[发明专利]基于介电频谱技术快速检测乳牛隐性乳房炎等级的方法

说明书

本发明公开了一种基于介电频谱技术快速检测乳牛隐性乳房炎等级的方法。本方法包括以下步骤：采集一批隐性乳房炎等级为阴性、弱阳性、阳性和强阳性乳牛的乳样，使用介电频谱测量仪测量其介电频谱；划分校正集与预测集，提取特征介电变量；基于全谱或特征介电变量建立检测隐性乳房炎等级的线性或非线性模型；验证模型准确率，经对比确定出基于连续投影算法的误差反向传播网络模型为最佳模型；采集未知隐性乳房炎等级乳牛的乳样，测量其介电频谱，将特征介电变量的数值代入最佳模型即可得出该乳牛隐性乳房炎等级。本方法基于介电频谱技术，具有检测便捷、迅速、操作简单、精度高、可实现在线及实时检测的优点。

技术领域

本发明属于乳牛乳房炎诊断技术领域，特别是涉及基于介电频谱技术快速检测乳牛隐性乳房炎等级的方法。

背景技术

牛乳因富含蛋白质、脂肪、矿物质等多种营养物质而深受广大消费者的喜爱。乳牛隐性乳房炎是全世界公认的难题，其防治问题已经引起社会的高度重视。当乳牛患有隐性乳房炎时，牛乳的营养物质含量和品质发生变化，甚至导致乳牛的产乳量较少，对乳产业造成巨大的经济损失。虽然一些大型的乳制品企业能够严把乳品质量关，但小型乳制品企业和农户经常将患隐性乳房炎乳牛的牛乳掺入正常乳中销售。此外，很多乳牛生产者也很难判别究竟乳牛是否患有乳腺炎，尤其是隐性乳腺炎。为了使乳产业健康发展，同时为消费者提供合格的牛乳，解决乳牛隐性乳房炎等级快速检测问题就显得至关重要。

由于乳牛患有隐性乳房炎时会引起牛乳中体细胞数的增加，因此体细胞数被作为诊断乳牛隐性乳房炎的一个国际性标准，也被几乎所有的乳产业发达国家作为收购牛乳的标准之一。而标准规定的牛乳体细胞数检测方法适用于实验室检测，其存在操作繁琐、所需化学试剂较多、费时、结果滞后等缺陷。虽有一些科研人员根据电导率、pH值等研究牛乳体细胞数的检测方法，但这些方法对乳牛隐性乳房炎等级的预测准确性不高。

介电频谱技术是一种获得物质在某一频率范围内介电特性参数的仪器测量方法。其优点是测量迅速，一次测量可以获得多个介电特性参数谱，尤其对于液态样品无需样品预处理。介电频谱技术已经被广泛地应用于食品组织成分检测方面，如含水率、含盐量、脂肪、蛋白质、糖等。而目前尚未见基于介电频谱技术检测乳牛隐性乳房炎等级的研究报导。

发明内容

本发明的目的旨在克服传统实验室测量法检测乳牛隐性乳房炎等级检测步骤繁琐、费时、所需化学试剂多、结果滞后等缺陷，提供一种基于介电频谱技术快速检测乳牛隐性乳房炎等级的方法，为乳牛隐性乳房炎的快速、高效、准确、实时、在线检测仪器的开发奠定基础。本发明要解决的技术问题是：如何快速诊断乳牛乳房炎等级。

本发明的方法也可以用于快速检测乳羊的隐性乳房炎等级。

基于介电频谱技术快速检测乳牛隐性乳房炎等级的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）收集样本：收集一批不同隐性乳房炎等级乳牛的牛乳样品；样品在低温下保存，24小时内完成样品介电频谱的采集；根据国标规定的方法测量各牛乳样品的体细胞数，基于体细胞数划分乳牛隐性乳房炎等级。

（2）介电频谱的采集：测量前将样品回温到室温，在25℃下采用介电频谱测量仪完成介电频谱的采集；采集前需预热并校准测量装置，设置采集软件；测量牛乳样品在射频/微波范围内的介电频谱，该介电频谱包括相对介电常数频谱、介质耗损因数频谱。

（3）样本划分：采用kennard-Stone法将每个等级下的牛乳样本划分为校正集与预测集；校正集和预测集的样品比例按照2:1或3:1或4:1划分；其中校正集和预测集中均含有阴性、弱阳性、阳性和强阳性乳房炎等级乳牛的牛乳，且各等级牛乳在校正集和预测集的比例与总的校正集和预测集的样品比例一致。