本申請涉及生物發(fā)酵，特別是涉及一種預(yù)測出窖酒醅乳酸含量的方法及其預(yù)測模型的構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

1、白酒是中國傳統(tǒng)的發(fā)酵食品的典型代表，其釀造工藝復(fù)雜，尤以醬香型白酒為代表：在一年一度的生產(chǎn)周期內(nèi)，醬香型白酒需要經(jīng)過多輪次的堆積發(fā)酵、窖內(nèi)發(fā)酵以及自然發(fā)酵；其中，窖內(nèi)發(fā)酵周期長、是一種厭氧發(fā)酵，對醬香型白酒最終品質(zhì)有關(guān)鍵性影響。

2、在窖內(nèi)發(fā)酵中，以乳酸菌為代表的優(yōu)勢菌的代謝活動會導(dǎo)致窖內(nèi)的酸不斷積累，形成高酸的釀造環(huán)境，高酸的釀造環(huán)境能篩選富集出耐酸的功能菌群，抑制有害微生物的生長，保障發(fā)酵的正常進(jìn)行；同時酸作為重要的呈香呈味物質(zhì)，能賦予醬香型白酒獨特且豐富的香氣與口感。但另一方面，過量的酸也會影響功能菌群的代謝，導(dǎo)致發(fā)酵異常。因此，維持窖內(nèi)酸度的平衡對于保障正常發(fā)酵及最終產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義，這就要求對窖內(nèi)發(fā)酵過程中酒醅的酸度進(jìn)行監(jiān)測。

3、窖內(nèi)發(fā)酵中的酸以有機酸為主，尤其是乳酸，目前針對窖內(nèi)發(fā)酵過程中乳酸的檢測一般包括取樣等步驟。但取樣這一操作一方面會由于取樣造成窖內(nèi)厭氧環(huán)境的破壞從而導(dǎo)致可能的發(fā)酵異常，另一方面由于流程的繁瑣也無法達(dá)到實時獲取及預(yù)測數(shù)據(jù)的目的，無法及時為生產(chǎn)操作提供指導(dǎo)。

4、因此需要一種能夠及時且簡便地獲取出窖后酒醅中乳酸含量的方法，用于指導(dǎo)生產(chǎn)操作。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，本申請的目的之一是提供一種及時且簡便地獲取出窖后酒醅中乳酸含量的方法。

2、為達(dá)成上述目的，本申請一方面提供一種醬香型白酒出窖酒醅乳酸含量預(yù)測模型的構(gòu)建方法，所采用的技術(shù)方案如下：

3、在一些實施例中，本申請的檢測方法，包括如下步驟：

4、(1)獲取所述出窖酒醅入窖時的理化指標(biāo)和產(chǎn)乳酸基因相對豐度數(shù)據(jù)；

5、(2)獲取所述出窖酒醅的乳酸含量；

6、(3)機器學(xué)習(xí)：以獲取得到的所述產(chǎn)乳酸基因相對豐度數(shù)據(jù)或者所述產(chǎn)乳酸基因相對豐度和理化指標(biāo)數(shù)據(jù)為自變量，以獲取得到的所述乳酸含量為因變量，將自變量與因變量進(jìn)行模型的關(guān)聯(lián)機器學(xué)習(xí)；

7、(4)模型篩選：基于步驟(3)機器學(xué)習(xí)獲取得到的模型分別對所述出窖酒醅的乳酸含量進(jìn)行預(yù)測，基于得到的乳酸含量的預(yù)測值的準(zhǔn)確性對預(yù)測模型進(jìn)行篩選。

8、在一些實施例中，步驟(1)中，步驟(1)中，所述理化指標(biāo)包括酸度、還原糖含量、水分含量和淀粉含量。

9、在一些實施例中，步驟(3)中，所述理化指標(biāo)包括酸度、還原糖含量、水分含量及淀粉含量中的至少一種；優(yōu)選地，所述理化指標(biāo)包括酸度、還原糖含量、水分含量及淀粉含量的組合；優(yōu)選地，所述理化指標(biāo)包括還原糖含量。

10、在一些實施例中，步驟(1)中，所述產(chǎn)乳酸基因包括l-ldh基因和d-ldh基因。

11、在一些實施例中，步驟(3)中，所述將自變量與因變量進(jìn)行模型的關(guān)聯(lián)機器學(xué)習(xí)中的模型包括線性回歸，決策樹、隨機森林、支持向量機、k近鄰算法、梯度提升與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的至少一種。

12、在一些實施例中，步驟(4)中，基于得到的預(yù)測值的準(zhǔn)確性對預(yù)測模型進(jìn)行篩選包括：將得到的乳酸含量的預(yù)測值與步驟(2)實際獲取得到的乳酸含量的真實值進(jìn)行比較，基于所述預(yù)測值與真實值之間的均方誤差，選擇均方誤差最小的預(yù)測值對應(yīng)的模型作為預(yù)測模型。

13、另一方面，本申請?zhí)峁┮环N預(yù)測出窖酒醅乳酸含量的方法，包括如下步驟：

14、(1)獲取所述待預(yù)測出窖酒醅入窖時的理化指標(biāo)和產(chǎn)乳酸基因相對豐度數(shù)據(jù)；

15、(2)將獲取得到的所述產(chǎn)乳酸基因相對豐度數(shù)據(jù)或者所述產(chǎn)乳酸基因相對豐度和理化指標(biāo)數(shù)據(jù)作為模型輸入特征，輸入如權(quán)利要求1-6任一所述的構(gòu)建方法構(gòu)建得到的預(yù)測模型中，基于輸出結(jié)果對所述出窖酒醅的乳酸含量進(jìn)行預(yù)測。

16、另一方面，一種預(yù)測出窖酒醅乳酸含量的方法，包括如下步驟：

17、(1)獲取出窖酒醅入窖時的產(chǎn)乳酸基因相對豐度數(shù)據(jù)以及所述出窖酒醅對應(yīng)的乳酸含量；

18、(2)以獲取得到的所述產(chǎn)乳酸基因相對豐度數(shù)據(jù)為自變量，以獲取得到的所述出窖酒醅對應(yīng)的乳酸含量為因變量，將自變量與因變量進(jìn)行支持向量機模型的關(guān)聯(lián)機器學(xué)習(xí)；

19、(3)以待預(yù)測出窖酒醅入窖時的產(chǎn)乳酸基因相對豐度數(shù)據(jù)為輸入特征，輸入步驟(2)訓(xùn)練得到的支持向量機預(yù)測模型，基于輸出結(jié)果對所述待預(yù)測出窖酒醅的乳酸含量進(jìn)行預(yù)測；

20、在一些實施例中，所述產(chǎn)乳酸基因包括l-ldh基因和d-ldh基因。

21、另一方面，一種預(yù)測出窖酒醅乳酸含量的方法，包括如下步驟：

22、(1)獲取出窖酒醅入窖時的酸度、還原糖含量、水分含量、淀粉含量和產(chǎn)乳酸基因相對豐度數(shù)據(jù)以及所述出窖酒醅對應(yīng)的乳酸含量；

23、(2)以獲取得到的酸度、還原糖含量、水分含量、淀粉含量和產(chǎn)乳酸基因相對豐度數(shù)據(jù)為自變量，以獲取得到的所述出窖酒醅對應(yīng)的乳酸含量為因變量，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對乳酸含量預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練；

24、(3)以待預(yù)測出窖酒醅入窖時的酸度、還原糖含量、水分含量、淀粉含量和產(chǎn)乳酸基因相對豐度數(shù)據(jù)輸入特征，輸入步驟(2)訓(xùn)練得到的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，基于輸出結(jié)果對所述待預(yù)測出窖酒醅的乳酸含量進(jìn)行預(yù)測；

25、在一些實施例中，所述產(chǎn)乳酸基因包括l-ldh基因和d-ldh基因。

26、另一方面，一種預(yù)測出窖酒醅乳酸含量的方法，包括如下步驟：

27、(1)獲取出窖酒醅入窖時的產(chǎn)乳酸基因的相對豐度數(shù)據(jù)、還原糖含量以及所述出窖酒醅對應(yīng)的乳酸含量；

28、(2)以獲取得到的所述產(chǎn)乳酸基因的相對豐度數(shù)據(jù)及還原糖含量數(shù)據(jù)為自變量，以獲取得到的所述出窖酒醅對應(yīng)的乳酸含量為因變量，進(jìn)行k近鄰算法模型對乳酸含量預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練；

29、(3)以待待預(yù)測出窖酒醅入窖時的產(chǎn)乳酸基因的相對豐度數(shù)據(jù)及還原糖含量數(shù)據(jù)為輸入特征，輸入步驟(2)訓(xùn)練得到的k近鄰算法預(yù)測模型，基于輸出結(jié)果對所述待預(yù)測出窖酒醅的乳酸含量進(jìn)行預(yù)測。

30、在一些實施例中，所述產(chǎn)乳酸基因包括l-ldh基因和d-ldh基因。

31、有益效果：通過獲取入窖時酒醅產(chǎn)乳酸基因相對豐度，并結(jié)合機器學(xué)習(xí)模型做出窖酒醅的乳酸含量做關(guān)聯(lián)分析，選擇多個機器學(xué)習(xí)模型中準(zhǔn)確度最高的模型用于預(yù)測出窖酒醅的乳酸含量，本申請的方法能夠快速預(yù)測出窖的乳酸含量，且能避免在窖內(nèi)發(fā)酵過程中取樣檢測導(dǎo)致厭氧環(huán)境的破壞，實現(xiàn)在不破壞發(fā)酵環(huán)境的情形下，預(yù)測窖內(nèi)酒醅的乳酸含量。

技術(shù)特征：

1.一種醬香型白酒出窖酒醅乳酸含量預(yù)測模型的構(gòu)建方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述理化指標(biāo)包括酸度、還原糖含量、水分含量和淀粉含量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述理化指標(biāo)包括酸度、還原糖含量、水分含量及淀粉含量中的至少一種；優(yōu)選地，所述理化指標(biāo)包括酸度、還原糖含量、水分含量及淀粉含量的組合；優(yōu)選地，所述理化指標(biāo)包括還原糖含量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述產(chǎn)乳酸基因包括l-ldh基因和d-ldh基因。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述將自變量與因變量進(jìn)行模型的關(guān)聯(lián)機器學(xué)習(xí)中的模型包括線性回歸，決策樹、隨機森林、支持向量機、k近鄰算法、梯度提升與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，基于得到的預(yù)測值的準(zhǔn)確性對預(yù)測模型進(jìn)行篩選包括：將得到的乳酸含量的預(yù)測值與步驟(2)實際獲取得到的乳酸含量的真實值進(jìn)行比較，基于所述預(yù)測值與真實值之間的均方誤差，選擇均方誤差最小的預(yù)測值對應(yīng)的模型作為預(yù)測模型。

7.一種預(yù)測出窖酒醅乳酸含量的方法，其特征在于，包括如下步驟：

8.一種預(yù)測出窖酒醅乳酸含量的方法，其特征在于，包括如下步驟：

9.一種預(yù)測出窖酒醅乳酸含量的方法，其特征在于，包括如下步驟：

10.一種預(yù)測出窖酒醅乳酸含量的方法，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種醬香型白酒出窖酒醅乳酸含量預(yù)測模型的構(gòu)建方法，包括獲取出窖酒醅入窖時的理化指標(biāo)和產(chǎn)乳酸基因相對豐度數(shù)據(jù)以及出窖酒醅的乳酸含量；以獲取得到的產(chǎn)乳酸基因相對豐度數(shù)據(jù)或者產(chǎn)乳酸基因相對豐度和理化指標(biāo)數(shù)據(jù)為自變量，以乳酸含量為因變量，將自變量與因變量進(jìn)行模型的關(guān)聯(lián)機器學(xué)習(xí)；基于機器學(xué)習(xí)獲取得到的模型分別對出窖酒醅的乳酸含量進(jìn)行預(yù)測，基于得到的預(yù)測值的準(zhǔn)確性對預(yù)測模型進(jìn)行篩選。通過獲取入窖時酒醅產(chǎn)乳酸基因相對豐度，并結(jié)合機器學(xué)習(xí)模型做出窖酒醅的乳酸含量做關(guān)聯(lián)分析，能夠快速預(yù)測出窖的乳酸含量，且能避免在窖內(nèi)發(fā)酵過程中取樣檢測導(dǎo)致厭氧環(huán)境的破壞，實現(xiàn)在不破壞發(fā)酵環(huán)境的情形下，預(yù)測窖內(nèi)酒醅的乳酸含量。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭慧珍,向平,秦興,韓瑩,陳良強,李超,楊沖,楊帆,涂華彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：貴州茅臺酒股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15