[發明專利]高溫滅菌奶、巴氏殺菌奶和摻加高溫滅菌奶的巴氏殺菌奶的光譜鑒定方法

在審

• 申請號: 202110503725.2
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113310930A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 張淑君;羅雪路;南良康;王海童;蘇俊東;張依
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G01N21/3577
• 分類號: G01N21/3577;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，具體涉及高溫滅菌奶、巴氏殺菌奶和摻加高溫滅菌奶的巴氏殺菌奶的光譜鑒定方法。發明步驟為：1)取巴氏殺菌牛奶和高溫滅菌牛奶及巴氏殺菌牛奶模擬摻假不同比例作樣本；2)在中紅光譜范圍內對樣本掃描，獲中紅外光譜數據；3)原始中紅外光譜預處理，去除異常值；4)將預處理后數據集按分層抽樣分為訓練集和測試集；5)篩選建模光譜波段；6)使用最近鄰等算法在訓練集上通過10折交叉驗證檢測樣本鑒別模型，使用準確性、kappa系數對模型評估和篩選；7)對最優模型進行驗證。本發明用更少的波點建模，減少運算成本，提高了鑒別的速率和準確性。

技術領域

本發明屬于奶品分析技術領域，具體涉及一種巴氏殺菌牛奶中摻加高溫滅菌牛奶、巴氏殺菌牛奶和高溫滅菌牛奶的快速鑒定方法

背景技術

牛奶中包含蛋白質，脂肪，碳水化合物，維生素，礦物質和必需氨基酸等多種營養物質，但剛擠出來的生奶也含有多種微生物，故需要通過破壞或減少奶中病原微生物、降低酶類物質活性來確保牛奶安全和延長保質期，通常對生奶進行熱處理(Liu,Grosvenor etal.2019)。最常用的熱處理方法有巴氏殺菌(70-85℃，持續15-20秒)和高溫滅菌(UHT：135-150℃，持續1-10秒)。研究表明熱處理都會降低牛奶的抗氧化能力，與生牛奶和巴氏殺菌牛奶相比，高溫滅菌法降低脂蛋白的濃度、乳鐵蛋白等物質的活性，對牛奶營養物質和功能物質有一定程度地降低(Dias,Augusto-Obara et al.2020)。相較于其它處理方式，巴氏殺菌牛奶可保持牛奶中功能物質的活性和營養物質的營養價值，而且口感更新鮮(Zhu,Kebedeet al.2020)。在價格方面，巴氏殺菌牛奶比高溫滅菌牛奶價格高。近年來，由于經濟和個人可支配收入增長，消費者對巴氏殺菌牛奶的益處的意識增強，巴氏殺菌牛奶的消費在我國市場越來越流行。價格差異以及巴氏殺菌牛奶流行給巴氏殺菌牛奶摻高溫滅菌牛奶創造了利益空間，為了獲取利益很有可能會進行摻假，因此，有必要建立巴氏殺菌牛奶和高溫滅菌牛奶摻假的快速高效的鑒定技術。

有研究者開發了一種基于高效液相色譜-四極桿飛行時間質譜的代謝組學方法，用于區分生乳，巴氏殺菌乳和UHT乳。但僅鑒定了將UHT乳與生乳和巴氏滅菌乳區分開的生物標記(7種脂質和1種磷脂)(Zhang,Li et al.2018)。其鑒別方法復雜，且不能對巴氏殺菌牛奶摻高溫滅菌牛奶進行鑒別。

中紅外光譜是物質的在中紅外區的吸收光譜，一般將2.5-25μm的紅外波段劃為中紅外區。由于基頻振動是紅外活性振動中吸收最強的振動，因此中紅外光譜廣泛應用于物質的定性和定量分析。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，且廣泛應用于乳用動物，特別是奶牛的生產性能測定。由中紅外光譜儀輸出的數據為n×1060的矩陣(n為樣本量)，數據龐大，且難以避免數據不完整、不一致、極易受到噪聲(錯誤或異常值)侵擾，低質量的數據將導致效果較差的數據挖掘結果，因此需要一些方法對輸出的數據進行預處理。這些方法通常包括數據標準化、處理缺失值、去除噪聲及異常值、特征選擇等。因此，需要利用中紅外光譜MIR建立巴氏殺菌牛奶中摻加高溫滅菌牛奶、巴氏殺菌牛奶和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的缺陷，提供一種巴氏殺菌牛奶中摻加高溫滅菌牛奶、巴氏殺菌牛奶和高溫滅菌牛奶的快速鑒定方法。

為了確定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個巴氏殺菌牛奶中摻加高溫滅菌牛奶、巴氏殺菌牛奶和高溫滅菌牛奶的鑒別模型。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。所建立的最優模型在測試集和驗證集的準確率均可達到0.98。

本發明的技術方案如下所述：

一種巴氏殺菌牛奶中摻加高溫滅菌牛奶、巴氏殺菌牛奶和高溫滅菌牛奶的快速鑒定方法，

包括以下步驟：

1)奶樣的選取