[發(fā)明專利]原料水牛奶保存天數(shù)的光譜鑒定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110503812.8
• 申請(qǐng)日: 2021-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN113310933A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張淑君;蘇俊東;王貴強(qiáng);馬亞賓;張震;溫萬;蔡亞非;劉林;李建斌;安朋朋;孫偉;顏遠(yuǎn)義;何開兵;李春芳;任小麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/3577
• 分類號(hào): G01N21/3577;G06K9/62
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所(普通合伙) 42001
• 代理人: 張紅兵

1.一種原料水牛奶保存天數(shù)的光譜鑒定方法，其特征包括以下步驟：

1)選取奶樣：采集不同保存天數(shù)的原料水牛奶作為檢測(cè)樣本；

2)采集中紅外光譜:利用乳成分檢測(cè)儀對(duì)步驟1)的檢測(cè)樣本進(jìn)行掃描，通過與其相連的計(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)由透射率轉(zhuǎn)換成吸光度，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：篩選兩種牛奶樣本的顯著差異波段，并去除水的吸收區(qū)域；

6)模型的建立與篩選：以訓(xùn)練集奶樣的中紅外光譜作為輸入值，以不同保存天數(shù)的原料水牛奶的類別作為輸出值，使用不同光譜預(yù)處理方法和不同建模算法在訓(xùn)練集上構(gòu)建模型，以準(zhǔn)確性、特異性、靈敏度和AUC指標(biāo)對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估和篩選，以最優(yōu)的數(shù)據(jù)預(yù)處理和建模算法組合構(gòu)建模型；

7)最優(yōu)模型的驗(yàn)證與應(yīng)用：另取不同保存天數(shù)的原料水牛奶樣本，以最優(yōu)模型對(duì)樣本進(jìn)行鑒別，評(píng)估其應(yīng)用性能；

其中：

步驟2)中采集中紅外光譜時(shí)，將不同保存天數(shù)的原料水牛奶樣本分別倒入直徑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(cè)；

步驟3)中根據(jù)A＝log₁₀(1/T)將透射率(T)轉(zhuǎn)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，其中，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(gè)標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)；

步驟5)中使用的篩選差異波段的方法為Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)和相關(guān)性的顯著性檢驗(yàn)，去除的水吸收區(qū)域?yàn)?587.94-2970.66cm^-1和1716.81-1543.2cm^-1，選擇的建模波段為925.66-1010.433cm^-1、1141.445-1195.391cm^-1、1291.724-1576.868cm^-1、1781.093-2282.022cm^-1和2836.897-2964.056cm^-15個(gè)波段；

步驟6)中使用的光譜預(yù)處理方法為一階微分、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換、多元散射校正和Savitzky-Golag卷積平滑，使用的建模算法為隨機(jī)森林和支持向量機(jī)，以不預(yù)處理和支持向量機(jī)構(gòu)建預(yù)測(cè)模型。