CN110487878A - 一种生鲜羊乳的广谱掺假判定方法 - Google Patents

Abstract

一种生鲜羊乳的广谱掺假判定方法，包括以下步骤；步骤(1)样品准备：收集符合国家标准的无掺杂羊奶样品；步骤(2)非线性指纹图谱参数采集，步骤(3)羊奶标品模型构建：以步骤(1)中所有样品图谱参数的平均值为羊奶标品的图谱参数；步骤(4)相似度匹配临界值确定：将步骤(1)中样品指纹图谱参数值与标品参数值比较并计算其整体相似度，分析相似度值的分布范围，以最低相似度值为相似度临界值；步骤(5)鉴别：重复步骤(2)，测定待鉴定样品的非线性指纹图谱参数并计算待测样品与纯羊奶标品图谱参数的相似度值，判定是否为掺假或不合格羊奶，本发明操作简便，检测灵敏度能够满足掺假检测要求。

Description

一种生鲜羊乳的广谱掺假判定方法

技术领域

本发明涉及生鲜羊乳质量检测技术领域，特别涉及一种生鲜羊乳的广谱掺假判定方法。

背景技术

近年来，羊乳因其独特的风味和营养价值以及作为牛乳不耐受替代物的功能被人们接受，因而受到消费者的青睐。但是由于羊乳的泌乳期受季节性的波动影响较大，使得产乳量不如牛乳，故价格远远高于牛乳而且供不应求。为牟取暴利，在羊乳中掺杂使假现象不断发生。

掺假带来的高额利润使得掺假物质越来越多样化，掺假手段也更加复杂。掺假物质从传统的掺水、淀粉、尿素等，发展到掺水解动物蛋白、水解植物蛋白、植脂末等，甚至还发现有亚硝酸盐、吐温80等有毒物质。掺假方法已不再局限于单纯针对某一种乳成分的掺假，而是几种方法联合使用，比如用乳清粉和脂肪粉再加上其他物质勾兑出来的牛奶，就很难用传统的检测方法辨别。

为有效发现和遏制掺假行为，目前针对不同的掺假物质已经建立了许多常规理化检验方法和现代仪器分析方法，其中一些方法也已经在生产中得到应用。常规的理化检验方法比如通过测量密度检测是否掺水，通过一些显色反应检测是否添了米汤、淀粉、蔗糖、尿素等。现代仪器分析技术的引入，极大的提高了掺假检测的灵敏度和准确性，涉及了色谱、质谱、免疫、P C R、电泳、光谱学、分析化学等技术。

具体见下表：

表1 不同乳品掺假检测方法比较

这些检测方法的研究和应用对牛羊乳掺假现象起到了一定的遏制作用，但是存在一定的局限性。第一、目前国家制定的常规检验方法和现行的掺假检验方法大部分为都是针对乳品中的某一种成分或可能掺假物质进行定性定量检测，即具有高度专一性的单一物质检测法。而目前已知的掺假物质很多，要对每一种可能的掺假物质进行检测，工作量将十分浩大，尤其是对乳品企业，在生鲜乳收购过程中很难做到对每一种可能的掺假物质都进行检测。第二、检测手段落后于掺假物质的更新。目前的检测方法都是针对已知的掺假物质进行检测，如果不法分子使用了新的掺假物质，则目前使用的方法不能检测，比如在三聚氰胺事件发生之初，技术部门都还没有搞清楚这究竟是一种什么物质，更不用说及时开发与之相适应的检测方法。因此有必要防患于未然，建立对鲜乳及其乳制品的成分进行整体和综合的分析评价的快速准确的检测方法，及时发现掺假的鲜乳及其制品。第三，现代仪器分析的方法具有更加精密准确的优点，但是大部分方法需要对样品进行复杂的长时间的预处理，而在企业鲜乳收购和生产过程中，需要一些更加快速准确的检测方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生鲜羊乳的广谱掺假判定方法，该方法能够检测一次即可完成对多种可能掺假物质包括尚未有报道的潜在的掺假物质的排查，即具有掺假物检测谱广的优点，并且操作简便，检测灵敏度能够满足掺假检测要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种生鲜羊乳的广谱掺假判定方法，包括以下步骤；

步骤(1)样品准备：

收集符合国家标准的无掺杂羊奶样品，至少30份以上；

步骤(2)非线性指纹图谱参数采集，操作步骤为：

反应体系中各组分浓度为硫酸0.4-0.6mol/L、硫酸锰0.015-0.02mol/L、丙酮0.15-0.30mol/L、溴酸钠0.05-0.10mol/L和羊奶样品5％-10％(V/V),蒸馏水补加至反应总体积50mL；

操作时，首先在非线性化学指纹图谱检测仪上设置反应温度，磁力搅拌器搅拌，然后在反应釜中加入溴酸钠之外的所有试剂，并开启运行设置参数，带反应釜中温度达到设置温度后，开启检测仪相应程序记录时间-电位曲线，即震荡曲线，运行2-5 分钟后加入溴酸钠溶液，继续记录，直到不再出现波动即呈直线为止，记录每个样品指纹图谱的相关参数，包括最低电位、最低电位时间、最高电位、最高电位时间、诱导时间、起振电位、震荡周期、停振电位、停振时间、震荡寿命和最大振幅等参数；

步骤(3)羊奶标品模型构建：

以步骤(1)中所有样品图谱参数的平均值为羊奶标品的图谱参数；

步骤(4)相似度匹配临界值确定：

将步骤(1)中样品指纹图谱参数值与标品参数值比较并计算其整体相似度，分析相似度值的分布范围，以最低相似度值为相似度临界值；

步骤(5)鉴别：

重复步骤(2)，测定待鉴定样品的非线性指纹图谱参数并计算待测样品与纯羊奶标品图谱参数的相似度值，若待测样品的相似度值低于相似度临界值则判定为掺假或不合格羊奶；反之则判定为未掺假或合格的纯羊奶。

所述的步骤(2)中反应温度45℃-50℃，磁力搅拌器转速800-1000rpm。

本实验操作收集的羊奶是直接在农户家一头羊一个样，现场采集样品，并通过乳成分分析仪测定和感官测定，选取符合国标的样品进行实验。

本发明的有益效果：

(1)本方法具有广谱检测的特点，即一次检测即可判定是否掺假，无需对各种已知的掺假物质进行一一检测，减少了工作量，提高了检测效率；

(2)针对潜在的尚未发现使用的一些可能掺假物质的使用行为同样可以发现；

(3)本方法无需复杂的预处理，所有测试掺假物检出限低于5％，因此能满足快速掺假检测的要求；

(4)本发明鉴别过程简单，模型建好后，无需专业背景的人员即可完成鉴别过程因此能很好地在乳品行业及监督部门进行推广；

(5)通过对模型鉴别效果检验表明，模型的鉴别准确率较高，可以作为一种快速掺假检测的方法推广使用。

附图说明

图1为本发明纯羊奶样品的指纹图谱。

图2是含氯化钠羊奶样品的指纹图谱。

图3是含大豆蛋白胨羊奶样品图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

(1)样品准备：采集符合国家标准的羊奶样品32份；

(2)非线性指纹图谱参数采集，操作步骤为：

反应体系包括硫酸溶液(1.0mol/L)25.00mL、硫酸锰(0.08mol/L)12.00mL、丙酮(1.0mol/L)10.00mL、溴酸钠溶液(0.8mol/L)5.00mL、蒸馏水10.00mL和5.00mL 的样品，反应温度设置为50℃。反应开始后采集数据直到震荡曲线不再出现波动即呈直线为止。所得纯羊奶的指纹图谱图形如图1所示。记录每个样品指纹图谱的相关参数，包括最低电位、最低电位时间、最高电位、最高电位时间、诱导时间、起振电位、震荡周期、停振电位、停振时间、震荡寿命和最大振幅等参数。

(3)羊奶标品模型构建：

以32份样品图谱参数的平均值为羊奶标品的图谱参数。

(4)相似度匹配临界值确定：

将32个样品指纹图谱参数值与羊奶标品参数值比较并计算整体相似度，所得相似度值的介于1到0.834之间。

以最低相似度值0.834为界限，待测样品与标品相似度大于0.834判定为未掺假的羊奶，与标品相似度值小于0.834则判定为掺假或不合格羊奶。

(5)鉴别：

随机抽取羊奶样品一份，分别配制含氯化钠5％、1％、0.5％的掺假羊奶样品三份。

重复步骤(2)，测定三份掺假羊奶的非线性指纹图谱参数。结果三份样品均未发生震荡，所得曲线为光滑曲线(图2)与纯羊奶的震荡曲线完全不同，故三个含不同浓度氯化钠的羊奶样品被判定为掺假或不合格羊奶。

实施例2

基于电化学指纹图谱技术的一种羊奶掺假的广谱检测方法检测掺水解大豆蛋白的羊奶样品，包括以下步骤：

(1)样品准备：

采集符合国家标准的羊奶样品32份；

(2)非线性指纹图谱参数采集，操作步骤为：

反应体系包括硫酸溶液(1.0mol/L)25.00mL、硫酸锰(0.08mol/L)12.00mL、丙酮(1.0mol/L)10.00mL、溴酸钠溶液(0.8mol/L)5.00mL、蒸馏水10.00mL和5.00mL 的样品，反应温度设置为50℃。反应开始后采集数据直到震荡曲线不再出现波动即呈直线为止。记录每个样品指纹图谱的相关参数，包括最低电位、最低电位时间、最高电位、最高电位时间、诱导时间、起振电位、震荡周期、停振电位、停振时间、震荡寿命和最大振幅等参数。

(3)羊奶标品模型构建：

以32份样品图谱参数的平均值为羊奶标品的图谱参数。

(4)相似度匹配临界值确定：

将32个样品指纹图谱参数值与羊奶标品参数值比较并计算整体相似度，所得相似度值介于1到0.834之间。

以最低相似度值0.834为界限，待测样品与标品相似度大于0.834判定为未掺假的羊奶，与标品相似度值小于0.834则判定为掺假或不合格羊奶。

(5)鉴别：

随机抽取羊奶样品一份，分别配制含大豆蛋白胨5％、1％、0.5％的掺假羊奶样品。

重复步骤(2)，测定三份掺假羊奶的非线性指纹图谱(图3)及其参数。结果含 5％大豆蛋白胨的掺假羊奶样品未发生震荡，所得曲线为光滑曲线，与纯羊奶的震荡曲线完全不同，故判定为掺假或不正常羊奶；将含1％和0.5％大豆蛋白胨的掺假羊奶样品的指纹图谱参数与标品参数比较并计算整体相似度值，结果分别为0.7747和 0.7662，均小于临界值0.834，故判定为掺假或不合格羊奶。

实施例3

基于电化学指纹图谱技术的一种羊奶掺假的广谱检测方法检测掺蔗糖的羊奶样品，包括以下步骤：

(1)样品准备：

采集符合国家标准的羊奶样品31份；

(2)非线性指纹图谱参数采集，操作步骤为：

反应体系各组分浓度为硫酸0.4mol/L、硫酸锰0.02mol/L、丙酮0.15mol/L、溴酸钠0.05mol/L和羊奶样品5％(V/V),蒸馏水补加至反应总体积50mL；反应温度设置为50℃。反应开始后采集数据直到震荡曲线不再出现波动即呈直线为止。记录每个样品指纹图谱的相关参数，包括最低电位、最低电位时间、最高电位、最高电位时间、诱导时间、起振电位、震荡周期、停振电位、停振时间、震荡寿命和最大振幅等参数。

(3)羊奶标品模型构建：

以31份样品图谱参数的平均值为羊奶标品的图谱参数。

(4)相似度匹配临界值确定：

将31个样品指纹图谱参数值与羊奶标品参数值比较并计算整体相似度，所得相似度值的介于1到0.836之间。

以最低相似度值0.836为界限，待测样品与标品相似度大于0.834判定为未掺假的羊奶，与标品相似度值小于0.836则判定为掺假或不合格羊奶。

(5)鉴别：

随机抽取羊奶样品一份，分别配制含蔗糖5％、1％、0.5％的掺假羊奶样品。

重复步骤(2)，测定三份掺假羊奶的非线性指纹图谱参数。将蔗糖5％、1％、0.5％的掺假羊奶样品的指纹图谱参数与标品参数比较并计算整体相似度值，结果分别为0.6586、0.8223和0.8297，均小于临界值0.836，故判定为掺假或不合格羊奶。

实施例4

基于电化学指纹图谱技术的一种羊奶掺假的广谱检测方法检测掺尿素的羊奶样品，包括以下步骤：

(2)样品准备：

采集符合国家标准的羊奶样品33份；

(2)非线性指纹图谱参数采集，操作步骤为：

反应体系各组分浓度为硫酸0.6mol/L、硫酸锰0.02mol/L、丙酮0.30mol/L、溴酸钠0.10mol/L和羊奶样品10％(V/V),蒸馏水补加至反应总体积50mL；反应温度设置为50℃。反应开始后采集数据直到震荡曲线不再出现波动即呈直线为止。所得纯羊奶的指纹图谱图形如图1所示。记录每个样品指纹图谱的相关参数，包括最低电位、最低电位时间、最高电位、最高电位时间、诱导时间、起振电位、震荡周期、停振电位、停振时间、震荡寿命和最大振幅等参数。

(3)羊奶标品模型构建：

以33份样品图谱参数的平均值为羊奶标品的图谱参数。

(4)相似度匹配临界值确定：

将33个样品指纹图谱参数值与羊奶标品参数值比较并计算整体相似度，所得相似度值的介于1到0.841之间。

以最低相似度值0.841为界限，待测样品与标品相似度大于0.841判定为未掺假的羊奶，与标品相似度值小于0.841则判定为掺假或不合格羊奶。

(5)鉴别：

随机抽取羊奶样品一份，配制含尿素5％的掺假羊奶样品。

重复步骤(2)，测定掺假羊奶的非线性指纹图谱参数。将含5％尿素的掺假羊奶样品的指纹图谱参数值与标品比较并计算整体相似度值，结果为0.6469，小于临界值0.841，故判定为掺假或不合格羊奶。

实施例5

基于电化学指纹图谱技术的一种羊奶掺假的广谱检测方法检测未掺假的纯羊奶样品，包括以下步骤：

(1)样品准备：

采集符合国家标准的羊奶样品30份；

(2)非线性指纹图谱参数采集，操作步骤为：

反应体系各组分浓度为硫酸0.5mol/L、硫酸锰0.0.018mol/L、丙酮0.2mol/L、溴酸钠0.09mol/L和羊奶样品10％(V/V),蒸馏水补加至反应总体积50mL；，反应温度设置为40℃。反应开始后采集数据直到震荡曲线不再出现波动即呈直线为止。所得纯羊奶的指纹图谱如图1所示。记录每个指纹图谱的相关参数，包括最低电位、最低电位时间、最高电位、最高电位时间、诱导时间、起振电位、震荡周期、停振电位、停振时间、震荡寿命和最大振幅等参数。

(3)羊奶标品模型构建：

以30份样品图谱参数的平均值为羊奶标品的图谱参数。

(4)相似度匹配临界值确定：

将30个样品指纹图谱参数值与羊奶标品参数值比较并计算整体相似度，所得相似度值介于1到0.845之间。

以最低相似度值0.845为界限，待测样品与标品相似度大于0.845判定为未掺假的羊奶，与标品相似度值小于0.845则判定为掺假或不合格羊奶。

(5)鉴别

单独采集符合国标要求的纯羊奶2份。

重复步骤(2)，测定两份纯羊奶的非线性指纹图谱参数，将两个纯羊奶样品的指纹图谱参数与与羊奶标准样品的参数进行比较并计算整体相似度值。结果两个样品的相似度值分别为0.9184和0.8948，大于临界值0.845，故判定为未掺假的合格羊奶。

如图3所示：

本发明采集大量正常生鲜羊乳的电化学指纹图谱参数，通过多参数相似度计算方法，建立正常生鲜羊乳的判定模型，成功地对不同掺假羊乳和正常乳进行判定。本发明可为生鲜羊乳的质量检测和质量标准的提升及完善提供依据与参考，规范市场，维护消费者权益。

本发明基于非线性化学原理建立了一种羊乳掺假的快速检测方法，本方法具有广谱检测的优点，一次检测即可判定是否掺假，无需对每一种可能的掺假物质进行检测，对于潜在未曾报道的掺假物质同样有效。本发明实施实例中所使用的掺假物质在羊奶中添加量在5％以上时均能有效判定为掺假样品，故本发明能够满足掺假检测对最低限要求。

Claims (2)

1.一种生鲜羊乳的广谱掺假判定方法，其特征在于，包括以下步骤；

步骤(1)样品准备：

收集符合国家标准的无掺杂羊奶样品，至少30份以上；

步骤(2)非线性指纹图谱参数采集，操作步骤为：

反应体系中各组分浓度为硫酸0.4-0.6mol/L、硫酸锰0.015-0.02mol/L、丙酮0.15-0.30mol/L、溴酸钠0.05-0.10mol/L和羊奶样品5％-10％(V/V),蒸馏水补加至反应总体积50mL；

操作时，首先在非线性化学指纹图谱检测仪上设置反应温度，磁力搅拌器搅拌，然后在反应釜中加入溴酸钠之外的所有试剂，并开启运行设置参数，带反应釜中温度达到设置温度后，开启检测仪相应程序记录时间-电位曲线，即震荡曲线，运行2-5分钟后加入溴酸钠溶液，继续记录，直到不再出现波动即呈直线为止，记录每个样品指纹图谱的相关参数，包括最低电位、最低电位时间、最高电位、最高电位时间、诱导时间、起振电位、震荡周期、停振电位、停振时间、震荡寿命和最大振幅等参数；

步骤(3)羊奶标品模型构建：

以步骤(1)中所有样品图谱参数的平均值为羊奶标品的图谱参数；

步骤(4)相似度匹配临界值确定：

将步骤(1)中样品指纹图谱参数值与标品参数值比较并计算其整体相似度，分析相似度值的分布范围，以最低相似度值为相似度临界值；

步骤(5)鉴别：

重复步骤(2)，测定待鉴定样品的非线性指纹图谱参数并计算待测样品与纯羊奶标品图谱参数的相似度值，若待测样品的相似度值低于相似度临界值则判定为掺假或不合格羊奶；反之则判定为未掺假或合格的纯羊奶。

2.根据权利要求1所述的一种生鲜羊乳的广谱掺假判定方法，其特征在于，所述的步骤(2)中反应温度45℃-50℃，磁力搅拌器转速800-1000rpm。