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近紅外光譜快速鑒別酸奶的品種

近紅外光譜快速鑒別酸奶的品種

　　提出了一種用近紅外光譜技術(shù)快速鑒別酸奶品種的新方法。 首先應(yīng)用光譜儀獲得 5 種典型酸奶品種的光譜曲線 , 用主成分分析法對 5 種酸奶品種進(jìn)行聚類分析 ,建立模型后進(jìn)行品種鑒別。 主成分分析表明 , 主成分 1 和主成分 2 的累積可信度已達(dá) 98.986 % , 前 7 個(gè)主成分的累積可信度達(dá)到 99.197 %。本實(shí)驗(yàn)選擇前 7 個(gè)主成分的輸入, 建立模型。 每個(gè)品種各 27 個(gè)樣本 , 5 個(gè)品種共 135 個(gè)樣本用來建立模型 , 余下每個(gè)品種各 5 個(gè)共 25 個(gè)用于預(yù)測。 建模品種的擬合率和預(yù)測品種的識別率均為 100 %。 說明該方法能快速無損的檢測酸奶品種 , 為酸奶的品種鑒別提供了一種新方法。

　　酸奶所含有的蛋白質(zhì)經(jīng)一定程度的分解后易于被人體消化吸收 , 有較高的營養(yǎng)價(jià)值和口味 , 也具有健美和減肥等功效 , 深受廣大的消費(fèi)群體(兒童、 青少年、 中青年女性等)喜愛。 近年來我國一批大中型乳品企業(yè)在市場競爭中奇跡般地崛起 , 市場超市中的酸奶品種也五花八門 , 但市場中也不乏各種假冒產(chǎn)品。一些學(xué)者利用近紅外光譜技術(shù)在牛奶的脂肪、 蛋白質(zhì)和乳糖等含量方面做了一些研究, 但是對于酸奶品種鑒別方面的研究還做得很少 , 主要是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。 隨著市場上酸奶品種的加速發(fā)展 , 品種鑒別將越來越凸現(xiàn)出它的必要性 , 所以研究一種簡單、 快速、 無損的酸奶品種鑒別方法很有必要。

　　由于近紅外光譜分析技術(shù)具有速度快、效率高、成本低、 測試重現(xiàn)性好、 測試方便等特點(diǎn) , 已經(jīng)被越來越多地應(yīng)用于食品工業(yè)、 石油化工、 制藥工業(yè)等領(lǐng)域。但進(jìn)行光譜測試后如何從大量的信息中獲取有效信息是研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 主成分分析是多元統(tǒng)計(jì)中的一種數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。 在不丟失主要光譜信息的前提下選擇為數(shù)較少的新變量來代替原來較多的變量 , 解決了由于譜帶的重疊而無法分析的困難。 我們選用主成分分析( PCA)建立不同品種酸奶品種的近紅外光譜鑒別模型。

　　一. 儀器條件：

　　儀器為近紅外光譜儀，主要部件包括：單色儀、集成電腦、電源適配器，置頂旋轉(zhuǎn)測樣系統(tǒng)。采集處理軟件，建模軟件。 測樣方式：漫反射方式;檢測方法：置頂旋轉(zhuǎn)測樣系統(tǒng);實(shí)驗(yàn)所用的參數(shù)設(shè)置為： 波長范圍：1400nm ~ 2500nm，波長步長：1.0nm，平均次數(shù)：60次。

　　二. 實(shí)驗(yàn)方法：

　　從超市買來生產(chǎn)日期為同一天的三種原味酸奶 , 分別是蒙牛(內(nèi)蒙古) 、光明(上海) 、 伊利(內(nèi)蒙古) , 每種酸奶各取 30 樣本 , 共計(jì) 90 個(gè)樣本。 為減少實(shí)驗(yàn)過程中的操作誤差 , 酸奶裝樣容器均采用直徑為4cm，高度為,4cm的樣品杯 , 裝好的酸奶的樣品杯放置于光譜儀置上方 , 通過樣品杯的旋轉(zhuǎn)，對每個(gè)樣品掃描60 次 , 取平均值。

　　為了消除外界環(huán)境的影響 , 提高光譜數(shù)據(jù)的有效信息量 , 我們對光譜數(shù)據(jù)采用平均平滑法進(jìn)行預(yù)處理 , 選用平滑窗口大小為9 , 此時(shí)能很好地濾除各種因素產(chǎn)生的高頻噪聲。將光譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入建模軟件，采用PCA分析方法，分別建立三種原味酸奶的PCA模型。

　　圖1.三種酸奶的吸收光譜

　　通過建立三種原味酸奶的PCA模型后，對三種廠家未知的酸奶作定性判別，擬合率和預(yù)測品種的識別率均為 100 %。

　　三.結(jié)論：

　　提出了一種應(yīng)用光譜技術(shù)并結(jié)合主成分分析技術(shù)對酸奶品種進(jìn)行快速無損檢測的新方法, 該方法使用方便,準(zhǔn)確度高。試驗(yàn)表明對三種酸奶品種的識別率達(dá)到100%。說明運(yùn)用近紅外光譜技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確、無損的對酸奶品種進(jìn)行鑒別。 提出的基于主成分分析的光譜數(shù)據(jù)分析方法可大大地減少計(jì)算量 , 加快了分析和識別速度, 同時(shí)得出的酸奶品種的主成分變量為快速鑒別酸奶種類和開發(fā)酸奶快速識別儀器提供了依據(jù) , 也為其他液體食品品種的鑒別提供了有效的方法。