婴幼儿配方乳粉的微营养成分快速检测方法组成比例

本发明专利技术属于婴幼儿乳粉检测领域，具体涉及一种婴幼儿配方乳粉的微营养成分快速检测方法，包括：采集婴幼儿配方乳粉样品；采用近红外光谱仪采集婴幼儿配方乳粉的近红外漫反射光谱；对采集的样本采用国标法测定每个样本中钙

【技术实现步骤摘要】
婴幼儿配方乳粉的微营养成分快速检测方法


[0001]本专利技术属于婴幼儿乳粉检测领域，具体涉及一种婴幼儿配方乳粉的微营养成分快速检测方法
。

技术介绍

[0002]婴幼儿期生长发育迅速，需要摄入大量的营养，但是由于其代谢系统不完善
、
免疫力和耐受力较弱，该时期摄入营养素的数量和质量都将影响其一生的健康
。
婴幼儿配方乳粉是公认的母乳最佳替代品，婴幼儿配方乳粉不仅营养丰富
(
包含婴幼儿生长所需的蛋白质
、
脂肪
、
碳水化合物
、
维生素
、
矿物质等营养物质
)
，还具有储存时间长
、
携带便利等优点，因而备受消费者青睐
。
根据国家关于特殊膳食生产管理相关规定，要求婴幼儿配方乳粉出厂实现全项目批批自行检验，目前的出厂检验方法以常规的化学法为主，结果相对准确，是企业最常用的方法
。
但常规的化学法存在样品前处理时间长
、
步骤繁琐
、
对样品造成破坏等缺陷，随着流程工业智能化控制技术的日趋成熟，婴幼儿配方乳粉生产过程的控制也迈向智能化，这些常规的化学法，在检测效率上已不能满足快速和智能化控制的需求
。
[0003]目前基于近红外光谱技术已实现水分
、
蛋白质
、
脂肪
、
碳水化合物
、
灰分
、
膳食纤维和三聚氰胺等含量的快速检测，但其他如维生素
C、
钙
、
低聚半乳糖和低聚果糖等微营养成分由于含量少
、
光谱无关波长变量干扰大，还缺乏成熟的快速检测方法，因此，在婴幼儿配方乳粉生产过程中研究快速
、
高效
、
准确的微营养成分在线检测方法，已经成为乳粉生产行业急需解决的问题
。
[0004]基于上述问题，申请人提出一种婴幼儿配方乳粉的微营养成分快速检测方法，该方法利用多元散射校正
(MSC)
方法对乳粉原始光谱进行预处理，通过变量空间迭代收缩算法
(VISSA)
提取光谱特征波长，并建立支持向量回归
(SVR)
快速检测模型，依次降低了样品颗粒分布不均产生的光散射影响
、
无关波长变量对建模过程产生干扰的影响及乳粉近红外光谱数据与营养成分含量之间复杂的非线性关系的影响，实现对婴幼儿配方乳粉中钙
、
维生素
C、
低聚半乳糖和低聚果糖的快速检测
。

技术实现思路

[0005]为了弥补现有技术的不足，本专利技术提供一种婴幼儿配方乳粉的微营养成分快速检测方法技术方案
。
[0006]一种婴幼儿配方乳粉的微营养成分快速检测方法，包括：
[0007]步骤1，采集婴幼儿配方乳粉样品；
[0008]步骤2，采用近红外光谱仪采集婴幼儿配方乳粉的近红外漫反射光谱；
[0009]步骤3，对采集的样本采用国标法测定每个样本中钙
、
维生素
C、
低聚半乳糖和低聚果糖营养成分；
[0010]步骤4，采用多元散射校正
(MSC)
方法对原始光谱进行预处理；
[0011]步骤5，采用变量空间迭代收缩算法
(VISSA)
提取预处理后光谱的特征波长；
[0012]步骤6，对处理后的乳粉样本按照
7:3
的比例随机划分校正集和预测集，并采用支持向量回归
(SVR)
算法建立微营养成分快速检测模型；
[0013]步骤7，通过快速检测模型检测待检婴幼儿配方乳粉中钙
、
维生素
C、
低聚半乳糖和低聚果糖营养成分
。
[0014]进一步地，所述步骤1包括：收集不同品牌
、
不同阶段
、
不同批次的婴幼儿配方乳粉样品不低于
60
个
。
[0015]进一步地，所述步骤2中光谱采集的环境温度为
20℃
～
25℃
，相对湿度为
40
％～
50
％，近红外光谱仪扫描波数为
4000cm
‑1～
10000cm
‑1，分辨率选择
8.0cm
‑1、16.0cm
‑1或者
32.0cm
‑1，仪器扫描次数选择
32
次或者
64
次，每个样本扫描重复3次～5次，计算光谱的平均值作为样本的原始光谱
。
[0016]进一步地，所述步骤4中，采用多元散射校正
(MSC)
预处理方法，通过计算婴幼儿配方乳粉原始光谱的平均光谱，将每个乳粉样本的原始光谱与平均光谱进行线性拟合得到相对偏移系数和平移量，并对每个乳粉样本原始光谱减去平移量再除以偏移系数得到校正后的光谱，经过多元散射校正
(MSC)
预处理得到的光谱数据有效地消除颗粒分布不均匀及颗粒大小产生的散射影响，从而增强光谱与婴幼儿配方乳粉微营养成分的化学检测值之间的相关性
。
[0017]进一步地，所述步骤5中采用变量空间迭代收缩算法
(VISSA)
，基于模型集群分析且使用柔性的波长保留权重迭代更新策略，以交叉验证均方根误差
(RMSECV)
最小时所选的波长为特征波长，在剔除婴幼儿配方乳粉无关光谱变量的同时可以稳妥地保留关键性的特征波长
。
变量空间迭代收缩算法
(VISSA)
参数设置为：变量初始权重取0～1，优选为
0.5
；二进制矩阵采样参数设为
1000
；主因子最大值取
10
～
15
，优选为
10
；交叉验证次数取5～
10
，优选为
5。
[0018]进一步地，所述步骤6包括：采用支持向量回归
(SVR)
算法，利用非线性核函数，将光谱变量从低维映射到高维特征空间，并且在高维特征空间进行线性回归，解决婴幼儿配方乳粉成分复杂，微量营养素种类多，不同类别的基团和官能团之间相互影响导致的乳粉近红外光谱数据与微营养成分化学值之间复杂的非线性关系问题；选取高斯函数作为核函数，其中
c
和
g
的值在
[
‑
10,10]范围内，搜索步长取0～1，优选为
0.5。
[0019]进一步地，所述微营养成分快速检测模型通过校正集相关系数
(Rc)、
校正集均方根误差
(RMSEC)、
预测集相关系数
(Rp)、
预测集均方根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种婴幼儿配方乳粉的微营养成分快速检测方法，其特征在于，包括：步骤1，采集婴幼儿配方乳粉样品；步骤2，采用近红外光谱仪采集婴幼儿配方乳粉的近红外漫反射光谱；步骤3，对采集的样本采用国标法测定每个样本中钙
、
维生素
C、
低聚半乳糖和低聚果糖微营养成分；步骤4，采用多元散射校正方法对原始光谱进行预处理；步骤5，采用变量空间迭代收缩算法提取预处理后光谱的特征波长；步骤6，对处理后的乳粉样本随机划分校正集和预测集，并采用支持向量回归算法建立微营养成分快速检测模型；步骤7，通过快速检测模型检测待检婴幼儿配方乳粉中钙
、
维生素
C、
低聚半乳糖和低聚果糖微营养成分
。2.
根据权利要求1所述的一种婴幼儿配方乳粉的微营养成分快速检测方法，其特征在于，所述步骤1包括：收集不同品牌
、
不同阶段
、
不同批次的婴幼儿配方乳粉样品不低于
60
个
。3.
根据权利要求1所述的一种婴幼儿配方乳粉的微营养成分快速检测方法，其特征在于，所述步骤2中光谱采集的环境温度为
20℃
～
25℃
，相对湿度为
40
％～
50
％，近红外光谱仪扫描波数为
4000cm
‑1～
10000cm
‑1，分辨率选择
8.0cm
‑1、16.0cm
‑1或者
32.0cm
‑1，仪器扫描次数选择
32
次或者
64
次，每个样本扫描重复3次～5次，计算光谱的平均值作为样本的原始光谱
。4.
根据权利要求1所述的一种婴幼儿配方乳粉的微营养成分快速检测方法，其特征在于，所述步骤4中，采用多元散射校正预处理方法，通过计算婴幼儿配方乳粉原始光谱的平均光谱，将每个乳粉样本的原始光谱与平均光谱进行线性拟合得到相对偏移系数和平移量，将每个乳粉样本原始光谱减去平移量再除以偏移系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：何光华，雷霆，刘士旺，刘少莉，肖功年，龚金炎，楚秉泉，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：