一种快速筛查生鲜乳中中和酸类物质的方法技术

本发明专利技术公开了一种快速筛查生鲜乳中中和酸类物质的方法。本发明专利技术首先利用FGC E

【技术实现步骤摘要】
一种快速筛查生鲜乳中中和酸类物质的方法


[0001]本专利技术涉及一种快速筛查生鲜乳中中和酸类物质的方法，属于食品检测


技术介绍

[0002]随着生鲜乳产量的逐年增加，能否规范有效地保藏生鲜乳，成为其质量控制的关键性问题。牛奶富含易于吸收的营养物质，例如蛋白质、能量、维生素、氨基酸和矿物质，这些物质也使其十分适合微生物生长，并导致乳糖分解和乳酸的产生，从而增加牛奶的酸度。为了掩盖运输和储存过程中原料奶新鲜度的降低，可能会非法添加中和酸类掺假物质使酸度恢复到正常水平。食用含有这些物质的牛奶可能会导致胃肠道问题，包括胃溃疡、腹泻、结肠溃疡和电解质紊乱。目前，已经有多种基于理化反应检测这些掺假物质的方法，如迷迭香酸测试，灰分的碱度检验和指示剂滴定法等。然而，这些方法会对样品造成不可逆的损害，而且一种技术通常只能检测一种掺假物质。因此，亟需开发一种能够进行无损、高通量的检测中和酸类物质掺假的方法，从而达到早期对牛奶品质在线监测的目的。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：开发一种能够进行无损、高通量的检测中和酸类物质掺假的方法，从而达到早期对牛奶品质在线监测的目的。
[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种快速筛查生鲜乳中中和酸类物质的方法，包括如下步骤：
[0005]步骤1：获取新鲜的生鲜乳样品和制备不同变质时间的掺有不同中和酸类物质的生鲜乳样品，得到不同生鲜乳样品的组别，包括新鲜生鲜乳样品以及在37℃下分别储存2h、4h、6h、8h、10h和12h后掺假碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠或硫氰酸钠的生鲜乳样品，共25个组别；
[0006]步骤2：采用快速气相型电子鼻对步骤1中不同的生鲜乳样品进行检测，得到不同生鲜乳样品的色谱图，以不同保留时间的峰面积为自变量，不同生鲜乳样品的组别为因变量构建不同生鲜乳样品的数据集，随机将数据集以7:3的比例分为训练集和测试集；
[0007]步骤3：采用R语言，构建随机森林模型，包括以下步骤：
[0008]步骤3.1：使用Bagging方法从训练集的N个样本中提取m个样本构建一个独立训练集；
[0009]步骤3.2：从没有修剪回归树的每个单独训练集生成树：有M个原始变量，正整数mtry满足mtry<M，在每个内部节点处，mtry变量被随机提取为候选变量，用于从M个原始变量中进行节点分裂，整个森林建设过程中整数mtry没有变化，从mtry候选变量拆分的方法是拆分节点，每棵树都能在没有修剪的情况下增加生长；
[0010]步骤3.3：重复步骤3.1及步骤3.2，直到产生ntree个决策树；
[0011]步骤3.4：确定用于建模的关键参数，该关键参数包括随机分裂变量mtry和决策树
数量ntree；
[0012]步骤4：模型性能的评估：将测试集导入到步骤3建立的模型中进行不同生鲜乳样品组别的预测，利用准确率指标对模型性能进行评估；
[0013]步骤5：模型的应用：利用快速气相型电子鼻对待测样品进行检测，得到待测样品的色谱图，以不同保留时间的峰面积为自变量，获得盲样数据集，导入到步骤3优化的随机森林模型中进行不同生鲜乳样品组别的预测。
[0014]优选地，所述步骤2和步骤5中的快速气相型电子鼻的型号为法国Alpha MOS公司的Herales II，其采用的色谱柱型号分别为MXT
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5和MXT
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1701；相应地，构建数据集时采用如下方法：将从型号分别为MXT
‑
5和MXT
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1701的色谱柱获得的谱图进行合并并根据保留时间排列，将响应值峰面积不同但保留时间相近的物质视为同一物质，以不同保留时间的峰面积为自变量，不同生鲜乳样品的组别为因变量建立数据集。
[0015]优选地，所述步骤2和步骤5中采用快速气相型电子鼻检测的条件为：
[0016]样品量：5g；
[0017]样品孵育温度：50℃；
[0018]样品孵育时间：20min；
[0019]进样体积：5000μL；
[0020]进样速度：125μL/s；
[0021]进样方式：顶空注入；
[0022]Tenax捕集阱收集温度：40℃；
[0023]Tenax捕集阱收集时间：50s；
[0024]载气：氢气；
[0025]分流：10mL/min；
[0026]取样器温度：200℃；
[0027]升温程序：80℃恒温0s，3℃/s升温至250℃，250℃恒温21s；
[0028]检测器温度：260℃；
[0029]FID增益：FID1/FID2。
[0030]优选地，所述步骤4中优化的随机森林模型的关键参数为：随机分裂变量mtry＝11，决策树数量ntree＝200。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0032]1.本专利技术利用快速气相型电子鼻(FGC E
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nose)结合化学计量学实现快速筛查生鲜乳中是否掺假中和酸类物质及其种类，无需复杂的样品前处理步骤，测定过程简单、快速，具有很好的实际应用价值；
[0033]2.本专利技术提出的筛查生鲜乳中的中和酸类掺假物质的RF模型，对于测试集，其判断的正确率可达到100％；本专利技术的方法可用于生鲜乳中中和酸类掺假物质的检测，为乳品行业的生鲜乳质量控制提供参考。
附图说明
[0034]图1为决策树数量对随机森林模型误差的影响。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0036]实施例1
[0037]生鲜乳样品采集自上海乳品四厂，出厂时生鲜乳的蛋白质、脂肪及碳水化合物等指标均符合标准。
[0038]取适量新鲜生鲜乳样品加入到提前灭菌的锥形瓶中，进行充分包扎防止外菌侵染，然后在37℃恒温培养箱中储存2h、4h、6h、8h、10h、12h，获得不同变质程度的生鲜乳样品，检测其酸度，并加入单一的中和酸类掺假物质(NaOH、NaSCN、Na2CO3和NaHCO3)使其酸度恢复正常，从而获得表观酸度正常的生鲜乳样品。
[0039]实施例2
[0040]快速气相型电子鼻的检测：
[0041]准确称取5g待测样品于20mL样品瓶中，然后有顺序地置于仪器自带的样品架上，供其机械臂有序准确地检测样品，通过软件设置取样顺序，利用快速气相型电子鼻检测待测样品的挥发性化合物，检测条件如下：样品瓶用防漏盖封闭，并用硅/聚四氟乙烯隔膜覆盖。样品在50℃下孵育20min，然后自动进样器以125μL/s的速率从顶空向GC注入5000μL样品，并在Tenax捕集阱中在40℃下收集分析物50s。快速加热后，分析物被分离并转移到两个平行的短GC色谱柱(Restek，美国宾夕法尼亚州中心县)：非极性色谱柱(MXT
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速筛查生鲜乳中中和酸类物质的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获取新鲜的生鲜乳样品和制备不同变质时间的掺有不同中和酸类物质的生鲜乳样品，得到不同生鲜乳样品的组别，包括新鲜生鲜乳样品以及在37℃下分别储存2h、4h、6h、8h、10h和12h后掺假碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠或硫氰酸钠的生鲜乳样品，共25个组别；步骤2：采用快速气相型电子鼻对步骤1中不同的生鲜乳样品进行检测，得到不同生鲜乳样品的色谱图，以不同保留时间的峰面积为自变量，不同生鲜乳样品的组别为因变量构建不同生鲜乳样品的数据集，随机将数据集以7:3的比例分为训练集和测试集；步骤3：采用R语言，构建随机森林模型，包括以下步骤：步骤3.1：使用Bagging方法从训练集的N个样本中提取m个样本构建一个独立训练集；步骤3.2：从没有修剪回归树的每个单独训练集生成树：有M个原始变量，正整数mtry满足mtry<M，在每个内部节点处，mtry变量被随机提取为候选变量，用于从M个原始变量中进行节点分裂，整个森林建设过程中整数mtry没有变化，从mtry候选变量拆分的方法是拆分节点，每棵树都能在没有修剪的情况下增加生长；步骤3.3：重复步骤3.1及步骤3.2，直到产生ntree个决策树；步骤3.4：确定用于建模的关键参数，该关键参数包括随机分裂变量mtry和决策树数量ntree；步骤4：模型性能的评估：将测试集导入到步骤3建立的模型中进行不同生鲜乳样品组别的预测，利用准确率指标对模型性能进行评估；步骤5：模型的应用：从上海一家乳品厂获取新鲜的生鲜乳样品，制备掺有不同掺假物质的生鲜乳样品，利用快速气相型电子鼻进行检测，获得不同样品的色谱图，以不同保留时间的峰面积为自变量，获得盲样数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：田怀香，陈彬，陈霜，于海燕，陈臣，黄芝阳，王晓雨，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：