[發明專利]四種高溫滅菌商品牛奶的快速鑒定方法

在審

• 申請號: 202110503842.9
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113310936A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 張淑君;王海童;南良康;劉文舉;彭松悅;上官愛哨
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G01N21/3577
• 分類號: G01N21/3577;G06N20/10
• 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領域，具體涉及四種高溫滅菌商品牛奶的快速鑒定方法，所述四種高溫滅菌商品牛奶為純牛奶、高端牛奶、有機牛奶和A2?β酪蛋白牛奶。發明的步驟為：1)采集四種高溫滅菌的牛奶的樣本；2)在中紅光譜范圍內，對樣品進行掃描，獲得中紅外光譜數據；3)對原始中紅外光譜進行預處理，去除異常值；4)將預處理后的數據集按照分層抽樣的原則劃分為訓練集和測試集；5)篩選建模的光譜波段；6)將不同光譜預處理方法和建模算法進行組合，建立鑒別模型，使用準確率和Kappa系數對模型評估，篩選出最優預處理方法和建模算法組合，得到最優模型；7)對模型進行驗證，評估模型的泛化能力。

技術領域

本發明屬于奶品分析技術領域，具體涉及高溫滅菌奶中四種主要商品牛奶的快速鑒定方法，四種主要商品牛奶包括純牛奶(蛋白質含量3.2g/100ml，脂肪含量4g/100ml)、高端牛奶(蛋白質含量3.6g/100ml,脂肪含量4.4g/100ml)、有機牛奶(3.8g/100ml,脂肪含量4.6g/100ml)和A2-β酪蛋白純牛奶(只含有A2-β酪蛋白而不含A1-β酪蛋白的純牛奶)。本發明的技術領域與中紅外光譜分析領域相關。

背景技術

近年來，我國居民收入水平不斷提高，人們的消費傾向也向更高層次、更多奶制品需求的方向轉變，例如購買乳蛋白含量更高的營養型高端牛奶、健康天然的健康型有機牛奶，以及避免A1-β酪蛋白不耐受的專一型A2-β酪蛋白純牛奶等。這些類別牛奶的價格高于純牛奶 (常規純牛奶)，因此，生產上亟需建立區分純牛奶、高端牛奶、有機牛奶和A2-β酪蛋白純牛奶的快速鑒定技術方法。

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，用于建立分類模型的機器學習算法有決策樹、樸素貝葉斯、人工神經網絡、自舉匯聚、K最近鄰、隨機森林和支持向量機等，在實踐中，隨機森林和支持向量機具有更好的表現，錯判率低，準確率、靈敏度和特異性高^[4]。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，且不難避免數據不完整、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，因此需要采用一些特定的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^[3]、處理缺失值、去除噪聲及異常值^[2]以及特征選擇等，如使用一階微分^[3]、標準正態變量變換(SNV)、多元散射校正(MSC)和 SG卷積平滑^[1]等挖掘分類對象差異，使用馬氏距離去除異常值^[3]等。

發明內容

本發明的目的是針對高溫滅菌奶中四種主要商品牛奶(例如純牛奶、高端牛奶、有機牛奶和A2-β酪蛋白牛奶)的鑒定方法存在的缺陷，確定高溫滅菌奶中純牛奶、高端牛奶、有機牛奶和A2-β酪蛋白牛奶快速鑒定的最佳預處理和建模算法組合，提高此四種牛奶的鑒別速度及準確度。

具體地，本發明的技術方案如下所述：

高溫滅菌奶中四種主要商品牛奶快速鑒定方法，所述四種主要商品牛奶為純牛奶、高端牛奶、有機牛奶和A2-β酪蛋白牛奶，所述的快速鑒定方法包括以下步驟：

1)選取奶樣

分別采集純牛奶、高端牛奶、有機牛奶和A2-β酪蛋白牛奶；

2)采集中紅外光譜(MIR)

采用乳成分檢測儀對上述牛奶樣本進行掃描，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(T)轉化為吸光度(A)，去除異常值；

4)劃分數據集

將數據集按照分層抽樣的原則劃分為訓練集和測試集，兩者分別占數據集的80％和20％；

5)確定建模光譜波段