原料乳摻假現場檢測箱的設計與檢測項目組合

李相珊，趙新淮

（東北農業大學 乳品科學教育部重點實驗室，哈爾濱 150030）

原料乳摻假現場檢測箱的設計與檢測項目組合

李相珊，趙新淮

（東北農業大學 乳品科學教育部重點實驗室，哈爾濱 150030）

提出了原料乳摻假現場檢測箱的設計思路，利用若干化學反應的基本原理和現象，可檢測出原料乳中21種摻假物質。通過系統的評價各種檢測方法的檢測限，給出了優化后試劑組合。該檢測箱適用于現場檢測，便于攜帶。

原料乳；摻假；檢測箱

0 引 言

隨著消費觀念的更新，越來越多的人認識到乳制品在生活中的重要性，乳制品作為普通食品進入膳食中。同時我國的乳制品質量安全問題也顯得越來越突出，其中，原料乳摻假是經常存在的問題，并且隨著摻假、制假方法的層出不窮，原料乳的質量問題更為嚴峻。 目前，我國尚沒有用于原料乳摻假現場檢驗的檢測箱，無法對一些摻假行為產生有效的監督與管理。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種摻假物質進行研究，優化、比較這些摻假物質的檢測方法，對試劑組合進行優化，系統的評價各種檢測方法的最低檢測限，并采用3D max 7和Photoshop 7繪圖軟件設計原料乳摻假現場檢測箱的內部結構與外觀。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮牛乳 （香坊農場），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 儀器與設備

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

1.3 方法

1.3.1 摻假乳的實驗室制備

取優質原料乳，將各摻假物質按照不同質量分數、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化檢出限確定

取一定量的牛乳，通過改變摻假物質的加入量，按照表1所述各實驗方法進行操作，根據顏色變化來確定摻假物質的最低檢出質量分數，同時做空白對照。

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

1.3.3 原料乳摻假現場檢測箱的設計

根據已經建立的21種摻假物質的檢測方法，歸納確定所采用的化學試劑數量以及相應的組合，以便于檢測箱的內部空間設計。

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，主要突出檢測箱的內部結構特征，可以分為三個過程：

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

（2）建模過程。采用復合建模方法進行簡單的數學建模。

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

最后用Photoshop 7.0對輸出的圖片進行后期處理，得到檢測箱內部和外部結構圖。

2 結果與討論

2.1 原料乳摻假檢測方法及其最低檢出限

對原料乳中21種摻假物質檢測，共需化學試劑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。通過系統對比，保留了文獻報道中的13種摻假物質的檢測方法，改進了3種摻假物質的檢測方法，建立了2種新的摻假物質檢測方法和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。

2.2 檢測方法比較

2.2.1 摻假物質的文獻檢測方法確定

（1）檢驗牛乳中摻堿的方法有溴百里香酚藍法[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，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，如牛乳中氯離子質量分數大于天然乳質量分數0.09%～0.12%，全部銀離子生成氯化銀沉淀，不生成紅色鉻酸銀。可以檢測出質量分數大于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，與對氨基苯磺酸發生重氮化反應，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，但是當牛乳pH＜6.5時，采用硝酸汞法進行檢測無現象發生，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需要強酸條件且產生的有色物質對光不穩定。格里斯試劑法的檢出限可達到1 g/L。

（6）豆漿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豆漿的摻入量達到10%時才可檢出。當牛乳放置過久、酸度升高，采用甲醛沉淀法檢測時現象不明顯。采用脲酶檢測法可檢測出牛乳中0.4%的摻入豆漿。

（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行檢測，最低檢出限為1.4%，大于3%時現象更明顯。

表1 原料乳摻假現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豆漿 不變色 藍色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中可發生重氮化反應，生成重氮鹽，重氮鹽與α-萘胺發生偶合反應，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，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生顯色反應。可制成試紙條進行檢測。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：豆漿中含有的脲酶，使尿素分解為碳酸銨，使溶液pH＞8，使紅色石蕊試紙變藍色。肌酐檢測法：牛尿中含有肌酐，10%氫氧化鈉調節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合物。三氯化鐵沉淀法：1%氫氧化鈉調節牛乳的pH 12，苯甲酸鈉與三氯化鐵反應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，由于碘能進入淀粉的螺旋結構生成絡合物，直鏈淀粉顯藍色，支鏈淀粉遇碘呈藍紫色。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，具有淀粉的螺旋結構，也會產生深藍色至紅棕色的變化，麥芽糊精一般顯色為紅棕色。改進變色酸法：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，產生紫紅色。棕黃色 紫紅色1.0 g/L洗衣粉 無色或淡灰色藍色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過氧化氫改進次甲基藍顯色法：牛乳經稀釋后，加入次甲基藍，洗衣粉中的烷基苯磺酸鈉和次甲基反應生成藍色化合物，用三氯甲烷進行提取，使三氯甲烷層出現藍色。根據三氯甲烷層顏色判斷。飽和苦味酸沉淀法：牛乳經8%三氯乙酸3000 r/min離心15 min去除蛋白質后，加入等體積的飽和苦味酸溶液，生成黃白色云霧狀沉淀。聯苯胺顯色法：牛乳中過氧化氫經過氧化物酶分解，加入少量混合試劑后，釋放出的氧原子可將聯苯胺氧化生成藍色的二酰亞胺代對苯醌。淺藍綠色（變為灰白色）藍色（變為棕灰色）3 mg/L增稠劑 澄清透明 白色沉淀0.25%銨鹽混合試劑：①聯苯胺乙醇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 藍綠色4 mg/L苯酚 不變色 藍綠色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，生成藍色可溶性物質靛酚藍。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，生成藍色可溶性物質靛酚藍。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，生成藍色可溶性物質靛酚藍。不變色 藍綠色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[18]，本檢測箱選擇三氯化鐵顯色反應。

（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。

2.2.2 改進的摻假物質檢測方法

（1）牛乳中摻入甲醛，常用變色酸法進行檢測，但是所用濃硫酸具有危險性和腐蝕性，同時對蛋白質有碳化作用，現象不易觀察。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，現象易觀察，最低檢出限可達到1 g/L。

（2）牛乳中所摻入的洗衣粉檢測，常用熒光法[4]和次甲基藍法[21]，前者利用紫外分析儀，后者現象不易觀察、靈敏度低。本檢測箱采用0.3%次甲基藍溶液和5%磷酸二氫鈉混合溶液[23]代替原方法中0.1%次甲基藍溶液，同時用三氯甲烷進行提取，洗衣粉中的烷基苯磺酸鈉和次甲基藍反應生成的藍色化合物進入三氯甲烷層，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，傳統方法采用淀粉-碘化鉀法[23]檢測。但是，當牛乳中含有淀粉和糊精時對反應產生干擾。采用聯苯胺法[5]，利用過氧化物酶使過氧化氫分解釋放出氧原子，將聯苯胺氧化生成藍色物質，檢出限可達到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]進行檢測，牛乳經去除乳糖和蛋白質干擾后，加入無水乙醇觀察有無沉淀產生，可對所摻入的增稠劑進行檢測。當牛乳中加入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生反應，生成藍色可溶性物質靛酚藍。可以分別利用這些物質間的相互化學反應，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，產生藍色；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，產生藍色；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，產生藍色。

2.3 原料乳摻假現場檢測箱的設計結果

根據現場檢測試劑箱所需要的試劑種類與數量，采用3D max 7繪圖軟件和Photoshop 7.0圖像處理軟件，設計出的檢測箱的外觀和內部結構圖如圖1所示。

原料乳摻假現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，該檢測箱體積約為0.5 m×0.4 m×0.4 m，攜帶方便，滿足原料乳現場檢測要求。

圖1 原料乳摻假現場檢測箱

3 結 論

對已有的牛乳摻假方法進行了歸納與驗證，改進了2種檢測方法，開發2種新的檢測方法，同時建立了1個3種摻假物質檢測體系，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，檢測方法的靈敏度較高，并依此設計出原料乳摻假現場檢測箱。該檢測箱體積小、攜帶方便，可以用于原料乳摻假的現場檢測，其未來使用將對原料乳質量監控具有重要作用。

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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。

趙新淮