[發明專利]一種基于近紅外光譜技術的摻雜牛初乳定性識別方法

在審

• 申請號: 202110146821.6
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112730312A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 朱新華;安長青;楊可;陸暢
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: G01N21/3577
• 分類號: G01N21/3577;G01N21/359;G01N21/35
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于近紅外光譜技術的摻雜牛初乳定性識別方法，屬于食品快速檢測領域。該方法采用傅里葉近紅外光譜儀采集一批牛初乳及摻雜初乳的近紅外漫反射光譜。為了提高識別準確率，首先進行光譜預處理以消除牛初乳的散射效應及噪聲干擾，其中多元散射校正方法為最優預處理方法。進而采用3種無監督模型和3種有監督模型分別對樣品識別準確率進行綜合比較，其中基于全譜建立的偏最小二乘判別分析為最優模型，其測試集識別準確率為94.74%。將未知牛初乳樣品經預處理后的光譜數據代入最佳模型即可對其定性識別。本發明基于近紅外光譜技術定性識別摻雜牛初乳，具有快速、準確和可在線檢測等優點。

技術領域

本發明屬于食品快速檢測領域，特別是涉及一種基于近紅外光譜技術的摻雜牛初乳定性識別方法。

背景技術

牛初乳中富含蛋白質、脂肪等營養成分以及免疫因子、生長因子等生物活性物質，被稱為“乳黃金”。因此，牛初乳廣受消費者青睞，其消費需求在逐漸增加。然而，初乳產量尚不足牛常乳產量的2%，其價格數倍于常乳。這驅使一些商家在初乳中添加一定量的常乳以獲取較高的利潤。這種不法行為不僅嚴重降低了初乳制品的質量，而且侵犯了消費者的合法權益。因此，檢測初乳中常乳摻雜具有重要意義。

生產中通常根據初乳的顏色、密度、粘度及pH值等物理特性評判初乳的品質，但精度較差。中國專利號CN94112165.8所述的一種牛初乳的檢測方法，通過檢測細胞活力指標區別牛初乳與常乳，其特征在于所述細胞檢測包括：細胞定量檢測、巨噬細胞的定量檢測以及巨噬細胞內酶的化學方法測定。其不足之處在于該方法需要對細胞進行培養篩選及細胞染色等，費時費力，且對操作者技術要求高。一些研究人員提出了放射免疫擴散法、高效液相色譜法和免疫透射比濁法等化學分析方法，通過測量初乳中主要營養成分免疫球蛋白含量作為衡量初乳是否摻假以及初乳品質的主要指標。但這些方法等均存在檢測費時，成本高及操作復雜等問題，難以實現初乳品質的快速檢測。

近紅外光譜能夠獲得物質豐富的組成和結構信息，具有分析速度快、效率高、成本低等優點。近紅外光譜技術已被用于預測牛常乳中的蛋白質、脂肪、乳糖含量及體細胞數等，而現有研究均未涉及牛初乳摻雜常乳的定性識別方面。牛初乳中脂肪和蛋白質濃度高，且樣本之間化學成分和粒度差異較大，散射效應會加劇其光譜與低比例摻雜初乳的光譜重疊程度。為此，有必要開發一種基于近紅外光譜技術定性識別摻雜牛初乳的方法，重點是選擇預處理方法以消除樣品對光譜散射效應及噪聲干擾，以保障牛初乳及其乳制品品質，為牛初乳摻雜常乳提供一種快速、準確和可在線檢測的定性識別技術。

發明內容

針對現有技術中的缺陷與不足，本發明的目的在于提供一種基于近紅外光譜技術的摻雜牛初乳定性識別方法。通過傅里葉近紅外光譜儀采集一批牛初乳及摻雜初乳的近紅外漫反射光譜，根據牛初乳非均質的特點，采用光譜預處理方法消除散射效應及噪聲干擾，進而建立定性識別摻雜牛初乳的無監督或有監督模型，對比分析模型識別準確率，確定最佳模型。將未知牛初乳樣品經預處理后的光譜數據代入最佳模型即可對其定性識別。本發明的方法也可以用于羊初乳摻雜的定性識別。

一種基于近紅外光譜技術的摻雜牛初乳定性識別方法，包括如下步驟：

步驟一：收集一批來源于不同地區，不同季節，不同飼養條件的不同個體牛乳樣本；采集奶牛分娩3天內的乳為初乳樣品，正常泌乳期奶牛的鮮乳為常乳樣品；室溫下保存初乳及常乳樣品，按照初乳摻雜常乳質量分數為10%、20%、30%、40%及50%的比例配置摻雜初乳樣品；將每個初乳樣品和配制的摻雜初乳樣品分為3份備用；

步驟二：預熱近紅外光譜測量儀器，設置光譜儀采集參數，主要包括掃描范圍、掃描次數、分辨率；使用振蕩器將樣品混合均勻，在25℃下測量樣品的近紅外光譜，每個樣品3次重復，測量結果平均值為最終光譜數據；

步驟三：根據牛初乳非均質的特點，選擇Savitzky-Golay平滑、標準正態變換、多元散射校正及其組合方法進行光譜預處理，以消除牛初乳樣品對光譜的散射效應及噪聲干擾；利用Kennard-Stone劃分方法將樣本按照2:1或者3:1的比例劃分為校正集和測試集，初乳及不同比例摻雜初乳樣品在校正集和測試集中的比例相同；