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基于近红外光谱相机对牛奶中掺杂尿素判别分析

访问量:1220 发布时间:2023-04-18

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  本研究应用了400-1000nm的高光谱相机,可采用杭州彩谱科技有限公司产品FS13进行相关研究。光谱范围在400-1000nm,波长分辨率优于2.5nm,可达1200个光谱通道。采集速度全谱段可达128FPS,波段选择后最高3300Hz(支持多区域波段选择)。

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  众所周知,牛奶具有较高的营养价值,其中含有促进人体生长发育及维持健康水平的必需营养成分,如蛋白质、脂肪、乳糖和其他固形物等。随着人们生活水平的提高,奶制品在国内的消费量迅速增加。在巨大经济利益的驱使下,乳品的掺假现象也越来越严重。市场上曾经出现的“阜阳奶粉事件”,“还原奶事件”,“光明牛奶回奶事件”,“雀巢奶粉事件”,以及目前更加严重的“三聚氰胺事件”,这些事件中都说明了牛奶质量控制的重要性和紧迫性。尿素是蛋白质代谢产物,少量存在于哺乳动物的乳汁中。一般认为尿素含量介于20-30g/L 为牛奶的正常含量范围。


  目前一些不法商贩为了达到以次充好、赚取非法利润的目的,在牛奶中添加尿素以提高蛋白质含量,直接危害人体健康,导致潜在危险或中毒,同时给乳品加工企业造成巨大的经济损失。目前对牛奶中尿素的快速检测方法有比色测定法,PH值差异测定法,酶与选择性电极联用等分析方法。上述方法适合常规检测,但操作复杂,耗时较多,不适合于原料奶收购中及时的质量控制。

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  近红外光谱分析技术具有无需对样品处理、成本低、对样品无损检测等特点,适合对乳制品中掺杂物质的检测。本文在研究掺杂尿素牛奶二维红外相关谱特性基础上,选择最佳建模波数区间,建立定性、定量分析牛奶中掺杂尿素的判别模型,这对于维护乳制品市场稳定,保护消费者利益具有重要的意义。

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  建立在掺杂尿素牛奶二维相关近红外谱的基础上,选择随掺杂目标物浓度变化敏感的特征光谱信息区间,应用PLS-DA 建立了掺杂尿素牛奶的判别模型,该模型可以实现纯牛奶与掺杂牛奶的正确识别,识别率达到了100%。同时,采用了PLS建立了定量分析牛奶中掺杂尿素的数学模型,其交叉验证均方差0.242g/L,对未知样品集预测相关系数R 达到 0.999,预测标准偏差为0.57g/L。该方法简单,快速,这为实现快速检测牛奶中掺杂物奠定了实验基础。


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