原料乳恒定系數體系（MCCS）的建立

■ 孫國慶 康小紅 內蒙古蒙牛乳業（集團）股份有限公司研發中心

“三鹿牌嬰幼兒奶粉事件”后，如何杜絕摻雜使假，保證原料乳的質量，成為了乳品企業的重中之重。為保證原料乳的質量，國家有關部門先后出臺了GB 6914-1986、NY 5045-2008等標準。但是國家標準中并沒有原料乳不得摻雜使假的規定，這樣會給不法分子鉆了空子。因此，我們必須要重新審視生鮮牛乳的收購標準，并建立一套快速高效的摻雜使假判斷體系。其實，早在5年前就有些檢測機構和乳品企業開始研究開發有針對性的控制原料乳摻雜使假的檢測方法，只是這些方法只適用于已知摻假物質的檢測，無法檢測未知摻假物質，因此具有一定的滯后性。由此而發生的“三鹿牌嬰幼兒奶粉事件”就給我們帶來了慘痛的教訓。控制原料乳質量的關鍵不在于知道摻雜了什么物質，而在于能否從本質上判定原料乳是否合格。

本文重點論述了如何通過建立牛乳恒定系數體系（MCCS）快速判定原料乳是否摻假。

1 牛乳恒定系數體系（MCCS）的概念

牛乳恒定系數體系（Milk Constant Coefficient System ，以下簡稱MCCS）是指牛乳中2組或2組以上不同乳成分之間的恒定比值和一些恒定組分含量值組成的數據體系。在正常牛乳中這些乳成分比值或含量在恒定數量范圍之內；當牛乳發生異常時，其物理化學性質發生改變或有外來物質時，恒定系數會發生變化。牛乳恒定系數體系包含乳成分之間比值和恒定組分含量值等。

隨著高新檢測技術的發展，現已能以最快的速度檢出牛乳中的所有組分。可以利用現代蛋白質指紋技術（蛋白質芯片技術）和常規檢測技術來檢測正常牛乳中蛋白質、脂肪、電導率、冰點、乳糖和氨基酸等物質的含量，以獲得基礎的生鮮牛乳成分數據庫；之后分析出蛋白質—脂肪、功能性蛋白—酪蛋白、電導率—冰點—乳糖、氨基酸—功能性蛋白等組分的比值變化規律及牛乳中恒定組分含量的變化規律，從而建立MCCS，并應用到牛乳的收購環節，確保把所有摻假牛乳拒之門外，為企業產品質量提供保障，為廣大消費者的身心健康提供保障。

2 原料乳摻假方式及檢測手段

通常乳及乳制品摻假方式有以下幾種：①摻入特定乳制品或非乳食品，如乳清粉、水、蔗糖、葡萄糖、麥芽糊精、淀粉、豆漿、面粉、棕櫚油、植脂末、明膠、水解動物蛋白粉等；②摻入非食品類物質，如牛尿、尿素等非乳成分。

▲ 常見的原料奶摻假方式

對于這些已知的原料乳摻雜使假物，目前都已經研究出了相應的檢測方法。其中檢測最常見的指標為脂肪和蛋白質。傳統檢驗乳脂肪摻假的理化方法有測定碘價和Polenske價法（Collomb，1991）。隨著科學技術的發展，傳統的脂肪摻假判定方法已逐漸被氣相色譜和毛細管電泳技術所代替。此外，判定乳脂摻假方法還有掃描熱量法（Bringer，1998）和紅外光譜技術（Sato，1990）。檢測蛋白質的最有效的方法為電泳、色譜和免疫化學法，最常用的方法為電泳分析方法。1992年，Mayer使用不連續電泳技術檢測出乳中摻假的羊乳酪蛋白含量。1993年Addeo的AGIF方法被歐洲藥典修改并應用于干酪的摻假檢測。目前，毛細管電泳技術逐漸成為了分析蛋白質的主要方法，其最大的優點是分辨率高和分析速度快，而且該方法的準確度能達到97%（Vallejo Cordoba，1998）。高效液相色譜也能分辨牛乳摻假，但其步驟煩瑣、成本昂貴（Mayer，1997）。據報道，質譜技術很容易檢測牛乳中摻入的其它動物乳成分（Angeletti，1998）。免疫化學方法敏感性高，所需樣品量少，也可應用于檢測摻假（Anguita，1996）。蛋白質芯片技術能準確快速判斷乳品中抗生素、農藥能摻假物質（Belleiville，2003）。

3 研究內容

恒定系數指某2個或2個以上組分的比值，沒有單位，而變化范圍相對穩定。恒定組分類似于恒定系數也屬于MCCS，但有范圍，有單位，其變化范圍相對較寬。針對現階段我國乳品摻假的現狀，本文主要從牛乳成分比值變化規律和恒定組分含量變化規律角度研究MCCS，并需要研究以下內容。

3.1 蛋白質、脂肪含量及其比值（PFR）變化規律的研究

牛乳最主要的成分是水（約為87.5%），其余的主要成分還有乳脂肪、乳蛋白、乳糖，以及微量的無機鹽、非蛋白氮化合物和維生素。乳脂肪是乳中的最主要成分之一，乳脂肪的組成包括：三酸甘油酯（主要組分）、甘油酸二酯、單酸甘油酯、脂肪酸、固醇、胡羅卜素、維生素（A、D、E、K）和其余一些痕量物質。脂肪在牛乳中是以小脂肪球的狀態存在，呈一種水包油型的乳濁液，乳脂肪是以小球或小液滴狀分散在乳漿中，其球徑從0.1～20.0μm，平均球徑3～4μm。ANDREW J L等研究出牛乳脂肪含量在一天內的變化為3.81%～4.12%之間，而且發現奶牛的個體、地域、產奶量等因素均影響其含量變化。牛乳蛋白質主要分為酪蛋白和乳清蛋白兩大類。牛乳所含有的蛋白總量約為3.3%，其中76%左右是酪蛋白，18%左右是乳清蛋白，剩余的6%左右為一些含氮化合物，屬于非蛋白氮（RANKEN M D，2002）。

愛爾蘭食品研發中心T P Guinee，于2007年進行的研究發現，牛乳經過巴氏殺菌后，其蛋白質的脂肪含量及比值均有所改變。蛋白質脂肪比值一般在0.70～1.15內。由此可見，通過牛乳中蛋白質和脂肪比值可以判定出牛乳中是否添加了水，是否加熱處理過，以及是否添加提高脂肪、蛋白質的物質，如棕櫚油、油脂粉、植脂末類物質、乳清粉、水解動物蛋白粉、尿、尿素等非乳成分等。

3.2 功能性蛋白、酪蛋白比值及個別恒定蛋白含量變化規律的研究

功能性蛋白主要來源于乳清蛋白。它具有提高人體免疫力等活性功能，含有α-乳白蛋白、β一乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白和其他蛋白。其中主要成分為α-乳白蛋白、β一乳球蛋白，其含量百分比分別占乳清蛋白的20%和50%左右（RANKEN M D，2002）。酪蛋白是一類磷酸蛋白，占牛乳真蛋白的80%左右， 它主要以以下3種形式存在：α-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白。E M KROEKER（2004） 研究發現αs-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白的總酪蛋白質量百分比范圍分別為（59.85±0.09）%，（31.23±0.09）%和（8.93±0.06）%。GERRIT S（2006）曾報道，牛乳蛋白質包括6種特異性蛋白，而且其含量恒定在一定水平范圍內，其中有3種酪蛋白，即αs-酪蛋白、β-酪蛋白、κ-酪蛋白；2種功能性蛋白，即α-乳白蛋白、β一乳球蛋白。以上成分含量盡管會因飼養方式、乳牛品種、泌乳期及氣溫等因素的影響而發生一定的變化，但由于絕大部分原料乳是來自不同奶牛的混合牛乳，各種因素平均后差異就會減少，因此牛乳的平均組分變化不大（RANKEN M D，2000）。

所以牛乳中功能性蛋白和酪蛋白含量在一定范圍內恒定不變。當牛乳中人為添加乳清粉、水解動物蛋白粉、變質牛乳、其他動物乳等摻假物質必定改變其含量和比值。所以正常比值理論上能判定出牛乳摻假狀態。

3.3 電導率、冰點、乳糖的檢測值及其比值變化規律的研究

牛乳的冰點、電導率和乳糖含量一般情況下是在一定范圍內的。在37℃條件下，荷斯坦牛牛乳冰點范圍為-0.533～-0.546℃，電導率范圍為（54×104）mhos/cm～（59×104）mhos /cm，而相應的乳糖含量范圍為4.60%～4.70% （Pinkerton，2006）。Caste and Shelburne（1998）研究發現，電導率與牛乳中氯含量有一定的相關性。Pinkerton（2006）研究還發現，奶牛品種、溫度均會影響電導率和冰點。他們研究出，溫度0～37℃條件下，電導率的變化范圍為（0.78×104）～（1.075 ×104）mhos /cm，平均電導率變化值為0.913×104mhos /cm。當儲存時間超過48h后，牛乳的初始電導率和冰點就會發生變化，電導率會降低（0.2×104）～（0.5×104）mhos /cm，而冰點則會升高0.001~0.002。不同品種間也有一定的差距，在溫度37 ℃條件下，新澤西和荷斯坦牛的電導率差距有（6×104）～（8×104） mhos/cm，冰點差距為0.001～0.002℃，乳糖含量差距為0.05～0.10個百分點。雖然，其影響因素較多，但是對冰點、電導率和乳糖的影響不明顯。

3.4 氨基酸、功能性蛋白的含量及其比值變化規律的研究

乳蛋白是由被稱作氨基酸的較小的單位組成的大分子物質。一個蛋白質分子由1個或多個有一定順序的氨基酸鏈組成，通常包含有100～200個氨基酸。Hansen（2004）研究乳中氨基酸時發現，乳中蛋白質含量范圍是恒定的，9種氨基酸：纈氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸（Iso）、苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Try）、蛋氨酸（Met）、蘇氨酸（Thr）、半胱氨酸（Cys）和賴氨酸（Lys）占總蛋白質質量比例范圍為1.6%～10.0%。最高為亮氨酸達9.6%，最低為色氨酸為1.6%。正常情況下，牛乳中各種氨基酸比例處于穩定范圍之內，但一旦氨基酸受到破壞，則其比例隨之而改變。

4 MCCS與傳統檢測方法的區別

圖1 傳統檢測方法和MCCS檢測方法對比圖

目前，國內主要以傳統檢測方法來檢測判斷牛乳是否摻假，然而從圖1可以看出，MCCS有以下3點創新點：①首次建立牛乳恒定系數體系（MCCS）并應用于牛乳收購質量控制環節；②打破原有的只能針對已知摻假物進行檢測的被動局面，使原料乳質量判定更具有前瞻性，只要發現牛乳恒定系數體（MCCS）異常就可以判斷牛乳異常；③應用牛乳恒定系數體系（MCCS）來判斷牛乳質量狀況，與以往的1個樣品需要檢測數種摻假物的傳統方法相比，快速且高效。

5 結論

建立牛乳恒定系數體系（MCCS）對于控制牛乳質量具有重要意義。

具體結論如下：①MCCS可為消費者營造一個健康安全的乳品消費環境；②MCCS能為乳品企業的健康發展保駕護航，用乳業的健康持續發展來保障并提高廣大奶農的利益；③MCCS可代替傳統復雜的摻假檢測方法，從而提高檢測效率，節約人力物力成本，可以極大地提高企業的生產效率并降低檢驗成本。

[1] Gerrit，Smit.Dariy processing improving quality.中國農業出版社，2006

[2] 張和平，張列兵.現代乳品工業手冊.中國輕工業出版社，2005

[3] Guinee T.Effect of protein-to-fat ratio of milk on the composition，manufac turing efficiency，and yield of cheddar cheese. J Dairy Sci，2007（90）:110～123

[4] Lara-Villoslada F. The balance between caseins and whey proteinsin cow’s milk determines its allergenicity. J Dairy Sci. 2005（88）:1654～1660

[5] Barbano D M，M A Rudan, Y Ma.Sensory characteristics of milks with different casein to serum protein ratios. J Dairy Sci，2000（83）:89

[6] Ma Y，D M Barbano. Impact of temperature of CO2addition on the pH and FP of milks and creams. J Dairy Sci，2003（86）:2~4

[7] Neocleous M，D M Barbano，M A Rudan.Impactof low concentration factor microfiltration on milk component ecovery and cheddar cheese yield. J Dairy Sci，2000（85）: 2415~2424

[8] Caraviello D Z. Survey of management practices on reproductive performance of dairy cattle on large US commercial farms. J Dairy Sci， 2006（89）:4723~4735

[11] Hare E. Survival rates and productive herd life of dairy cattle in the United States. J Dairy Sci，2006（89）:3713~3720