鲜奶中脂肪球数量多且状态不稳定,在长期实验过程中,脂肪球容易聚集,然后漂浮到牛奶表层并产生分层,导致近红外光谱测量重复性差。 此外,不同温度下的脂肪球处于不同的状态,这可能会影响近红外光谱测量的重复性,进而影响牛奶成分的准确性**。
牛奶近红外漫反射光谱的测量方法。
采用傅里叶变换近红外漫反射光谱(Bruker,Germany)获得牛奶样品的近红外漫反射光谱。
仪器主要参数包括扫描范围:833 2500nm,测量方式:积分球漫反射,变量数:2074,分辨率:8cm-1,背景扫描次数:32,样品扫描次数:32。
在采集牛奶样品的近红外光谱之前,请打开仪器并预热30分钟以上,以获得稳定可靠的光谱数据。 之后,打开测量软件,点击测量界面上的“测量背景单通道”按钮,采集背景光谱R0作为参考光谱。 背景设置好后,用1ml移液管取出2ml奶样,放入小烧杯中,然后将镀金漫反射附件放入小烧杯中,盖在奶样上,排干气泡后将小烧杯置于恒温水浴中加热。 当小烧杯中的奶样温度达到所需温度且保持不变时,立即轻轻摇晃小烧杯约2s,然后立即将小烧杯放入光谱仪的量槽中,点击测量界面中的“测量样品单通道”按钮,采集近红外漫反射光谱。
温度对牛奶近红外光谱的影响
不同温度下牛奶的近红外光谱。 在全波长范围内,牛奶样品在任意温度下均有5个明显的吸收峰,分别位于。 43 和 1924(25) 在 72 nm 处。 研究表明: 25 和 192472 nm处的吸收峰主要与水中O-H官能团的吸收有关,而120195 和 179543 nm处的吸收峰主要与碳水化合物、脂肪和蛋白质中C-H官能团的吸收有关。
为了更好地了解温度对牛奶吸光度的影响,将牛奶的近红外光谱分为短波(800 1100 nm)、中波1100 1700nm和长波(1700 2500nm)。 结果表明,随着温度的升高,牛奶的吸光度在不同波段呈现出不同的变化。 这主要是由于官能团在不同位置(x-h、x可以是o、c或n)的温度敏感性不同。 例如,在 977 年23 和 1453在25nm处,牛奶的吸光度随温度升高而增加,峰的位置偏向短波长和 1795 年随着温度的升高,43 nm处的峰值向更长的波长移动。
牛奶中激发分子的数量是温度的函数,不同位置的吸收带是由牛奶中未激发的基态分子对光的吸收引起的,吸收强度和位置的变化也是由温度对双电常数和缔合的影响引起的。 温度的升高会降低水中氢键的缔合,减小氢键团簇的平均尺寸,增加游离基团的吸光度。 此外,随着温度的升高,OH拉伸振动的波段向短波长移动。 因此,97723 和 145325 nm 处的峰值偏移到短波长。
温度对牛奶近红外光谱测量重复性的影响
测量重复性误差δa与吸光度的趋势相似,是波长的函数。 长波长(1400nm)处的δa值明显大于短波长(1400nm)处的δa值,说明在1400nm以上的波段检测牛奶时,不易获得较小的测量重复性误差,即不易获得良好的测量重复性。 此外,在任意波长点,40处的牛奶样品的δa值最小,表明40处的牛奶近红外光谱测量可以获得最佳的测量重复性。
在整个波长范围内,牛奶样品的δA有4个不同的峰(25个除外),它们分别位于不同的位置。 87 和 2292(45) 在 31 nm 处。 1161.56 nm处的峰可能与水中C-H官能团和O-H官能团的第二泛音的结合有关。 1467.23 nm处的峰可能与水中O-H官能团的第一个泛音有关。 1867.87 nm处的峰可能与水中O-H官能团的组合有关。 2292.31 nm处的峰可能与c-h官能团的组合有关。
在。 87 和 2292在31 nm处,温度对δa的影响更为明显。 在25-35之间,δa随温度升高而增大;在35-40之间,δa随温度升高而减小,在40时达到最小值,然后随温度升高而增大,表明基于近红外光谱的牛奶品质检测的适宜测量温度为40。
水作为牛奶中最重要的成分,占牛奶总质量的85%以上。 对于近红外光谱,水中的O-H官能团和脂肪(蛋白质)中的C-H官能团的膨胀和收缩振动对ΔA有影响,特别是在1400nm以上的波段。 乳脂是牛奶中最小和最大的粒径,平均粒径为3 4 m。 在近红外区域,乳脂具有相当强的光散射效应,影响牛奶的deltaa。
近红外波段对水的吸收对温度高度敏感,水中O-H官能团的膨胀和收缩振动易受温度影响。 温度的升高导致伸缩振动中羟基数量的减少和自由振动中羟基数量的增加,这不仅导致振动谱发生偏移,而且会影响牛奶在1850nm左右的δa。
从牛奶本身的物理性质出发,作为天然的水包油乳液,牛奶的热力学性质是不稳定的。 根据温度的不同,乳脂所处的状态也不同。 乳脂的熔点在37左右,当温度低于37时,部分乳脂是固体;当温度高于37时,乳脂全部为液体。 然后,在30-37之间对牛奶进行近红外光谱测量时,由于乳脂的不稳定,容易影响牛奶的测量过程,导致测量重复性差。
在近红外光谱方面,不同温度下牛奶样品在833 2500 nm范围内有5个吸收峰,分别位于833和2500 nm范围内。 43 和 1924(25) 在 72 nm 处。 此外,随着温度的升高,牛奶的吸光度在不同波段表现出不同的变化。
测量重复性误差δa与吸光度随波长的变化趋势相似,δa在长波长处的值大于短波长处的值。 在整个波长范围内,牛奶样品的δA有4个不同的峰,位于每个峰上。 87 和 2292(45)在31 nm和25 35 nm之间,δa随温度的升高而增大;在35-40之间,δa随温度的升高而减小,在40时达到最小值,表明基于近红外光谱的牛奶品质检测的合适测量温度为40。