[发明专利]保质期内和过期高温灭菌牛奶的快速鉴定方法

说明书

本发明属于奶品分析技术领域，具体涉及保质期内和过期高温灭菌牛奶的快速鉴定方法。本发明的领域与中红外光谱分析领域有关。发明的主要步骤为：获得保质期内和过期高温灭菌牛奶样品中红外光谱数据，对原始中红外光谱进行预处理，去除异常值，将预处理后的数据集分为训练集和测试集，对训练集进行光谱波段选择，在训练集上构建预测模型，使用测试集和验证集对模型进行评估。所述检测的应用包括：用模型预测高温灭菌牛奶是否保存超过6个月。本发明具有测试速度快、对样品无损、可同时大批量检测等突出优点。

技术领域

本发明属于奶品分析技术领域，具体涉及一种保质期内和过期高温灭菌牛奶的快速鉴定方法。本发明的领域与中红外光谱领域相关。

背景技术

国产高温灭菌牛奶的保质期通常为1～6个月，利乐纸盒包装为6个月，透明塑料袋包装通常为1个月。高温灭菌牛奶是指在牛奶加工工艺中，采取了高温瞬间灭菌法(UHT)，在130～150℃中，处理0.5～4s的牛奶。这种方法灭菌温度较高，可以除去绝大多数的微生物，同时灭菌时间较短，可以较好的保留大部分营养物质^[1]。但牛乳中含有嗜冷菌产生的大量耐热脂肪酶和蛋白酶，即使经UHT处理后酶活仍然有部分存在，在贮藏过程中继续缓慢分解脂肪和蛋白质而导致产品品质下降，货架期缩短^[2]，同时随着贮藏时间的增加，牛奶中的蛋白质二级结构会发生改变^[3]。市场上有厂家修改生产日期，导致过期牛奶流入市场，致使消费者引用后发生腹泻、呕吐等事件发生，而高温灭菌牛奶保存时间的检测手段少有研究，针对高温灭菌牛奶是否过期鉴别技术的研究尚未报导。

目前缺乏对保质期内和过期高温灭菌牛奶的快速鉴定技术，通过中外光谱技术实现的高温灭菌牛奶过期与否的快速鉴定技术，可以为市场监管部门提供一种快捷方便的检测技术，对市场行为进行监控和约束。中红外光谱分析是近年来快速发展起来的一种快速、无损、无公害、可多组分同时分析的现代技术，且广泛应用于牛奶的品质测定中，目前已成功应用在高温灭菌牛奶的热敏性蛋白质含量^[4]测定中，而通过测定的蛋白质变化引起的中红外光谱的改变，可以反映出牛奶的保存时间，故可利用中红外光谱(MIR)建立保质期内和过期高温灭菌牛奶的快速鉴定方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种保质期内和过期高温灭菌牛奶的快速鉴定方法。为了确定本发明最佳的预处理和建模算法组合，对光谱数据使用了包括不处理在内的5种预处理方法，结合2种建模方法，共建立了10个保质期内与过期高温灭菌牛奶鉴定模型。并且通过对光谱数据进行Pearson相关性检验和相关性的显著性分析筛选出建模使用的特征光谱。所建立的模型在测试集上的准确率为1.00，在验证集上的准确率为1.00。

本发明的技术方案如下所述：

一种保质期内和过期高温灭菌牛奶的快速鉴定技术，所述的方法包括以下步骤：

1)选取奶样：分别采集保质期内和过保质期的高温灭菌牛奶作为样本；

2)采集中红外光谱:利用乳成分检测仪对检测样本进行扫描，通过与其相连的计算机输出样本对应的透光率，得到样本光谱图；

3)对采集的原始中红外光谱数据进行预处理，将光谱数据由透射率(T)转换成吸光度(A)，去除异常值；

4)数据集的划分:将数据集分为训练集和测试集；

5)建模波段的选择：筛选两种牛奶样本的显著差异波段，并去除水的吸收区域；

6)模型的建立与筛选：以训练集奶样的中红外光谱作为输入值，以保质期内和过期高温灭菌牛奶的类别作为输出值，使用不同光谱预处理方法和不同建模算法在训练集上构建模型，遵循准确性、特异性、灵敏度和AUC等指标较高的原则对模型进行评估及筛选，选择最优的数据预处理方法和建模算法组合构建模型；