近红外光谱快速鉴别酸奶的品种

基于近红外光谱技术的乳制品脂肪含量快速检测近年来，乳制品在人们的饮食中占据了重要的地位，而其中脂肪含量的准确检测对于产品质量的控制至关重要。

传统的脂肪含量检测方法耗时且精度有限，因此，寻找一种快速且准确的检测技术势在必行。

基于近红外光谱技术的乳制品脂肪含量快速检测成为研究的热点。

近红外光谱技术是一种通过测量物质在近红外光波段的吸收光谱来分析和鉴定其成分的方法。

这种技术在乳制品脂肪含量检测中的应用已经取得了一定的成果。

近红外光谱技术具有无损、快速、简便的特点，使得乳制品生产过程中的脂肪含量检测成为可能。

首先，近红外光谱技术利用物质对不同波长的光的吸收特性进行分析。

乳制品中的脂肪分子具有特定的吸收光谱，通过测量样品在不同波长下的反射或透射光强，可以得到样品的吸收谱。

根据吸收谱中的特征峰，结合相关的定量模型，可以准确地计算出样品中的脂肪含量。

其次，近红外光谱技术的快速检测是其优势之一。

传统的脂肪含量检测方法通常需要耗费大量的时间，包括样品的制备、提取和化学分析等步骤。

而基于近红外光谱技术的检测方法只需在样品表面扫描一次，即可获得样品的吸收谱，从而快速得到脂肪含量的结果。

这样的高效性使得生产线上的实时监测成为可能，为乳制品企业提供了更好的生产控制手段。

此外，近红外光谱技术还具有样品无损、操作简便等优点。

传统的脂肪含量检测方法可能需要对样品进行破坏性处理或化学分析，而近红外光谱技术可以在不破坏或污染样品的情况下进行检测。

样品可以直接放置在测量设备上进行检测，无需复杂的前处理步骤，操作简单方便。

然而，基于近红外光谱技术的乳制品脂肪含量检测也面临一些挑战。

首先，近红外光谱技术的应用需要建立合适的定量模型。

这需要大量的样本收集和光谱数据分析，以建立与脂肪含量相关的定量模型，并对模型进行验证和修正。

此外，样品的多样性和变异性也会对定量模型的准确性产生一定的影响，因此，针对不同类型的乳制品，需要针对性地建立定量模型，进一步提高检测精确度。

近红外光谱在乳品检测中的应用研究进展摘要：近红外光谱技术作为一种新型的分析检测技术，越来越广泛地应用在物品的定性和定量检测中。

本文以奶制品质量检测为切入点，阐述了近红外光谱技术的基本原理，检测步骤，介绍了国内外近红外光谱分析技术在奶制品质量检测方面应用的最新研究进展，对目前研究存在的问题进行了分析，对今后进一步的研究进行了展望并提出了一些建议。

关键词近红外光谱技术奶制品1 引言鲜奶及奶制品作为一种与人民生活息息相关的营养品，含有蛋白质、乳糖、脂肪、维生素、矿物质等100多种人体所需的营养元素，其营养价值完善，是最接近于人奶的天然食品，已成为居民生活中不可缺少的日常食品之一。

由于鲜奶和奶制品在人们日常饮食中占据着越来越重要的地位，它的安全性直接影响到人们的身体健康。

因此，对乳制品进行有效的质量检测和控制也就至关重要。

传统的奶制品质量检测主要是使用一些化学分析方法，其结果准确，但过程耗时，费力，一般需要试剂，对样本具有破坏性。

此外，由于各种掺假现象的层出不穷，传统化学方法的应对显迟缓和繁琐。

著名的“三聚氰胺”事件，就是钻了传统的“凯氏定氮法”的空子。

对于一些成分复杂的化学添加剂，往往需要多种化学方法综合辨别。

其前处理复杂，耗时长，成本高，同时也不适用于现场及在线分析。

近红外光谱分析技术是近十多年来新兴的一种分析技术，随着近红外光谱仪器硬件技术的不断完善以及化学计量学软件的发展，近红外光谱分析的应用急剧扩展，广泛应用于农产品，饲料，饮料，药物，烟草和石油化工领域。

与传统方法相比，近红外光谱分析技术具有测量速度快，操作方便，不破坏样品，不用前处理试剂等特点，非常适合于现场分析和在线检测。

在线检测能够保证生产过程的全程质量监控，现场检测有利于及时发现质量问题，控制问题产品的扩散，对奶制品质量控制有着重大的意义。

2近红外光谱技术的基本原理及特点近红外光谱指的是波长在780~2526nm范围内的电磁波, 波数范围为3500~13000 cm- 1, 从波长上可以分为短波近红外( 780 ~1100 nm ) 和长波近红外( 1100 ~ 2526nm) 。

近红外透反射光谱用于掺假牛奶的快速识别初探
郭美兰;孙正鹏;张超;倪力军;张立国
【期刊名称】《化学世界》
【年(卷),期】2010(51)5
【摘要】为快速识别掺加违禁物质的假牛奶,在市售纯奶基础上按不同比例添加水+糊精、水+糊精+三聚氰胺(硝酸铵、尿素)的溶液,配制掺假牛奶,测试真、假牛奶样品的近红外透反射光谱,分别采用PLS-DA、KNN、LDA、改进与简化的
KNN(IS-KNN)模式识别方法和不同光谱预处理方法进行真、假牛奶的识别。

各模式识别方法在不同预处理光谱下对真、假两类牛奶的识别正确率最高为95.12%和96.34%并且在最高正确率下对所有掺假牛奶均能正确识别。

表明采取适宜的近红外光谱预处理方法和模式识别方法,可以良好地对纯奶和掺假牛奶进行区分。

【总页数】4页(P270-273)
【关键词】牛奶;掺假奶;近红外透反射光谱;快速识别
【作者】郭美兰;孙正鹏;张超;倪力军;张立国
【作者单位】华东理工大学化学与分子工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】S132
【相关文献】
1.基于可见光与近红外反射光谱的牛奶光谱特性识别研究 [J], 谢春光;李宇航;夏惠婕;李棒棒
D短波近红外光谱快速检测牛奶中掺假物质的研究 [J], 王右军;朱大洲;屠振华;庆兆珅n;籍保平
3.近红外光谱模式识别三聚氰胺掺假牛奶 [J], 魏玉娟;李琳;杨笑亚;黎丹薇;付海燕;杨天鸣
4.近红外漫反射光谱云芝提取物快速掺假识别研究 [J], 涂红艳;唐敏;何晋浙;邵平
5.近红外光谱结合非线性模式识别方法进行牛奶中掺假物质的判别 [J], 倪力军;钟霖;张鑫;张立国;黄士新
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近红外透反射光谱用于掺假牛奶的快速识别初探郭美兰,　孙正鹏,　张　超,　倪力军＊,　张立国(华东理工大学化学与分子工程学院,上海200237)摘　要:为快速识别掺加违禁物质的假牛奶,在市售纯奶基础上按不同比例添加水+糊精、水+糊精+三聚氰胺(硝酸铵、尿素)的溶液,配制掺假牛奶,测试真、假牛奶样品的近红外透反射光谱,分别采用PLS -DA 、KNN 、LDA 、改进与简化的KNN (IS -KNN )模式识别方法和不同光谱预处理方法进行真、假牛奶的识别。

各模式识别方法在不同预处理光谱下对真、假两类牛奶的识别正确率最高为95.12%和96.34%并且在最高正确率下对所有掺假牛奶均能正确识别。

表明采取适宜的近红外光谱预处理方法和模式识别方法,可以良好地对纯奶和掺假牛奶进行区分。

关键词:牛奶;掺假奶;近红外透反射光谱;快速识别中图分类号:S 132 文献标志码:A 文章编号:0367-6358(2010)05-0270-04Primary Study on Rapid Identification of Counterfeit M ilk Based onN ear Infrared T ransmission Spectro scopyGUO M ei -lan ,　SUN Zheng -peng ,　ZH ANG Chao ,　NI Li -jun ＊,　ZHANG Li -Guo(Chemistr y an d Molecula r Eng ineering S choo l ,E ast China University o f S cience &Techno logy ,Sh angha i200237,China )A bstract :To rapidly identify counterfeit milk co ntaining some prohibited substances ,such as melamine ,we prepa red so me counterfeit milk by adding dex trin w ater solutio n ,dex trin wa ter solutio n and m elamine (ammo nium nitrate ,urea )in diffe rent mix propor tions to finished pure milk .The transmission near -infrared (NIR )spectra o f the pure and adulterate milk samples w ere collected .PLS -DA ,KNN ,LDA and improved and simplified KNN (IS -KNN )metho ds based o n different pretreated NIR spectra we re applied to discriminate milk sample .The hig hest prediction accuracy of the models built by these pattern recog nition methods is 95.12%and 96.34%,re spectively ,and almost all the adulterated milk samples could beco rrectly discriminated .The result indicates tha t if appropriate spectrum pretreatment metho d and pattern recog nition method we re used ,pure and counterfeit milk could be well discriminated .Key words :pure milk ;counterfeit milk ;near infrared spectro scopy ;rapid identification收稿日期:2010-01-25;修回日期:2010-04-22基金项目:上海市大学生创新实验计划项目(S 0811)作者简介:郭美兰(1983～),女,山东菏泽人,硕士生,主要从事分析化学学科的数学和科研。

基于可见光与近红外反射光谱的牛奶光谱特性识别研究作者：谢春光李宇航夏惠婕李棒棒来源：《中国科技纵横》2017年第21期摘要：食品安全是对人身体健康产生极大影响的因素，受到了国家，人民和社会的广大的关注，成为我国主要问题之一。

尤其是奶制品，像牛奶这样营养价值高，又性价比有很高的产品，更容易掺假谋取利益。

现有的主流分析方法较为复杂，需要时间长，不仅不能快速效率的分析，还会浪费很多资源。

因此更迅速有效的分析方法，是帮助高效辨别的必要条件。

一但确定可快速分辨的技术手段，对于质检，即时的商品抽测等多方面的测量和检验有很大贡献和意义。

要实现快速分辨，首先要识别出特定的牛奶，而牛奶具有特定的光谱，本课题讲述以光谱特征来识别牛奶表面，进而对于牛奶的特定识别与牛奶种类间的区分有重要帮助。

关键词：牛奶；光谱；食品安全中图分类号：O433.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）21-0217-031 引言现代检测技术主要为利用具有不同性质的传感器进行测量，用于较为常见的待测参数，而且对于没有适合传感器的参数的测量较为困难。

其应用领域主要用于复杂设备或过程等多方面参数的测量，多依赖于传感技术。

其较为复杂，需要大量设备，检测周期长，而且需要繁琐的检测技术与方法，还会产生误差较大的现象，而光谱检测技术有着快捷，方便并且对食品样本无损伤的特点，在一定限度内具有有效检查的优势。

对于检测食品添加剂和变质过期食品的检测上，此技术可以在更高经济效益的层面上，对食品内有害物质含量进行检测，还有对于不容易看出来的食品掺假现象进行有效检测和打压，是或不可缺的技术并且还拥有很大发展空间，而且近几年来，光谱特征技术被特别用于识别食品，并且在国外已有部分概念产品问世。

2 牛奶表面测定本次实验采用USB2000光纤光谱仪，光谱量程在 390nm--1100nm的范围之间，分辨率为1.5nm。

实验光源选取钨灯。

本次实验选择从正规渠道购买的新鲜的同一品牌（某品牌牛奶）不同的三个含脂级别的牛奶为实验材料，将部分新鲜牛奶经过特殊处理作为实验中的变质样本进行实验。

使用中红外光谱快速判别牛奶中是否掺假的方法随着科技的不断进步，人们对于食品安全的关注也越来越高。

特别是在牛奶领域，由于掺假、添加劣质原料等问题频发，导致了消费者对于牛奶的质量产生了疑虑。

因此，如何快速、准确地判别牛奶中是否掺假成为了一个亟待解决的问题。

本文旨在介绍一种使用中红外光谱的方法来快速判别牛奶中是否掺假的方法。

一、中红外光谱的原理及应用中红外光谱是指在波长区间为2.5~25μm的红外光谱范围，其原理是通过物质对于红外光的吸收特性来分析物质组分。

中红外光谱具有快速、非破坏性、无污染等优点，广泛应用于食品、药品、化工等领域的质量控制和研究工作。

二、牛奶掺假常见方法及特点1. 脂肪、蛋白质含量调整：生产商可能会通过调整脂肪含量和蛋白质含量来掺假，以提高成本效益。

这种方法的特点是较为隐蔽，不易被消费者察觉。

2. 劣质原料添加：生产商可能会添加劣质原料，如淀粉、植物油等，以掺杂进牛奶中。

这种方法的特点是成本低，但质量较差。

3. 控制酸度：生产商可能通过在牛奶中控制酸度，来延长其保质期。

这种方法的特点是易于操作，但会对牛奶的口感和营养价值造成影响。

三、中红外光谱在牛奶掺假鉴别中的应用1. 数据采集：首先，使用中红外光谱仪器对于纯净牛奶样品、不同掺假比例的牛奶样品进行扫描，获取样品的红外光谱数据。

同时，还需采集控制组和参照组的数据，用于进行对比分析。

2. 数据分析：通过对采集的红外光谱数据进行预处理，如去除噪声、标准化等，然后使用统计学方法进行数据分析，如主成分分析(PCA)、偏最小二乘法(PLS)等。

3. 特征提取：通过数据分析，提取出牛奶样品中的特征指标，如蛋白质含量、脂肪含量等。

4. 构建模型：将特征指标作为输入，控制组和参照组的数据作为训练样本，使用机器学习算法构建模型。

常用的算法包括支持向量机(SVM)、随机森林(Random Forest)等。

5. 模型验证：使用构建好的模型对未知样品进行验证，判断其是否为纯净牛奶或掺假牛奶。

基于近红外光谱技术乳制品品种快速无损鉴别王磊;郭中华;金灵;郑彩英【摘要】研究了使用近红外透射光谱法对四种乳制品品种进行快速鉴别的方法.首先对样品光谱进行多元散射校正等预处理,然后对处理后的光谱进行小波基为db3,分解尺度为6的小波压缩,最后以压缩后光谱数据作为输入变量,分别采用BP-ANN、RBF-ANN和SVM-ANN三种人工神经网络建立品种鉴别模型.结果显示,当光谱预处理方法为多元散射校正加S-G平滑加小波变换(MSC +S-G +WT)时,三种网络对样品的鉴别率均达到了100％.所以近红外光谱技术可以实现对乳制品品种的快速无损鉴别.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2013(043)010【总页数】5页(P1133-1137)【关键词】近红外光谱;乳制品;鉴别;小波压缩;人工神经网络【作者】王磊;郭中华;金灵;郑彩英【作者单位】宁夏大学物理电气信息学院,宁夏银川750021;宁夏大学物理电气信息学院,宁夏银川750021;宁夏大学物理电气信息学院,宁夏银川750021;宁夏大学物理电气信息学院,宁夏银川750021【正文语种】中文【中图分类】TP399;O657.331 引言近年来，中国经济迅速发展，国民的健康意识大幅提高。

牛奶因其富含蛋白质、氨基酸、矿物质、钙和各种维生素等营养物质，成为人们日常生活中必不可少的一种食品，因此，对乳及乳制品质量的检测和品种鉴别成为一项重要的课题。

目前，一些学者对乳及乳制品品的质检测已经进行了一系列深入的研究，也得到了较好的成果［1－6］，但是，相对于其他食品的品种鉴别而言［7－9］，对乳及乳制品品种鉴别的相关研究还较少。

作为生活中必不可少的高营养食品，为了满足广大消费者的需求，不但要对其品质进行严格把关，品种区分也非常重要，只有这样才能在销售过程中更具针对性。

近红外光谱法是光谱测量技术和化学计量学的有机结合，因其具有硬件成本低、检测速度快、测试重现性好和对样品无损坏的优点而被广泛的应用于食品工业、石油化工、农业，医药也等多个领域［10－13］。

近红外光谱法定性判别牛奶中的三聚氰胺三聚氰胺(melamine)即蜜胺,又称氰尿酰胺,是一种白色晶体，其分子中含氮量高达66. 7% 。

在生鲜乳及乳制品中添加三聚氰胺，可以提高含氮量，冒充成高蛋白食品，从而大幅度降低成本.。

2008年“奶粉中非法添加三聚氰胺”事件的出现对乳制品中三聚氰胺的检测方法提出了迫切需求。

2008年10月7日，国家质检总局、国家标准委员会批准了GB/T22388—2008《原料乳与乳制品中三聚氰胺检测方法》和GB /T22400—2008《原料乳中三聚氰胺快速检测2液相色谱法》。

该国标法是目前奶制品生产企业和各个实验室所用的主要方法。

上述检测方法，都需要对样品进行前处理，而且还需要多种化学药品和较为昂贵的仪器设备，虽然检测精度较高，但不便于现场的快速检测。

近红外技术(N IR)是20世纪70年代后发展起来的一种新的快速定性定量分析技术,近红外光谱包含丰富的物质信息，其谱图与物质本身的组成密切相关，通过对光谱特征的分析，可以获得有关物质结构与组成的信息。

其主要特点是无需复杂的前处理即可通过对光谱信息的分析提取出物质的特征信息，因此特别适合用于快速鉴别物质的品质，已广泛地应用于农业、化工和食品行业中。

本实验用近红外光谱法快速定性和定量检测纯牛奶中三聚氰胺。

实验分别配制了两组不同三聚氰胺含量的纯牛奶样品，用于定性分析。

结果表明，近红外光谱分析是一种快速、方便和环保有效的判定乳制品中三聚氰胺是否过量的新方法。

样品制备所需主要材料和仪器:三聚氰胺分析纯500g，同一批次的超市购买某品牌纸袋纯牛奶4L，感量为0. 1mg的电子天平，水浴锅，容量瓶，移液管等。

第一组样品用于定性分析：共配制三聚氰胺含量范围为0. 0973～96. 7806mg/kg的牛奶样品共20个(样品标号为01～20) ，不含有三聚氰胺的纯牛奶样品5个(样品标号为21～25). 制样时,用电子天平称取一定质量的三聚氰胺加入到牛奶样品中来得到不同含量的样品,摇匀, 在40℃水浴锅中加热10min。

任丹 郑州花花牛乳制品有限公司 朱运静 郑州永扬检测服务有限公司 李玉静 河南羊妙妙生物科技股份有限公司近红外光谱在乳制品成分快速检测方面的应用算法使其进行对光谱的比较与识别，利用算法提取红外光谱的信息特征，最常用的一种数学方法则是模式识别，其实质是借助数学方法进行光谱区分合适别的一种综合方法。

近红外光谱在乳制品中的应用进展近红外光谱用于牛奶理化指标的检测。

讨论中采用偏最小二的乘法建立校正模型以及利用遗传算法优选波段。

牛奶中所含有脂肪、蛋白质和乳糖等其测量当中的含量测量结果当中的均方根误差为（RMSEP）：0.1~0.2g/dL，还有其测量值和浓度参考值有着良好的相关性（相关性系数大于0.9），测量重复性变异系数（CV）优于0.02。

结果表明，牛奶的主要成分可以通过近红外光谱方法轻松测量出来，大大提高了效率以及节约了成本，而且预防食品安全等问题的出现。

近红外光谱用于牛奶掺假的鉴别。

牛奶的生产还有收购过程中，必须准确、并且有效地、快速地检测出牛奶中主要的成分含量，坚决杜绝劣质产品的出现，而且还要对牛奶的等级划分提供参考依据。

韩东海等人的研究实现了对牛奶新鲜度的判别以及对纯牛奶中还原奶的鉴别，并且检测成本比以往的技术低得多。

实验结果表明：判别分析法时间里还原奶鉴别模型的必要条件，对于还原奶掺入量在20%以上的样品，这种方法的错误率仅仅只有10%左右，这种方法的正确判别率约在90%以上；然而对于还原奶掺入量在50%以上的样品可以实现100%判别；此外，牛奶的新鲜度还有其他的判别方法，这种方法就是定性判别，而且要建立识别掺碱牛奶的模型，模型建立出来之后，其正确判别率都在95%以上。

综上所述，近红外技术因为具有快速并且准确的特点，还可以同时检测并且便于在线监测，其效率之高，精确之高，会带给人们更多的方便与便利，所以在不久之后必然会受到越来越多人的关注。

我国虽然在乳制品等食品领域运用红外技术研究起步较晚，距离其实用阶段还有一段距离，但是近红外技术这是一种新型的绿色分析技术，要是可以和乳品质量控制相结合、相合作，会使其生产的质量与管理效率大幅度提高、并且降低了成本，从而增加了生产的商品率，对于推动整个行业的发展有着积极作用。