[發明專利]保質期內和過期高溫滅菌牛奶的快速鑒定方法

在審

• 申請號: 202110503705.5
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113310928A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 張淑君;蘇俊東;王海童;南良康;羅雪路;丁磊
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G01N21/3577
• 分類號: G01N21/3577;G06F30/27;G06K9/62
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 張紅兵

本發明屬于奶品分析技術領域，具體涉及保質期內和過期高溫滅菌牛奶的快速鑒定方法。本發明的領域與中紅外光譜分析領域有關。發明的主要步驟為：獲得保質期內和過期高溫滅菌牛奶樣品中紅外光譜數據，對原始中紅外光譜進行預處理，去除異常值，將預處理后的數據集分為訓練集和測試集，對訓練集進行光譜波段選擇，在訓練集上構建預測模型，使用測試集和驗證集對模型進行評估。所述檢測的應用包括：用模型預測高溫滅菌牛奶是否保存超過6個月。本發明具有測試速度快、對樣品無損、可同時大批量檢測等突出優點。

技術領域

本發明屬于奶品分析技術領域，具體涉及一種保質期內和過期高溫滅菌牛奶的快速鑒定方法。本發明的領域與中紅外光譜領域相關。

背景技術

國產高溫滅菌牛奶的保質期通常為1～6個月，利樂紙盒包裝為6個月，透明塑料袋包裝通常為1個月。高溫滅菌牛奶是指在牛奶加工工藝中，采取了高溫瞬間滅菌法(UHT)，在130～150℃中，處理0.5～4s的牛奶。這種方法滅菌溫度較高，可以除去絕大多數的微生物，同時滅菌時間較短，可以較好的保留大部分營養物質^[1]。但牛乳中含有嗜冷菌產生的大量耐熱脂肪酶和蛋白酶，即使經UHT處理后酶活仍然有部分存在，在貯藏過程中繼續緩慢分解脂肪和蛋白質而導致產品品質下降，貨架期縮短^[2]，同時隨著貯藏時間的增加，牛奶中的蛋白質二級結構會發生改變^[3]。市場上有廠家修改生產日期，導致過期牛奶流入市場，致使消費者引用后發生腹瀉、嘔吐等事件發生，而高溫滅菌牛奶保存時間的檢測手段少有研究，針對高溫滅菌牛奶是否過期鑒別技術的研究尚未報導。

目前缺乏對保質期內和過期高溫滅菌牛奶的快速鑒定技術，通過中外光譜技術實現的高溫滅菌牛奶過期與否的快速鑒定技術，可以為市場監管部門提供一種快捷方便的檢測技術，對市場行為進行監控和約束。中紅外光譜分析是近年來快速發展起來的一種快速、無損、無公害、可多組分同時分析的現代技術，且廣泛應用于牛奶的品質測定中，目前已成功應用在高溫滅菌牛奶的熱敏性蛋白質含量^[4]測定中，而通過測定的蛋白質變化引起的中紅外光譜的改變，可以反映出牛奶的保存時間，故可利用中紅外光譜(MIR)建立保質期內和過期高溫滅菌牛奶的快速鑒定方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種保質期內和過期高溫滅菌牛奶的快速鑒定方法。為了確定本發明最佳的預處理和建模算法組合，對光譜數據使用了包括不處理在內的5種預處理方法，結合2種建模方法，共建立了10個保質期內與過期高溫滅菌牛奶鑒定模型。并且通過對光譜數據進行Pearson相關性檢驗和相關性的顯著性分析篩選出建模使用的特征光譜。所建立的模型在測試集上的準確率為1.00，在驗證集上的準確率為1.00。

本發明的技術方案如下所述：

一種保質期內和過期高溫滅菌牛奶的快速鑒定技術，所述的方法包括以下步驟：

1)選取奶樣：分別采集保質期內和過保質期的高溫滅菌牛奶作為樣本；

2)采集中紅外光譜:利用乳成分檢測儀對檢測樣本進行掃描，通過與其相連的計算機輸出樣本對應的透光率，得到樣本光譜圖；

3)對采集的原始中紅外光譜數據進行預處理，將光譜數據由透射率(T)轉換成吸光度(A)，去除異常值；

4)數據集的劃分:將數據集分為訓練集和測試集；

5)建模波段的選擇：篩選兩種牛奶樣本的顯著差異波段，并去除水的吸收區域；

6)模型的建立與篩選：以訓練集奶樣的中紅外光譜作為輸入值，以保質期內和過期高溫滅菌牛奶的類別作為輸出值，使用不同光譜預處理方法和不同建模算法在訓練集上構建模型，遵循準確性、特異性、靈敏度和AUC等指標較高的原則對模型進行評估及篩選，選擇最優的數據預處理方法和建模算法組合構建模型；