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均質(zhì)處理對牛乳近紅外光譜的影響

日期:2025-04-27 11:04
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摘要:生鮮牛乳作為一種天然乳濁液,在近紅外光譜的測量過程中,粒徑較大的脂肪球顆粒易上浮到牛乳表層,可能會影響牛乳近紅外光譜的測量重復(fù)性,進(jìn)而影響牛乳成分預(yù)測精度。

生鮮牛乳作為一種天然乳濁液,在近紅外光譜的測量過程中,粒徑較大的脂肪球顆粒易上浮到牛乳表層,可能會影響牛乳近紅外光譜的測量重復(fù)性,進(jìn)而影響牛乳成分預(yù)測精度。

 

以入口溫度為50℃,不同均質(zhì)處理后的牛乳樣品為研究對象,通過測量不同均質(zhì)處理后的牛乳樣品的近紅外光譜圖,以重復(fù)性誤差為評估方法,可分析均質(zhì)處理對牛乳近紅外光譜測量重復(fù)性的影響規(guī)律。

 

均質(zhì)處理對牛乳近紅外光譜的影響規(guī)律

 

原乳和不同壓力下的均質(zhì)乳的近紅外漫反射光譜曲線

牛乳的光譜曲線隨波長的變化不受均質(zhì)壓力影響,且均質(zhì)乳的吸光度明顯小于原乳的吸光度。通過吸光度的計算公式可得,均質(zhì)乳的漫反射光強(qiáng)要大于原乳的漫反射光強(qiáng)。

 

此外,不同壓力下的均質(zhì)乳的漫反射光譜曲線差異不大,均質(zhì)乳的近紅外光譜具有良好的穩(wěn)定性。在全波長范圍內(nèi),原乳和均質(zhì)乳均有5個明顯的吸收峰,分別位于972.83、1194.75、1440.33、1799.17和1909.13nm處(0MPa)。972.83、1440.33和1909.13nm處的吸收峰分別與水中O-H官能團(tuán)的**泛音、**泛音和組合有關(guān);而1194.75和1799.17nm處的吸收峰分別與C-H官能團(tuán)的**泛音和**泛音有關(guān)。

為了更清楚地認(rèn)識均質(zhì)壓力對牛乳吸光度的影響,將牛乳的近紅外光譜分為短波(800~1100nm)、中波(1100~1700nm)和長波(1700~2500nm)。

 

不同波段下的牛乳(原乳和均質(zhì)乳)的近紅外光譜曲線

20/5~90/5MPa之間,牛乳的吸光度不隨均質(zhì)壓力增加而下降,即牛乳的吸光度與牛乳顆粒大小之間不存在明顯的線性關(guān)系。此外,在1909.13nm處,均質(zhì)乳的譜峰位置約向右偏移了5~20nm,而其余吸收峰的位置并未出現(xiàn)明顯的偏移。

牛乳成分復(fù)雜,其中影響牛乳吸收系數(shù)的主要是牛乳成分含量;而影響牛乳散射特性的主要是脂肪球顆粒和蛋白質(zhì)膠束。均質(zhì)處理不僅降低了牛乳中顆粒的大小,還增大了牛乳中顆粒的數(shù)目。根據(jù)代表層理論,顆粒數(shù)目增加,使得牛乳中顆粒排列更加密集,不僅增強(qiáng)了顆粒的散射作用,還增大了牛乳的漫反射率,進(jìn)而增大了均質(zhì)乳的漫反射光強(qiáng),*終導(dǎo)致均質(zhì)乳的吸光度小于原乳的吸光度。

均質(zhì)處理對牛乳近紅外光譜測量重復(fù)性的影響規(guī)律

 

原乳和均質(zhì)乳吸光度的測量重復(fù)性誤差

測量重復(fù)性誤差δA隨波長的變化與吸光度具有相似的趨勢。除90/5MPa外,其余壓力下的均質(zhì)處理明顯降低了δA的值,說明適宜壓力的均質(zhì)處理能夠明顯改善牛乳近紅外光譜的測量重復(fù)性。

70/5MPa下,δA的值*?。坏?/span>90/5MPa下,δA的值*大,說明在70/5MPa下,近紅外光譜的測量重復(fù)性*好;在90/5MPa下,近紅外光譜的測量重復(fù)性*差。

在全波長范圍內(nèi),牛乳(原乳和均質(zhì)乳)樣品的δA均有4個明顯的峰。分別位于1057.34、1450、1897.95和2411.72nm處(90/5MPa)。查閱相關(guān)資料可知,1057.34nm處的峰可能與結(jié)合O-H官能團(tuán)的**泛音有關(guān)。1450nm處的峰可能與水中O-H官能團(tuán)的**泛音有關(guān)。1897.95nm處的峰可能與水中O-H官能團(tuán)的組合有關(guān)。2411.72nm處的峰可能與C-H官能團(tuán)的組合有關(guān)。

 

1057.34、1450 和 1897.95 nm 處,均質(zhì)壓力對 δA 的影響

1057.34nm處,均質(zhì)壓力對δA的影響不明顯。然而,在1450和1897.95nm處,均質(zhì)壓力對δA的影響較明顯。在0~70/5MPa之間,隨著均質(zhì)壓力增加,δA總體上呈下降趨勢,并在70/5MPa下取得*小值,之后隨著均質(zhì)壓力增加而增加,說明基于近紅外光譜法的牛乳品質(zhì)檢測的適宜均質(zhì)壓力為70/5MPa。

 

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