[发明专利]一种高温灭菌牛奶保存月份的快速鉴定方法

说明书

本发明属于奶品分析技术领域，具体涉及一种高温灭菌牛奶保存月份的快速鉴定方法。本发明的领域与中红外光谱分析领域相关。本发明的主要步骤为：获得保存不同月份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。本发明的应用：用模型预测不同保存时间高温灭菌牛奶，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，具体涉及一种高温灭菌牛奶保存月份的快速鉴定方法。本发明与中红外检测领域相关。

背景技术

高温灭菌奶是指在牛奶加工工艺中，采取了高温瞬时灭菌法(UHT)，在130-150℃中，处理0.5-4秒的牛奶。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]。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]。贮藏过程中灭菌高温灭菌奶的脂质氧化程度逐渐增加，牛乳的脂质氧化程度与脂肪氧化酶密切相关^[3]。脂肪氧化酶作为一种耐热酶，即使经高温处理仍有残余，从而在UHT乳贮藏过程中继续保持其活性^[4]。目前已有研究表明，UHT奶在储存0～6月内，脂肪的氧化程度逐渐升高，感官评价分数及黏度下降，品质下降^[5]。

目前没有检测高温灭菌奶保存时间的方法，而高温灭菌奶是会随着保存时间的延长而导致品质下降，因此有必要建立一种高温灭菌奶保存时间快速、批量检测技术，对市场上主流的高温灭菌奶种类进行品质监控。中红外光谱是物质的在中红外区的吸收光谱，一般将2.5-25μm的红外波段划为中红外区。由于基频振动是红外活性振动中吸收最强的振动，因此中红外光谱广泛应用于物质的定性和定量分析。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，且广泛应用于乳用动物，特别是奶牛的生产性能测定。由中红外光谱仪输出的数据为n×1060的矩阵(n为样本量)，数据庞大，且难以避免数据不完整、不一致、极易受到噪声(错误或异常值)侵扰，低质量的数据将导致效果较差的数据挖掘结果，因此需要一些方法对输出的数据进行预处理。这些方法通常包括数据标准化、处理缺失值、去除噪声及异常值、特征选择等。

目前尚未见到有关利用中红外对高温灭菌牛奶保存月份的快速鉴定方法的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种高温灭菌牛奶保存月份的快速鉴定方法。为了确定最佳的预处理和建模算法组合，本发明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个高温灭菌奶保存月份鉴定模型。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得到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0.96，在验证集上的准确率为0.97。

本发明的技术方案如下所述：

一种高温灭菌牛奶保存月份的快速鉴定方法，所述的方法包括以下步骤：

1)选取奶样：采集不同保存月份的高温灭菌的牛奶样本；

2)采集中红外光谱:利用乳成分检测仪对不同保存月份的高温灭菌牛奶样本进行扫描，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：筛选不同保存月份的高温灭菌牛奶样本的显著差异波段，并去除水的吸收区域；