红外光谱在奶制品方面的应用

红外光谱在奶制品方面的应用班级：生物1401姓名：陈嫩学号：1020514112摘要：从牛奶的物理结构和组成出发，分析了牛奶在中红外、近红外、FTIR下的光学特性。测定了牛奶中脂肪、粗蛋白质、真蛋白质的含量及三聚氰胺、尿素等杂质含量。更迅速、更精准地判定奶制品品质。关键词：红外光谱、奶制品、FTIR引言：奶粉中的蛋白、脂肪、水分和糖类含量是决定奶粉质量的核心指标，也是影响检测速度的关键环节，奶粉理化检测的绝大部分工作量都集中在这些检测项目上。快速准确的奶粉质量综合检测方法和仪器的使用，对提高奶粉质榆教率会很有益处。由于奶粉加工配方、工艺和设备不同，奶粉的物理特性(颗粒大小、颜色等)和化学组成差异较大，所以奶粉综合指标检测的难度较大，能够进行此类检测技术和仪器也较少。目前运用得比较多的有近红外检测法、红外光谱法、FTIR。正文：1.近红外光谱在奶制品中的应用1.1近红外光谱快速检测奶粉乳清粉成分夏元军等人在黑龙江密山总厂分别进行了近红外奶粉和乳清粉检测实验。用50个2段配方奶粉建立丁2段奶粉的蛋白、脂肪、水分和酸度检测曲线．然后用此检测曲线检测2段奶粉，并将仪器检测结果与化学检测结果逐一核对。用12个样品修正了原有的乳清粉检测曲线，然后用近红外仪器检测了剩余的6个样品，同时，随机从前12个样品中抽出2个，也用仪器检测出结果，并将仪器检测结果与化学检测结果逐一核对。可得出近红外检测技术以在1min以内迅速检测奶粉和乳清粉的蛋白、脂肪、水分等指标，其误差和精度可达到国标允许的误差范围内。近红外仪器可以大量迅速收集样品的光谱特性，开发新的检测项目。1.2近红外光谱技术对液态奶制品中乳糖、脂肪、及蛋白质的定量检测谷月、赵武奇等人用近红外光谱技术研究不同定量校正方法和光谱预处理方法通过对不同厂家、不同季节批次的纯牛奶进行光谱采集及化学分析。建立了液态奶中乳糖、脂肪及蛋白质定量分析模型，并对模型进行优化，为液态奶制品中乳糖、脂肪及蛋白质的无损和快速检测提供一种有效的方法。同时提出一种可以全面、科学建立和评定最优模型的分析方法．液态奶制品的近红外反射光谱图中，特征吸收波段大约为1200～1850cm-1，在200～1300cm-1高倍频吸收较弱，该区域包括C-O、C-N等键的伸缩振动和P=O等双键的伸缩振动吸收。1300～1850cm-1区域是由伸缩振动产生的吸收带，C=C等键主要存在于此吸收波段，它是基团鉴定工作有价值的区域(官能团区)，为液态奶制品中主成分分析提供了丰富的信息。用正交实验设计方法综合考虑不同预处理方法和校正方法对近红外光谱模型的影响，选出液态奶制品的最优模型，利用最优模型对验证集进行预测检测其适用性。糖、脂肪和蛋白质的相对标准偏差分别为4．12％，7．04％，9．61％，相对分析误差分别为2．82，6．28，2．72。近红外光谱分析法可用于液态奶制品生产中脂肪、乳糖和蛋白质质量含量的快速、无损的定量检测．2.红外光谱在奶制品的应用2.1基于红外光谱技术的牛奶掺杂判别方法的研究何彬从牛奶的物理结构和组成层出发，分析了牛奶在中红外和近红外波段下的光学特性。在牛奶中加入尿素、葡萄糖和三聚氰胺等杂质，测量掺杂牛奶在中红外和近红外波段的吸收，分析这些杂质对牛奶典型特征吸收的影响。最后通过扣除背景、二阶导数谱和二维相关光谱的方法进行光谱特征分析。结果表明，在中红外光谱区域，经以上三种方法提取特征后，再对样品的吸收位置和强度等特征光谱信息比对，可初步判别牛奶中是否含有掺杂异物。以纯牛奶和掺有不用浓度的尿素、葡萄糖和三聚氰胺的牛奶为样品，通过化学计量学方法介乎额模式识别的方法对牛奶中是否掺杂进行光谱定性判别分析。分别建立基于SIMCA，Bayes判别法和偏最小二乘判别分析（PLSDA）的定性判别模型。结果表明，三种判别模型中，PLSDA对牛奶掺杂与否的判别效果最佳。即，利用红外光谱和PLSDA分析方法可以迅速判别牛奶中是否掺杂异物，并且可以判定掺杂物的类型。3.FTIR光谱与奶粉的品质分析3.1FTIR光谱与奶粉的品质分析傅里叶变换红外光潜法(FTIR，MOR)是一种非常普遍的分析方法，具有宏观整体鉴定复杂体系的优点及无损快速的特点，逐渐被应用于药用动植物产品的真伪优劣鉴别。运用FTIR光谱法列奶粉进行质量检测，无需分离提取，可快速无损地对样品进行整体榆测，结果直观准确。邓月娥、周群等人利用FTIR，DTGS检测器，选择市场销售的几种不同厂家生产的不同种类奶粉样品进行FTIR测定，对所得光谱图进行相应处理分析。奶粉的红外光谱主要体现在脂肪、蛋白质和碳水化合物这三大营养物方面。相同品牌不同类别的奶粉红外光谱图、不同品牌同类奶粉的红外光谱图及不同配料的奶粉的红外光谱图都不一样。FTIR光谱能够将各种不同品种的奶粉直观有效地表征出来，是一种快速、无损的鉴定分析方法，应用于奶粉质控具有一定的优势。3.2二维相关红外谱与奶粉的品质分析傅里叶变换红外光谱法（FTIR）具有宏观整体鉴定复杂体系以及无损快速的特点，被广泛的应用于药用动、植物等领域的真伪优劣鉴别。二维红外光谱（2D-IR）是由Noda于1986年提出的。二维红外光谱通过研究基团之间的相关性，不仅提高了红外谱图的分辨率，而且利用体系动态谱图提供的结构微弱变化信息来研究成分或基团之间的相互作用，已被人们用来研究物质的热扰动过程。秦竹、许长华等人通过对全脂奶粉、低脂奶粉、全脂甜奶粉、脱脂奶粉及女士营养奶粉的红外光谱采集，用二阶导数谱进行大致分析。二维相关分析通过对一系列瞬间图谱的数学相关运算，可以将红外图上互相重叠甚至被掩盖的峰清楚的分辨出来。可以更精确地进行不同奶粉之间品质的比较。红外光谱法及其二阶导数谱能够很好的把各种不同品种的奶粉直观有效的表征出来，是一种快速、无损的鉴定分析方法。应用于奶粉这类复杂体系的大批量质量控制具有其独特的优势。基于二维相关分析处理全脂奶粉和全脂甜奶粉在25C~120C的一系列动态红外光谱图，分析结果表明：加入糖类物质白砂糖使得奶粉的蛋白质成分在低温段（25~70C）的稳定性优于未添加白砂糖的全脂奶粉，更有利于保存；而两者在高温段（80~120C）蛋白质等物质都发生了变质。二维红外光谱为检测奶粉产品的稳定性提供了一个新途径。参考文献1.谷月，赵武奇，李晓丹，马小红，张哲，田蜜近红外光谱技术对液态奶制品中乳糖、脂肪及蛋白质的定量检测[期刊论文]2012(4)2.邓月娥，周群，孙素琴FTIR光谱法与奶粉的品质分析[期刊论文]2005(12)3.何彬基于红外光谱技术的牛奶掺杂判别方法的研究[学位论文]2010(6)4.徐宗良夏元军巩军近红外快速检测奶粉乳清粉成分研究[期刊论文]2002(2)5.秦竹许长华周群王晶方向孙素琴二维相关红外光谱与奶粉的品质分析[期刊论文]2004(9)6.MauroCoppa,AnneFerlay,ChristineLeroux,MichelJestin,YvesChilliard,BrunoMartin,DonatoAndueza.Predictionofmilkfattyacidcompositionbynearinfraredreflectancespectroscopy[外文期刊]2009(11)