牛奶中游离的异亮氨酸含量的中红外快速批量检测方法技术

本发明专利技术属于奶牛性能测定和牛奶品质检测领域，具体涉及牛奶中游离的异亮氨酸含量的中红外快速批量检测方法。申请人在特征波段的选择方面，打破了常用的使用算法筛选特征，而是使用人工手动选择+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。选用了同一个牛奶样本测定第一次光谱MIR进行建模，提升了单次光谱测定数据建模的模型精准性。选取了异亮氨酸模型建立的最优预处理与算法组合，确定了最优参数，提高了模型的准确性。实现了原料奶中异亮氨酸含量的快速、准确、低成本的检测。低成本的检测。

【技术实现步骤摘要】
牛奶中游离的异亮氨酸含量的中红外快速批量检测方法


[0001]本专利技术属于奶牛性能测定和牛奶品质检测领域，具体涉及牛奶中游离的异亮氨酸含量的中红外快速批量检测方法。

技术介绍

[0002]牛奶中含有蛋白质、脂肪、矿物质、维生素等20多种营养素，几乎包含人体所需的所有营养物质，既能满足婴幼儿生长发育的基本需要，也是各年龄组人群的理想食品。氨基酸是蛋白质的组成成份，也是牛奶中重要的功能性成份，对人的生长发育有重要作用。
[0003]异亮氨酸(Isoleucine,Ile)的化学式为CH3CH2CH(CH3)CH(NH2)COOH，是牛奶中含量较为丰富的必需氨基酸，也是重要的支链氨基酸之一，支链氨基酸对体内能量平衡和脂质代谢有重要影响
[1]。许多资料证明异亮氨酸是动物生命活动不可或缺的营养物质，具有十分重要的生物学功能，如提高机体免疫力
[2
‑
3]、为人体合成激素和酶类提供原料
[4]、促进蛋白质合成和抑制蛋白质降解
[5]、改善空肠黏膜上皮形态
[6]等。根据氨基酸的存在形式，可将牛奶中的氨基酸分为水解氨基酸和游离氨基酸，异亮氨酸在牛奶水解氨基酸和游离氨基酸中均存在，本专利技术中使用的含量即为牛奶游离氨基酸中异亮氨酸含量。
[0004]牛奶中游离氨基酸含量的准确检测是稳定乳制品质量，实现标准化加工的前提，异亮氨酸作为重要的游离氨基酸之一，其含量的检测也至关重要。当前，用于游离异亮氨酸含量检测的分析技术主要有氨基酸自动分析仪分析法
[7
‑
9]、高效液相色谱法
[10
‑
11]等，此类方法成本高、效率低、难操作且存在污染，因此难以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，具有在线检测、低成本、无损、无污染等优点，弥补了上述传统检测方法的不足，通过实现牛奶中各营养物质的定量分析，并以此建立预测模型来对奶牛的营养(如饲料转化率和能量利用效率等)、健康(如乳房炎和酮病等)及繁殖状况进行鉴定、评估和筛选，为优化畜牧场生产管理方式，加强奶源品质安全的管理和监控提供有效的技术保障。
[0005]我国现已经实现了利用中红外光谱检测技术对牛奶中蛋白总含量和脂肪总含量等指标进行定量预测，随着人们对健康的重视，乳制品的研究已经从总蛋白质、总脂肪含量的分析进一步深入到脂肪酸含量、氨基酸等工作中
[12]。目前还没有基于中红外光谱技术预测牛奶中游离的异亮氨酸含量的模型，因此需要建立牛奶中游离的异亮氨酸含量的快速检测方法，为牛奶品质和奶牛健康的检测提供另一途径，促进符合国家标准和食品安全要求的乳制品正常流入市场。本专利技术的目的是建立牛奶中游离的异亮氨酸含量的快速检测技术，为实现中国奶业健康和可持续发展提供技术支撑。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供了牛奶中游离的异亮氨酸含量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。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采取以下技术措施：
[0008]牛奶中游离的异亮氨酸含量的中红外快速批量检测方法，包括下述步骤：
[0009]1.采集牛奶样本中的红外光谱中特征波段与波点为：933.64cm
‑1‑
1026.23cm
‑1、1064.81 cm
‑1‑
1288.57cm
‑1、1315.58cm
‑1‑
1577.92cm
‑1、1728.38cm
‑1、1979.15cm
‑1‑
2183.63cm
‑1、 2357.24cm
‑1‑
2604.15cm
‑1、2820.20cm
‑1‑
3009.24cm
‑1与3649.67cm
‑1‑
4008.46cm
‑1中的MIR 数据；
[0010]2、将测定所得到的MIR数据代入SG(w＝9,p＝4)+PLSR(n_component＝29)模型中，即可输出异亮氨酸含量的预测结果。
[0011]以上所述的方法中，优选的，步骤1中每一段波段前后允许有两个波点的差距。
[0012]本专利技术的保护内容还包括：上述检测方法用于检测牛奶中游离的异亮氨酸含量。
[0013]与现有技术相比，本专利技术优点在于：
[0014]1.在特征波段的选择方面，打破了常用的使用算法筛选特征，而是使用人工手动选择+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。
[0015]2.选用了同一个牛奶样本测定第一次光谱MIR进行建模，提升了单次光谱测定数据建模的模型精准性。
[0016]3.选取了异亮氨酸模型建立的最优预处理与算法组合，确定了最优参数，提高了模型的准确性。
[0017]4.实现了原料奶中异亮氨酸含量的快速、准确、低成本的检测，实现了快速批量检测，每一个样本的测定时间仅需10
‑
15秒，提高了检测效率，具有较强的实用性，将可广泛应用于奶牛性能测定和牛奶质量品质检测。
附图说明
[0018]图1为未经处理的牛奶样品中红外光谱图(a)与平均光谱图(b)。
[0019]图2为SG预处理后的牛奶样品中红外光谱图。
[0020]图3为选取的八个特征波段光谱总图(a)以及每个特征波段放大图(b)。
[0021]图4为模型牛奶数据真实值与预测值相关性与拟合直线图。
具体实施方式
[0022]本专利技术所述技术方案，如未特别说明，均为本领域的常规方案；所述试剂或材料，如未特别说明，均来源于商业渠道。
[0023]1.实验材料
[0024]试验材料来源于中国四个地区9个奶牛场的187头中国荷斯坦牛，每头牛采集一份奶样，奶样采集利用自动挤奶装置完成，先用消毒后的毛巾擦拭牛奶房，然后用碘甘油混合溶液对乳房消毒，挤掉前三把乳汁后，对挤奶全过程奶样进行采集，每份奶样采集40ml，分装到直径3.5cm，高9cm的圆柱形全新采样瓶里，依次编号，并向每个采样瓶里立即加入溴硝丙二醇防腐剂，缓慢摇晃使其充分溶解，运回途中在奶样周围放置冰袋(2
‑
4℃)防止变质，样本到达实验室后立即进行光谱采集。所有牛奶样品均采集了两次光谱数据。
[0025]样本信息统计表
[0026][0027]2.中红外光谱测定与采集
[0028]将样品倒入直径3.5cm，高9cm的圆柱形样品管中，在42℃水浴锅中水浴15
‑
20min，使用FOSS公司的MilkoScan
TM
7RM乳成分检测仪，将固体光纤探头伸到液体中，对样品进行混匀后扫描。
[0029]3.牛奶中游离的异亮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.牛奶中游离的异亮氨酸含量的中红外快速批量检测方法，包括下述步骤：1）. 采集牛奶样本中的红外光谱中特征波段与波点为：933.64 cm
‑1‑
1026.23 cm
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1 、1064.81 cm
‑1‑
1288.57 cm
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1 、1315.58 cm
‑1‑
1577.92 cm
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1 、1728.38 cm
‑
1 、1979.15 cm
‑1‑
2183.63 cm
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1 、2357...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淑君，樊懿楷，褚楚，苏俊东，张静静，彭松悦，郝磊晓，孙玉梅，
申请(专利权)人：权利要求书一页说明书一零页附图三页，
类型：发明
国别省市：