[发明专利]牛奶中κ-酪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品质检测领域，公开了牛奶中总酪蛋白的中红外光谱快速批量检测方法。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κ‑酪蛋白含量的快速、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品质检测领域，具体涉及牛奶中κ-酪蛋白的中红外光谱快速批量检测方法。

背景技术

牛奶一直被认为是自然界中天然形成的最完美的食物之一，乳中营养物质含量丰富且种类多样，尤其是牛奶中蛋白质，如酪蛋白、乳清蛋白等对人体健康有重要的影响，目前已成为国人最重要的营养来源之一。

κ-酪蛋白含量占总酪蛋白比例比大约占比10％左右，它是对奶酪品质影响最大的酪蛋白，对κ-酪蛋白的定性与定量选择尤为重要。κ-酪蛋白等位基因据目前研究有5种左右，主要为A等位基因和B等位基因，大多数研究表明有B等位基因的奶牛生产的牛奶品质更高，且对奶酪生产有促进作用。κ-酪蛋白对于牛奶品质的影响也比较显著，已经有研究者对水牛乳中κ-酪蛋白基因变异以及多态性与乳用特征的关系^[1-2]。

研究表明高κ-酪蛋白含量对奶酪生产有积极的作用。对κ-酪蛋白含量与奶酪的相关研究表明，κ-酪蛋白的相对含量较高时，牛奶形成的凝乳更硬^[3]，较高的κ-酪蛋白:β酪蛋白和κ-酪蛋白:αS酪蛋白比值对凝乳的硬度有积极影响^[3]。κ-酪蛋白含量的遗传力有0.6以上，所以选择高κ-酪蛋白含量的奶牛对选育工作有非常有利的作用^[4]，酪蛋白中κ-酪蛋白的含量和相对比例均与RCT(凝乳酶凝乳时间)无关，但是低κ-酪蛋白会产生弱凝乳状态^[4]。所以选择含量较高的κ-酪蛋白，其原因是因为κ-酪蛋白含量高会引起总酪蛋白含量的升高，同时会抑制其他种类酪蛋白的产生。

关于κ-酪蛋白的测定方法目前暂无国家标准，但常见的方法有高效液相色谱法^[5-6]、酶联免疫吸附测定法^[7-8]等，但都存在成本高和效率低等问题，很难在生产实践中快速批量化使用。中红外光谱MIR(Mid-Infrared Spectroscopy)技术是一种非常经济高效的检测工具，通过中红外光对分子中特定化学键吸收所在的频率和对应的波峰的不同，来预测所研究物质和性状的性质或含量，从而可以得知生物的生理状态等信息。在畜牧行业中，通过MIR来检测奶牛的营养、生理等指标在国内已经逐渐兴起，现已经可以对蛋白总量和脂肪总量等指标进行检测，但目前暂无精度很高的κ-酪蛋白含量的快速批量检测模型。

目前国外开始了基于中红外检测牛奶中物质成份的研究，但都存在精度不高，特征波段不够准确等问题^[9-10]，国内还没有相关报道。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，故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κ-酪蛋白含量检测方法，不仅可用于快速、高效、准确和无创测定奶牛泌乳性状中重要性能指标κ-酪蛋白含量，为奶牛遗传育种提供表型数据及理论依据，而且可检测分析原料牛奶及奶制品中κ-酪蛋白含量，为乳业加工业和消费者提供参考。本发明的目的即为解决目前存在的问题，建立κ-酪蛋白的快速检测技术，为中国奶业的发展提供技术保障。

发明内容

本发明的目的在于提供了牛奶中κ-酪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κ-酪蛋白的中红外快速批量检测方法，包括下述步骤：