[发明专利]牛奶中α-乳白蛋白的中红外快速批量检测方法

说明书

本发明属于奶牛性能测定和牛奶质量品质检测领域，公开了牛奶中α乳白蛋白的中红外快速批量检测方法。申请人在特征波段的选择时使用人工手动选择+多次遍历的方法，最终选取用于建模的特征波段，特别是筛选出了包含部分水的吸收区域，并证明了增加部分水吸收波段可以提升模型的准确性，同时选用了同一个牛奶样本第二次测定的光谱MIR进行建模，提升了第一次光谱测定数据建模的模型精准性。最终筛选出了数据预处理方法与模型算法的最优组合，并确定了最优参数，提高了模型的准确性。本发明的方法实现了原料奶中α‑乳白蛋白含量的快速、准确、低成本的检测，将可广泛应用于奶牛性能测定和牛奶质量品质检测。

技术领域

本发明属于奶牛性能测定和牛奶质量品质检测领域，具体涉及牛奶中α乳白蛋白的中红外快速批量检测方法。

背景技术

牛奶是一类非常重要的过敏原，牛奶中包含的20多种蛋白质都具有潜在的致敏性，牛奶过敏在儿童中的发病率约为0.3％～7.5％^[1]。目前认为，αs1酪蛋白、α-乳白蛋白和β乳球蛋白是主要的致敏蛋白。α-乳白蛋白是乳清蛋白中第二丰富的组分，占牛乳清蛋白的20％^[2]。乳白蛋白包含大量的必需氨基酸，是色氨酸和半胱氨酸的良好供体，对于乳糖的合成及奶的分泌起到调控作用，是人体所需的一种良好的营养物质^[3]。因此，开展针对于奶制品中α乳白蛋白的检测，可以降低过敏人群对含α乳白蛋白的食品的过敏率。

目前，研究人员们开发了许多乳白蛋白的检测技术，以进行牛乳过敏原的检测和防控，并取得了显著的成效。Shi等采用竞争性ELISA法测定了乳酸菌发酵对牛乳中α乳白蛋白、α酪蛋白等含量的影响，很好地测定出4种乳蛋白在不同作用时间下的含量，显示出该方法用于检测过敏蛋白的可靠性；万等人开发了一种可监测多反应的液相色谱串联质谱方法，用于检测和定量不同食品中的α-乳白蛋白^[4]。然而，以上两种分析方法费时、昂贵，并且需要熟练的操作人员。因此不适于在生产实践中广泛使用。

中红外光谱(MIR)具有分析速度快，不使用化学品，样品制备最少甚至不需要样本制备，易于适用于不同的工作环境，具有较高的分析速度和环境可持续性的优点，是一种在种群水平上记录表型的快速且经济有效的工具。一般将2.5-25μm的红外波段划为中红外区。中红外光谱是特定官能团振动引起的吸收条带，适合于有机物结构的鉴定，条带密度与官能团数量成比例，可用于定量分析。最近几年作为分析工具在动物生产的不同领域的应用越来越多。2011年，欧洲采用MIR技术对牛奶中脂肪酸、蛋白质、尿素含量以及体细胞建立定量分析预测模型，对奶牛怀孕、健康以及能量利用情况进行快速检测和筛选；2020年欧洲利用牛奶记录网络从2000多条记录中研究出自己的公式，并为提供这种生物分子的预测服务^[5-6]。在我国，利用MIR进行定量分析的研究处于起步阶段。2016年，董利锋等总结了MIRS对牛奶中组分指标进行定量分析的基本流程^[7]；2019年，阮健等对常用于牛奶及奶产品中成分的回归建模的方法及其特征进行总结^[8]；2020年陈焱森等从MIRS技术对牛的酮病、亚临床酮病、能量平衡和其他疾病的预测几方面进行总结^[9]。

与其它国家相比，中国奶牛因受到国内气候、地理环境和饲养条件等影响，与国外奶牛存在较大差异，牛奶品质也有其特点，国外检测模型并不一定适合于中国奶牛，因此需要尽快建立具有我国自主产权的适合于中国奶牛牛奶的α-乳白蛋白含量检测方法。本发明对测得的牛奶MIR数据进行分析，构建牛奶中α-乳白蛋白的预测模型，建立了一种利用MIR快速测定α乳白蛋白含量的方法，为建立基于MIR的拥有国内知识产权的牛奶中乳铁蛋白成分的快速、批量、无损检测技术和乳成分的遗传学研究等提供了参考依据。

发明内容

本发明的目的在于提供了牛奶中α-乳白蛋白的中红外快速批量检测方法，方法简单，快速，与真实值相比，准确率高。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术措施：

牛奶中α-乳白蛋白的中红外快速批量检测方法，包括下述步骤：