基于近红外光谱的馒头中马铃薯全粉含量快速测定的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及食品检测领域，特别涉及一种基于近红外光谱的馒头中马铃薯全粉含 量快速测定的方法。
【背景技术】
[0002] 马铃薯作为世界第三大粮食作物，几乎在所有炜度地区均能种植，目前全世界种 植马铃薯的国家已达161个。自1986年以来，我国马铃薯种植面积迅速增长，2008年已达 7000万亩，产量超过7000万t，占世界马铃薯总产量的20%以上，种植面积和总产量均居世 界首位。年产鲜薯已达7000万t以上，绝大部分鲜薯依赖国内市场消化，出口比例只占0. 5% 左右。出口产品中鲜薯比例占80%以上，主要出口国是周边国家和东南亚地区。在我国，马 铃薯的消费结构中有30%的鲜薯用于直接食用，38%留为种用及饲料用，22%作为加工原料， 10%用作其他用途，在贮藏、加工、运销等环节中。22%的加工比例中有60%以上属于小型加 工和农户自用加工，真正具有一定规模的马铃薯精淀粉、全粉、冷冻薯条和薯片等工业化加 工产品用薯不到总产量的10%。可以看出，目前马铃薯行业中较薄弱的是加工和消费环节。 由于新鲜马铃薯不利于保存，所以对其进行加工，使其变成全粉后可长期保存。同时，马铃 薯全粉可以制成馒头、包子、面条、面包等食物，成为老百姓一日三餐的主食。随着马铃薯主 粮化发展战略研讨会的举行及农业部积极推动的马铃薯主粮化战略。至此，马铃薯进入了 加工研发主粮化产品的创新阶段，旨在让马铃薯逐渐成为水稻、小麦、玉米之后的我国第四 大主粮作物。
[0003] 在铃薯主粮化研发产品中，包括馒头、面条、米粉、复配米等，马铃薯全粉所占比例 可通过配方优化等措施进行提高。马铃薯全粉高比例主食的价格远高于低比例主食产品的 价格，而市场上缺乏一种快速检测马铃薯主食产品中马铃薯全粉含量的方法及系统。目前， 针对马铃薯主食产品中马铃薯全粉含量的检测方法仍未见报道。这无疑给相关部门的市场 监管及正确引导人们的消费带来了挑战。因此，无论是产品开发还是市场监管都迫切需要 一种快速、无损的针对马铃薯主食产品中马铃薯全粉含量的测定方法。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于近红外光谱的馒头中马铃薯全粉含 量的快速测定方法，它简单易行，准确性较好，并且对样品无损。
[0005] 本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：基于近红外光谱的馒头中马铃 薯全粉含量快速测定的方法，包括以下步骤： 1) 采集模型样品的近红外光谱图； 2) 对样品近红外光谱进行光谱预处理； 3) 利用所得预处理近红外光谱建立数据处理模型； 4) 设置数据处理模型的光谱处理区间和主因子数； 5) 通过数据处理模型对预处理待测近红外光谱进行处理得到马铃薯全粉含量的测量 值。
[0006] 所述的步骤4)及步骤5)所述的数据处理模型是通过以下步骤来确定的： A) 采集校正集样品的近红外光谱，并对其进行光谱预处理； B) 通过设置训练数据处理模型的训练光谱处理区间和训练主因子数，得到数据处理模 型； C) 获取预设校正集模型的交互验证相关系数R。2、预测相关系数RCT2、交互验证误差均方 根、预测误差均方根； D) 选取交互验证相关系数Re2和预测相关系数Rct2最大，且交互验证误差均方根和预测 误差均方根最小时，所对应的训练数据处理模型，作为待测样品处理的数据处理模型；将所 对应的训练数据处理模型的训练光谱处理区间作为光谱处理区间；将所对应的训练数据处 理模型的训练主因子数作为主因子数。
[0007] 步骤4)及步骤5)所述的数据处理模型为：偏最小二乘法PLS或者主成分法PCR 校正模型；步骤4)所述的光谱处理区间为10000~4000 cm、
[0008] 步骤A)所述的校正集样品通过以下步骤来实现： I )称取预设比例的面粉及马铃薯全粉； II) 其中面粉与马铃薯全粉的混合质量比例分别为100:0,95:5,90:10,85:15,80:20， 75:25 及 70:30 ; III) 面粉中，中筋面粉和高筋面粉的质量比为1:1 ; IV) 另外还添加面粉质量1%的酵母，0. 4%的改良剂及8. 8-11%的水； V )将面粉及含有马铃薯全粉制作的馒头于室温下冷却，待测。
[0009] 步骤2)所述的对样品近红外光谱进行光谱预处理具体是：采用基线校正、平滑处 理、矢量归一化、多元散射校正、标准正态变量变换、一阶导数变换或二阶导数变换导数处 理中的一种或几种的组合。
[0010] 本发明的优点在于：本发明应用近红外光谱技术结合化学计量学方法对馒头中马 铃薯全粉含量进行快速检测，本发明的测定方法操作简单，对样品无损坏，且测定耗时短， 结合近红外可携带设备，本模型可胜任含马铃薯全粉馒头的生产端及消费端的在线检测任 务。本发明简单易行，效果好。
【附图说明】
[0011] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步的详细描述，其中： 图1为本发明实施例提供的未添加和添加马铃薯全粉馒头的近红外光谱； 图2为本发明实施例提供的未添加和添加马铃薯全粉馒头（10%，20%，30%)的PLS模型 中不同马铃薯全粉含量样品的二维坐标分析图； 图3为本发明实施例提供的基于近红外光谱的馒头中马铃薯全粉含量快速测定方法 的流程图。
【具体实施方式】
[0012] 以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例 仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0013] 本发明的实施例1 :基于近红外光谱的馒头中马铃薯全粉含量快速测定的方法， 以未添加和不同添加量（10%，15%，20%，25%，30%)的马铃薯全粉的馒头为样品详细描述近红 外光谱快速测定馒头中马铃薯全粉含量的方法，具体如下： 材料：高筋面粉，内蒙古恒丰食品工业；中筋面粉，内蒙古恒丰食品工业；马铃薯全粉， 张家口市燕北薯业开发有限公司；活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；改良剂，安琪酵母 股份有限公司。
[0014] 制备馒头：首先，按照表1中设置的比例准确称取高筋面粉，中筋面粉以及马铃薯 全粉。然后，依照马铃薯全粉的添加比例，分别加入50~44 mL含有已活化的I g干酵母及 0.4 g馒头改良剂的温水（33~38 °C)，用筷子搅拌成面团，手工揉4 min。将和好的面团放 入35~37 °C恒温发酵箱中醒发25 min，取出，揉4 min成形。在室温静置20 min，置于煮 沸并垫有纱布的铝蒸屉上蒸20 min，取出，盖上干纱布冷却40 min。每种配比各准备20个 样品，共计140个样品。
[0015] 光谱测定：采用赛默飞公司（Thermo Fisher) Antaris近红外光谱仪，扫描范围 10000~4000 cm \分辨率4 cm 1，扫描次数16次，PbS检测器，采用石英样品杯和样品旋 转台，漫反射方式收集信号。
[0016] 数据处理及模型建立：通过仪器测定，得到校正集样品的近红外光谱。将近红外光 谱导出成JAMCP-DX格式，然后再导入到The Unscrambler 9.0中，并处理图谱。
[0017] 模型优化：图谱预处理，光谱预处理可有效消除因系统误差和随机误差而引