在牛奶的收购和生产管理过程中,需要正确、快速地检测牛奶主要成分的含量,脂肪和蛋白的含量是决定牛奶质量的核心指标,因此牛奶质量检测的绝大部分工作都集中在这两项指标的检测上。现有的各种牛奶成分的检测方法存在:破坏样品、成本高、耗时长、操作复杂、无法实现在线分析等缺点。本课题选用红外光谱检测技术用于牛奶成分的定量测量研究,意义在于该检测方法不破坏样品、对环境无污染、可以实现快速检测。本文在中红外和近红外两个光谱区域对牛奶中脂肪和蛋白成分含量的定量检测作了基础性研究。中红外波段的分析研究采用了衰减全反射(ATR)方法。包括牛奶主要成分吸收特性的测定,中红外光谱法牛奶成分分析的可行性论证;ATR技术影响检测结果的因素考查;牛奶中脂肪和蛋白质的定量检测精度考查。结果表明:牛奶在中红外的吸收特性明显,吸收峰的位置与分子结构的谱带归属以及乳品分析仪器的成功厂商FOSS公司提供的资料基本一致;各种因素对光谱测量影响的CV值基本可以控制在3‰以下;在定量检测中,通过析因设计方法优选校正集样品,结合样品的残差图确定奇异点,脂肪模型和蛋白模型的相关系数分别为0.990和0.986,预测均方根误差分别为0.121和0.111,而在采用波长选择对模型进行优化后,波长从3301个减为100个以内,加快了运算的速度,同时还在一定程度上提高了模型的精度。近红外波段的分析研究采用了散射和透射两种方式。结合牛奶中脂肪和蛋白质的分子特性说明:脂肪在反向接收散射的方式下测量结果较好,相关系数和预测均方根误差分别为0.994和0.097;蛋白在透射的测量方式下结果较好,相关系数和预测均方根误差分别为0.980和0.130。在此基础上,运用数据预处理方法,结果表明对近红外光谱数据运用预处理方法可以有效地减小噪声的干扰,提高测量精度。 本文的研究内容作为红外光谱法检测牛奶成分的基础研究,为后续的研究奠定了基础。