[發(fā)明專利]一種基于介電譜技術(shù)的摻雜牛初乳定性識(shí)別方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111209944.6
• 申請(qǐng)日: 2021-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN113740394A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱新華;安長(zhǎng)青;方東根;王旭東;朱杰亮;陸暢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北農(nóng)林科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/22
• 分類號(hào): G01N27/22;G06N20/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開了一種基于介電譜技術(shù)的摻雜牛初乳定性識(shí)別方法，屬于食品快速檢測(cè)領(lǐng)域。該方法采用介電特性測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量一批牛初乳及摻雜牛初乳的介電參數(shù)。首先對(duì)樣品介電譜進(jìn)行預(yù)處理，以提高模型預(yù)測(cè)精度，其中噪聲消除類預(yù)處理方法明顯優(yōu)于散射消除類，且Savitzky?Golay平滑與二階導(dǎo)數(shù)組合的效果最優(yōu)。進(jìn)而以全譜和經(jīng)主成分分析提取的介電譜數(shù)據(jù)為模型輸入，分別建立2種線性模型和2種非線性模型。其中基于全譜建立的線性判別分析模型為最優(yōu)模型，其測(cè)試集識(shí)別準(zhǔn)確率為97.37%。該模型對(duì)其他來(lái)源的驗(yàn)證牛乳樣品的識(shí)別準(zhǔn)確率為93.18%。本發(fā)明基于介電譜技術(shù)定性識(shí)別摻雜牛初乳，具有成本低、精度高、檢測(cè)迅速、可用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于食品快速檢測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于介電譜技術(shù)的摻雜牛初乳定性識(shí)別方法。

背景技術(shù)

牛初乳是指健康奶牛在分娩后3天內(nèi)所分泌的乳汁。牛初乳中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪等營(yíng)養(yǎng)成分，以及提高人體免疫力的免疫球蛋白等，具有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，因此廣受消費(fèi)者青睞。然而，牛初乳的產(chǎn)量很低，因此其價(jià)格遠(yuǎn)高于常乳。為了獲取較高的利潤(rùn)，一些牛乳銷售商常常在牛初乳中添加一定量的常乳。這種行為不僅嚴(yán)重影響了牛初乳及其乳制品的質(zhì)量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且侵犯了消費(fèi)者的合法權(quán)益。因此，檢測(cè)牛初乳中常乳摻雜具有重要意義。

與常乳相比，牛初乳中脂肪、蛋白質(zhì)等含量更高，粒度分布更大，較強(qiáng)的非均質(zhì)特性進(jìn)一步增加了初乳的識(shí)別難度，僅憑顏色、密度、粘度等物理特性難以準(zhǔn)確評(píng)判牛初乳品質(zhì)。實(shí)驗(yàn)室中常用的化學(xué)分析方法如放射免疫擴(kuò)散法、酶分析法和免疫透射比濁法等雖然可以提高檢測(cè)精度，但存在檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本高及對(duì)操作者技術(shù)要求高等問(wèn)題。近紅外光譜技術(shù)在評(píng)估牛初乳品質(zhì)上具有一定的可能性，但該技術(shù)易受牛初乳中脂肪、蛋白質(zhì)等大顆粒的影響，存在較強(qiáng)的散射效應(yīng)，因此檢測(cè)精度難以令人滿意。因此，探索一種成本低、精度高、檢測(cè)迅速、可用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的方法對(duì)牛初乳及其產(chǎn)品品質(zhì)的保障具有重要意義。

介電譜技術(shù)是一種在較寬頻率范圍內(nèi)獲取物質(zhì)電學(xué)特性的技術(shù)，可以獲取樣品更多的成分與結(jié)構(gòu)信息。此外，介電譜技術(shù)具有快速、可用于現(xiàn)場(chǎng)和在線檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。因此已廣泛應(yīng)用于牛乳品質(zhì)檢測(cè)方面，如牛乳中脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖和水的檢測(cè)。此外，介電譜具有更大的波長(zhǎng)范圍和更深的穿透深度，不易受脂肪球等大顆粒散射影響，對(duì)于非均質(zhì)牛乳檢測(cè)具有一定優(yōu)勢(shì)。然而目前尚未見基于介電譜技術(shù)的牛初乳摻雜的識(shí)別方法，為此有必要開發(fā)出一種基于介電譜技術(shù)的摻雜牛初乳定性識(shí)別方法，其重點(diǎn)在于選擇合適的預(yù)處理及建模方法以提高識(shí)別準(zhǔn)確率，為牛初乳摻雜提供一種成本低、精度高、檢測(cè)迅速、可用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的定性識(shí)別技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷與不足，本發(fā)明的目的在于提供摻雜牛初乳定性識(shí)別方法。通過(guò)介電譜測(cè)量?jī)x器采集一批牛初乳及摻雜牛初乳的介電頻譜，根據(jù)牛初乳強(qiáng)非均質(zhì)的特點(diǎn)，選擇噪聲消除類方法和散射消除類方法進(jìn)行預(yù)處理，以消除介電譜測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲干擾或由于牛初乳非均質(zhì)特性產(chǎn)生的散射影響。以優(yōu)選的方法對(duì)牛乳樣品介電譜預(yù)處理后，進(jìn)而建立定性識(shí)別摻雜牛初乳的線性或非線性模型，對(duì)比分析模型識(shí)別準(zhǔn)確率，確定最佳模型。將未知牛初乳樣品經(jīng)預(yù)處理后的介電譜數(shù)據(jù)代入最佳模型即可對(duì)其定性識(shí)別。

一種基于介電譜技術(shù)的摻雜牛初乳定性識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：采集來(lái)自不同地區(qū)、季節(jié)、飼養(yǎng)條件的不同奶牛牛乳樣本；牛初乳樣品為奶牛分娩3天內(nèi)的乳，常乳樣品為正常泌乳期奶牛的乳；在室溫下保存牛初乳及常乳樣品，試驗(yàn)前依次將牛初乳樣品按摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、20%、30%、40%及50%的比例與常乳樣品混合得到摻雜牛初乳樣品；將每個(gè)牛初乳樣品和配制的摻雜牛初乳樣品分為3份備用；

步驟二：測(cè)試前預(yù)熱網(wǎng)絡(luò)分析儀1h ，然后對(duì)其依次進(jìn)行開路、短路和50 Ω 負(fù)載校準(zhǔn)。設(shè)置儀器測(cè)量參數(shù)，主要包括頻率測(cè)量范圍、測(cè)量點(diǎn)數(shù)，最后校準(zhǔn)末端開路的同軸探頭；測(cè)量樣品介電譜前，將制備好的樣品放于振蕩器上搖勻2 min左右，使乳成分分布均勻。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)量3次，3次結(jié)果的平均值為最終結(jié)果。測(cè)量期間，樣品溫度為25±1 oC；