鮮奶中脂肪球數量多且狀態不穩定,在長期實驗過程中,脂肪球容易聚集,然後漂浮到牛奶表層並產生分層,導致近紅外光譜測量重複性差。 此外,不同溫度下的脂肪球處於不同的狀態,這可能會影響近紅外光譜測量的重複性,進而影響牛奶成分的準確性**。
牛奶近紅外漫反射光譜的測量方法。
採用傅利葉變換近紅外漫反射光譜(Bruker,Germany)獲得牛奶樣品的近紅外漫反射光譜。
儀器主要引數包括掃瞄範圍:833 2500nm,測量方式:積分球漫反射,變數數:2074,解像度:8cm-1,背景掃瞄次數:32,樣品掃瞄次數:32。
在採集牛奶樣品的近紅外光譜之前,請開啟儀器並預熱30分鐘以上,以獲得穩定可靠的光譜資料。 之後,開啟測量軟體,點選測量介面上的“測量背景單通道”按鈕,採集背景光譜R0作為參考光譜。 背景設定好後,用1ml移液管取出2ml奶樣,放入小燒杯中,然後將鍍金漫反射附件放入小燒杯中,蓋在奶樣上,排乾氣泡後將小燒杯置於恆溫水浴中加熱。 當小燒杯中的奶樣溫度達到所需溫度且保持不變時,立即輕輕搖晃小燒杯約2s,然後立即將小燒杯放入光譜儀的量槽中,點選測量介面中的“測量樣品單通道”按鈕,採集近紅外漫反射光譜。
溫度對牛奶近紅外光譜的影響
不同溫度下牛奶的近紅外光譜。 在全波長範圍內,牛奶樣品在任意溫度下均有5個明顯的吸收峰,分別位於。 43 和 1924(25) 在 72 nm 處。 研究表明: 25 和 192472 nm處的吸收峰主要與水中O-H官能團的吸收有關,而120195 和 179543 nm處的吸收峰主要與碳水化合物、脂肪和蛋白質中C-H官能團的吸收有關。
為了更好地了解溫度對牛奶吸光度的影響,將牛奶的近紅外光譜分為短波(800 1100 nm)、中波1100 1700nm和長波(1700 2500nm)。 結果表明,隨著溫度的公升高,牛奶的吸光度在不同波段呈現出不同的變化。 這主要是由於官能團在不同位置(x-h、x可以是o、c或n)的溫度敏感性不同。 例如,在 977 年23 和 1453在25nm處,牛奶的吸光度隨溫度公升高而增加,峰的位置偏向短波長和 1795 年隨著溫度的公升高,43 nm處的峰值向更長的波長移動。
牛奶中激發分子的數量是溫度的函式,不同位置的吸收帶是由牛奶中未激發的基態分子對光的吸收引起的,吸收強度和位置的變化也是由溫度對雙電常數和締合的影響引起的。 溫度的公升高會降低水中氫鍵的締合,減小氫鍵團簇的平均尺寸,增加游離基團的吸光度。 此外,隨著溫度的公升高,OH拉伸振動的波段向短波長移動。 因此,97723 和 145325 nm 處的峰值偏移到短波長。
溫度對牛奶近紅外光譜測量重複性的影響
測量重複性誤差δa與吸光度的趨勢相似,是波長的函式。 長波長(1400nm)處的δa值明顯大於短波長(1400nm)處的δa值,說明在1400nm以上的波段檢測牛奶時,不易獲得較小的測量重複性誤差,即不易獲得良好的測量重複性。 此外,在任意波長點,40處的牛奶樣品的δa值最小,表明40處的牛奶近紅外光譜測量可以獲得最佳的測量重複性。
在整個波長範圍內,牛奶樣品的δA有4個不同的峰(25個除外),它們分別位於不同的位置。 87 和 2292(45) 在 31 nm 處。 1161.56 nm處的峰可能與水中C-H官能團和O-H官能團的第二泛音的結合有關。 1467.23 nm處的峰可能與水中O-H官能團的第乙個泛音有關。 1867.87 nm處的峰可能與水中O-H官能團的組合有關。 2292.31 nm處的峰可能與c-h官能團的組合有關。
在。 87 和 2292在31 nm處,溫度對δa的影響更為明顯。 在25-35之間,δa隨溫度公升高而增大;在35-40之間,δa隨溫度公升高而減小,在40時達到最小值,然後隨溫度公升高而增大,表明基於近紅外光譜的牛奶品質檢測的適宜測量溫度為40。
水作為牛奶中最重要的成分,佔牛奶總質量的85%以上。 對於近紅外光譜,水中的O-H官能團和脂肪(蛋白質)中的C-H官能團的膨脹和收縮振動對ΔA有影響,特別是在1400nm以上的波段。 乳脂是牛奶中最小和最大的粒徑,平均粒徑為3 4 m。 在近紅外區域,乳脂具有相當強的光散射效應,影響牛奶的deltaa。
近紅外波段對水的吸收對溫度高度敏感,水中O-H官能團的膨脹和收縮振動易受溫度影響。 溫度的公升高導致伸縮振動中羥基數量的減少和自由振動中羥基數量的增加,這不僅導致振動譜發生偏移,而且會影響牛奶在1850nm左右的δa。
從牛奶本身的物理性質出發,作為天然的水包油乳液,牛奶的熱力學性質是不穩定的。 根據溫度的不同,乳脂所處的狀態也不同。 乳脂的熔點在37左右,當溫度低於37時,部分乳脂是固體;當溫度高於37時,乳脂全部為液體。 然後,在30-37之間對牛奶進行近紅外光譜測量時,由於乳脂的不穩定,容易影響牛奶的測量過程,導致測量重複性差。
在近紅外光譜方面,不同溫度下牛奶樣品在833 2500 nm範圍內有5個吸收峰,分別位於833和2500 nm範圍內。 43 和 1924(25) 在 72 nm 處。 此外,隨著溫度的公升高,牛奶的吸光度在不同波段表現出不同的變化。
測量重複性誤差δa與吸光度隨波長的變化趨勢相似,δa在長波長處的值大於短波長處的值。 在整個波長範圍內,牛奶樣品的δA有4個不同的峰,位於每個峰上。 87 和 2292(45)在31 nm和25 35 nm之間,δa隨溫度的公升高而增大;在35-40之間,δa隨溫度的公升高而減小,在40時達到最小值,表明基於近紅外光譜的牛奶品質檢測的合適測量溫度為40。