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一种生乳中的尿素掺杂的分析测试方法 Download PDF

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陈星光
邓丹雯
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Abstract

一种生乳中的尿素掺杂的分析测试方法，包括 (1）分别制备pH为7.0~7.82、浓度为0.1、1.0 mol/L的纯尿素溶液；浓度为0.5~2.5 mol/L的尿素掺杂乳，并经离心得到含尿素的生乳检测样本；（2）在电解池装置中，组装以金电极为工作电极、铂片电极为辅助电极、Ag/AgCl电极为参比电极的测定回路；（3）将步骤（1）中的纯尿素溶液置于步骤（2）的电解池中，后进行检测得到尿素在金电极表面的特征峰及其反应过程；（4）将步骤（1）中尿素掺杂乳检测样本置于步骤（2）的电解池中，后进行检测收集相对稳定的特征信号。本发明检测速度快，检测费用低，检测结果准确，性价比高，检测操作简便。

Description

一种生乳中的尿素掺杂的分析测试方法
技术领域
本发明涉及电化学检测领域，具体涉及一种生乳中的尿素掺杂的分析测试方法。
背景技术
生乳是乳制品产业链的源头，其质量安全直接影响后续乳制品的加工。乳制品中氮含量来源于乳真蛋白和非蛋白氮，其中正常牛奶中的尿素含量约200-300 mg/L，尿素约占混合奶中非蛋白氮的50 %。尿素是蛋白质代谢分解的主要含氮终产物，当其含量超过人体再利用的范畴后，将会对人体造成危害。近年来，一些不法商家为了提高利润空间，在乳中加入尿素造成蛋白质增多的假象，如2012年印度牛奶出现掺高浓度尿素的牛奶。高浓度尿素会造成泌尿系统排泄障碍，导致身体电解质失衡。因此，有必要排除生乳的掺杂问题，尿素的检测监督不可或缺。
目前检测掺入乳中尿素的方法很多，归纳起来主要有以下几种：直接比色法，通常为基于尿素和试剂所生络合物结构及数量的比色测定；间接比色法，即通过酶解法来测试，包括尿素酶比色法和酶电极[等方法；而实验室检测尿素常见的方法有红外光谱，高效液相色谱和质谱法。Santos等人使用中红外光谱法对牛奶中的尿素掺杂物进行定性和定量分析；Liu等人采用傅里叶红外光谱技术可有效检测奶中的尿素；宋薇等人运用高效液相色谱-荧光检测器法测定乳及乳粉中尿素；MacMahon和Abernethy 等人采用液相色谱串联质谱法检测了奶制品中掺的非蛋白氮，可快速定量定性测量掺杂物。虽然比色法价格便宜，但操作繁琐，所需时间较长，精密度和准确度有限；红外光谱法、高效液相色谱及质谱法检测精密度、准确度高，但都存在耗时、费力、昂贵等问题。
电化学方法检测是通过传感器阵列获得有差异的信号，经处理所采集的数据，可对待测样品的电极界面信息进行分析。目前在国内运用电化学方法检测牛奶中的尿素中鲜有报道，在国外的研究中则以自制脲酶生物传感器检测牛奶中的尿素居多。而本发明人之一的黄赣辉等人运用综合型传感器阵列检测生乳掺杂具有良好的甄别效果，因此，本发明将提供一种新的检测生乳掺杂尿素的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的生乳掺杂尿素的分析测试方法中存在的或耗时长、操作繁琐且精密度和准确度有限、或成本高、耗时、费力的问题，提供一种新的检测生乳掺杂尿素的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种生乳中的尿素掺杂的分析测试方法，包括以下步骤。
（1）检测样品的制备：分别制备pH为7.0~7.82、浓度为0.1、1.0 mol/L的纯尿素溶液；浓度为0.5~2.5 mol/L的尿素掺杂乳，并经离心得到含尿素的生乳检测样本。
（2）检测池的构建：在电解池装置中，组装以金电极为工作电极、铂片电极为辅助电极、Ag/AgCl电极为参比电极的测定回路。
（3）尿素特征峰与反应过程的确立：将步骤（1）中的纯尿素溶液置于步骤（2）的电解池中，后进行检测得到尿素在金电极表面的特征峰及其反应过程。
（4）掺杂乳样本的检测：将步骤（1）中尿素掺杂乳检测样本置于步骤（2）的电解池中，后进行检测收集相对稳定的特征信号。
本发明步骤（1）中所述的含尿素的生乳检测样本为经二次离心除去脂肪和蛋白质得到的清澈液。
所述的二次离心分别第一次离心和第二次离心。第一次离心过程为：从步骤（1）中的尿素掺杂乳取出4 mL放入45 mL离心管中，用超纯水稀释至13 mL，并加入10 %的三氯乙酸溶液2 mL，同时用振荡器混匀1 min，超声15 min溶液样品后，在10000 r/min条件下离心10 min去除脂肪和蛋白质，获取清澈液；第二次离心过程为：将清澈液转至另一离心管，并用10 %的碳酸氢钠溶液调pH至8.0，进一步除去蛋白质，再次离心10 min，最后得到溶液的过程。
本发明步骤（3）中所述的尿素的特征峰及其反应过程时，需以0~1.4 V为电位窗口，1~50 mV/s为扫描速率，于常温下采用循环伏安法扫描20~60圈后收集的响应信号并经处理分析而得。
本发明步骤（4）中所述的掺杂乳样本的特征信号时，需以0~1.4 V为电位窗口，50mV/s为扫描速率，3 min的静置时间，于常温下采用循环伏安法扫描30~60圈后收集的响应信号并经处理分析而得。
所述的特征信号即为在0.350~0.250 V左右（νs. Ag/AgCl）重现尿素的特征峰，将其作定性分析。
使用特征峰值与掺杂浓度作线性回归分析生乳中掺杂尿素的含量。
采集样品响应信号的仪器为电化学工作站、石英晶体微天平等任何可采集样品循环伏安法电化学信号的仪器。
本发明具有以下优点：（1）检测速度快，最快28秒即可收集到检测样品的循环伏安法电化学信号；（2）检测费用低，检测结果准确，性价比高；（3）检测操作简便，确立掺杂物的特征值与反应过程后，只需将制备的待测液置于电解池装置中进行循环伏安法扫描即可。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
实施例1。
本实施例生乳中的尿素掺杂的分析测试方法按照以下步骤进行。
（1） 检测样品的制备：用碳酸氢钠分别制备pH为7.0，7.7，7.76，7.78，7.8，7.82的0.1 mol/L的尿素溶液，制备pH为7.0的1.0 mol/L的尿素溶液。将从奶站取回冷藏保存的生乳放置至室温，然后掺杂不同浓度尿素的生乳样品混合液，分别为0.5、0.6、0.9、1.5、2.5mol/L，经二次离心后得到含尿素的生乳检测样本。
（2） 检测池的构建：在电解池装置中，组装以金电极为工作电极、铂片电极为辅助电极、Ag/AgCl电极为参比电极的测定回路。
（3） 尿素特征峰与反应过程的确立：将步骤（1）中的纯尿素溶液依次置于步骤（2）的电解池中，后依次进行以0~1.4 V为电位窗口，1、2、3、4、5、10、20、30、40、50 mV/s为扫描速率，3 min的静置时间，于常温下采用循环伏安法扫描30~60圈采集数据并处理后得到尿素在金电极表面的特征峰及其反应过程。
（4） 掺杂乳样本的检测：将步骤（1）中尿素掺杂乳检测样本依次置于步骤（2）的电解池中，后依次进行以0~1.4 V为电位窗口，10、25、50、75、100 mV/s为扫描速率，3 min的静置时间，于常温下采用循环伏安法扫描30~60圈采集数据并处理相对稳定的特征信号。
本实施例中步骤（3）确立尿素特征峰与反应过程的操作只需要一次，以后的每次检测仅需与其进行比较即可。
优选实施方式为，所述的二次离心分别为第一次离心和第二次离心。第一次离心过程为：从步骤（1）中的尿素掺杂乳取出4 mL放入45 mL离心管中，用超纯水稀释至13 mL，并加入10 %的三氯乙酸溶液2 mL，同时用振荡器混匀1 min，超声15 min溶液样品后，在10000 r/min条件下离心10 min去除脂肪和蛋白质，获取清澈液；第二次离心过程为：将清澈液转至另一离心管，并用10 %的碳酸氢钠溶液调pH至8.0，进一步除去蛋白质，再次离心10 min，最后得到溶液的过程。其它步骤及参数与具体实施例1相同。
实施例2。
可将实施例1中步骤（1）的生乳放置至室温后经200目纱布过滤，再使用滤液制备不同浓度尿素掺杂的生乳样品混合液及检测样本。其它步骤及参数与实施例1相同。
优选实施方式为：检测尿素特征峰与反应过程以1、2、3、4、5 mV/s为扫描速率，其它步骤及参数与实施例1相同。
优选实施方式为：检测掺杂乳样本以25 mV/s为扫描速率，其它步骤及参数与实施例1相同。
优选实施方式为：每个检测样品设置3个平行样本，其它步骤及参数与实施例1相同。
优选实施方式为：每个样本采集的数据为40圈后，再采集6圈的数据并将其平均求算所得，其它步骤及参数与实施例1相同。
优选实施方式为：在任意两次采集数据过程中，对工作电极进行电化学清洗，其它步骤及参数与实施例1相同。
优选实施方式为：所有实验测试组均在屏蔽箱中进行，其它步骤及参数与实施例1相同。
优选实施方式为：采用MS Office 处理原始数据，再倒入Origin 中作图，其它步骤及参数与实施例1相同。
优选实施方式为：采集样品响应信号的仪器为电化学工作站、石英晶体微天平等任何可采集样品循环伏安法电化学信号的仪器，其它步骤及参数与实施例1相同。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种生乳中的尿素掺杂的分析测试方法，其特征是包括以下步骤：
(1）检测样品的制备：分别制备pH为7.0~7.82、浓度为0.1、1.0 mol/L的纯尿素溶液；浓度为0.5~2.5 mol/L的尿素掺杂乳，并经离心得到含尿素的生乳检测样本；
（2）检测池的构建：在电解池装置中，组装以金电极为工作电极、铂片电极为辅助电极、Ag/AgCl电极为参比电极的测定回路；
（3）尿素特征峰与反应过程的确立：将步骤（1）中的纯尿素溶液置于步骤（2）的电解池中，后进行检测得到尿素在金电极表面的特征峰及其反应过程；
（4）掺杂乳样本的检测：将步骤（1）中尿素掺杂乳检测样本置于步骤（2）的电解池中，后进行检测收集相对稳定的特征信号。
2.根据权利要求1所述的一种生乳中的尿素掺杂的分析测试方法，其特征是步骤（1）中所述的含尿素的生乳检测样本为经二次离心除去脂肪和蛋白质得到的清澈液；
所述的二次离心分别第一次离心和第二次离心；第一次离心过程为：从步骤（1）中的尿素掺杂乳取出4 mL放入45 mL离心管中，用超纯水稀释至13 mL，并加入10 %的三氯乙酸溶液2 mL，同时用振荡器混匀1 min，超声15 min溶液样品后，在10000 r/min条件下离心10min去除脂肪和蛋白质，获取清澈液；第二次离心过程为：将清澈液转至另一离心管，并用10%的碳酸氢钠溶液调pH至8.0，进一步除去蛋白质，再次离心10 min，最后得到溶液的过程。
3.根据权利要求1所述的一种生乳中的尿素掺杂的分析测试方法，其特征是步骤（3）中所述的尿素的特征峰及其反应过程时，需以0~1.4 V为电位窗口，1~50 mV/s为扫描速率，于常温下采用循环伏安法扫描20~60圈后收集的响应信号并经处理分析而得。
4.根据权利要求1所述的一种生乳中的尿素掺杂的分析测试方法，其特征是步骤（4）中所述的掺杂乳样本的特征信号时，需以0~1.4 V为电位窗口，50 mV/s为扫描速率，3 min的静置时间，于常温下采用循环伏安法扫描30~60圈后收集的响应信号并经处理分析而得。
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