主题：【原创】近红外光谱快速鉴别酸奶的品种

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发表于：2014/06/14 08:45:07 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

提出了一种用近红外光谱技术快速鉴别酸奶品种的新方法。首先应用光谱仪获得 5 种典型酸奶品种的光谱曲线 , 用主成分分析法对 5 种酸奶品种进行聚类分析 ,建立模型后进行品种鉴别。主成分分析表明 , 主成分 1 和主成分 2 的累积可信度已达 98.986 % , 前 7 个主成分的累积可信度达到 99.197 %。本实验选择前 7 个主成分的输入, 建立模型。每个品种各 27 个样本 , 5 个品种共 135 个样本用来建立模型 , 余下每个品种各 5 个共 25 个用于预测。建模品种的拟合率和预测品种的识别率均为 100 %。说明该方法能快速无损的检测酸奶品种 , 为酸奶的品种鉴别提供了一种新方法。

酸奶所含有的蛋白质经一定程度的分解后易于被人体消化吸收 , 有较高的营养价值和口味 , 也具有健美和减肥等功效 , 深受广大的消费群体(儿童、青少年、中青年女性等)喜爱。近年来我国一批大中型乳品企业在市场竞争中奇迹般地崛起 , 市场超市中的酸奶品种也五花八门 , 但市场中也不乏各种假冒产品。一些学者利用近红外光谱技术在牛奶的脂肪、蛋白质和乳糖等含量方面做了一些研究, 但是对于酸奶品种鉴别方面的研究还做得很少 , 主要是在实验室进行。随着市场上酸奶品种的加速发展 , 品种鉴别将越来越凸现出它的必要性 , 所以研究一种简单、快速、无损的酸奶品种鉴别方法很有必要。

由于近红外光谱分析技术具有速度快、效率高、成本低、测试重现性好、测试方便等特点 , 已经被越来越多地应用于食品工业、石油化工、制药工业等领域。但进行光谱测试后如何从大量的信息中获取有效信息是研究的一个热点。主成分分析是多元统计中的一种数据挖掘技术。在不丢失主要光谱信息的前提下选择为数较少的新变量来代替原来较多的变量 , 解决了由于谱带的重叠而无法分析的困难。我们选用主成分分析( PCA)建立不同品种酸奶品种的近红外光谱鉴别模型。

一．仪器条件：

仪器为近红外光谱仪，主要部件包括：单色仪、集成电脑、电源适配器，置顶旋转测样系统。采集处理软件，建模软件。测样方式：漫反射方式；检测方法：置顶旋转测样系统；实验所用的参数设置为：波长范围：1400nm ~ 2500nm，波长步长：1.0nm，平均次数：60次。

二．实验方法：

从超市买来生产日期为同一天的三种原味酸奶 , 分别是蒙牛(内蒙古) 、光明(上海) 、伊利(内蒙古) , 每种酸奶各取 30 样本 , 共计 90 个样本。为减少实验过程中的操作误差 , 酸奶装样容器均采用直径为4cm，高度为,4cm的样品杯 , 装好的酸奶的样品杯放置于光谱仪置上方 , 通过样品杯的旋转，对每个样品扫描60 次 , 取平均值。

为了消除外界环境的影响 , 提高光谱数据的有效信息量 , 我们对光谱数据采用平均平滑法进行预处理 , 选用平滑窗口大小为9 , 此时能很好地滤除各种因素产生的高频噪声。将光谱数据导入建模软件，采用PCA分析方法，分别建立三种原味酸奶的PCA模型。

图1.三种酸奶的吸收光谱

通过建立三种原味酸奶的PCA模型后，对三种厂家未知的酸奶作定性判别，拟合率和预测品种的识别率均为 100 %。

三．结论：

　提出了一种应用光谱技术并结合主成分分析技术对酸奶品种进行快速无损检测的新方法 , 该方法使用方便 , 准确度高。试验表明对三种酸奶品种的识别率达到100 %。说明运用近红外光谱技术可以快速、准确、无损的对酸奶品种进行鉴别。提出的基于主成分分析的光谱数据分析方法可大大地减少计算量 , 加快了分析和识别速度 , 同时得出的酸奶品种的主成分变量为快速鉴别酸奶种类和开发酸奶快速识别仪器提供了依据 , 也为其他液体食品品种的鉴别提供了有效的方法。

附件：

近红外光谱快速鉴别酸奶的品种.doc

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