[发明专利]一种基于数据驱动拉曼光谱的乳品中乳清蛋白测量方法

说明书

本发明涉及一种基于数据驱动拉曼光谱的乳品中乳清蛋白测量方法，该方法借助变量筛选方法，从复杂、变动的平移不变小波系数中准确提取待测物质的最佳变量组合，采用平移不变小波变换对变量组合进行光谱重构，在有效剥离基质等光谱干扰的同时，获得了最佳的时域/频域分辨率，有利于后续的建模分析。同时，该方法通过分析未知乳品样本的重构光谱数据特征及内在规律，只针对单个未知乳品样本单独建模，以动态地逼近目标理想模型，有效克服实际乳品样本配方的不确定性。最终构建乳品样本中α‑乳白蛋白和β‑乳球蛋白的数据驱动模型，并折算成相应的乳清蛋白含量，进而实现了乳品中乳清蛋白的无损检测，可方便进行相关乳品的现场检测。

技术领域

本发明涉及乳品成分检测领域，具体涉及一种基于数据驱动拉曼光谱的乳品中乳清蛋白测量方法。

背景技术

随着对乳清蛋白研究的不断深入，其应用越来越广泛，现已成为婴幼儿奶粉和婴幼儿配方液态奶的主要原料，我国国家标准GB10765-2010《婴儿配方食品》中，要求“乳基婴儿配方食品中乳清蛋白含量应≥60％”，即以乳或乳蛋白制品为主要原料的婴儿配方食品中，乳清蛋白所占总蛋白质的比例应大于等于60％。但目前国内外尚未有乳清蛋白的准确定量方法。鉴于检测方法的重要性，我国国家卫生部于2010年10月委托国家乳制品质量监督检验中心制定相关的国家标准“婴幼儿食品和乳品中的乳清蛋白的测定”，推荐采用高效液相色谱-质谱联用法，对乳清蛋白中α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的进行定量，定量过程采用特异肽段和摩尔量计算法，并最终通过换算系数计算乳清蛋白的含量。

但是，高效液相色谱-质谱联用法的操作过程较为繁琐，需要对其进行酶切、高倍数稀释、肽段的同位素标记和液相分离等复杂操作，导致该方法的稳定性和通用性存在一定的问题，同时液相色谱-质谱联用技术测定乳清蛋白也存在着现实困难，如因操作过程复杂导致的耗时较长，因仪器昂贵、试剂耗材消耗而导致的检测成本高，因同位素肽段供应紧缺而导致的监管风险，无法满足大范围高效监管的要求。

因此，如何提供一种简单快速、检测成本低、检测结果可靠性高的乳品中乳清蛋白测量方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单快速、检测成本低、检测结果可靠性高的乳品中乳清蛋白测量方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于数据驱动拉曼光谱的乳品中乳清蛋白测量方法，包括如下步骤：

(1)以面扫描或旋转样品杯的方式重复采集10-100次乳品样本的拉曼光谱，取其平均值作为乳品样本的拉曼光谱；

(2)利用高效液相色谱-质谱联用仪分别对乳品样本中α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的含量信息进行定量分析；

(3)采用近似平移不变小波变换的方法对乳品样品的拉曼光谱进行小波多尺度分解，获取乳品样本拉曼光谱的近似平移不变小波变换系数；

(4)基于乳品样本拉曼光谱的近似平移不变小波变换系数，采用无监督分类方法将乳品样本拉曼光谱的近似平移不变小波变换系数分成多个类簇；

(5)根据每个类簇的乳品样本拉曼光谱的近似平移不变小波变换系数以及乳品样本中α-乳白蛋白、β-乳球蛋白的含量信息，采用变量筛选方法对每个类簇的小波系数进行变量筛选，构建每个类簇的数据驱动模型；

(6)对乳品样本拉曼光谱的近似平移不变小波变换系数进行光谱重构，获取每个类簇的重构光谱信息，构建已知乳品光谱数据库；

(7)针对未知乳品样本，先根据步骤(1)至(3)获取未知乳品样本拉曼光谱的近似平移不变小波系数，然后根据步骤(4)的无监督分类方法将其归类到所属类簇，并根据步骤(6)获取未知乳品样本的重构光谱信息；