[发明专利]一种基于介电特性技术的生鲜羊乳菌落总数快速检测方法

说明书

本发明公开了一种基于介电特性技术的生鲜羊乳菌落总数快速检测方法。该方法采用介电特性测量仪器和平板计数法，获得一批生鲜羊乳在射频/微波范围内的介电频谱和其菌落总数。首先对介电频谱进行预处理，然后采用主成分分析结合马氏距离法剔除异常样本。基于变量投影重要性指标，提取出有效变量。划分校正集和预测集，基于校正集数据建立快速检测生鲜羊乳菌落总数的线性或非线性模型，利用预测集对模型进行验证，其中偏最小二乘模型为最优模型，其预测集菌落总数对数值的均方根误差为0.61。本发明基于介电特性技术检测生鲜羊乳菌落总数，具有快速、准确和不需要复杂样品制备等优点。

技术领域

本发明涉及菌落总数检测技术领域，特别是涉及一种基于介电特性技术的生鲜羊乳菌落总数快速检测方法。

背景技术

羊乳由于具有较高的医疗以及营养价值而享有“奶中之王”的称号。羊乳中除含有大量的水分外，还含有丰富的蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和无机盐等营养成分，是良好的微生物生长培养基。因此微生物的生长繁殖是生鲜乳变质的重要原因之一。挤乳环境或者工具的不卫生、乳房炎等疾病以及运输和储藏不当等因素都极可能引起微生物污染问题。被微生物污染的乳品的营养价值、口感、风味等感官性状均会受到一定程度的影响，还可能具有一定的致病性。菌落总数是微生物检测中一项重要的指标。菌落总数是指每毫升乳中含有的细菌个数，是反应养殖场卫生环境，挤奶操作环境，乳品保存和运输情况的重要指标。菌落总数超标会对消费者的健康产生危害。平板计数法是国标规定的菌落总数检测方法。该方法虽具有检测精度高的优点，但是检测过程繁琐，费时费工。也有一些研究结果指出电阻抗法、伏安法、ATP生物发光法、流式细胞技术法可用于检测菌落总数。但这些方法中，有些价格昂贵，有些操作复杂，有些方法需要较长时间进行菌落培养，因此均不适用于对生鲜羊乳菌落总数进行快速、在线检测。

由麦克斯韦方程定义的介电特性，通常使用复数坐标和极坐标表示，规定了任何物质与通过该物质的光子通量产生的电场之间的相互作用。它通常使用复数相对介电常数来描述， ，。复相对介电常数的实部为介电常数，用来描述物质存储外加电场能量的能力。其虚部位为介质损耗因数，用来描述物质消耗外加电场能量的能力。由研究结果表明，介电特性可用于检测苹果成熟时的主要化学成分、梨的可溶性固形物含量、以及牛奶的蛋白质含量等。由于具有快速且不需要复杂的样品制备等优点，介电特性检测技术已经成为被广泛应用的食品分析方法。但是目前尚未见基于介电特性技术检测菌落总数的研究报导。为此，有必要开发一种基于介电特性技术的生鲜羊乳菌落总数检测方法，实时羊乳的菌落总数的快速检测，提升生鲜羊乳的品质，加速我国乳业的快速发展。

发明内容

鉴于上述现有技术发展现状，本发明的目的是提供一种基于介电特性技术的生鲜羊乳菌落总数检测方法。通过介电特性测量仪器得到生鲜羊乳的介电频谱。按照平板计数法检测生鲜羊乳菌落总数。建立介电频谱和菌落总数的对数值之间的线性和非线性模型，对比确定出最佳模型，并用于生鲜羊乳菌落总数的快速检测。本发明的方法也可以用于生鲜牛乳菌落总数的快速检测。

一种基于介电特性技术的羊乳菌落总数快速检测方法，包括如下步骤：

步骤一，收集一批不同地区，不同饲养条件，不同产乳期，不同个体，菌落总数具有一定差异的生鲜羊乳总样本；在低温下保存样本，24小时内完成介电频谱的采集和菌落总数的测量；计算菌落总数的对数值，用于数据分析和模型建立。

步骤二，提前将样本回温至室温；预热并校准介电特性测量仪器；设置采集软件，主要参数包括频率范围、扫描方式、频率点数；测量样品介电频谱，该介电频谱包括介电常数频谱、介质损耗因数频谱。

步骤三，利用Savitzky-Golay平滑和标准正态变换算法，对介电频谱进行预处理，消除由于测试仪器和人为操作原因产生的噪声。

步骤四，利用主成分分析结合马氏距离法从总样本中剔除异常样本；采用主成分分析方法获得介电频谱的主成分得分，计算各样本得分到样本平均得分的马氏距离；通过设置合理阈值来剔除异常样本，得到有效样本。