水牛奶中脂肪含量的中红外快速批量检测方法及应用技术

本发明专利技术属于水牛性能测定及其品质检测领域，公开了水牛奶中脂肪含量的中红外快速批量检测方法及应用。在特征波段的选择方面，申请人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。选取了水牛奶中脂肪定量预测模型建立的最优算法与最佳特征波段，并且准确性非常高，实现了水牛奶中脂肪含量的快速批量检测。测。

【技术实现步骤摘要】
水牛奶中脂肪含量的中红外快速批量检测方法及应用


[0001]本专利技术属于水牛性能测定及其品质检测领域，具体涉及水牛奶中脂肪含量的中红外快速批量检测方法及应用。

技术介绍

[0002]与奶牛奶相比，水牛奶的营养价值更高，风味更好，其中一个原因就是水牛奶中脂肪含量显著高于牛奶
[1]。与荷斯坦牛奶(乳脂含量3.7％)及人母乳(乳脂含量3.8％)相比，水牛奶脂肪含量较高(8.5％)
[2
‑
5]。有研究表明我国水牛奶中脂肪肪含量为9.5
‑
12.5％，显著高于奶牛
[6
‑
7]，使水牛奶风味更加醇厚。
[0003]水牛奶的理化性状以及各种成分的含量不仅可以用来评定水牛奶的营养价值，也可以为水牛育种提供参考，更是乳制品加工工艺参数确定基础
[7]。乳脂是牛奶的重要组成成分，与牛奶质量成正比。研究表明水牛奶不仅脂肪含量高,而且脂肪酸种类丰富,特别是人体所需的必需脂肪酸如亚油酸,亚麻酸,花生四烯酸等含量较高
[8]，且胆固醇含量较牛奶低
[9]。同时乳脂也是水牛生产性能测定的重要指标，乳脂是可以直接反映牛奶质量的重要指标；另一方面乳脂与乳蛋白的比值(脂蛋比)可以用来分析日粮配方比例及蛋白质代谢效率，降低饲养成本等。因此准确快速测定水牛奶中脂肪含量，不仅掌握水牛奶品质，而且获得水牛生产性状的生产性能数据，为水牛饲养管理和遗传改良及水牛业发展提供科学依据。
[0004]目前关于脂肪的测定最多使用的标准方法是索氏抽提法(GB 5009.6
‑
2016第一法)，而专门针对乳脂的测定也有盖勃法(GB 5009.6
‑
2016第三法)。关于盖勃法测定乳脂的研究近年来并不多见，因为虽然盖勃法是一种快速、简便，成本低的检测方法，但是对于实验操作的要求极高。索氏抽提法虽然适用范围广泛，但是检测时间长，无法实现批量快速检测。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，中红外光谱的产生是由分子振动的基频导致的，由于中红外区是绝大多数有机物和无机物的基频吸收带，而吸收谱带的吸收强度与化学基团的含量相关，其特征性强并具有指纹特性
[10]。MIR 技术被成功地应用于奶牛奶中常规品成份分析,利用MIR检测奶牛奶的营养物质水平和奶牛生理等指标。MIR技术的优点有高效快速、无损、定量检测，在一定程度上大大降低了乳品检测成本和检测时间、节约了大规模养殖监测奶牛泌乳性能的时间，便于牧场对奶牛健康的监测。而国内外学者也致力于研究中红外光谱MIR和乳脂含量之间的关联，不仅建立了液态奶中脂肪酸
[11]的快速检测模型，还建立奶粉中脂肪
[12]的检测模型。
[0005]然而，目前水牛奶的常规乳成份检测是借用奶牛的预测模型，测定结果的准确性无法得到保障，不能有效地为水牛生产提供准确性能和水牛奶品质数据。为了促进和提高水牛养殖效率和水牛业经济效益，迫切需要建立适合应用于水牛奶中脂肪含量的定量检测模型，广泛应用于生产实践，为开展水牛生产性能测定工作提供技术支撑。本专利技术的目的是建立水牛奶中脂肪含量的快速检测方法，促进水牛奶业持续发展。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供水牛奶中脂肪含量的中红外快速批量检测方法，利用该方法可对水牛奶脂肪含量进行准确、快速和批量检测。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供水牛奶中脂肪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]水牛奶中脂肪含量的中红外快速批量检测方法，包括下述步骤：
[0010]1.采集水牛奶样本中的红外光谱中特征波段为925.92cm
‑1‑
1207.55cm
‑1、1631.93 cm
‑1‑
1724.53cm
‑1、2388.10cm
‑1‑
2422.82cm
‑1、2789.33cm
‑1‑
3140.41cm
‑1、3263.87 cm
‑1‑
3684.39cm
‑1与3796.27cm
‑1‑
4004.60cm
‑1中的MIR数据；
[0011]2、将测定所得到的MIR数据代入none+Ridge(α＝1.0)模型中，即可输出水牛奶中乳脂含量的预测结果。
[0012]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。
[0013]本专利技术的保护内容还包括：上述检测方法用于检测水牛奶中脂肪含量。
[0014]与现有技术相比，本专利技术优点在于：
[0015]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。
[0016]2.选取了水牛奶中乳脂定量预测模型建立的最优算法与最佳特征波段，并且准确性非常高。
[0017]3.实现了水牛奶中乳脂含量的MIR检测，该检测技术快速、准确、低成本，并可实现批量检测，不仅缩短了测定时间，提高了检测效率，而且具有很强的实用性，对水牛性能测定和水牛奶质量品质检测具有非凡意义，将可广泛应用为水牛生产养殖提供技术支持。
附图说明
[0018]图1为未经处理的水牛奶样品中红外光谱图(a)与平均光谱图(b)。
[0019]图2为选取的六个特征波段光谱总图(a)以及每个特征波段放大图(b)。
[0020]图3为模型水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
[0021]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。
[0022]1.实验材料
[0023]实验材料来源于中国不同地区的不同水牛场，每场每月采集1次水牛奶，采样周期为 10个月，共采集了419个水牛奶样。奶样采集利用自动挤奶装置完成，先用消毒后的毛巾擦拭水牛乳房，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。
[0024]2.中红外光谱测定与采集
[0025]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MilkoScanTM7RM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。
[0026]3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水牛奶中脂肪含量的中红外光谱快速批量检测方法，包括下述步骤：1）.采集水牛奶样本中的红外光谱中特征波段为925.92 cm
‑1‑
1207.55 cm
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1 、1631.93 cm
‑1‑
1724.53 cm
‑
1 、2388.10 cm
‑1‑
2422.82 cm
‑
1 、2789.33 cm
‑1‑
3140.41 cm

【专利技术属性】
技术研发人员：张淑君，张依，樊懿楷，邹慧颖，向世馨，张静静，王海童，
申请(专利权)人：权利要求书一页说明书七页附图三页，
类型：发明
国别省市：