[发明专利]骆驼奶中掺加奶牛奶及其掺加比例的快速鉴定方法

说明书

本发明属于奶品分析技术领域，具体涉及骆驼奶中掺加奶牛奶及其掺加比例的快速鉴别方法。发明步骤为：1)采集骆驼奶、掺有25％奶牛奶的骆驼奶和掺有50％奶牛奶的骆驼奶样本；2)在中红光谱范围内，对样品进行扫描，获得中红外光谱数据；3)对原始中红外光谱进行预处理，去除异常值；4)将预处理后的数据集按照分层抽样的原则划分为训练集和测试集；5)筛选建模的光谱波段；6)将不同光谱预处理方法和建模算法进行组合，建立鉴别模型，使用准确率和Kappa系数对模型进行评估，筛选出效果最优的预处理方法和建模算法组合，得到最优模型；7)对模型进行验证，评估模型的泛化能力。本发明提高了对骆驼奶中掺加奶牛奶及其掺加比例鉴别的速率和准确性。

技术领域

本发明属于奶品分析技术领域，具体涉及骆驼奶中掺加奶牛奶及其掺加比例的快速鉴定方法。

背景技术

Lu Deng等基于骆驼和牛线粒体的16S-RNA基因，设计了双链PCR的特异性引物,利用双重PCR可以检出骆驼奶里掺加的0.1％奶牛奶^[5]。王之莹(2020)根据不同物种DNA序列的差异，以单拷贝核基因为靶基因设计骆驼的特异性引物，并以内参基因为对照，应用荧光定量PCR技术建立了骆驼奶的掺假定量标准曲线，相关系数0.96,结果回收率为90％～120％，变异系数10％^[2]。谢立娜等(2021)使用高效液相色谱法测得的氨基酸含量数据对骆驼奶、马奶、驴奶和牛奶获得了较好的分类效果，确定了起关键作用的氨基酸依次为精氨酸、甘氨酸、赖氨酸、胱氨酸、丙氨酸、酪氨酸和天冬氨酸^[3]。以上研究基于核酸或氨基酸水平对物种进行特异性检测，取得了较为精确的效果，但上述方法对技术、时间、样本量、仪器和操作人员均有较高的要求，暂不能满足本领域快速、大批量的检测。

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。已有研究表明，中红外光谱可较好地预测水牛奶的酸度特征：例如在校准集和验证集中分别正确分类为未凝结91.57％和67.86％的牛奶样本^[6]。用于建立分类模型的机器学习算法有决策树、朴素贝叶斯、人工神经网络、自举汇聚、K最近邻、随机森林和支持向量机等，在实践中，随机森林和支持向量机具有更好的表现，错判率低，准确率、灵敏度和特异性高^[8]。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^[7]、处理缺失值、去除噪声及异常值^[4]以及特征选择等，如使用一阶微分^[7]、标准正态变量变换(SNV)、多元散射校正(MSC)和SG卷积平滑^[1]等挖掘分类对象差异，使用马氏距离去除异常值^[7]等

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种骆驼奶中掺加奶牛奶及其掺加比例的快速鉴定方法，本发明确定了骆驼奶中掺加奶牛奶及其掺加比例快速鉴定的最佳光谱预处理方法和建模算法组合，得到一种最优模型，提高了对骆驼奶中掺加奶牛奶的鉴别速度及其准确度。

本发明的技术方案如下所述：

一种骆驼奶中掺加奶牛奶及其掺加比例的快速鉴定方法，所述方法包括以下步骤：

1)选取奶样

分别采集骆驼奶和掺有奶牛奶的骆驼奶作为检测样本；

2)采集中红外光谱(简称MIR)

采用乳成分检测仪对骆驼奶样本进行扫描，通过相连的计算机输出每个样本对应的透光率；

3)数据预处理

将原始光谱数据由透光率(T)转化为吸光度(A)，去除异常值；

4)划分数据集