[發(fā)明專(zhuān)利]一種高溫滅菌牛奶保存月份的快速鑒定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110503808.1
• 申請(qǐng)日: 2021-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113310931A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張淑君;蘇俊東;南良康;羅雪路;王海童;丁磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/3577
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/3577;G06F30/27
• 代理公司: 武漢宇晨專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 42001
• 代理人: 張紅兵

本發(fā)明屬于奶品分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫滅菌牛奶保存月份的快速鑒定方法。本發(fā)明的領(lǐng)域與中紅外光譜分析領(lǐng)域相關(guān)。本發(fā)明的主要步驟為：獲得保存不同月份高溫滅菌牛奶樣品中紅外光譜數(shù)據(jù)，對(duì)原始中紅外光譜進(jìn)行預(yù)處理，去除異常值，將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練集和測(cè)試集，對(duì)訓(xùn)練集進(jìn)行光譜波段選擇，在訓(xùn)練集上構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，使用測(cè)試集和驗(yàn)證集對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估。本發(fā)明的應(yīng)用：用模型預(yù)測(cè)不同保存時(shí)間高溫滅菌牛奶，具有測(cè)試速度快、對(duì)樣品無(wú)損、可同時(shí)大批量檢測(cè)等突出優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于奶品分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫滅菌牛奶保存月份的快速鑒定方法。本發(fā)明與中紅外檢測(cè)領(lǐng)域相關(guān)。

背景技術(shù)

高溫滅菌奶是指在牛奶加工工藝中，采取了高溫瞬時(shí)滅菌法(UHT)，在130-150℃中，處理0.5-4秒的牛奶。這種方法滅菌溫度較高，可以除去絕大多數(shù)的微生物，同時(shí)滅菌時(shí)間較短，可以較好的保留大部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)^[1]。牛乳中含有嗜冷菌產(chǎn)生的大量耐熱脂肪酶和蛋白酶，即使經(jīng)UHT處理后酶活仍然有部分存在，在貯藏過(guò)程中繼續(xù)緩慢分解脂肪和蛋白質(zhì)而導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)下降，貨架期縮短^[2]。貯藏過(guò)程中滅菌高溫滅菌奶的脂質(zhì)氧化程度逐漸增加，牛乳的脂質(zhì)氧化程度與脂肪氧化酶密切相關(guān)^[3]。脂肪氧化酶作為一種耐熱酶，即使經(jīng)高溫處理仍有殘余，從而在UHT乳貯藏過(guò)程中繼續(xù)保持其活性^[4]。目前已有研究表明，UHT奶在儲(chǔ)存0～6月內(nèi)，脂肪的氧化程度逐漸升高，感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)及黏度下降，品質(zhì)下降^[5]。

目前沒(méi)有檢測(cè)高溫滅菌奶保存時(shí)間的方法，而高溫滅菌奶是會(huì)隨著保存時(shí)間的延長(zhǎng)而導(dǎo)致品質(zhì)下降，因此有必要建立一種高溫滅菌奶保存時(shí)間快速、批量檢測(cè)技術(shù)，對(duì)市場(chǎng)上主流的高溫滅菌奶種類(lèi)進(jìn)行品質(zhì)監(jiān)控。中紅外光譜是物質(zhì)的在中紅外區(qū)的吸收光譜，一般將2.5-25μm的紅外波段劃為中紅外區(qū)。由于基頻振動(dòng)是紅外活性振動(dòng)中吸收最強(qiáng)的振動(dòng)，因此中紅外光譜廣泛應(yīng)用于物質(zhì)的定性和定量分析。中紅外光譜分析是近年來(lái)快速發(fā)展起來(lái)的一種快速、無(wú)損、無(wú)公害、可多組分同時(shí)分析的現(xiàn)代技術(shù)，且廣泛應(yīng)用于乳用動(dòng)物，特別是奶牛的生產(chǎn)性能測(cè)定。由中紅外光譜儀輸出的數(shù)據(jù)為n×1060的矩陣(n為樣本量)，數(shù)據(jù)龐大，且難以避免數(shù)據(jù)不完整、不一致、極易受到噪聲(錯(cuò)誤或異常值)侵?jǐn)_，低質(zhì)量的數(shù)據(jù)將導(dǎo)致效果較差的數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果，因此需要一些方法對(duì)輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。這些方法通常包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、處理缺失值、去除噪聲及異常值、特征選擇等。

目前尚未見(jiàn)到有關(guān)利用中紅外對(duì)高溫滅菌牛奶保存月份的快速鑒定方法的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種高溫滅菌牛奶保存月份的快速鑒定方法。為了確定最佳的預(yù)處理和建模算法組合，本發(fā)明對(duì)光譜數(shù)據(jù)使用了包括不處理在內(nèi)的5種預(yù)處理方法，結(jié)合2種建模方法，共建立了10個(gè)高溫滅菌奶保存月份鑒定模型。通過(guò)對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)和相關(guān)性的顯著性分析篩選得到建模使用的特征光譜。所建立的模型在測(cè)試集上的準(zhǔn)確率為0.96，在驗(yàn)證集上的準(zhǔn)確率為0.97。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述：

一種高溫滅菌牛奶保存月份的快速鑒定方法，所述的方法包括以下步驟：

1)選取奶樣：采集不同保存月份的高溫滅菌的牛奶樣本；

2)采集中紅外光譜:利用乳成分檢測(cè)儀對(duì)不同保存月份的高溫滅菌牛奶樣本進(jìn)行掃描，通過(guò)與其相連的計(jì)算機(jī)輸出樣本對(duì)應(yīng)的透光率，得到樣本光譜圖；

3)對(duì)采集的原始中紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將光譜數(shù)據(jù)由透射率(T)轉(zhuǎn)換成吸光度(A)，去除異常值；

4)數(shù)據(jù)集的劃分:將數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練集和測(cè)試集；

5)建模波段的選擇：篩選不同保存月份的高溫滅菌牛奶樣本的顯著差異波段，并去除水的吸收區(qū)域；