CN102928490A

CN102928490A - 一种优化的生乳掺杂判别多传感器阵列

Info

Publication number: CN102928490A
Application number: CN2012103624737A
Authority: CN
Inventors: 石磊; 曾祥盛; 黄赣辉; 邓丹雯; 郭平
Original assignee: Comprehensive Technology Center Jiangxi Entry And Exit Inspection And Quarantin
Current assignee: Comprehensive Technology Center Jiangxi Entry And Exit Inspection And Quarantin
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-02-13

Abstract

一种优化的生乳掺杂判别多传感器阵列，它涉及乳制品判别传感器阵列技术领域。它是由传感器阵列(1)和电化学工作站两部分组成；传感器阵列(1)与电化学工作站连接，传感器阵列(1)内设置有工作电极(2)、辅助电极(3)和参比电极。它在交互敏感和相对选择性的理论指导下，筛选并组建一个由若干选择性传感器和若干非选择性的交互感应传感器组成多传感器阵列，该传感器阵列与电化学工作站相连接，获得的样本乳的电化学信号可以通过采用化学计量学方法进行信息统计与归纳，可以构建一套具有广谱识别能力的有别于传统红外检测方法的生乳掺杂快速检测系统。

Description

一种优化的生乳掺杂判别多传感器阵列

技术领域：

本发明涉及乳制品判别传感器阵列技术领域，尤其涉及一种由若干选择性传感器和若干非选择性传感器组成的可利用电化学方法对生乳掺杂进行判别的传感器阵列。

背景技术：

乳制品的质量安全一直是全社会关注的焦点，给予乳制品以安全保障的关键在于乳制品原料的质量，即使用优质生乳，商家出于“提高指标，增加收入”以及“掩盖质量缺陷”的目的，生乳的掺杂物多种多样且由来已久，主要有糊精、淀粉、糖类、脂肪粉、乳清粉、铵盐电解质等，且特点是掺入量比较大；此外，为了降低微生物水平，提高原奶的售价，掺入防腐剂；如原料奶已经变质，则通过掺入其它物质达到稳定奶的性状而蒙混过关；还有使用植物油脂、植物蛋白、动物蛋白、乳糖、矿物质等非奶物质勾兑成与牛奶接近的假牛奶获取暴利。

生鲜原料乳的检验一直是国际国内的重大课题，由于乳制品的消费量巨大，该技术领域也得到了广泛的重视，在生乳的定义和质量标准方面，国家相关职能部门也一直在进行着规范和检测工作，但由于奶牛的饲养条件、方式的不同，生乳的质量与卫生问题在国内尤为突出，曾颁布了“生鲜牛乳收购标准(GB/T6914-86)”和“生乳卫生标准(GB19301-2010)”，依据于《良好农业规范第8部分：奶牛控制点与符合性规范》(GB/T20014.8)，农业部出台了《生鲜乳收购站标准化管理技术规范》；在“生鲜牛乳收购标准”中可见，对收购的生鲜牛乳的质量要求方面，分为理化指标、感官指标和细菌指标三大类；理化指标则主要涵括了脂肪、蛋白质、密度、酸度、杂质度、汞、六六六与滴滴涕等项目；检验方法主要是索氏提取、凯氏定氮、酸碱滴定等技术方法；针对凯氏定氮对生乳验收的缺陷，以三氯乙酸-蛋白质沉淀过滤方法对非蛋白氮进行检测，出台了“乳与乳制品中非蛋白氮含量的测定(GB/T21704-2008)”国家标准；针对前期出现的三聚氰胺事件，采用高效液相色谱法、液相色谱-质谱/质谱法、气相色谱-质谱联用法紧急出台了“生乳与乳制品中三聚氰胺检测方法(GB/T22388-2008)”；

当前掺假技术五花八门，掺杂物和掺杂方法不同，原料乳的各类特征值就会不同，综合考察各掺杂对象的检测方法，可以对掺杂检测的方法进行归类，总结为显色法(淀粉类、蔗糖、苏打、石灰水、豆浆、食盐、尿素、双氧水、洗衣粉、硝酸盐、明矾等)、沉淀法(芒硝、氨肥)、试纸法(抗生素、三聚氰胺)、沸煮法(陈乳)、冰点法(掺水)、折射法(掺植物油)等等；复杂的检测方法有电泳法(乳腺炎)、HPLC(三聚氰胺)、PCR(抗生素、微生物)、微生物培养法(抗生素)等，使用的试剂更是多种多样，除电导率外，以电化学手段作为检测方法尚未见公开报道，但是，可以注意到；1)这些现有的检测方法都只是针对某一种已知掺杂物的特征属性进行甄别的，要想对原料奶全面检测，从工作量上考虑也不可能，且对于刚出现的掺假技术也不能应对，比如现在利用乳清粉+脂肪粉+其它勾兑出来的牛奶利用传统的查假方法是无能为力的；2)对于层出不穷的掺假技术来说相应的检验手段更新太慢，经典的“凯氏定氮法”让“三聚氰胺事件”成为一个让人刻骨铭心的事例；3)另外，就是现有的检测技术针对性太强，缺乏广谱性，比如检测NaNO3的方法只能检测NaNO3，对于掺入其它的防腐剂如苯甲酸盐就不能检测出来，这就是一些收散户牛奶的奶站，其生乳的细菌数量不超标的原因；4)此外，这些所有的技术方法表现出的生乳信息归类繁杂，无法进行一个综合的表达；5)或设备价格昂贵，检测费时费力，系统所有的运转费用将由企业直接承担最终被转嫁给乳制品消费者；6)而且，在三聚氰胺事件发生前，各涉案乳品企业就已经采取了一定措施及前述的各检测设备与手段，但仍然没有阻止“三聚氰胺”事件的发生，这说明现有品控技术和方法及管理，偶是存在瑕疵，难以承担生乳掺杂检验的重任，在生乳验收检测方面迫切需要一次质的飞跃；综合以上当前不足，各部门要把提高生乳检测水平当作一个系统工程中的一个非常重要的环节来看待，使“内地人到香港抢购奶粉”尽早成为过去。

发明内容：

本发明的目的是提供一种优化的生乳掺杂判别多传感器阵列，它在交互敏感和相对选择性的理论指导下，筛选并组建一个由若干选择性传感器和若干非选择性的交互感应传感器组成多传感器阵列，该传感器阵列与电化学工作站相连接，获得的样本乳的电化学信号可以通过采用化学计量学方法进行信息统计与归纳，可以构建一套具有广谱识别能力的有别于传统红外检测方法的生乳掺杂快速检测系统。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它是由传感器阵列1和电化学工作站两部分组成；传感器阵列1与电化学工作站连接，传感器阵列1内设置有工作电极2、辅助电极3和参比电极。

所述的传感器阵列1是由固定旋钮1-1和可升降式固定杆1-2组成，可升降式固定杆1-2通过固定旋钮1-1固定。

所述的工作电极2包括3-5种选择性传感器2-1和6-8种非选择性传感器2-2，其中选择性传感器2-1安装固定在相应的选择性传感器安装槽2-1-1内，非选择性传感器2-2安装固定在相应的非选择性传感器安装槽2-2-1内，非选择性传感器2-2不具备特异性识别，但具有交互敏感特征，选择性传感器组和非选择性传感器组相对独立并可拆卸清洗，按照不同的检测方法分组安装在阵列槽中。

所述的选择性传感器2-1包括pH电极、钠度计、电导传感器、氨电极、溶解氧检测传感器等，均为各专业企业制作，可通过市场售买购得，但须经过线路改装后与电化学工作站相连接。

所述的非选择性传感器2-2包括铂、金、铱、钯、铼、铑、钨、铅、银、各型号不锈钢以及玻碳电极等，均为贵金属惰性电极，可通过市场购买，或以直径为0.05-3.00mm的金属丝线为材料按一定模式固定并封闭在聚四氟乙烯等惰性材料中，另一端以青铜、黄铜或其它金属导线与电化学工作站相连接。

所述的非选择性传感器2-2采用电化学检测方法中的伏安法，在数据采集的时候传感器均已独立的三电极系统为基础，即每一个工作电极2应有与之对应的辅助电极3及参比电极，通过多通道选通仪及控制软件的协调，使得各非选择性传感器2-2和工作电极2共用一组辅助电极3和参比电极，保证在各工作电极2在进行响应信号采集的时候能够独立构成三电极系统，每个工作电极2与辅助电极3的距离相等，消除不同工作电极2由溶液电阻产生的背景干扰因素，参比电极位于整个传感器阵列结构的中心，各传感器通过多通道选通仪连接到电化学工作站，由装有控制软件的计算机进行各检测液的电化学信号采集。

所述的非选择性传感器2-2为伏安型传感器，采用微分脉冲伏安法对检测液进行电化学信号采集，电导电极在交流阻抗检测方法下进行电化学信号采集。

所述的辅助电极3可以使用各种化学性质稳定、导电率高的各种贵金属电极以及各型号不锈钢电极。

所述的参比电极可以为Ag/AgCl电极和甘汞电极。

所述的传感器阵列1可固定在机械臂上，机械臂可以在系统指令下在若干个可平面有序转动的检测池中上下移动，在与电化学工作系统相连之后，传感器阵列可在检测池中能够被磁力搅拌器或桨叶搅拌器清洗自洁，并恢复到检测的初始电化学状态。

所述的电工学工作站为电化学工作仪器与安装有驱动程序的计算机连接。

本发明在交互敏感和相对选择性的理论指导下，筛选并组建一个由若干选择性传感器和若干非选择性的交互感应传感器组成多传感器阵列，该传感器阵列与电化学工作站相连接，获得的样本乳的电化学信号可以通过采用化学计量学方法进行信息统计与归纳，可以构建一套具有广谱识别能力的有别于传统红外检测方法的生乳掺杂快速检测系统。

附图说明：

图1是本发明中传感器阵列的结构示意图；

图2是本发明可装卸传感器阵列的结构示意图。

具体实施方式：

参照图1，图2，本具体实施方式采用以下技术方案：它是由传感器阵列1和电化学工作站两部分组成；传感器阵列1与电化学工作站连接，传感器阵列1内设置有工作电极2、辅助电极3和参比电极。

所述的参比电极可以为Ag/AgCl电极和甘汞电极。

本具体实施方式在交互敏感和相对选择性的理论指导下，筛选并组建一个由若干选择性传感器和若干非选择性的交互感应传感器组成多传感器阵列，该传感器阵列与电化学工作站相连接，获得的样本乳的电化学信号可以通过采用化学计量学方法进行信息统计与归纳，可以构建一套具有广谱识别能力的有别于传统红外检测方法的生乳掺杂快速检测系统。

实施例：对生乳、巴氏乳、陈放乳、酸败乳等的电化学识别研究，以新鲜生乳、巴氏乳、酸败乳、陈放乳及两类掺入陈放乳的新鲜生乳样品为研究对象，通过构建的传感器阵列系统对各检测样品进行电化学识别研究，根据前期研究设置微分脉冲伏安法激发信号参数为：Init E＝0V，Final E＝0.5V，Incr E＝0.005V，Amplitude＝0.05V，PulseWidth＝0.05s，将上述传感器阵列组合进入到检测液样品中，工作电极阵列由铂电极、金电极、钯电极、钛电极、钨电极和银电极；辅助电极为铂柱电极；参比电极为Ag/AgCl电极；传感器将溶液组分信息在脉冲电位激发下转化为电流信号，通过电化学工作站输送至计算机进行处理分析；将各传感器所采集的电流信号数据进行叠加，作为传感器阵列对3种乳液样品采集的数据，通过安装于计算机中的分析软件SPSS18.0中的主成分分析方法进行分析处理。

Claims

1.一种优化的生乳掺杂判别多传感器阵列，其特征在于它是由传感器阵列(1)和电化学工作站两部分组成；传感器阵列(1)与电化学工作站连接，传感器阵列(1)内设置有工作电极(2)、辅助电极(3)和参比电极。

2.根据权利要求1所述的一种优化的生乳掺杂判别多传感器阵列，其特征在于所述的传感器阵列(1)是由固定旋钮(1-1)和可升降式固定杆(1-2)组成，可升降式固定杆(1-2)通过固定旋钮(1-1)固定。

3.根据权利要求1所述的一种优化的生乳掺杂判别多传感器阵列，其特征在于所述的工作电极(2)包括3-5选择性传感器(2-1)和6-8种非选择性传感器(2-2)，其中选择性传感器(2-1)安装固定在相应的选择性传感器安装槽(2-1-1)内，非选择性传感器(2-2)安装固定在相应的非选择性传感器安装槽(2-2-1)内。

4.根据权利要求3所述的一种优化的生乳掺杂判别多传感器阵列，其特征在于所述的选择性传感器(2-1)包括pH电极、钠度计、电导传感器、氨电极、溶解氧检测传感器。

5.根据权利要求3所述的一种优化的生乳掺杂判别多传感器阵列，其特征在于所述的非选择性传感器(2-2)包括铂、金、铱、钯、铼、铑、钨、铅、银、各型号不锈钢以及玻碳电极，均为贵金属惰性电极。

6.根据权利要求3所述的一种优化的生乳掺杂判别多传感器阵列，其特征在于所述的非选择性传感器(2-2)为伏安型传感器。

7.根据权利要求1所述的一种优化的生乳掺杂判别多传感器阵列，其特征在于所述的参比电极可以为Ag/AgCl电极和甘汞电极。