原料乳摻假現(xiàn)場檢測箱的設(shè)計與檢測項目組合

李相珊，趙新淮

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 乳品科學(xué)教育部重點實驗室，哈爾濱 150030）

原料乳摻假現(xiàn)場檢測箱的設(shè)計與檢測項目組合

李相珊，趙新淮

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 乳品科學(xué)教育部重點實驗室，哈爾濱 150030）

提出了原料乳摻假現(xiàn)場檢測箱的設(shè)計思路，利用若干化學(xué)反應(yīng)的基本原理和現(xiàn)象，可檢測出原料乳中21種摻假物質(zhì)。通過系統(tǒng)的評價各種檢測方法的檢測限，給出了優(yōu)化后試劑組合。該檢測箱適用于現(xiàn)場檢測，便于攜帶。

原料乳；摻假；檢測箱

0 引 言

隨著消費觀念的更新，越來越多的人認(rèn)識到乳制品在生活中的重要性，乳制品作為普通食品進(jìn)入膳食中。同時我國的乳制品質(zhì)量安全問題也顯得越來越突出，其中，原料乳摻假是經(jīng)常存在的問題，并且隨著摻假、制假方法的層出不窮，原料乳的質(zhì)量問題更為嚴(yán)峻。 目前，我國尚沒有用于原料乳摻假現(xiàn)場檢驗的檢測箱，無法對一些摻假行為產(chǎn)生有效的監(jiān)督與管理。在本文中，針對原料乳中常見的甲醛、洗衣粉、雙氧水、增稠劑、銨鹽、苯酚、次氯酸鹽等21種摻假物質(zhì)進(jìn)行研究，優(yōu)化、比較這些摻假物質(zhì)的檢測方法，對試劑組合進(jìn)行優(yōu)化，系統(tǒng)的評價各種檢測方法的最低檢測限，并采用3D max 7和Photoshop 7繪圖軟件設(shè)計原料乳摻假現(xiàn)場檢測箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外觀。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮牛乳 （香坊農(nóng)場），其他所用試劑均為分析純，配制試劑用水均為去離子水。

1.2 儀器與設(shè)備

電熱恒溫水浴鍋（DK-98-1）；離心機(jī)（LXJ-64-01）；超凈水純化儀；分析天平；電子天平；精密pH計（DELTA 320）；遠(yuǎn)紅外恒溫干燥箱（YH-4BS）。

1.3 方法

1.3.1 摻假乳的實驗室制備

取優(yōu)質(zhì)原料乳，將各摻假物質(zhì)按照不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)、人為的摻入其中制備成實驗室摻假乳樣品。

1.3.2 牛乳摻假檢測方法的優(yōu)化檢出限確定

取一定量的牛乳，通過改變摻假物質(zhì)的加入量，按照表1所述各實驗方法進(jìn)行操作，根據(jù)顏色變化來確定摻假物質(zhì)的最低檢出質(zhì)量分?jǐn)?shù)，同時做空白對照。

以檢出限、靈敏度以及目視效果為指標(biāo)，對現(xiàn)有檢測摻假乳的方法進(jìn)行分析、比較，篩選出牛乳摻假檢測的最優(yōu)方法，并對一些檢測方法進(jìn)行改進(jìn)；同時，針對較新的摻假手段，建立相應(yīng)的檢測方法。具體檢測原理和方法如表1所示。

1.3.3 原料乳摻假現(xiàn)場檢測箱的設(shè)計

根據(jù)已經(jīng)建立的21種摻假物質(zhì)的檢測方法，歸納確定所采用的化學(xué)試劑數(shù)量以及相應(yīng)的組合，以便于檢測箱的內(nèi)部空間設(shè)計。

采用3D max 7（3d studio max，7.0） 繪圖軟件和Photoshop 7.0圖像處理軟件，建立檢測箱的三維立體形態(tài)，主要突出檢測箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，可以分為三個過程：

（1）輸入文件。確定檢測箱的各種參數(shù)及實現(xiàn)方式等，完成3D建模的前處理工作。

（2）建模過程。采用復(fù)合建模方法進(jìn)行簡單的數(shù)學(xué)建模。

（3）輸出模型。對形成的3D形態(tài)通過材質(zhì)加以修飾和逼真，按*.JPG格式輸出。

最后用Photoshop 7.0對輸出的圖片進(jìn)行后期處理，得到檢測箱內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 原料乳摻假檢測方法及其最低檢出限

對原料乳中21種摻假物質(zhì)檢測，共需化學(xué)試劑41種（見表1），它們可以配制成33種檢測溶液、制成1種檢測試紙條。通過系統(tǒng)對比，保留了文獻(xiàn)報道中的13種摻假物質(zhì)的檢測方法，改進(jìn)了3種摻假物質(zhì)的檢測方法，建立了2種新的摻假物質(zhì)檢測方法和1種檢測體系，這個新建立的檢測體系可以用于檢測3種摻假物質(zhì)。

2.2 檢測方法比較

2.2.1 摻假物質(zhì)的文獻(xiàn)檢測方法確定

（1）檢驗牛乳中摻堿的方法有溴百里香酚藍(lán)法[1-2]、玫瑰紅酸法和溴甲基酚紫法[3]，三者利用pH值改變的原理。玫瑰紅酸、溴甲基酚紫和溴百里香酚藍(lán)的變色pH值范圍分別為6.2～8.0，5.2～6.8和6.0～7.6， 由于溴甲基酚紫法需要沸水浴，因此本檢測箱選擇溴百里香酚藍(lán)，檢出限為0.01%。

（2）測定氯離子的方法多用滴定法[4]，但操作不適合現(xiàn)場檢測。采用鉻酸鉀定性法[5]，利用硝酸銀與重鉻酸鉀的反應(yīng)，如牛乳中氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于天然乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.09%～0.12%，全部銀離子生成氯化銀沉淀，不生成紅色鉻酸銀?？梢詸z測出質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.14%的氯離子。

（3）采用硝酸鹽固體試劑法和亞硝酸鹽溶液法[6-7]，硝酸鹽首先被還原為亞硝酸鹽，與對氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)，再與萘胺偶合，生成紅色的偶氮化合物，可以檢測出牛乳中的微量硝酸鹽或亞硝酸鹽，同時操作簡便，適合現(xiàn)場檢測。

（4）為了提高牛乳的密度而摻入的芒硝、石膏等（硫酸鹽），一般可用玫瑰紅酸鈉法[8]或硝酸汞法檢測，但是當(dāng)牛乳pH＜6.5時，采用硝酸汞法進(jìn)行檢測無現(xiàn)象發(fā)生，因此最好選用玫瑰紅酸鈉法。

（5）尿素的檢測方法主要有對二氨基苯甲醛法[9]，或D，A，M--酸混合試劑法[10-13]，或格里斯試劑法[4]。 驗證結(jié)果表明，對二氨基苯甲醛法最低檢出限為2 g/L；D，A，M--酸混合試劑法顯色反應(yīng)需要強(qiáng)酸條件且產(chǎn)生的有色物質(zhì)對光不穩(wěn)定。格里斯試劑法的檢出限可達(dá)到1 g/L。

（6）豆?jié){的檢測方法有脲酶檢測法[14-15]、氫氧化鉀顯色法[2]和甲醛沉淀法[12]等。氫氧化鉀顯色法只有當(dāng)豆?jié){的摻入量達(dá)到10%時才可檢出。當(dāng)牛乳放置過久、酸度升高，采用甲醛沉淀法檢測時現(xiàn)象不明顯。采用脲酶檢測法可檢測出牛乳中0.4%的摻入豆?jié){。

（7）牛乳中摻蔗糖的檢測方法主要有間苯二酚顯色法[12]和蒽酮法[16]，本試劑箱采用間苯二酚顯色法。

（8）檢測牛乳中硼酸和硼砂主要采用姜黃試紙法[17]，本檢測箱試采用紙條法。

（9）對于牛乳中摻入的牛尿。本檢測箱采用肌酐法進(jìn)行檢測，最低檢出限為1.4%，大于3%時現(xiàn)象更明顯。

表1 原料乳摻假現(xiàn)場檢測箱的檢測項目、試劑、檢測方法

尿素 ①格里斯試劑②濃硫酸③1%亞硝酸鈉紫紅色 黃色1 g/L蔗糖 ①濃鹽酸②間苯二酚不變色 粉紅色2 g/L硼酸和硼砂 ①濃鹽酸②濃氨水③姜黃試紙紅色-綠色-紅色黃色-紅色-黃色9 mg/L豆?jié){ 不變色 藍(lán)色0.4%牛尿①2%尿素②pH值為5～8精密試紙①10%氫氧化鈉②飽和苦味酸溶液黃色 紅色或橙紅色1.4%（v/v）苯甲酸鈉 棕黃色 紅色沉淀0.3 g/L淀粉①1%氫氧化鈉②10%三氯化鐵碘試劑淺黃色 藍(lán)紫色0.10 g/L麥芽糊精 碘試劑 淺黃色 紫紅色或棕色0.8 g/L甲醛格里斯試劑法：對氨基苯磺酸與亞硝酸鈉在酸性介質(zhì)中可發(fā)生重氮化反應(yīng)，生成重氮鹽，重氮鹽與α-萘胺發(fā)生偶合反應(yīng)，生成偶氮紫色化合物。牛乳中摻入的尿素，與亞硝酸鈉在酸性條件下反應(yīng)，生成氮氣，不顯紫紅色。牛乳中加入1%的亞硝酸鈉和濃硫酸，搖勻后放置大約5 min，泡沫消失后，加入一定量的格里斯試劑，觀察顏色變化。間苯二酚顯色法：牛乳加入濃鹽酸和間苯二酚后，沸水浴中加熱5 min～10 min使蔗糖分解，生成葡萄糖和果糖，果糖與間苯二酚反應(yīng)生成紅色的糠醛衍生物。姜黃試紙法：硼酸和硼砂均與姜黃素發(fā)生顯色反應(yīng)?？芍瞥稍嚰垪l進(jìn)行檢測。牛乳中加入少量濃鹽酸后，將姜黃試紙浸入，姜黃試紙顯示紅色，氨氣熏蒸后試紙變成綠色，再加酸又變成紅色，表示有硼存在；姜黃試紙顯示黃色，氨氣熏蒸后試紙變成紅色，再加酸又變成黃色，表示無硼的存在。脲酶檢測法：豆?jié){中含有的脲酶，使尿素分解為碳酸銨，使溶液pH＞8，使紅色石蕊試紙變藍(lán)色。肌酐檢測法：牛尿中含有肌酐，10%氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH 12，加入飽和苦味酸溶液，生成紅色或橙紅色的苦味酸肌酐復(fù)合物。三氯化鐵沉淀法：1%氫氧化鈉調(diào)節(jié)牛乳的pH 12，苯甲酸鈉與三氯化鐵反應(yīng)生成紅色的沉淀苯甲酸鐵。碘試劑法：牛乳加熱煮沸，待冷卻后加入碘試劑，由于碘能進(jìn)入淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)生成絡(luò)合物，直鏈淀粉顯藍(lán)色，支鏈淀粉遇碘呈藍(lán)紫色。碘試劑法：牛乳加熱煮沸，待冷卻后加入碘試劑，由于糊精是淀粉的降解物，具有淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)，也會產(chǎn)生深藍(lán)色至紅棕色的變化，麥芽糊精一般顯色為紅棕色。改進(jìn)變色酸法：在濃磷酸和過氧化氫存在的條件下，牛乳中的甲醛與變色酸作用，沸水浴加熱130 min后，冷卻，產(chǎn)生紫紅色。棕黃色 紫紅色1.0 g/L洗衣粉 無色或淡灰色藍(lán)色0.18 g/L明膠①5%變色酸②濃磷酸③0.025 mol/L過氧化氫①0.3%次甲基藍(lán)和5%磷酸二氫鈉混合液②三氯甲烷①8%三氯乙酸②飽和苦味酸溶液澄清透明 白色沉淀20 mg/L過氧化氫改進(jìn)次甲基藍(lán)顯色法：牛乳經(jīng)稀釋后，加入次甲基藍(lán)，洗衣粉中的烷基苯磺酸鈉和次甲基反應(yīng)生成藍(lán)色化合物，用三氯甲烷進(jìn)行提取，使三氯甲烷層出現(xiàn)藍(lán)色。根據(jù)三氯甲烷層顏色判斷。飽和苦味酸沉淀法：牛乳經(jīng)8%三氯乙酸3000 r/min離心15 min去除蛋白質(zhì)后，加入等體積的飽和苦味酸溶液，生成黃白色云霧狀沉淀。聯(lián)苯胺顯色法：牛乳中過氧化氫經(jīng)過氧化物酶分解，加入少量混合試劑后，釋放出的氧原子可將聯(lián)苯胺氧化生成藍(lán)色的二酰亞胺代對苯醌。淺藍(lán)綠色（變?yōu)榛野咨┧{(lán)色（變?yōu)樽鼗疑? mg/L增稠劑 澄清透明 白色沉淀0.25%銨鹽混合試劑：①聯(lián)苯胺乙醇②冰乙酸③過氧化物酶①8%三氯乙酸②0.3%乳糖酶③無水乙醇①8%三氯乙酸②顯色液Ⅰ③顯色液Ⅱ不變色 藍(lán)綠色4 mg/L苯酚 不變色 藍(lán)綠色0.2 g/L次氯酸鹽①8%三氯乙酸②1%硫酸銨③硝普鈉溶液④顯色液Ⅱ①8%三氯乙酸②1%硫酸銨③1%氫氧化鈉④顯色液Ⅰ無水乙醇沉淀法：牛乳加入少量乳糖酶溶液39℃水浴2 h后使乳糖分解，加入8%三氯乙酸6000 r/min離心20 min后過濾，上清液加入無水乙醇，觀察有無沉淀產(chǎn)生。苯酚-次氯酸鹽檢測體系：牛乳加入8%三氯乙酸3000 r/min離心10 min去除蛋白質(zhì)后，過濾，濾液中的銨鹽在堿性條件下，加入硝普鈉、苯酚和次氯酸鹽于37℃水浴中保溫30 min，生成藍(lán)色可溶性物質(zhì)靛酚藍(lán)。銨鹽-次氯酸鹽檢測體系：牛乳加入8%三氯乙酸3000 r/min離心10 min去除蛋白質(zhì)后，過濾，濾液中的苯酚在堿性條件下，加入硝普鈉、銨鹽和次氯酸鹽于37℃水浴中保溫30 min，生成藍(lán)色可溶性物質(zhì)靛酚藍(lán)。銨鹽-苯酚檢測體系：在堿性條件下，加入硝普鈉，苯酚和氨于37℃水浴中放置30 min反應(yīng)，生成藍(lán)色可溶性物質(zhì)靛酚藍(lán)。不變色 藍(lán)綠色1.0 g/L

（10）牛乳中摻入的防腐劑苯甲酸鈉，一般采用色譜法或三氯化鐵顯色反應(yīng)[18]，本檢測箱選擇三氯化鐵顯色反應(yīng)。

（11）淀粉和糊精的檢驗均采用碘試劑法[19-20]，方法靈敏，是檢測淀粉和糊精的特異性反應(yīng)。

2.2.2 改進(jìn)的摻假物質(zhì)檢測方法

（1）牛乳中摻入甲醛，常用變色酸法進(jìn)行檢測，但是所用濃硫酸具有危險性和腐蝕性，同時對蛋白質(zhì)有碳化作用，現(xiàn)象不易觀察。本檢測箱利用濃磷酸和過氧化氫混合體系取代原方法中濃硫酸，方法簡單、安全，現(xiàn)象易觀察，最低檢出限可達(dá)到1 g/L。

（2）牛乳中所摻入的洗衣粉檢測，常用熒光法[4]和次甲基藍(lán)法[21]，前者利用紫外分析儀，后者現(xiàn)象不易觀察、靈敏度低。本檢測箱采用0.3%次甲基藍(lán)溶液和5%磷酸二氫鈉混合溶液[23]代替原方法中0.1%次甲基藍(lán)溶液，同時用三氯甲烷進(jìn)行提取，洗衣粉中的烷基苯磺酸鈉和次甲基藍(lán)反應(yīng)生成的藍(lán)色化合物進(jìn)入三氯甲烷層，最低檢測限為0.18 g/L，方法的靈敏度提高。

（3）牛乳中摻入的明膠，采用飽和苦味酸法檢測[12]，利用廣泛使用的蛋白質(zhì)沉淀劑三氯乙酸代替有毒有害的硝酸汞，對操作者的健康有利。

2.2.3 新建立的2個檢測方法

（1）原料乳中摻入過氧化氫，傳統(tǒng)方法采用淀粉-碘化鉀法[23]檢測。但是，當(dāng)牛乳中含有淀粉和糊精時對反應(yīng)產(chǎn)生干擾。采用聯(lián)苯胺法[5]，利用過氧化物酶使過氧化氫分解釋放出氧原子，將聯(lián)苯胺氧化生成藍(lán)色物質(zhì)，檢出限可達(dá)到3 mg/L，且試劑易保存。

（2）原料乳中摻入增稠劑如羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、阿拉伯膠等，采用無水乙醇法[25]進(jìn)行檢測，牛乳經(jīng)去除乳糖和蛋白質(zhì)干擾后，加入無水乙醇觀察有無沉淀產(chǎn)生，可對所摻入的增稠劑進(jìn)行檢測。當(dāng)牛乳中加入0.25%以上的增稠劑即可檢出。

2.2.41 個摻假檢測體系的建立

建立了銨鹽-苯酚-次氯酸鹽檢測體系[25-26]，在堿性條件下，硝普鈉作為催化劑，銨鹽、苯酚和次氯酸鹽可發(fā)生反應(yīng)，生成藍(lán)色可溶性物質(zhì)靛酚藍(lán)?？梢苑謩e利用這些物質(zhì)間的相互化學(xué)反應(yīng)，檢測出原料乳中是否摻入銨鹽、苯酚或次氯酸鹽。如果原料乳中摻入銨鹽，在堿性條件下，加入硝普鈉、苯酚和次氯酸鹽反應(yīng)，產(chǎn)生藍(lán)色；如果原料乳中摻入苯酚，在堿性條件下，加入硝普鈉、銨鹽和次氯酸鹽反應(yīng)，產(chǎn)生藍(lán)色；如果原料乳中摻入次氯酸鹽，在堿性條件下，加入硝普鈉、銨鹽和苯酚反應(yīng)，產(chǎn)生藍(lán)色。

2.3 原料乳摻假現(xiàn)場檢測箱的設(shè)計結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場檢測試劑箱所需要的試劑種類與數(shù)量，采用3D max 7繪圖軟件和Photoshop 7.0圖像處理軟件，設(shè)計出的檢測箱的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

原料乳摻假現(xiàn)場檢測箱共裝配有試劑瓶34個，可用于盛裝33種檢測溶液和1種試紙條（姜黃試紙），用于檢測原料乳中21種摻假物質(zhì)，該檢測箱體積約為0.5 m×0.4 m×0.4 m，攜帶方便，滿足原料乳現(xiàn)場檢測要求。

圖1 原料乳摻假現(xiàn)場檢測箱

3 結(jié) 論

對已有的牛乳摻假方法進(jìn)行了歸納與驗證，改進(jìn)了2種檢測方法，開發(fā)2種新的檢測方法，同時建立了1個3種摻假物質(zhì)檢測體系，最終可以利用33種檢測溶液、1種檢測試紙條來檢測原料乳中21種摻假物質(zhì)，檢測方法的靈敏度較高，并依此設(shè)計出原料乳摻假現(xiàn)場檢測箱。該檢測箱體積小、攜帶方便，可以用于原料乳摻假的現(xiàn)場檢測，其未來使用將對原料乳質(zhì)量監(jiān)控具有重要作用。

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Design of a portable box for detection of chemical adulterations in raw milk on field and optimization of detecting items

LI Xiang-shan，ZHAO Xin-huai
（Key Laboratory of Dairy Science,Ministry of Education,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China）

In this study,some chemical reactions and phenomenon were employed to detect twenty-one kinds of adulterations in raw milk,and a portable detecting box was designed to detect these adulterations.Optimized determination items and reagent combinations were presented by systematic evaluation of the detection limits of each detection method.This box was portable and suitable to detect the adulterated matters in raw milk.

raw milk;adulteration;detection box;

TS252.7

A

1001-2230（2010）01-0057-05

2009-01-26

國家十一五奶業(yè)重大專項（2006DAD04A09），十一五黑龍江省科技專項（GA-B201-3）。

李相珊（1984-），女，碩士研究生，研究方向為食品科學(xué)。

趙新淮