牛奶中总脂肪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，具体涉及牛奶中总脂肪酸的中红外光谱快速批量检测方法。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。选取了总脂肪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。准确性。

【技术实现步骤摘要】
牛奶中总脂肪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，具体涉及牛奶中总脂肪酸的中红外光谱快速批量检测方法。

技术介绍

[0002]随着国民经济的快速发展，人们生活水平不断提高，乳制品的需求量也在显著增加，同时奶制品的品质也越来越受到重视。牛奶具有很高的营养价值，牛奶中含有丰富的蛋白质、脂肪、维生素和矿物质等营养物质
[1
‑
2]，其中乳脂肪则是人体所需的必需脂肪酸的主要来源之一
[3
‑
4]。脂肪酸是组成乳脂肪的最小单位，乳脂中含有大约400多种脂肪酸
[5]。
[0003]郭艳霞等
[6]研究结果显示，冬春两季水水牛乳脂肪酸总量均值是1968.58mg，娟珊牛乳脂肪酸总量只有815.65mg。刘瑞芳等报道
[7]，日粮添加亚麻籽能够牛奶中总脂肪酸含量，三组实验牛平均总脂肪酸含量在97.5％左右。国内许多研究者均对乳中总脂肪酸含量进行了测定，但测定结果相差较大，原因是牛奶中脂肪酸组成比例和含量受品种、遗传、季节、胎次、饲养模式等诸多因素的影响
[8]，因此研究牛奶中总脂肪酸含量具有重要的意义。
[0004]关于牛奶中总脂肪酸的测定方法目前有国家标准，即食品安全国家标准
‑‑
食品中脂肪酸的测定(GB5009.168
‑
2016)，我国规定了乳与乳制品中的脂肪酸使用气相色谱法进行检测(GB 5009.168—2016)
[9]，此方法能定量检测脂肪酸的种类和含量，但样品前处理过程复杂，耗时长，且成本高，研究者们试图对该方法进行改进，国内外对于牛奶脂肪检测的主要方法有气相色谱法、紫外分光光度计法、液相色谱法等，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。随着傅里叶中红外(Fourier Transform Mid
‑
Infrared，FT
‑
MIR)光谱法在乳品检测行业的兴起以及对乳中脂肪酸含量预测准确性的不断提高
[10
‑
12]，该技术已成为一个大规模检测乳中脂肪酸含量的常规且快速有效的方法，也为脂肪酸的遗传分析和选择提供了巨大潜力
[13]，但目前在畜牧行业中暂无精度很高的总脂肪酸含量的快速批量检测模型。
[0005]目前国外早已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，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总脂肪含量检测方法，不仅可用于快速、高效、准确和无创测定奶牛泌乳奶中总脂肪酸含量，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总肪酸含量，为乳业加工业和消费者提供参考。本专利技术的目的即为解决目前存在的问题，建立乳中总脂肪酸的快速检测技术，为中国奶业的发展提供技术保障。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供了牛奶中总脂肪酸含量的中红外快速批量检测方法，该方法具有简单、快速和批量等优势。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供了牛奶中总脂肪酸含量的中红外快速批量检测方法的应用。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采取以下技术措施：
[0009]牛奶中总脂肪酸含量的中红外快速批量检测方法，包括下述步骤：
[0010]1.采集牛奶样本中的红外光谱中特征波段为：1041.66cm
‑1‑
1080.24cm
‑1、1172.83cm
‑1‑
1527.77cm
‑1、1543.20cm
‑1‑
1909.71cm
‑1、1971.44cm
‑1‑
2233.78cm
‑1、2472.98cm
‑1‑
2743.04cm
‑1、2939.80cm
‑1‑
3479.92cm
‑1、3630.38cm
‑1‑
3738.40cm
‑1、3873.43cm
‑1‑
4000.75cm
‑1、4467.56cm
‑1‑
4587.16cm
‑1、4618.03cm
‑1‑
5015.40cm
‑1中的MIR数据；
[0011]2、将测定所得到的MIR数据代入diff2+diff1+PLSR(n_component＝5)模型中，即可输出总脂肪酸含量的预测结果。
[0012]所述的diff2为二阶差分，diff1为一阶差分。
[0013]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。
[0014]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总脂肪酸含量。
[0015]与现有技术相比，本专利技术优点在于：
[0016]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。
[0017]2.选取了总脂肪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。
[0018]3.实现了原料奶中总脂肪酸含量的快速、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
[0019]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)。
[0020]图2为diff2+diff1预处理后的牛奶样品中红外光谱图。
[0021]图3为选取的十个特征波段光谱总图(a)以及每个特征波段放大图(b)。
[0022]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
[0023]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。
[0024]1.实验材料
[0025]试验材料来源于我国五个地区11个省份36奶牛场的266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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.牛奶中总脂肪酸含量的中红外快速批量检测方法，包括下述步骤：1、牛奶样本中的红外光谱中特征波段为：1041.66cm
‑1‑
1080.24cm
‑1、1172.83cm
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1527.77cm
‑1、1543.20cm
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1909.71cm
‑1、1971.44cm
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2233.78cm
‑1、2472.98cm
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2743.04cm
‑1、2939.80cm
‑1‑
3479.92cm
‑1、3630.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春芳，刘光磊，刘林，温万，孙伟，张淑君，倪俊卿，李喜和，马亚宾，刘祯，周扬，邹杨，李委奇，张铁柱，周佳敏，池慧，包向男，罗雪路，褚楚，
申请(专利权)人：上海奶牛育种中心有限公司北京奶牛中心内蒙古赛科星家畜种业与繁育生物技术研究院有限公司华中农业大学，
类型：发明
国别省市：