[發明專利]高溫滅菌奶中摻加豆粉及其摻加比例的光譜鑒定方法

在審

• 申請號: 202110503724.8
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113310929A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 張淑君;羅雪路;王海童;蘇俊東;上官愛哨;孫玉梅
• 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

1.一種高溫滅菌奶中摻加豆粉及其摻加比例的光譜鑒定方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1)奶樣的制備

采購四個品牌各15個生產批次的高溫滅菌奶，用以下方法配制豆奶：取商購的豆粉加適當開水沖調，使豆奶中的蛋白含量至3.17g/100g；將豆奶按體積百分比為0％、2％、5％、10％、20％、50％、100％的梯度分別摻加到高溫滅菌奶中，得到模擬摻假牛奶的檢測樣本；

2)中紅外光譜采集

采用乳成分檢測儀對步驟1)的檢測樣本進行掃描，通過相連的計算機輸出每個樣本對應的透光率；

3)數據預處理

將原始光譜數據由透光率轉化為吸光度,去除異常值；

4)劃分數據集

從840個樣本中隨機抽取140個樣本作為外部驗證集，剩余700個樣本作為建模數據集，建模數據集按照分層抽樣的原則劃分為訓練集和測試集，兩者分別占建模數據集的80％和20％；

5)確定建模光譜波段

篩選高溫滅菌奶、摻加不同比例豆奶的高溫滅菌牛奶以及豆奶的差異波段，并去除水的吸收區域；

6)建立模型與篩選最優模型

以訓練集的中紅外光譜作為輸入值，以高溫滅菌奶中摻加不同比例豆粉所對應的類別作為輸出值，使用不同光譜預處理方法和不同建模算法組合建立模型，使用準確率和kappa系數進行評估和篩選，篩選出最優模型；

7)最優模型的驗證與應用

另取高溫滅菌奶及添加不同比例豆粉的高溫滅菌奶樣本，以最優模型對樣本進行鑒別，評估其應用性能；

其中：

步驟2)中采集中紅外光譜時，將步驟1)的檢測樣本分別倒入直徑3.5cm，高9cm的圓柱形采樣管中，保證液面高度大于6cm，然后將其在42℃水浴鍋中水浴15-20min，再將固體光纖探頭伸到液體中吸樣檢測；

步驟3)中根據A＝log10(1/T)將透射率(T)轉換為吸光度(A)，使用馬氏距離和乳脂乳蛋白的百分含量去除異常值，保留光譜馬氏距離≤3、乳脂和乳蛋白百分含量在平均值±3.5個標準差范圍內的數據；

步驟5)中使用的篩選差異波段的方法為Pearson相關性檢驗和相關性的顯著性檢驗，去除的水吸收區域為3587.94-2970.66cm^-1和1716.81-1543.2cm^-1；篩選得到925.92-1396.596cm^-1、1412.028-1539.342cm^-1和1720.668-2966.802cm^-1建模波段；

步驟6)中使用的光譜預處理方法為一階微分、標準正態變量變換、多元散射校正和卷積平滑，使用的建模算法為隨機森林和支持向量機；得到預處理方法和算法組合為多元散射矯正與支持向量機的組合。