近紅外光譜結合偏最小二乘判別分析區分造紙法再造煙葉產品

吳麗君， 殷沛沛， 殷艷飛， 王浩雅， 王保興， 武士杰， 劉恩芬*

(1.云南中煙工業有限責任公司，云南昆明 650106；2.云南中煙再造煙葉有限責任公司，云南昆明 650106)

造紙法再造煙葉最早起源于奧地利、美國、法國和德國等國家，主要目的是回收利用煙草加工過程中產生的煙草廢棄物，提高煙草原料利用率，以及制作雪茄煙的包皮材料等，屬于煙草資源再利用的一種產品[1,2]。而我國煙草行業在規模化生產、產品質量提升和規模化應用等方面取得了突破性進展[3,4]。因此，開發一套高效簡便、快速的再造煙葉產品分類方法對于再造煙葉質量監控有著十分重要的意義。

近紅外光譜分析已經在食品[5]、醫藥[6]、生物[7]和石油化工[8]等領域廣泛應用。模式識別20世紀60年代末被引入化學領域[9]，目前應用很廣泛[10,11]。模式識別常見的方法有偏最小二乘判別分析(Partial Least Squares-Discriminant Analysis，PLS-DA)、 簇獨立軟模式法(Soft Independent Modeling of Class Analogy，SIMCA)和支持向量機(Support Vector Machines，SVM)。SIMCA 法為每個類建立了獨立的 PCA 模型，從而能夠使用類成員。當近紅外光譜數據不同類中的子空間都非常接近時，由于類之間不必要的重疊，從而存在產生非優化鑒別模型的危險[12,13]。PLS-DA 法是基于 PLS 回歸的一種判別分析方法[14,15]，在構造因素時考慮到了輔助矩陣以代碼形式提供的類成員信息，具有比 SIMCA 法更高效的鑒別能力[16]。目前，采用PLS-DA對造紙法再造煙葉產品進行分類的研究尚未見報道。為此，本文通過采集162個再造煙葉樣品的近紅外(NIR)光譜，并結合PLS-DA算法對其品種進行分類，旨在對不同牌號再造煙葉產品分類提供一種新的快速鑒別分析的方法，同時可初步監測再造煙葉產品質量穩定性。……