緱敬軒，劉義，劉征，樊成，董文賓

(1. 陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，西安710021；2. 陜西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，西安710048)

0 引 言

羊乳中含有200 多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生物活性因子，以其營(yíng)養(yǎng)豐富、易于吸收等優(yōu)點(diǎn)被視為乳品中的精品，被世界公認(rèn)為乳制品中最接近母乳、營(yíng)養(yǎng)成分全、易被人體吸收的乳品[1]。但是由于羊乳的產(chǎn)量低，供不應(yīng)求，因此價(jià)格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于牛乳[2]。為牟取暴利，在羊乳中摻雜使假現(xiàn)象不斷發(fā)生。摻假物質(zhì)從傳統(tǒng)的摻水、淀粉、尿素等，發(fā)展到摻水解動(dòng)物蛋白、水解植物蛋白、植脂末等，甚至還發(fā)現(xiàn)有亞硝酸鹽、吐溫80 等有毒物質(zhì)[3]。目前的檢驗(yàn)方法無(wú)論是傳統(tǒng)的理化檢驗(yàn)方法還是基于現(xiàn)代儀器分析的檢測(cè)方法，大部分為具有高度專(zhuān)一性的單一物質(zhì)檢測(cè)法[4]。但是在日常工作中，很難對(duì)每一批次樣品中所有可能的摻假物質(zhì)一一檢測(cè)。檢測(cè)方法落后于摻假物質(zhì)的更新，三聚氰胺事件發(fā)生之初，檢測(cè)部門(mén)都還沒(méi)搞清楚這究竟是一種什么物質(zhì)，更不用說(shuō)及時(shí)開(kāi)發(fā)與之相適應(yīng)的檢測(cè)方法[3]。因此迫切需要開(kāi)發(fā)新的檢測(cè)方法能夠一次檢測(cè)即可判定樣品多種摻假物質(zhì)的有無(wú)即針對(duì)多種摻假物質(zhì)的廣譜檢測(cè)方法，并且對(duì)于一些新的潛在可能使用的摻假物質(zhì)同樣有效。

非線(xiàn)性化學(xué)指紋圖譜技術(shù)是一種基于遠(yuǎn)離平衡條件下的化學(xué)震蕩和化學(xué)湍流等非線(xiàn)性化學(xué)反應(yīng)的技術(shù)，它通過(guò)樣品成分參與或影響非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，獲得反應(yīng)過(guò)程中電位隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)，即該樣品的指紋圖譜[5]。它將樣品所有成分作為一個(gè)整體來(lái)檢測(cè)，因此反映的是樣品的整體信息[6]。目前已有根據(jù)指紋圖譜的直觀特征或者系統(tǒng)相似度及其它圖譜參數(shù)進(jìn)行藥材和食品真?zhèn)蔚蔫b別以及摻假的定性定量檢測(cè)[5-8]。

本研究利用該技術(shù)建立羊乳摻假的廣譜檢測(cè)方法，以期通過(guò)一次檢測(cè)，即可排除多種摻假物質(zhì)，從而減少檢測(cè)的工作量，并防止某些新型摻假物質(zhì)的使用。

1 材料和方法

1.1 樣品

羊乳樣品購(gòu)自三原興牧乳山羊養(yǎng)殖專(zhuān)業(yè)合作社及附近農(nóng)戶(hù)家中共32 份。以氯化鈉、大豆蛋白胨、尿素和蔗糖作為待測(cè)摻假物質(zhì)，隨機(jī)選取三份生鮮羊乳樣品分別添加0.5%、1%和5%的摻假物質(zhì)，共得到摻假羊乳樣品36份。

1.2 試劑

硫酸，天津市紅碧化學(xué)試劑廠；溴酸鈉，廣州省化學(xué)試劑工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心；丙酮，天津利安隆博華醫(yī)藥化學(xué)有限公司；硫酸錳，天津市福晨化學(xué)試劑廠；氯化鈉，天津市天力化學(xué)試劑有限公司；尿素，天津恒興化學(xué)試劑制造有限公司；蔗糖，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；以上試劑均為分析純。大豆蛋白胨，北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；生物試劑；水為重蒸蒸餾水。

1.3 儀器

MZ-1B 型非線(xiàn)性化學(xué)指紋圖譜分析儀，湖南尚泰科技有限公司；217 型復(fù)合甘汞電極和213 型金屬鉑電極，上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 測(cè)定方法

非線(xiàn)性化學(xué)指紋圖譜測(cè)定方法，同馬永杰[9]。

1.4.2 分析方法

以所有羊乳樣品指紋圖譜參數(shù)的平均值為羊乳標(biāo)準(zhǔn)品的指紋圖譜參數(shù)，計(jì)算各個(gè)純羊乳樣品及摻假樣品與羊乳標(biāo)準(zhǔn)品的相似度值[10]，以純羊乳最低相似度值為臨界值，若待測(cè)樣品的相似度值低于臨界值，則判定該樣品為不合格或摻假樣品，若待測(cè)樣品的相似度值大于臨界值，則判定待測(cè)樣品為正常。對(duì)于未發(fā)生震蕩的樣品可直接判定為摻假或者不正常樣品。數(shù)值處理及繪圖分別采用Matlab2014和origin2018。

2 結(jié)果及討論

2.1 純羊乳相似性比較

采用非線(xiàn)性指紋圖譜測(cè)定方法測(cè)定所有純羊乳樣品共計(jì)32 份的指紋圖譜，并統(tǒng)計(jì)指紋圖譜參數(shù)，以所有樣品指紋圖譜參數(shù)的平均值作為純羊乳標(biāo)準(zhǔn)品的參數(shù)，然后計(jì)算所有純羊乳樣品與標(biāo)準(zhǔn)品之間的相似度值，結(jié)果如表1 所示，所有純羊乳與標(biāo)品相似度值在91.8%～83.4%，其Rsd為2.91%。

2.2 圖譜比較

樣品不同成分含量的變化都會(huì)影響到指紋圖譜的圖形，純羊乳樣品由于成分含量相似，因此指紋圖譜也具有相似性，不同樣品的指紋圖譜直觀差異不大，見(jiàn)圖1。若待測(cè)樣品的指紋圖譜與正常純羊乳相比有的顯著差異則說(shuō)明該樣品為摻假乳或非正常生鮮乳。

圖1 純羊乳指紋圖譜

圖2 含氯化鈉羊乳樣品的指紋圖譜

含氯化鈉的樣品均未發(fā)生震蕩，電位-時(shí)間曲線(xiàn)為平滑曲線(xiàn)，與純羊乳的震蕩曲線(xiàn)完全不同，故摻氯化鈉0.5%以上的樣品可直接通過(guò)圖形的差異判定樣品為摻假或不合格羊乳。

圖3 含大豆蛋白胨羊乳樣品的指紋圖譜

表1 純羊乳指紋圖譜參數(shù)及其相似度范圍

添加大豆蛋白胨的樣品中，5%含量的未發(fā)生震蕩，因此曲線(xiàn)與正常羊乳曲線(xiàn)明顯不同，可直接判定。而1%和0.5%含量的指紋圖譜與純羊乳的指紋圖譜具有一定地相似性，故需進(jìn)一步通過(guò)相似度比較進(jìn)行判定。

圖4 含尿素羊乳樣品的指紋圖譜

添加不同濃度尿素的樣品雖然均發(fā)生震蕩，但是指紋圖譜與純羊乳的圖譜直觀上具有明顯的差異，無(wú)論是震蕩起始時(shí)間、振幅還是震蕩壽命等與純羊乳明顯不同，因此也可通過(guò)指紋圖譜的直觀比較判定。

圖5 含蔗糖羊乳樣品的指紋圖譜

5%蔗糖摻假樣品的指紋圖譜與純羊乳指紋圖譜圖形差異顯著，也可以通過(guò)直觀的圖形觀察直接判定，但1%和0.5%的蔗糖樣品震蕩圖形需要通過(guò)相似度計(jì)算來(lái)進(jìn)行判定。

故通過(guò)圖形的直觀比較，可判定添加0.5%以上氯化鈉或尿素樣品和5%以上大豆蛋白胨或蔗糖的樣品為不正?；驌郊贅悠?，而添加量小于5%的大豆蛋白胨或蔗糖樣品還需通過(guò)相似度計(jì)算進(jìn)行判定。

2.3 相似度比較

以32 個(gè)羊乳樣品的參數(shù)平均值作為羊乳標(biāo)品的指紋圖譜參數(shù)。計(jì)算純羊乳與標(biāo)品相似度，相似度值越高說(shuō)明樣品與標(biāo)品的差異越小，相似度值越小，則樣品與標(biāo)品的差異越大，相似度值過(guò)小，則說(shuō)明樣品中可能摻假或者不合格。本研究中純羊乳相似度值最高91.8%，最低83.4%，平均87.4%.故以83.4%作為相似度臨界值，若待測(cè)樣品的相似度值低于相似度臨界值則判定為摻假或不合格羊乳；反之則判定為未摻假或合格的純羊乳。

分別抽取三個(gè)不同純羊乳樣品，添加不同濃度的氯化鈉、大豆蛋白胨、尿素和蔗糖等。測(cè)定其指紋圖譜及其參數(shù)，并計(jì)算不同濃度摻假物樣品與純羊乳標(biāo)品相似度，每個(gè)樣品平行測(cè)定三次，取其平均值，結(jié)果如圖6所示。

圖6 摻假羊乳樣品相似度

由圖6 可知，除添加氯化鈉樣品及含5%大豆蛋白胨樣品未發(fā)生震蕩，其相似度值為零外，0.5%和1%大豆蛋白胨樣品以及所有含尿素樣品的相似值均小于臨界值83.4%，含蔗糖的樣品中，添加5%蔗糖的樣品相似度值均小于臨界值83.4%，而添加1%和5%蔗糖的兩類(lèi)樣品相似度值或大于或小于臨界值，但均接近臨界值83.4%，故這兩類(lèi)樣品還不能用臨界值的方法進(jìn)行判定是否摻假。

就以上樣品測(cè)定結(jié)果來(lái)看，氯化鈉、大豆蛋白胨和尿素在0.5%添加量水平可以用該方法定性檢測(cè)，而蔗糖在5%添加水平可判定是否摻假，低于5%則不能確定是否摻假。因此對(duì)于以上幾種摻假物質(zhì)，在5%的添加水平該方法可以有效檢測(cè)。摻假以獲得非法高利潤(rùn)為目的，通常摻假量會(huì)足夠大[11]。因此該方法可用于純鮮羊乳收購(gòu)中以上幾種摻假物質(zhì)的定性廣譜檢測(cè)。

3 結(jié) 論

本研究對(duì)純生鮮羊乳及添加不同濃度氯化鈉、大豆蛋白胨、尿素和蔗糖的生鮮羊乳的非線(xiàn)性指紋圖譜進(jìn)行研究和對(duì)比。結(jié)果表明通過(guò)圖譜的直觀比較即可判定純生鮮羊乳添加0.5%以上氯化鈉或尿素樣品和5%以上大豆蛋白胨或蔗糖的摻假行為，而通過(guò)比較相似度值的方法可以判定氯化鈉、尿素和大豆蛋白胨3 種物質(zhì)在0.5%以上濃度的摻假行為以及5%以上蔗糖摻假行為, 因此該方法可用于生鮮羊乳的以上幾種摻假物質(zhì)的廣譜檢測(cè)。隨著考察的摻假物質(zhì)種類(lèi)的增加，該方法能夠確定檢測(cè)的摻假物質(zhì)的種類(lèi)必然也會(huì)增加。該方法的最大的優(yōu)點(diǎn)在于檢測(cè)方法的廣譜性，即一次測(cè)定，就可檢測(cè)生鮮羊乳中多種摻假物質(zhì)的有無(wú)，本研究通過(guò)相似度值可同時(shí)判定是否存在氯化鈉、大豆蛋白胨、尿素和蔗糖四種物質(zhì)的摻假行為，隨著更多摻假物質(zhì)的檢測(cè)驗(yàn)證，相似度法能夠判定的摻假物質(zhì)必然會(huì)更多，從而極大的減少生鮮羊乳食品安全檢測(cè)的工作量。在實(shí)踐中如果純生鮮乳的樣品數(shù)量再多一些，并且能夠按照季節(jié)、地區(qū)或者羊的品種等因素分類(lèi)建立標(biāo)準(zhǔn)乳及相似度臨界值，則判定模型有可能會(huì)更加準(zhǔn)確。