脱脂奶，奶油，全脂奶和酸奶中PCA主成分分析检测方案(紫外分光光度)

LUMiFlector 在乳制品成分分析中的应用 1.介绍 LUMiFlector 利用 MRS-TechnologyQ(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， LUMiFlectorQ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-TechnologyQ， 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)通过样品检测测头，照射到到品。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. 图1检测光路原理示意图 2.2不同样品的特异光谱 2.2.1不同成分含量的牛奶光谱 图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 的 MRS-TechnologyQ(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。 图2 不同乳制品图谱的 PCA 主成分分析 3. 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)。 3.1LUMiFlector 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，蛋白及固形物含开， 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： 4.2 4.1 4.2 b蛋白含量检测结果相关性结果： 3.8 3.8 c固形物含量检测结果相关性结果： 15 14.2 14.4 14.6 4总结 1、LUMiFlector 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。 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。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 图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 的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。 图2  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 SD0.01 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：b 蛋白含量检测结果相关性结果：c 固形物含量检测结果相关性结果：4 总结1、LUMiFlector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。