母乳是婴儿成长最自然、最安全的天然食物。现实中由于母亲奶水不足、身体不适及哺乳时间不便等各种限制条件难以实现母乳哺喂,婴幼儿奶粉因应而生,用于替代母乳的喂养作用以保证婴幼儿摄取生长需要的营养物质。近年来,婴幼儿奶粉替代母乳已经被人们广泛接受,随着婴幼儿奶粉生产和消费数量的不断增加,人们对婴幼儿奶粉的品质要求越来越高,如何促使婴幼儿奶粉达到母乳的黄金标准已成为全社会关注的焦点,发展新型高效的婴幼儿奶粉品质检测技术迫在眉睫。目前在婴幼儿奶粉品质检测中,多以色谱、质谱等检测方法为主,尚存在样品前处理复杂、检测范围窄、分析时间长、代价高昂等缺陷,导致方法在快速、便捷、高通量等方面无法满足我国当前严峻的婴幼儿奶粉安全问题的检测需求。论文遵循选择典型因素、突出主要矛盾的思路,尝试从婴幼儿奶粉基质(内因)及其挥发性特征物(外因)入手,选择乳清蛋白和香气成分为重点研究对象,深入探讨这两种物质的新型波谱检测技术,进而有利于从整体上把握奶粉的关键营养品质和感官品质。在实际检测过程中,论文针对婴幼儿奶粉的乳清蛋白含量测定,发展新型数据驱动拉曼光谱技术,由此构建光谱、色谱和串联质谱法互补的多波谱技术,并对婴幼儿奶粉乳清蛋白品质进行了自动化智能评估。针对挥发性香气成分,研究基于固相微萃取的便捷、高通量特点,结合二维气相色谱的高容量正交分离特性,构建与质谱法互补的多波谱技术,从而实现一针进样的多组分挥发性气体成分的高通量检测,进而有效识别奶粉的特征香气成分。相关波谱技术的构建,将有利于精准识别奶粉中的特征气味,进而为模拟母乳的香气组成提供重要的技术支持。论文的主要工作包括以下几个方面:1.建立了液相色谱与质谱联用的乳清蛋白精准定量方法。该方法以乳清蛋白的特征肽段为突破口,通过酶解作用将乳清蛋白的定量转换为肽段的定量,从而解决蛋白质由于分子结构复杂多变引起的定量困难。针对影响定量结果准确性的基质效应进行了系统的评价,提出了一种有效的简便的解决策略,即采用稀释法结合塑料样品瓶进样的方式,有效降低了肽段与同位素内标肽段的相互干扰作用;针对影响结果稳定性的低信噪比色谱峰,通过结合插值、数据融合、多尺度建模等算法,创新性地建立数据驱动的色谱质谱信号改善方式,实现了色谱峰形的优化并提高了信噪比,最终实现了乳清蛋白的精准定量。2.建立了数据驱动的无损检测乳清蛋白的拉曼光谱法。研究创新性地引入高密度小波变换对乳清蛋白的拉曼光谱信号进行了精确解析,以时/频双域过采样的方式有效提升了光谱解析分辨率,进而有效降低了重叠光谱之间的相互干扰。在此基础上,通过模板导向蛙跳算法对婴幼儿奶粉的特征信号变量进行了有效提取,从而构建了高质量的多尺度预测模型,实现了奶粉体系中乳清蛋白拉曼信号的解析和无损快速检测。3.建立了奶粉中特征香气成分鉴别的固相微萃取—全二维气相色谱串联飞行时间质谱法。研究通过单因素优化法获得了固相微萃取的最佳条件,实现了挥发性成分的气体富集采样,有效节省了样品前处理的时间,然后充分利用了挥发性成分的极性差异和沸点差异,通过全二维气相色谱实现了它们的正交分离,从而提高了检测容量,有效解决了香气成分重叠、干扰的问题。在此基础上,进一步利用飞行时间质谱仪对香气成分进行了质谱指纹图谱的分析,与色谱分离形成有效的结合,实现了香气成分一次进样的多种类、多组分的高通量检测。研究还采用主成分分析法对奶粉的特征香气成分进行鉴别,并通过与母乳香气成分的比较,获得了婴幼儿奶粉与母乳香气成分的差异,为后续模拟母乳气味的配方奶粉设计提供有效的参考。综上所述,论文针对婴幼儿奶粉内在及外在品质鉴定问题,以乳清蛋白和香气成分作为奶粉品质的典型标志物,由此创新性地发展了多波谱技术,分别实现了乳清蛋白和香气成分的精准检测,进而为婴幼儿奶粉品质的量化评价提供了新型检测技术手段。