KR20070107947A - 근적외선 분광 분석 시스템을 이용한 우유 중 요소태질소의분석방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기준 물질에 의한 표준값과 우유 시료에 의한 스펙트럼과의 상관 관계를 검량선으로 나타내고, 이를 이용하여 우유의 품질에 척도가 되는 유단백질과 총고형분을 측정하면서 우유의 품질 정도를 판단하도록 함으로써 우유의 품질 정도의 값을 신뢰도 유의성인 RMSEP(Root mean of standard error prediction)값을 확인하면서 실시간으로 우유 중 요소태질소(MUN)의 함량을 판단하여 급여사료의 최적유무 판단함은 물론, 영양소 이용성의 개선 및 환경오염물질의 배출을 저감시킬 수 있도록 한 근적외선 분광 분석 시스템을 이용한 우유 중 요소태질소의 분석방법에 관한 것이다.
상기의 본 발명은,
기준 물질을 먼저 측정한 후에 우유를 측정하면 기준 물질에 대한 흡수 스펙트럼이 나타나는 단계와,
상기 흡수 스펙트럼의 총 고형분과의 상관성을 총 고형분 모델링 검량선 그래프를 통해 살펴보게 되면, 총 고형분과 우유의 스펙트럼 중에서 1100부터 1700nm까지의 흡수 스펙트럼과의 상관성이 R^2이 0.89로 매우 직선적으로 나타나서 흡수 스펙트럼을 통한 우유의 품질 정도 척도 중에 하나인 총 고형분 정도를 추정하는 단계와,
상기 흡수 스펙트럼의 유지방과의 상관성을 유지방 모델링 검량선 그래프를 통해 살펴보게 되면, 유지방과 우유의 스펙트럼 중에서 1100부터 1700nm까지의 흡 수 스펙트럼과의 상관성이 R^2이 0.87로 매우 직선적으로 나타나서 흡수 스펙트럼을 통한 우유의 품질 정도 척도 중 총 고형분 정도에 의하여 우유의 태질소 함량을 추정하는 단계들로 구성함을 특징으로 한다.
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 우유의 신선도를 측정하는 근적외선 분광 분석 시스템의 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신속하게 우유의 신선도를 측정하는 근적외선 분광 분석 시스템의 내부 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 동작과정을 나타낸 플로차트.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 우유의 품질 측정 스펙트럼 결과를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 우유의 요소태질소 함양 모델링을 나타낸 검량선 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 우유 중 요소태질소(MUN) 수준과 번식율의 관계를 나타낸 표.
도 7은 우유 중 요소분석에 의한 농가의 번식상황을 나타낸 표.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 시스템 제어장치 11 : 시스템 제어 및 조절부
12 : 텅스텐 할로겐 광원 13 : 시료 도입부
14 : 분광 및 검출기 17 : 셀 선택부
20 : 데이터 처리장치 21 : 데이터 처리 및 수집부
22 : 화면 표시부
본 발명은 근적외선 분광 분석 시스템을 이용한 우유 중 요소태질소의 분석방법에 관한 것으로, 특히 기준 물질에 의한 표준값과 우유 시료에 의한 스펙트럼과의 상관 관계를 검량선으로 나타내고, 이를 이용하여 우유의 품질에 척도가 되는 유단백질과 총고형분을 측정하면서 우유의 품질 정도를 판단하도록 함으로써 우유의 품질 정도의 값을 신뢰도 유의성인 RMSEP값을 확인하면서 실시간으로 우유 중 요소태질소의 함량을 판단하여 급여사료의 최적유무 판단함은 물론, 영양소 이용성의 개선 및 환경오염물질의 배출을 저감시킬 수 있도록 한 근적외선 분광 분석 시스템을 이용한 우유 중 요소태질소의 분석방법에 관한 것이다.
일반적으로 우유 중 요소태질소(Milk Urea Nitrogen, MUN)의 함량은 젖소의 단백질 효율을 진단하는데 이용하고 있다.
또한 우유 중 요소태질소는 질소(단백질)의 이용성과 사료중 급속분해 탄수화물의 균형을 나타내는 지표로도 이용하고 있다.
현재 우유 중 요소태질소의 권장 수준을 10～18㎎/㎗(우유 100㎖중 질소의 함량)로 하고 있다.
이 범위보다 낮은 경우는 생산성의 저하를 의미하며, 이보다 높은 수준에 있는 경우는 사료비용의 증가 및 번식문제 야기를 의미한다.
우유 중 요소태질소의 함량이 높은 것은 여러 가지 원인이 있지만, 특히 사료중 단백질의 과다급여, 위내 급속분해 탄수화물의 부족, 위내 미생물 환경의 악화를 의미한다.
우유 중 요소태질소의 함량이 19㎎/㎗이상인 경우 젖소의 수태율이 18～20% 감소한다. 반면에, 우유중 요소태질소가 낮게 나타나는 경우는 사료내 단백질이 부족하거나 우회단백질의 과다급여, 급속분해 탄수화물의 과다급여, 위내 미생물의 성장에 필요한 암모니아가 부족한 경우이다.
이와 같이 가축을 사육하는데 있어서 가장 큰 문제점의 하나는 가축에 급여하는 사료량이 자기 능력에 맞게 공급되도록 사료급여 설계를 해야하는데 사료급여 계산상의 급여량을 가축에 급여해도 실제 반응은 다소 차이가 있다.
이를 보정하기 위해서 수시로 우유 중 MUN을 조사하여 실제 급여량이 젖소 개개의 능력에 맞게 조절 급여해줘야 한다.
하지만 현재 우유 중 MUN판단을 유업체나 사료업체 및 개량관련 기관에서 부정기적으로 농가에 MUN 분석 결과를 통보해주는 방식에 의해서는 시간이 너무 많이 소요되며 절차도 번거롭고 따라서 사료급여 적정성 판단은 불가능한 실정이었다.
그러므로 농가에서 수시로 우유 중 MUN을 판단할 수 있는 간편하고 정확하며 동시에 값싼 기기가 필요한 실정이었다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 기준 물질에 의한 표준값과 우유 시료에 의한 스펙트럼과의 상관 관계를 검량선으로 나타내고, 이를 이용하여 우유의 품질에 척도가 되는 유단백질과 총고형분을 측정하면서 우유의 품질 정도를 판단하도록 함으로써 우유의 품질 정도의 값을 신뢰도 유의성인 RMSEP(Root mean of standard error prediction)값을 확인하면서 실시간으로 우유 중 요소태질소(MUN)의 함량을 판단하여 급여사료의 최적유무 판단함은 물론, 영양소 이용성의 개선 및 환경오염물질의 배출을 저감시킬 수 있도록 한 근적외선 분광 분석 시스템을 이용한 우유 중 요소태질소의 분석방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광 분석 시스템을 이용한 우유 중 요소태질소의 분석방법은,
외부로부터의 전원이 전원 공급부를 통하여 시스템 제어장치와 데이터 처리장치들에 필요한 전원을 공급하는 단계와,
사용자가 상기의 시료 도입부에 기준 물질을 입력시킨 후, 측정버튼을 온시키면서 텅스텐 할로겐 광원에서 빛을 시료 도입부에 주사하여 기준 물질에 대해 품질기준인 유단백질 등의 값을 측정하는 단계와,
상기의 측정 후, 사용자가 상기의 시료 도입부에 측정하고자 하는 우유 시료를 2mm 큐벳, 5mm 큐벳, 10mm 큐벳에 입력시킨 후, 측정버튼을 온시키면서 텅스텐 할로겐 광원에서 빛을 시료 도입부에 주사하여 우유의 품질기준인 유단백질 등의 값을 측정하여 일반적인 스펙트럼으로 나타내도록 하는 단계와,
기준 물질(reference cell)을 먼저 측정한 후에 우유를 측정하면 기준 물질에 대한 흡수 스펙트럼이 나타나는 단계와,
상기 흡수 스펙트럼의 총 고형분과의 상관성을 총 고형분 모델링 검량선 그래프를 통해 살펴보게 되면, 총 고형분과 우유의 스펙트럼 중에서 1100부터 1700nm까지의 흡수 스펙트럼과의 상관성이 R^2이 0.89로 매우 직선적으로 나타나서 흡수 스펙트럼을 통한 우유의 품질 정도 척도 중에 하나인 총 고형분 정도를 추정하는 단계와,
상기 흡수 스펙트럼의 유지방과의 상관성을 유지방 모델링 검량선 그래프를 통해 살펴보게 되면, 유지방과 우유의 스펙트럼 중에서 1100부터 1700nm까지의 흡수 스펙트럼과의 상관성이 R^2이 0.87로 매우 직선적으로 나타나서 흡수 스펙트럼을 통한 우유의 품질 정도 척도 중 총 고형분 정도에 의하여 우유의 태질소 함량을 추정하는 단계들로 구성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 근적외선 분광 분석 시스템을 이용한 우유 중 요소태질소의 분석방법은
외부의 콘센트(1)로부터 전원코드(2)를 통해 전원을 공급받는 전원 공급부(3)(4)에서 전압강하와 정류 등의 과정을 거쳐 시스템 제어장치(10)의 시스템 제어 및 조절부(11)와 데이터 처리장치(20)의 데이터 처리 및 수집부(21)에 필요한 전원을 공급하도록 하고,
상기의 전원은 시스템 제어장치(10)의 텅스텐 할로겐 광원(12), 분광 및 검출기(14), 시료 도입부(13) 그리고 데이터 처리장치(20)의 화면 표시부(22)에도 공급되도록 하되,
상기의 시스템 제어장치(10)의 시스템 제어 및 조절부(11)는 사용자가 측정버튼(5)을 온시키면 텅스텐 할로겐 광원(12)에서 빛을 시료 도입부(13)에 주사하도록 하고,
상기의 시료 도입부(13)는 기준 물질과 2mm 큐벳, 5mm 큐벳, 10mm 큐벳 중 어느 하나를 통해서 측정되도록 하고,
상기의 시료 도입부(13)는 측정을 위한 우유의 시료를 시료 입력부(13)로 공급하여 측정 셀 선택부(17)를 통하여 원하는 큐벳으로 선택하도록 한 후 시료 출력부(16)를 통하여 배출되도록 하고,
상기의 텅스텐 할로겐 광원(12)으로부터의 빛은 기준 물질과 큐벳을 동시에 측정하는 더블 빔(double beam)으로 매우 안정된 데이터를 확인할 수 있도록 하고,
상기의 시료 도입부(13)를 투과한 빛은 분광 및 검출기(14)로 도입되어 빛에 의한 전기적인 신호로 변환되도록 하고,
분광 및 검출기(14)로부터의 전기적인 신호는 시스템 제어 및 조절부(11)를 경유하는 중에 신호처리되어 데이터 신호로 데이터 처리장치(20)의 데이터 처리 및 수집부(21)에 전달되도록 하고,
상기의 데이터 처리 및 수집부(21)에서는 전달되는 데이터 신호를 통해서 소 프트웨어 처리되어 우유의 품질 측정값을 화면 표시부(22)에 표시하도록 하고,
상기의 데이터 처리 및 수집부(21)에서는 사용자가 인쇄버튼(6)을 온시키면 도면에 도시하지 않은 프린터로 우유의 품질 측정값을 출력하도록 하는 한편, 사용자가 컴퓨터 출력버튼(7)을 온시키면 컴퓨터로 전송하도록 구성한 것이다.
상기와 같이 구성한 근적외선 분광 분석 시스템과 모델링을 이용한 우유 중 요소태질소의 분석방법은,
외부의 콘센트(1)로부터 전원코드(2)를 통해 전원을 공급받는 전원 공급부(3)(4)에서 전압강하와 정류 등의 과정을 거쳐 시스템 제어장치(10)의 시스템 제어 및 조절부(11)와 데이터 처리장치(20)의 데이터 처리 및 수집부(21)를 비롯하여 텅스텐 할로겐 광원(12), 분광 및 검출기(14), 시료 도입부(13) 그리고 화면 표시부(22)에도 공급되도록 한다.
상기의 시스템 제어장치(10)의 시스템 제어 및 조절부(11)는 사용자가 측정버튼(5)을 온시키면 텅스텐 할로겐 광원(12)에서 빛을 시료 도입부(13)에 주사하도록 한다.
상기의 시료 도입부(13)는 기준 물질과 2mm 큐벳, 5mm 큐벳, 10mm 큐벳을 통해서 측정되도록 하되,
상기의 시료 도입부(13)에 빛을 주사하는 측정의 과정은 먼저 기준물질(Reference cell)에 대하여 품질기준인 유단백질 등의 값을 측정하도록 한다.
상기의 측정이 완료되면 우유의 시료에 대해 측정을 수행하여 기준 물질보다 흡수된 일정한 파장의 상태를 측정하여 일반적인 스펙트럼으로 나타내도록 한다.
상기의 시료 도입부(13)는 측정을 위한 우유의 시료를 시료 입력부(13)로 공급하여 측정 셀 선택부(17)를 통하여 2mm 큐벳, 5mm 큐벳, 10mm 큐벳 중에서 원하는 큐벳으로 선택하도록 한 후 시료 출력부(16)를 통하여 배출되도록 한다.
상기의 텅스텐 할로겐 광원(12)으로부터의 빛은 기준 물질과 큐벳을 동시에 측정하는 더블 빔(double beam)으로 매우 안정된 데이터를 확인할 수 있도록 한다.
상기의 시료 도입부(13)를 투과한 빛은 분광 및 검출기(14)로 도입되어 빛에 의한 전기적인 신호로 변환되도록 한다.
분광 및 검출기(14)로부터의 전기적인 신호는 시스템 제어 및 조절부(11)를 경유하는 중에 신호처리되어 데이터 신호로 데이터 처리장치(20)의 데이터 처리 및 수집부(21)에 전달되도록 한다.
상기의 데이터 처리 및 수집부(21)에서는 전달되는 데이터 신호를 통해서 소프트웨어 처리되어 우유의 품질 측정값을 화면 표시부(22)에 스펙트럼으로 표시하도록 한다,
상기의 스펙트럼과 우유의 시료를 측정한 여러 가지값 중에서 우유의 성분 분석에 가장 알맞은 표준 값인 적정산도의 표준값과 스펙트럼과의 상관관계를 검량선으로 나타낸다.
이 상관 관계가 좋고 나쁨을 나타내는 척도가 있는데 하나는 R^2 이며, 다른 하나는 SEC(Standard error of calibration)과 SEP(Standard error of prediction)로 나타낸다.
R^2와 SEC, SEP는 표준값과 스펙트럼의 값을 임의의 직선으로 나타낼 때 두 값의 데이터가 일정한 직선에 얼마나 가까이 있는 가에 따라 이상적인 상태를 나타나게 된다.
즉, 가장 이상적일 때 통계적으로 R^2가 1에 가까울수록, 그리고 SEC와 SEP가 0에 가까울수록 표준값과 스펙트럼과의 관계가 상관성이 좋다고 할 수 있다.
이 표준값과 스펙트럼관계는 PLSR(Regression of Partial Least sqaure)을 사용하여 표준값과 스펙트럼의 관계의 상관성을 나타내었다.
최종 결과값으로 구성된 검량선을 이용하여 일상 분석을 하게 된다.
즉 이 검량선을 이용하여 우유의 품질의 척도가 되는 값 즉 유단백질과 총고형분 등을 측정하여 우유의 태질소 함량을 계속적으로 측정할 수 있다.
이 우유의 품질 정도의 값을 신뢰도 유의성인 RMSEP(Root mean of standard error prediction)값으로 나타낸다. 이러한 신뢰도 유의성을 확인함으로 해서 직접적인 시료 측정이 아닌 실시간으로 근적외선 분광 분석 시스템을 이용하여 정확하게 측정할 수 있게 된다.
본 발명은 근적외선 분광 분석 시스템을 이용한 우유 중 요소태질소의 함량을 분석하는 방법에 그 특징이 있는 것으로서,
외부로부터의 전원이 전원 공급부(3)(4)를 통하여 시스템 제어장치(10)와 데이터 처리장치(20)들에 필요한 전원을 공급하도록 한다(단계 31).
사용자가 상기의 시료 도입부(13)에 기준 물질을 입력시킨 후(단계 32), 측정버튼(5)을 온시키면(단계 33), 텅스텐 할로겐 광원(12)에서 빛을 시료 도입부(13)에 주사하여 기준 물질에 대해 품질기준인 유단백질 등의 값을 측정하도록 한다(단계 34).
상기의 측정이 완료되면, 사용자가 상기의 시료 도입부(13)는 측정하고자 하는 우유 시료를 2mm 큐벳, 5mm 큐벳, 10mm 큐벳에 입력시킨 후(단계 35), 측정버튼(5)을 온시키면(단계 36), 텅스텐 할로겐 광원(12)에서 빛을 시료 도입부(13)에 주사하여 우유의 품질기준인 유단백질 등의 값을 측정하여 일반적인 스펙트럼으로 나타내도록 한다(단계 37).
상기와 같이 기준 물질을 먼저 측정한 후에 우유를 측정하면 기준 물질에 대한 흡수 스펙트럼을 나타나게 되고, 특정 광 경로인 2mm 셀을 사용하게 되면 도 4에 도시한 바와 같은 우유의 측정 스펙트럼이 나타나게 된다(단계 38).
즉, 이 스펙트럼의 세기는 Y축의 흡광도인 Absorbance unit(AU)값으로 나타낸다. 현재 2mm 셀을 사용한 결과 흡수 스펙트럼은 -0.5AU부터 상기 흡수 스펙트럼의 유지방과의 상관성을 도 4에 도시한 것과 같은 유지방 모델링 검량선 그래프를 통해 살펴보게 되면 3AU 값까지 영역으로 나타난다.
상기 흡수 스펙트럼의 총 고형분과의 상관성을 도 5에 도시한 것과 같은 우유의 MUN 측정 검량선 그래프를 통해 살펴보게 되면, 총 고형분과 우유의 스펙트럼 중에서 1100부터 1700nm까지의 흡수 스펙트럼과의 상관성이 R^2이 0.89로 매우 직선적으로 나타나서 흡수 스펙트럼을 통한 우유의 품질 정도 척도 중에 하나인 총 고형분 정도에 의하여 우유의 태질소 함량을 추정할 수 있게 된다(단계 39).
상기의 우유 중 요소태질소 함량(MUN)은 도 6의 표와 도 7의 표에서와 같이 젖소의 생산성, 특히 번식에 많은 영향을 미치게 된다.
왜냐하면, 섭취한 사료내의 수용성 단백질은 제1위에서 아미노산과 암모니아로 분해되는데, 이때 제1위의 미생물이 이용할 수 있는 것보다 많은 양의 암모니아가 생산될 경우 과잉 암모니아는 제1위 벽을 통하여 혈액으로 흡수되고 간으로 이행된다. 간으로 이행된 암모니아는 해독형태인 요소질소로 변형되고 이 요소질소는 다시 혈류를 타고 신장으로 옮겨져 요소로 배설되기도 하고 타액선을 통해 제1위로 되돌아가기도 한다.
또한 혈액으로 이행된 요소질소는 혈액이 유방내 유선을 통과하면서 우유 내로 확산되어 우유를 통해 체외로 배출된다.
혈중 요소질소 수준과 우유 내에 존재하는 요소질소 수준은 비슷한 수준을 나타내기 때문에 우유 중 요소태질소 함량을 측정하면 혈액보다도 더욱 간편하게 사료급여의 적정상태 진단이 가능하게 된다.
과량의 조단백 급여는 체내의 요소질소 수준을 증가시키고 이것은 자궁 내 환경을 산성화시켜 정자의 생존성 저하, 수정란의 착상과 성장 저해를 일으켜 수태율 저하를 초래할 뿐만 아니라 황체자극호르몬에 대한 반응성을 저하시켜 배란지연 등의 난소기능 이상을 가져와 번식장애가 유발된다.
따라서, 최적의 우유 중 MUN은 12-18mg/dl이며 20mg/dl 이상이 되면 번식효율이 현저하게 감소하며, 사료 중 단백질 과다급여로 사료비도 증가하게 되므로 적정한 영양균형을 위한 사료의 급여가 필수적이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 근적외선 분광 분석 시스 템을 이용한 우유 중 요소태질소의 분석방법에 의하여서는 현장에서 우유 중 체세포수에 대한 분석 데이터를 확보한 뒤 이 표준 값과 근적외선 흡수 스펙트럼과 상관성을 확인한 뒤 이 상관성으로 통해서 우유의 품질 정도를 측정할 수 있도록 함으로써 간편하고 정확하며 동시에 저렴한 장치를 이용하여 농가에서 수시로 우유 중 MUN을 판단하면서 사료급여 적정성 여부를 판단할 수 있도록 하고, 적정 수준의 사료급여량 판단과 이로 인해 분으로 배출되는 질소 환경오염 물질을 줄이고, 반추동물의 생산성 증가에 효과적으로 기여할 수 있는 효과가 있다.
Claims (1)
- 외부로부터의 전원이 전원 공급부(3)(4)를 통하여 시스템 제어장치(10)와 데이터 처리장치(20)들에 필요한 전원을 공급하는 단계와,사용자가 상기의 시료 도입부(13)에 기준 물질을 입력시킨 후, 측정버튼(5)을 온시키면서 텅스텐 할로겐 광원(12)에서 빛을 시료 도입부(13)에 주사하여 기준 물질에 대해 품질기준인 유단백질 등의 값을 측정하는 단계와,상기의 측정 후, 사용자가 상기의 시료 도입부(13)는 측정하고자 하는 우유 시료를 2mm 큐벳, 5mm 큐벳, 10mm 큐벳에 입력시킨 후, 측정버튼(5)을 온시키면서 텅스텐 할로겐 광원(12)에서 빛을 시료 도입부(13)에 주사하여 우유의 품질기준인 유단백질 등의 값을 측정하여 일반적인 스펙트럼으로 나타내도록 하는 단계와,기준 물질(reference cell)을 먼저 측정한 후에 우유를 측정하면 기준 물질에 대한 흡수 스펙트럼이 나타나는 단계와,상기 흡수 스펙트럼의 총 고형분과의 상관성을 총 고형분 모델링 검량선 그래프를 통해 살펴보게 되면, 총 고형분과 우유의 스펙트럼 중에서 1100부터 1700nm까지의 흡수 스펙트럼과의 상관성이 R^2이 0.89로 매우 직선적으로 나타나서 흡수 스펙트럼을 통한 우유의 품질 정도 척도 중에 하나인 총 고형분 정도를 추정하는 단계와,상기 흡수 스펙트럼의 유지방과의 상관성을 유지방 모델링 검량선 그래프를 통해 살펴보게 되면, 유지방과 우유의 스펙트럼 중에서 1100부터 1700nm까지의 흡 수 스펙트럼과의 상관성이 R^2이 0.87로 매우 직선적으로 나타나서 흡수 스펙트럼을 통한 우유의 품질 정도 척도 중 총 고형분 정도에 의하여 우유의 태질소 함량을 추정하는 단계들로 구성한 것을 특징으로 하는 근적외선 분광 분석 시스템을 이용한 우유 중 요소태질소의 분석방법.
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102095698A (zh) * | 2010-12-08 | 2011-06-15 | 内蒙古伊利实业集团股份有限公司 | 一种用近红外仪快速检测牛初乳的理化指标的方法 |
| CN103592259A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-19 | 山东东阿阿胶股份有限公司 | 一种基于近红外光谱技术的阿胶化皮工艺终点判别方法 |
| CN103792198A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-05-14 | 天津农学院 | 牛奶中掺三聚氰胺的中红外-近红外相关谱判别方法 |
| CN103808665A (zh) * | 2012-11-09 | 2014-05-21 | 山东绿叶制药有限公司 | 一种测定娑罗子提取物纯化过程中多指标成分含量的方法 |
| CN107655852A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-02-02 | 广东出入境检验检疫局检验检疫技术中心 | 婴幼儿配方奶粉中必要营养素的近红外光谱快速检测方法 |
| CN108426855A (zh) * | 2017-02-15 | 2018-08-21 | 天津农学院 | 基于二维相关近红外光谱灰度统计特征判别掺杂尿素牛奶的方法 |
| CN112903600A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-04 | 南京农业大学 | 一种基于固定翼无人机多光谱影像的水稻氮肥推荐方法 |
| CN114166786A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-03-11 | 华中农业大学 | 水牛奶中总固形物含量的中红外光谱快速批量检测方法及应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5278412A (en) * | 1992-08-18 | 1994-01-11 | Nirsystems Incorporated | System for measuring the moisture content of powder and fiber optic probe therefor |
| US5343044A (en) * | 1991-09-27 | 1994-08-30 | A/S Foss Electric | Infrared attenuation measuring system |
| JP2002503097A (ja) * | 1997-05-05 | 2002-01-29 | シェモメテック・アクティーゼルスカブ | ミルク中の体細胞測定のための方法およびシステム |
| US6385549B1 (en) * | 1997-03-25 | 2002-05-07 | Foss Electric A/S | Measurement of acetone in milk using IR spectroscopy |
| US20050233037A1 (en) * | 2002-02-11 | 2005-10-20 | Bendtsen Anders B | Methods for casein determination in milk |
-
2006
- 2006-05-04 KR KR1020060040548A patent/KR20070107947A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5343044A (en) * | 1991-09-27 | 1994-08-30 | A/S Foss Electric | Infrared attenuation measuring system |
| US5278412A (en) * | 1992-08-18 | 1994-01-11 | Nirsystems Incorporated | System for measuring the moisture content of powder and fiber optic probe therefor |
| US6385549B1 (en) * | 1997-03-25 | 2002-05-07 | Foss Electric A/S | Measurement of acetone in milk using IR spectroscopy |
| JP2002503097A (ja) * | 1997-05-05 | 2002-01-29 | シェモメテック・アクティーゼルスカブ | ミルク中の体細胞測定のための方法およびシステム |
| US20050233037A1 (en) * | 2002-02-11 | 2005-10-20 | Bendtsen Anders B | Methods for casein determination in milk |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102095698A (zh) * | 2010-12-08 | 2011-06-15 | 内蒙古伊利实业集团股份有限公司 | 一种用近红外仪快速检测牛初乳的理化指标的方法 |
| CN103808665A (zh) * | 2012-11-09 | 2014-05-21 | 山东绿叶制药有限公司 | 一种测定娑罗子提取物纯化过程中多指标成分含量的方法 |
| CN103592259A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-19 | 山东东阿阿胶股份有限公司 | 一种基于近红外光谱技术的阿胶化皮工艺终点判别方法 |
| CN103792198A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-05-14 | 天津农学院 | 牛奶中掺三聚氰胺的中红外-近红外相关谱判别方法 |
| CN108426855A (zh) * | 2017-02-15 | 2018-08-21 | 天津农学院 | 基于二维相关近红外光谱灰度统计特征判别掺杂尿素牛奶的方法 |
| CN107655852A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-02-02 | 广东出入境检验检疫局检验检疫技术中心 | 婴幼儿配方奶粉中必要营养素的近红外光谱快速检测方法 |
| CN112903600A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-04 | 南京农业大学 | 一种基于固定翼无人机多光谱影像的水稻氮肥推荐方法 |
| CN114166786A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-03-11 | 华中农业大学 | 水牛奶中总固形物含量的中红外光谱快速批量检测方法及应用 |
| CN114166786B (zh) * | 2021-11-16 | 2024-02-13 | 华中农业大学 | 水牛奶中总固形物含量的中红外光谱快速批量检测方法及应用 |
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