[发明专利]高温灭菌奶、巴氏杀菌奶和掺加高温灭菌奶的巴氏杀菌奶的光谱鉴定方法

说明书

本发明属于奶品分析技术领域，具体涉及高温灭菌奶、巴氏杀菌奶和掺加高温灭菌奶的巴氏杀菌奶的光谱鉴定方法。发明步骤为：1)取巴氏杀菌牛奶和高温灭菌牛奶及巴氏杀菌牛奶模拟掺假不同比例作样本；2)在中红光谱范围内对样本扫描，获中红外光谱数据；3)原始中红外光谱预处理，去除异常值；4)将预处理后数据集按分层抽样分为训练集和测试集；5)筛选建模光谱波段；6)使用最近邻等算法在训练集上通过10折交叉验证检测样本鉴别模型，使用准确性、kappa系数对模型评估和筛选；7)对最优模型进行验证。本发明用更少的波点建模，减少运算成本，提高了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，具体涉及一种巴氏杀菌牛奶中掺加高温灭菌牛奶、巴氏杀菌牛奶和高温灭菌牛奶的快速鉴定方法

背景技术

牛奶中包含蛋白质，脂肪，碳水化合物，维生素，矿物质和必需氨基酸等多种营养物质，但刚挤出来的生奶也含有多种微生物，故需要通过破坏或减少奶中病原微生物、降低酶类物质活性来确保牛奶安全和延长保质期，通常对生奶进行热处理(Liu,Grosvenor etal.2019)。最常用的热处理方法有巴氏杀菌(70-85℃，持续15-20秒)和高温灭菌(UHT：135-150℃，持续1-10秒)。研究表明热处理都会降低牛奶的抗氧化能力，与生牛奶和巴氏杀菌牛奶相比，高温灭菌法降低脂蛋白的浓度、乳铁蛋白等物质的活性，对牛奶营养物质和功能物质有一定程度地降低(Dias,Augusto-Obara et al.2020)。相较于其它处理方式，巴氏杀菌牛奶可保持牛奶中功能物质的活性和营养物质的营养价值，而且口感更新鲜(Zhu,Kebedeet al.2020)。在价格方面，巴氏杀菌牛奶比高温灭菌牛奶价格高。近年来，由于经济和个人可支配收入增长，消费者对巴氏杀菌牛奶的益处的意识增强，巴氏杀菌牛奶的消费在我国市场越来越流行。价格差异以及巴氏杀菌牛奶流行给巴氏杀菌牛奶掺高温灭菌牛奶创造了利益空间，为了获取利益很有可能会进行掺假，因此，有必要建立巴氏杀菌牛奶和高温灭菌牛奶掺假的快速高效的鉴定技术。

有研究者开发了一种基于高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱的代谢组学方法，用于区分生乳，巴氏杀菌乳和UHT乳。但仅鉴定了将UHT乳与生乳和巴氏灭菌乳区分开的生物标记(7种脂质和1种磷脂)(Zhang,Li et al.2018)。其鉴别方法复杂，且不能对巴氏杀菌牛奶掺高温灭菌牛奶进行鉴别。

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。由于基频振动是红外活性振动中吸收最强的振动，因此中红外光谱广泛应用于物质的定性和定量分析。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，且广泛应用于乳用动物，特别是奶牛的生产性能测定。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、处理缺失值、去除噪声及异常值、特征选择等。因此，需要利用中红外光谱MIR建立巴氏杀菌牛奶中掺加高温灭菌牛奶、巴氏杀菌牛奶和高温灭菌牛奶的快速鉴定方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种巴氏杀菌牛奶中掺加高温灭菌牛奶、巴氏杀菌牛奶和高温灭菌牛奶的快速鉴定方法。

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个巴氏杀菌牛奶中掺加高温灭菌牛奶、巴氏杀菌牛奶和高温灭菌牛奶的鉴别模型。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。所建立的最优模型在测试集和验证集的准确率均可达到0.98。

本发明的技术方案如下所述：

一种巴氏杀菌牛奶中掺加高温灭菌牛奶、巴氏杀菌牛奶和高温灭菌牛奶的快速鉴定方法，

包括以下步骤：

1)奶样的选取