[发明专利]巴氏杀菌奶牛鲜奶保存天数的快速鉴定方法

说明书

本发明属于奶品分析技术领域，具体涉及巴氏杀菌奶牛鲜奶保存天数的快速鉴定方法。本发明的领域与中红外光谱分析领域有关。本发明的主要步骤为获得不同保存天数的巴氏杀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。所述的检测应用：用模型预测巴氏杀菌牛奶的不同保存时间的变化。本发明具有测试速度快、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，具体涉及一种巴氏杀菌奶牛鲜奶保存天数的快速鉴定方法。本发明的领域与中红外光谱领域相关。

背景技术

巴氏杀菌奶牛鲜奶在市场中的占比逐渐提高，而目前没有直接测定巴氏杀菌奶牛鲜奶保存时间的方法，一般通过检测活性物质含量、酸度、pH值^[1]和菌落总数^[2]等来大致判断鲜奶保存时间，这些方法普遍存在检验周期长、操作不便等特点，且不能判断鲜奶的具体保存时间。

Mohsen Moazami Goodarzi等人尝试用自制的pH试纸去判断巴氏杀菌奶的腐败程度^[3]。Ziyaina M等人认为菌落总数是影响巴氏杀菌奶品质的主要因素，通过测定菌落总数来判断牛奶品质^[4]。Luigi Calamari等人基于中红外光谱建立了鲜牛奶的滴定酸度预测模型，能够利用牛奶的MIR光谱，准确的预测出牛奶的酸度^[5]。王一然等人通过红外光谱检测到巴氏杀菌奶牛鲜奶的脯氨酸的含量随着保存时间的延长，呈先上升后下降的变化趋势^[6]。在Yanwen Wang等人建立的近红外分析模型中，依据保存时间，能够成功将奶牛生奶分成鲜奶、次鲜奶和腐败奶^[7]。然而，尚未报道专门针对巴氏杀菌奶牛鲜奶保存时间的快速检测技术研究。在冷藏条件下保质期内的巴氏杀菌奶的酸度和pH值变化不明显，会出现一定波动^[8]，菌落总数增加但仍在国家标准安全范围内^[9]。2020年11月农业农村部在答复全国人大三次会议中说到，允许企业采用有效的快速检测方法来对低温乳制品开展检验，而结合中红外光谱的新鲜巴氏杀菌奶牛鲜奶快检模型，具备快速、易操作等特点，符合了当前市场需求。

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。由于有机物以及部分无机物分子中的化学基团(如C＝C，N＝C，O＝C，O＝H，N＝H)的运动(伸缩、振动、弯曲等)都有它固定的振动频率，当这些分子受到红外线照射时，被激发产生共振，同时吸收一部分能量，通过测量吸收光的大小，可以得到反应被测物质的特征的光谱。每种成分在红外区域都有特定的吸收特征，这就为红外光谱定量分析提供了基础。目前中红外技术已经应用在生鲜奶的酸度^[5]、pH值^[1]等新鲜度相关指标的检测中，故可利用中红外光谱(MIR)建立保巴氏杀菌奶牛鲜奶保存天数的快速鉴定技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种巴氏杀菌奶牛鲜奶保存天数的快速鉴定方法。本发明为了确定最佳的预处理和建模算法组合，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个巴氏杀菌奶牛鲜奶保存天数鉴定模型。并且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出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0.95，在验证集上的准确率达到0.97。

本发明的技术方案如下所述：

一种巴氏杀菌奶牛鲜奶保存天数的快速鉴定方法，所述的方法包括以下步骤：

1)选取奶样：采集巴氏杀菌奶牛鲜奶保存不同天数的奶样作为检测样本。

2)采集中红外光谱:利用乳成分检测仪对检测样本进行扫描，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；