基于近红外光谱相机对牛奶中掺杂尿素判别分析

　　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）。

　　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。

　　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。

　　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。