[發明專利]牦牛奶及其摻加奶牛奶的快速鑒別模型

在審

• 申請號: 202110503867.9
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113324943A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 張淑君;王海童;羅雪路;孫玉梅;褚楚;鄒慧穎
• 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

1.一種牦牛奶及其摻加奶牛奶的快速鑒別模型，其特征包括以下步驟：

1)選取奶樣

采集牦牛奶及摻加奶牛奶的牦牛奶的樣本；

2)采集中紅外光譜

采用乳成分檢測儀對牦牛奶和摻加奶牛奶的牦牛奶樣本進行掃描，通過相連的計算機輸出每個樣品對應的透光率；

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

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

篩選牦牛奶及摻加奶牛奶的牦牛奶的差異波段，并去除水的吸收區域；

6)建立模型與篩選最優模型

以訓練集樣本的中紅外光譜為輸入值，以牦牛奶及摻加奶牛奶的牦牛奶的類別為輸出值，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、靈敏度、特異性和AUC指標對模型進行評估和篩選，篩選出最優模型；

7)最優模型的驗證與應用

另取牦牛奶及摻加奶牛奶的牦牛奶樣本，使用篩選出的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，將牦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。

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個標準差范圍內的數據，其中，馬氏距離的計算方法為MD＝sqrt[(x-μ)^TΣ^-1(x-μ)]，x為光譜值，μ為樣本均值，Σ為協方差矩陣，T表示轉置，乳脂乳蛋白百分含量的平均值計算方法為M＝(x₁+x2+...+x_n)/n，即n個樣本的平均乳脂、乳蛋白含量，標準差計算方法為SD＝sqrt{[(x₁-M)²+(x₂-M)²+......(x_n-M)₂]/(n-1)}；

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，最終選擇925.52-1099.53cm^-1，1138.11-1288.572cm^-1，1304.004-1408.17cm^-1，1435.176-1539.342cm^-1，1728.384-2561.712cm^-1，2608.008-2692.884cm^-1和2800.908-2966.802cm^-1進行建模；

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SG卷積平滑，使用的建模算法為隨機森林和支持向量機；

步驟7)中最優模型的驗證與應用的最優模型為一階微分和支持向量機算法組合。