[发明专利]一种拉曼光谱结合PLS-DA快速筛查生鲜乳中多种掺假物质的方法

说明书

本发明公开了一种拉曼光谱结合PLS‑DA模型快速筛查生鲜乳中多种掺假物质的方法。首先用主成分分析(PCA)进行离群点检测，然后利用拉曼光谱建立了PLS‑DA分类和PLS回归模型，通过光谱预处理和变量选择优化，得到了性能优良的模型。PLS‑DA模型对麦芽糊精、碳酸钠、乳清、纯生乳的分类准确率分别为95.83％、100％、95.84％、92.25％，PLS校正对麦芽糊精、碳酸钠、乳清的检出限分别为1.46％、4.38ppm、2.64％。本发明的方法能够高效处理大量的数据样本并保持极低的误差；可同时对不同掺假的生鲜乳快速识别，为户外农场快速筛查生鲜乳质量提供一定的技术支持。

技术领域

本发明涉及一种拉曼光谱结合PLS-DA快速筛查生鲜乳中多种掺假物质的方法，属于食品检测技术领域。

背景技术

为了经济利益而在牛奶中掺假是一个持续了150多年的问题：早在1857年就有用水稀释牛奶的报道，并在1890年《纽约时报》揭露了添加硼砂、碳酸钠或水杨酸等化合物来延长牛奶货架期的掺假手段，这种欺诈行为一直持续到如今，甚至有更多的掺假物质(三聚氰胺、尿素、麦芽糊精、乳清等)被添加到牛奶中，这些掺假物质会给消费者带来健康风险。因此，对乳品行业来说迫切需要开发快速、无损的检测方法，以确保食品安全，避免对消费者的健康造成威胁。

在生鲜乳中加水以增加其体积是最常见的掺假方式，加水会导致牛奶密度下降，这种欺诈行为可以通过添加增稠剂一类的物质来掩盖。生鲜乳在长时间放置下产生乳酸，造成质量问题，当这种情况发生时，可以添加弱碱来降低酸度。此外，在生鲜乳中添加奶酪乳清的欺诈行为在一些地方也有报道。

针对生鲜乳的掺假行为，已被证明有效的检测方法有紫外光谱、毛细管电泳、液相色谱串联质谱、中红外光谱和拉曼光谱等。然而，除了拉曼光谱以外的其他方法通常都需要复杂的样品制备，包括使用有机溶剂沉淀蛋白质、离心、浓缩和过滤等步骤，并且因设备大型昂贵而无法满足现场快速检测的要求。因此，现急需一种能够高效、快速且高精准度的处理大量数据样本的生鲜乳中掺假的筛查方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够高效、快速且高精准度的处理大量数据样本的生鲜乳中掺假的筛查方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种拉曼光谱结合PLS-DA快速筛查生鲜乳中多种掺假物的方法，包括以下步骤：

步骤S1、掺假生鲜乳制品样品的制备；

步骤S2、采集包括步骤S1制备获得的掺假生鲜乳制品样品以及未掺假生鲜乳样品的拉曼光谱；

步骤S3、对步骤S2采集到的拉曼光谱数据进行处理；

步骤S4、采用主成分分析PCA对处理后的拉曼光谱数据进行离群点检测，剔除异常数据样本；

步骤S5、采用步骤S4中得到的数据建立所述掺假生鲜乳制品样品的定性模型和定量模型，其中，建立所述定性模型的方法为PLS-DA，得到PLS-DA模型；建立所述定量模型的方法为PLS回归法，得到PLS模型；

步骤S6、采用建立的定性、定量模型对实际生鲜乳制品样品进行筛查，判定所述生鲜乳中的掺假物种类及含量。

优选地，所述步骤S1具体为：向生鲜乳中分别添加掺假物质麦芽糊精、碳酸钠和乳清，得到三种掺假生鲜乳样品。

优选地，向生鲜乳中添加掺假物质的浓度范围为：麦芽糊精0-15wt％，碳酸钠0-100ppm，乳清0-20wt％。

优选地，所述步骤S2具体为：取掺假生鲜乳制品样品于液体测样板上，对焦后于500-3000cm^-1范围内获取拉曼光谱，选择不同位置的N个点采集，每个点采集M次拉曼信号取平均光谱为样品的拉曼光谱。

优选地，所述拉曼光谱的测量条件为：激光功率10-50mw，激光扩束器直径5-10mm，拉曼采集时间3-5s/次。