专利名称：快速同时检测带鱼糜水分和蛋白质含量的近红外光谱方法
快速同时检测带鱼糜水分和蛋白质含量的近红外光谱方法技术领域：
本发明涉及一种水分、蛋白质含量的快速检测方法，具体的说，是涉及一种快速同时检测带鱼糜水分和蛋白质含量的近红外光谱方法。
背景技术：
鱼糜，即将鲜活原料鱼预处理后，经采肉、漂洗、精滤、脱水、分装、冻结而成具有一定保藏期的中间素材产品，被广泛用于鱼丸、鱼糕等鱼糜制品的生产。带鱼(Coiliaspp)资源丰富、价格低廉，是我国鱼糜加工的重要原料。优质的冷冻鱼糜具有高蛋白、低脂肪、弹性好、白度高、耐贮藏等优点。随着产量和消费量的逐年增加，对其品质要求越来越高。为了保障鱼糜品质，生产厂商对其主要营养成分和弹性等指标制定了相关标准。水分和蛋白质是鱼糜中的主要营养成分，现行的检测方法直接干燥法和凯氏定氮法，耗时、费力，无法实现两种物质同时检测。因此急需建立一种快速、方便、准确的检测方法为厂商所用。近红外光谱(Near-Infrared Spectroscopy, NIRS)是20世纪80年代迅速发展起来一种绿色分析技术，具有快速、方便、无损、多组分同时检测等优点。目前，该技术在农业、 医药、化工等领域中的应用已经全面展开。近年来，在粮油和饲料检测中，我国已经把该技术作为一种标准的检测方法。通过申请人探索、研究发现，该技术也可实现鱼糜中水分、蛋白质含量的快速检测。
发明内容本发明所要解决的技术问题在于现有检测带鱼糜中水分和蛋白质含量的方法直接干燥法和凯氏定氮法耗时、费力，两种成分不能同时检测的问题，并针对该问题提供一种快速、简便，多组分同时检测的利用漫反射近红外光谱仪结合化学计量学检测带鱼糜中水分和蛋白质含量的方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的—种快速同时检测带鱼糜水分和蛋白质含量的近红外光谱方法，具体步骤为，(1)收集带鱼糜样品；(2)采用国标的方法对样品中的水分和蛋白质含量进行测定；(3)利用近红外光谱仪采集所收集样品的近红外光谱数据；(4)将每一个样品的近红外光谱数据与所测定的水分值和蛋白质值一一对应相关联，利用化学计量学软件进行拟合，建立定量校正模型；(5)校正模型的验证；(6)未知鱼糜样品水分和蛋白质含量的测定；上述步骤(1)中收集不同厂家不同批次的带鱼糜样品。上述步骤O)中水分和蛋白质含量的测定分别采用GB 5009. 3-2010直接干燥法和GB 5009. 5-2010凯氏定氮法。
上述步骤(3)中所述光谱数据采集，使用BUCHI公司的NIRFlex N500型近红外光谱仪，以及固体测量配件培氏培养皿；光谱采集方式和采集条件为使用漫反射采集近红外光谱，扫描波数范围为^OO-lOOOOcnT1，扫描次数为32次，分辨率为8CHT1，以Spectralon 为参照背景，每4CHT1采集一个数据点，共采集1501个；扫描范围控制在20-25°C之间。每个样品平行扫描三次，取平均值作为样品的近红外光谱数据。上述步骤中使用BUCHI公司的NIRCal5. 2软件，水分和蛋白质模型均采用建立验证集的方法进行内部验证，偏最小二乘(PLQ法建立回归模型。建立校正模型前，需选择波长、主因子数和光谱预处理。具体参数如下。
上述步骤(5)中选取已知水分和蛋白质含量的带鱼糜样品10个(含量需在校正模型含量范围之内)作为外部验证样品。按步骤C3)中的近红外光谱采集参数进行近红外光谱扫描，每个样品平行扫描3次取平均值。将10个样品光谱导入水分含量的校正模型中，得到水分含量的近红外预测值，将光谱导入蛋白质含量的校正模型中，得到蛋白质含量的近红外预测值。将近红外预测值与直接干燥法或凯氏定氮法测定值进行配对t检验，当设定置信度为95%时，利用本发明方法得到的预测值与直接干燥法或凯氏定氮法得到的测定值之间的差异不显著。这说明利用本发明所述的近红外光谱法测定带鱼糜中的水分和蛋白质含量是可行的。或者说能够代替直接干燥法和凯氏定氮法测定值。上述步骤(6)中取待测水分和蛋白质含量的带鱼糜样本，按照步骤(3)中的近红外光谱采集参数进行近红外光谱扫描。将光谱分别导入水分和蛋白质含量校正模型中，便可快速得到水分和蛋白质的分析结果。另外，本发明中所有的含量是指质量百分比。本发明提供的近红外光谱法测定带鱼糜中的水分和蛋白质含量的方法，快速、准确、操作简便。整个检测过程只需要1分钟左右，而直接干燥法或者凯氏定氮法需要持续4 个小时以上。本方法可在鱼糜生产厂家推广应用。需要注意的是，本发明适用于带鱼糜的水分含量在73. 97% 80. 05%之间，蛋白质含量在10. 39% 17. 14%之间。与市面上常见的带鱼糜的水分和蛋白质含量范围是一致的。
图1为带鱼糜的近红外原始光谱图；图2为带鱼糜经ncl处理后的近红外反射光谱图；图3为带鱼糜经mf处理后的近红外反射光谱图；图4为直接干燥法水分值和近红外预测水分值的相关关系图；图5为凯氏定氮法蛋白质值和近红外预测蛋白质值的相关关系图；图例说明 表示定标集样品，□表示验证集样品。
具体实施方式以下提供本发明一种快速同时检测带鱼糜水分和蛋白质含量的近红外光谱方法的方法的具体实施方式
。实施例1下面结合附图1-5和实施例对本发明进一步说明。1、校正集样品的收集本实验收集了 4个不同厂家多个批次的带鱼糜样品，共计125份带鱼糜样本。2、校正集样品化学参考值的测定水分含量的测定采用GB 5009. 3-2010直接干燥法，蛋白质含量的测定采用GB 5009. 5-2010凯氏定氮法。最终所有样品的水分和蛋白质含量的测定结果如下表。
权利要求
1.一种快速同时检测带鱼糜水分和蛋白质含量的近红外光谱方法，其特征在于，具体步骤为，(1)收集带鱼糜样品；(2)采用国标的方法对样品中的水分和蛋白质含量进行测定；(3)利用近红外光谱仪采集所收集样品的近红外光谱数据；(4)将每一个样品的近红外光谱数据与所测定的水分值和蛋白质值一一对应相关联， 利用化学计量学软件进行拟合，建立定量校正模型；(5)校正模型的外部验证；(6)未知鱼糜样品水分和蛋白质含量的测定。
2.如权利要求1所述的快速同时检测带鱼糜水分和蛋白质含量的近红外光谱方法，其特征在于，上述步骤O)中水分和蛋白质含量采用直接干燥法和凯氏定氮法得到。
3.如权利要求1所述的快速同时检测带鱼糜水分和蛋白质含量的近红外光谱方法，上述步骤(3)中近红外光谱仪的扫描谱区波数范围为^OO-lOOOOcnT1，采集样品近红外漫反射光谱信息，所用配件为培氏培养皿。
4.如权利要求1所述的快速同时检测带鱼糜水分和蛋白质含量的近红外光谱方法， 上述步骤中利用NIRCal5. 2软件进行数据拟合；水分和蛋白质模型均采用建立验证集方法进行内部验证，偏最小二乘(PLS)法建立回归模型；建立校正模型前，需选择最佳波长、主因子数和光谱预处理方法；具体参数如下水分和蛋白质的波数范围(cnT1)分别为 4400-4800，5400-6600，7800-10000 和 4400-4800，5400-6600，7800-10000 ；水分和蛋白质的主因子数分别为10和10，水分和蛋白质的光谱预处理方法分别为ncl和mf，水分和蛋白质的回归方法分别为PLS和PLS。
全文摘要
本发明涉及快速同时检测带鱼糜水分和蛋白质含量的近红外光谱方法，具体步骤为，(1)收集带鱼糜样品；(2)采用国标的方法对样品中的水分和蛋白质含量进行测定；(3)利用近红外光谱仪采集所收集样品的近红外光谱数据；(4)将每一个样品的近红外光谱数据与所测定的水分值和蛋白质值一一对应相关联，利用化学计量学软件建立定量校正模型；(5)校正模型的验证；(6)未知鱼糜样品水分和蛋白质含量的测定。本发明的优点快速、准确、操作简便。整个检测过程只需要1分钟左右。
文档编号G01N21/35GK102353644SQ20111018238
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者刘源, 王小燕, 王锡昌 申请人:上海海洋大学