gè)單元金屬氧化物傳感器陣列構(gòu)成電子鼻系統(tǒng)，采用運(yùn)算復(fù)雜度較小的特征提取與模式識(shí)別方法，實(shí)現(xiàn)了3種品牌卷煙的區(qū)分和鑒別。

1.2 近紅外光譜分析技術(shù)

近紅外光譜儀作為集光譜學(xué)、化學(xué)計(jì)量學(xué)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)為一體的航天探測尖端技術(shù)，具有操作簡單、分析速度快、無污染等優(yōu)點(diǎn)，被稱為“綠色分析技術(shù)”，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、農(nóng)業(yè)、食品等領(lǐng)域中的有關(guān)成分分析檢測和生產(chǎn)過程在線品質(zhì)控制，并迅速延伸至中藥材、食品和農(nóng)副產(chǎn)品的定性鑒定分析[10-11]。

近十年來，近紅外光譜技術(shù)在煙草化學(xué)成分分析、卷煙煙氣成分分析、卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)以及煙絲在線水分檢測等方面均有大量文獻(xiàn)報(bào)道[12-13]。與之相比，近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于卷煙定性鑒別研究相對(duì)較少。王家俊等[14]探討了基于化學(xué)計(jì)量學(xué)方法與近紅外光譜分析技術(shù)，判別卷煙品質(zhì)等級(jí)的快速方法。通過采用SIGMA分類法與偏最小二乘法，結(jié)合卷煙近紅外光譜數(shù)據(jù)，建立了3個(gè)不同級(jí)別卷煙的分類模型，用于甄別卷煙真?zhèn)?。該方法操作簡單，快速?zhǔn)確。葛炯等[15]通過對(duì)A牌卷煙進(jìn)行近紅外光譜掃描，采用光譜因子分析法建立A牌卷煙的標(biāo)準(zhǔn)模型，并應(yīng)用該模型對(duì)88個(gè)A牌卷煙樣品、80個(gè)非A牌卷煙樣品以及10個(gè)假冒A牌卷煙進(jìn)行鑒別。結(jié)果顯示，A牌、非A牌和假冒A牌卷煙的鑒別準(zhǔn)確率分別為92.0%、93.6%和100.0%。該模型鑒別的準(zhǔn)確性較高，可以作為卷煙真?zhèn)舞b別的一種輔助手段。唐雪梅等[16]通過對(duì)待測樣品進(jìn)行預(yù)處理，解決了樣品的含水率、煙絲完整性的差異而導(dǎo)致經(jīng)常產(chǎn)生誤判的問題，并選擇3個(gè)卷煙樣品進(jìn)行驗(yàn)證，檢測準(zhǔn)確率分別達(dá)到 97.52%、96.94%、98.61%。因此，應(yīng)用近紅外光譜技術(shù)進(jìn)行卷煙真?zhèn)味ㄐ耘袆e是可行的。

1.3 色譜或色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)

色譜和色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是目前最為成熟、普遍的一種化學(xué)定性、定量分析手段。色譜指紋圖譜技術(shù)是一種綜合的、可量化的色譜鑒定手段，在不需要弄清檢測樣品復(fù)雜成分的情況下，通過比較圖譜的相似性可以得知比較樣品之間的質(zhì)量均一性和穩(wěn)定性。通過對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行定性或定量分析，將結(jié)果與已知的指紋圖譜庫進(jìn)行比較就可以進(jìn)行內(nèi)在質(zhì)量控制和定性鑒別[17-18]。

上世紀(jì)末，色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)大量應(yīng)用于卷煙揮發(fā)性香氣成分分析以及品牌風(fēng)格等的研究，為隨后進(jìn)行卷煙定性鑒別奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)[19-20]。馮建躍等[21]首先采用吸附絲氣相色譜方法采集和分析了紅塔山牌卷煙的揮發(fā)性成分，對(duì) 10個(gè)真品進(jìn)行了R型聚類分析和R型因子分析，從26個(gè)組分中提取出對(duì)卷煙質(zhì)量起主導(dǎo)作用的7個(gè)特征變量（組分），并對(duì)其豐度進(jìn)行了討論，進(jìn)而建立了紅塔山卷煙的質(zhì)量模型，用2個(gè)真品和2個(gè)假冒品對(duì)模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果令人滿意。李軍等[22]和廖堃等[23]分別利用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法，基于卷煙揮發(fā)性、半揮發(fā)性成分特征峰，研究測定了2種和12種國產(chǎn)名牌卷煙的指紋圖譜，并與仿冒產(chǎn)品對(duì)照，表明這是一種有效、簡便、快速、專屬性強(qiáng)的卷煙真?zhèn)舞b別方法。王玉等[24]采用同一方法研究了 11種卷煙樣品的揮發(fā)性成分，并采用歐氏距離類平均法對(duì)90個(gè)成分峰進(jìn)行了聚類分析。結(jié)果表明，該方法可為卷煙真?zhèn)舞b別提供參考。

2 儀器分析技術(shù)在卷煙鑒別應(yīng)用中存在的問題與展望

目前，國內(nèi)對(duì)利用電子鼻進(jìn)行卷煙鑒別的研究尚屬起步階段。事實(shí)上，電子鼻系統(tǒng)容易受到煙草本身龐大數(shù)量的化學(xué)成分、數(shù)學(xué)模型建立的準(zhǔn)確程度以及傳感器靈敏度等多種因素的干擾和影響，因而對(duì)卷煙真?zhèn)涡缘淖R(shí)別準(zhǔn)確率較低。應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，電子鼻系統(tǒng)某種程度上存在先天制約因素。煙草化學(xué)成分量大且復(fù)雜多變，極易對(duì)電子鼻的傳感器產(chǎn)生污染，既影響傳感器的使用壽命，又降低了系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，可能就會(huì)進(jìn)入靈敏度高、準(zhǔn)確度差的誤區(qū)。因此，電子鼻系統(tǒng)應(yīng)用于卷煙鑒別有待進(jìn)一步研究與開發(fā)。朱先約等[25]提出了今后電子鼻的研究發(fā)展方向：一是人類及哺乳動(dòng)物的嗅覺機(jī)理、行為特征研究；二是氣敏傳感器的敏感性、穩(wěn)定性改進(jìn)；三是確立選擇模式識(shí)別算法的指導(dǎo)性原則等。筆者認(rèn)為，電子鼻對(duì)道路稽查非法運(yùn)輸煙草專賣品案件，可能效果較理想。它可以在不破壞車載物品包裝的前提下，實(shí)現(xiàn)簡便快速探測卷煙、煙葉、煙絲等煙草制品的目的，有力打擊非法運(yùn)輸煙草專賣品違法犯罪活動(dòng)。當(dāng)然，這種電子鼻系統(tǒng)必須具備陣列規(guī)模小、便于攜帶、測試方便、信號(hào)處理與識(shí)別算法簡單等特點(diǎn)，否則，將影響其實(shí)際使用效果。

近紅外光譜分析的基本原理是通過采集掃描真品卷煙樣品的原始光譜，利用主成分分析、聚類分析等方法對(duì)一階微分光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析建模，通過檢測比對(duì)和驗(yàn)證相同品牌待測卷煙與真品卷煙的相關(guān)光譜數(shù)據(jù)的相似度，實(shí)現(xiàn)鑒別卷煙真?zhèn)蔚哪康摹Ｔ摲椒ǖ募夹g(shù)關(guān)鍵是采用不同的預(yù)處理方法、光譜波長范圍建立真品卷煙定性檢測模型。從有關(guān)研究結(jié)果看，近紅外光譜技術(shù)對(duì)卷煙鑒別的準(zhǔn)確率較低，相信隨著近紅外光譜儀的普及以及化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件、應(yīng)用模型的研究開發(fā)，近紅外光譜分析技術(shù)一定會(huì)在行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測工作中發(fā)揮更大的作用。

毋庸置疑，氣相色譜或氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是一種專屬性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高的真?zhèn)舞b別方法。雖然有人嘗試將氣相色譜和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)用于卷煙真?zhèn)舞b別上，但該方法也存在明顯的缺點(diǎn)：一是前處理操作復(fù)雜，檢測周期長；二是揮發(fā)性成分的篩選對(duì)聚類分析結(jié)果影響較大；三是聚類分析參數(shù)是否最優(yōu)有待進(jìn)一步研究。

每一種牌號(hào)（規(guī)格）卷煙的葉組配方、香精香料配方千差萬別，表現(xiàn)出各自獨(dú)特的嗅香和吸味風(fēng)格，其煙草化學(xué)成分尤其是揮發(fā)性、半揮發(fā)性成分必然是各具特色，并具有專屬性和唯一性?；诖?，電子鼻、近紅外光譜和氣相色譜或氣相-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分別應(yīng)用于卷煙真?zhèn)舞b別研究，較好地反映了卷煙質(zhì)量、風(fēng)格的整體性、模糊性和穩(wěn)定性。如果在涉煙案件鑒定尤其是涉煙刑事案件鑒定中，作為卷煙定性鑒別的客觀、科學(xué)證據(jù)，可以發(fā)揮與外觀鑒別相互印證、互為補(bǔ)充的作用，從根本上彌補(bǔ)現(xiàn)行感官鑒別方法的局限性。

總之，國內(nèi)對(duì)利用現(xiàn)代儀器分析技術(shù)方法進(jìn)行卷煙真?zhèn)舞b別的研究取得了重要進(jìn)展，但目前還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。相信隨著有關(guān)研究的不斷深入，現(xiàn)代儀器分析技術(shù)在判定卷煙真?zhèn)畏矫嬉欢ň哂懈鼜V闊的應(yīng)用前景。

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