高光譜相機(jī)應(yīng)用于牛奶尿素鑒別的研究中。以下是可能的應(yīng)用情況：

1. 牛奶質(zhì)量檢測：尿素是非法添加物，通常用于增加牛奶的氮含量，從而欺騙乳制品質(zhì)量檢測。高光譜相機(jī)能夠捕捉大量波長范圍內(nèi)的光譜信息，通過對牛奶樣本進(jìn)行光譜分析，可以檢測出其中的尿素含量。這有助于快速、準(zhǔn)確地鑒別牛奶樣本是否被添加了尿素。

2. 牛奶成分分析：高光譜成像可以提供牛奶樣本各個波段的光譜特征，這使得分析牛奶成分變得更加準(zhǔn)確和詳盡。通過對牛奶樣本進(jìn)行高光譜分析，可以確定其中脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖等成分的含量和比例。這有助于評估牛奶的純度和質(zhì)量。

3. 異常檢測：高光譜相機(jī)可以檢測牛奶樣本中的異常特征。因為尿素的存在會導(dǎo)致牛奶樣本的光譜特征發(fā)生變化，通過比較正常牛奶樣本和添加尿素的牛奶樣本的光譜特征，可以快速識別出是否存在添加尿素的情況。

4. 數(shù)據(jù)分析與模型建立：在牛奶尿素鑒別的應(yīng)用研究中，高光譜圖像可以提供豐富的數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^對高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和機(jī)器學(xué)習(xí)方法的應(yīng)用，建立牛奶尿素鑒別的模型。這一模型可以用于快速、準(zhǔn)確地判斷未知樣本中是否含有尿素。

高光譜相機(jī)在牛奶尿素鑒別的應(yīng)用研究實例

本研究應(yīng)用了400-1000nm的高光譜相機(jī)，可采用SINESPEC賽斯拜克有限公司產(chǎn)品SP130M進(jìn)行相關(guān)研究。光譜范圍在400-1000nm，波長分辨率優(yōu)于2.5nm，可達(dá)1200個光譜通道。采集速度全譜段可達(dá)128FPS，波段選擇后最高3300Hz（支持多區(qū)域波段選擇）。

眾所周知，牛奶富含多種必需營養(yǎng)成分，如蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖和其他固體物，可促進(jìn)人體生長發(fā)育和維持健康水平。隨著人們生活水平的提高，奶制品在國內(nèi)的消費量不斷增加。然而，由于巨大經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，乳品摻假現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。曾經(jīng)出現(xiàn)在市場上的“阜陽奶粉事件”、“還原奶事件”、“光明牛奶回奶事件”、“雀巢奶粉事件”，以及目前更加嚴(yán)重的“三聚氰胺事件”，都凸顯了牛奶質(zhì)量控制的重要性和緊迫性。值得一提的是，由于尿素是蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物，因此在哺乳動物的乳汁中存在少量尿素屬于正常情況，一般認(rèn)為尿素含量在20-30g/L是正常范圍。

目前一些違法商販為了實現(xiàn)以次充好、賺取非法利潤的目標(biāo)，在牛奶中加入尿素以提高蛋白質(zhì)含量，直接對人體健康造成威脅，可能導(dǎo)致潛在危險或中毒，同時給乳制品加工企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前牛奶中尿素的快速檢測方法包括比色測定法、PH值差異測定法、酶與選擇性電極聯(lián)用等分析方法。盡管上述方法適用于常規(guī)檢測，但是操作復(fù)雜、耗時較長，不適合原料奶的及時質(zhì)量控制。

近紅外光譜分析技術(shù)有許多優(yōu)勢，例如無需對樣品進(jìn)行處理、成本低、對樣品無損檢測等等，非常適合用來檢測乳制品中是否摻雜了其他物質(zhì)。本文在研究了尿素?fù)诫s的牛奶的二維紅外相關(guān)譜特性的基礎(chǔ)上，選擇了最適合建模的波數(shù)區(qū)間，建立了定性和定量分析的尿素?fù)诫s牛奶鑒別模型。這對于維護(hù)乳制品市場的穩(wěn)定，保護(hù)消費者的利益具有重要的意義。

基于尿素?fù)诫s牛奶的近紅外光譜信息，我們選擇了對摻雜物濃度變化敏感的特定光譜區(qū)間，并應(yīng)用了PLS-DA建立了摻雜尿素牛奶的鑒別模型。該模型可以準(zhǔn)確識別純牛奶和摻雜牛奶，識別率達(dá)到了100%。同時，我們還使用PLS建立了牛奶中尿素?fù)诫s的數(shù)學(xué)模型，其交叉驗證均方差為0.242g/L。對于未知樣品集的預(yù)測，相關(guān)系數(shù)R達(dá)到了0.999，預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.57g/L。這種方法簡單快速，為快速檢測牛奶中的摻雜物奠定了實驗基礎(chǔ)。