[发明专利]一种基于牛乳介电特性的乳清蛋白含量预测模型及其建立方法

权利要求书

1.一种基于牛乳介电特性的乳清蛋白含量预测模型及其建立方法，其特征在于，所建的牛乳乳清蛋白含量预测模型有两个，分别是：

　（预测模型1）

　（预测模型2）

其中，为牛乳试样的相对介电常数；为牛乳试样的介质损耗因数；为乳清蛋白含量，%；为温度，℃；

预测模型1是25℃～75℃内，40MHz时，基于牛乳试样相对介电常数的牛乳乳清蛋白含量的预测模型，决定系数；

预测模型2是25℃～75℃内，40MHz时，基于牛乳试样介质损耗因素的牛乳乳清蛋白含量的预测模型，决定系数；

在已知温度和所测的牛乳试样的相对介电常数或介质损耗因数的条件下，采用牛顿迭代法等算法编写计算乳清蛋白含量的程序，即可计算出乳清蛋白含量。

2.根据权利要求1 所述的一种基于牛乳介电特性的乳清蛋白含量预测模型及其建立方法，其特征在于，采用网络分析仪（或阻抗分析仪）和末端开口同轴探头技术测定10MHz～4500MHz范围内25℃～75℃下牛乳的介电参数（相对介电常数和介质损耗因素），在此基础上用回归分析法建立牛乳的介电参数与其乳清蛋白含量及温度的关系模型，具体步骤如下：

（1）．试验样品选取：牛乳试样选取生鲜牛乳，建模实验中从一头奶牛中取样，模型验证时选取不同来源的牛乳试样；试验前样品置于4℃下冷藏保存，整个实验过程不超过24h；乳清蛋白选取牛乳源分离型(WPI)乳清蛋白，实验前密封置于4℃下冷藏保存；

（2）．试验样品乳清蛋白含量测定：采用反相高效液相色谱法（RP-HPLC）或毛细管电泳法（CE）测定牛乳试样和分离型(WPI)乳清蛋白中乳清蛋白含量；

（3）．调整牛乳试样中乳清蛋白含量：通过分离的方法或添加的方法调整牛乳试样中乳清蛋白的含量，形成至少3种以上乳清蛋白含量梯度的牛乳试样；添加法中添加分离型(WPI)乳清蛋白；

（4）．牛乳试样介电特性参数测量：用网络分析仪（或阻抗分析仪）和末端开口同轴探头技术测量牛乳试样的相对介电常数和介质损耗因素；网络分析仪和末端开口同轴探头的测定频率范围为10MHz～4500MHz，在该频率范围内设定至少101个频率点；在牛乳试样的测定温度范围25°～75°内每10°一个温度梯度，共计6个温度点；每个乳清蛋白含量梯度的牛乳试样至少取3份，每份在同一温度下测量3次，每个温度下共得到介电参数（相对介电常数和介质损耗因素）至少9组测量结果；最后取同一温度、同一频率点的多组结果的平均值用于结果分析和建模；用Excel、Sigmaplot等软件完成数据统计和分析；

（5）建立乳清蛋白含量预测模型：在10MHz～4500MHz范围内，对各频率点下的测量结果进行分析，得到某一温度下各频率点下乳清蛋白含量与介电常数的关系方程，依据关系方程的决定系数选择几个合适的频率点；用Design-Expert软件对各频率点下的不同温度、不同乳清蛋白含量的牛乳试样介电参数数据与其乳清蛋白含量数据进行建模，得到乳清蛋白含量预测模型；比较各频率点下所建预测模型的优劣，确定最终的频率点并以及该频率点下的牛乳乳清蛋白含量预测模型；

（6）预测模型验证：选取不同来源的牛乳试样，按照步骤（3）的方法调整牛乳试样中乳清蛋白含量，形成多个乳清蛋白含量梯度的试样；各试样中乳清蛋白含量测定方法与步骤（2）相同；将各试样分别置于25℃～75℃范围内随机选取的多个温度下测定其介电参数（相对介电常数和介质损耗因素），并将所测试数据用以验证模型的准确性；介电参数测量和数据处理方法与步骤（4）相同，仅测量时的温度点随机选取。

3.根据权利要求1 和2所述的一种基于牛乳介电特性的乳清蛋白含量预测模型及其建立方法，其特征在于，所述的牛乳试样是液态牛乳，建立的乳清蛋白含量预测模型也仅适于液态乳；其他状态的牛乳可配制成液态乳用本发明所述的预测模型进行检测。

4.根据权利要求1 所述的一种基于牛乳介电特性的乳清蛋白含量预测模型及其建立方法，其特征在于，依据相对介电常数和介质损耗因素建立的两个预测模型均可单独用于预测牛乳乳清蛋白含量；基于相对介电常数和介质损耗因数而得出的其他介电参数预测乳清蛋白含量的模型均不超过本发明所述的范围。

5.根据权利要求1 所述的一种基于牛乳介电特性的乳清蛋白含量预测模型及其建立方法，其特征在于，在10MHz～4500MHz频率范围内，除150MHz～600MHz频率段之外的各频率点均适于用本发明所述的方法预测牛乳乳清蛋白含量，且可获得较好的预测结果；也即权利要求1所述的两个预测模型对应的频率点（40MHz）并非唯一可用的频率点。