LUMiFlector在乳制品成分分析中的应用

2021/10/14   下载量: 0

方案摘要

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应用领域 食品/农产品
检测样本 液体乳
检测项目 营养成分
参考标准

LUMiFlector 利用MRS-Technology®(多反射光谱)技术通过不同波长的光学端口照样品,检测并记录每个波长的几种产品特定反射强度,从而量化产品指纹图谱。 在紫外光-可见光-近红外(UV-VIS-NIR)(也可定制)范围内,多波长的光通过光纤和光学端口照射到样品中。探测器在极短时间内接收来自样品不同区域的反射、散射及荧光信号。 通过这种方式,可以得到线性散射强度、饱和散射强度、折射光强度及荧光数据。这些综合数据可形成产品的特定光谱特性。更重要的是,LUMiFlector®可根据产品具体的特性进行校准,使用多元统计方法自动计算产品的成分含量,比如脂肪或蛋白质含量、固形物浓度。 基于MRS-Technology®,LUMiFlector操作非常灵活,可用于不同的应用领域。过程控制和质量控制的所要求成分含量可以在20秒内确定。

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1.   介绍

LUMiFlector 利用MRS-Technology®(多反射光谱)技术通过不同波长的光学端口照样品,检测并记录每个波长的几种产品特定反射强度,从而量化产品指纹图谱。

在紫外光-可见光-近红外(UV-VIS-NIR)(也可定制)范围内,多波长的光通过光纤和光学端口照射到样品中。探测器在极短时间内接收来自样品不同区域的反射、散射及荧光信号。

通过这种方式,可以得到线性散射强度、饱和散射强度、折射光强度及荧光数据。这些综合数据可形成产品的特定光谱特性。更重要的是,LUMiFlector®可根据产品具体的特性进行校准,使用多元统计方法自动计算产品的成分含量,比如脂肪或蛋白质含量、固形物浓度。

基于MRS-Technology®LUMiFlector操作非常灵活,可用于不同的应用领域。过程控制和质量控制的所要求成分含量可以在20秒内确定。

 

2.   检测原理介绍


2.1 检测光路原理示意

 

如图1 入射光(粉色实线)通过样品检测探头,照射到样品。相应的检测器测量出散射光(蓝光, 红光)、折射光(棕色, 绿色)及荧光强度。光谱检测范围为290 nm 1650 nm

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1.2 不同样品的特异光谱

2.2.1不同成分含量的牛奶光谱

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 1  不同成分含量的牛奶图谱

选取四种蛋白和脂肪含量不同的牛奶,扫描得到的光谱如图1.我们从图中可以看到牛奶成分含量不同会得到特异的图谱,而且呈现一定规律性的变化。这也是我们利用化学计量学进行精确的定量分析提供了良好的依据。

 

2.2.1不同乳制品光谱的主成分分析

 

与此同时,我们分别扫描了脱脂奶,奶油,全脂奶和酸奶,收集相应的光谱,并且做了PCA主成分分析,结果如图2。从PCA图可以看到,这四类产品的图谱差异极大,区分度特别高, LUMiFlector MRS-Technology®(多反射光谱)技术是可以很好区分各类乳制品图谱,说明该技术不仅可以很好地预测乳制品的成分,而且今后可以开发乳制品原料鉴别的定性分析。

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 图不同乳制品图谱的PCA主成分分析

1.   乳制品成分预测实验结果

下面我们以牛奶为例,在乳品分析实验室考察LUMiFlector乳品分析仪检测准确性和稳定性(重复性)。

 

3.1 LUMiFlector乳品分析仪检测重复性验证。

 

  取同一品种纯牛奶一份,反复取样测定10次,结果如下:

序号

产品

脂肪含量

蛋白含量

固形物含量

1

纯牛奶

4.27

3.70

14.75

2

纯牛奶

4.27

3.73

14.87

3

纯牛奶

4.27

3.68

14.88

4

纯牛奶

4.29

3.69

14.81

5

纯牛奶

4.28

3.69

14.80

6

纯牛奶

4.29

3.70

14.83

7

纯牛奶

4.30

3.72

14.78

8

纯牛奶

4.29

3.70

14.71

9

纯牛奶

4.27

3.72

14.82

10

纯牛奶

4.29

3.72

14.76

最大值


4.30

3.73

14.88

最小值


4.27

3.68

14.71

平均值


4.28

3.71

14.80

SD


0.01

0.02

0.06

 

3.2 LUMiFlector乳品分析仪检测准确性验证。

 

取不同品种及批次的纯牛奶扫描检测,同时将检测样品送至化验室测试样品对应的脂肪,蛋白及固形物含量,LUMiFlector检测结果(prediction value)与化验室检测结果相关性分析如下:

a.   脂肪含量检测结果相关性结果:

image.png

b 蛋白含量检测结果相关性结果:

image.png

c 固形物含量检测结果相关性结果:

image.png

4 总结

1LUMiFlector的测量原理是基于多反射光谱(MRS)技术,从近红外区到紫外区波段进行测量。通过准确性和稳定性(重复性)考核数据,说明使用LUMIFLECTOR分析仪预测乳制品的方法可行,仪器的稳定性高,数据的重现性好,且完全达到化验室预测误差要求。

  2、通过建立完善的预测模型,能够判断生产的波动,实时报警不合格或超常样品,从而控制产品质量

3、该检测技术适用于任何吸附和散射液体和半液体物质,如悬浮液和乳液。

无化学品,无废物,运营成本非常低。

4、对于在线和实验室仪器,均采用完全相同的测量系统,便于后期模型数据调整。同时,可针对其他样品(如凝乳、生物细胞、颗粒悬浮液、肠内营养乳剂)进行校准分析(定制)以及定性鉴别分析。

5、该设备采用LED光源,使用寿命长,同时仪器亦无需进样系统及检测室等维护或更换,后期维护成本极低,可大大降低使用成本和日常检测的后顾之忧。


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