利用低場核磁共振快速檢測法判別牛奶摻假和新鮮度

□ 趙 露 靖江市市場監督管理局

牛奶中具有較高的脂肪含量，能夠促進人體維生素類物質的吸收，并且不會轉化為脂肪。牛奶中的碳水化合物主要包括乳糖和半乳糖，人體在攝入以上兩種糖類后會容易被接受和消化，可以加強腸道對鈣元素的吸收[1]。對我國牛奶銷售市場進行調查分析能夠看出，我國牛奶消費量仍具有較大的增長空間。隨著銷售量的不斷增加，部分不法商販為了獲得更高的經濟利潤，常常將水或者其他物質摻加到原料奶中，甚至部分商家會將已過期但表面無明顯變化的牛奶繼續銷售。牛奶中的摻假物不僅包括水，還包含膠體物質，非電解質晶體類物質以及電解質類物質[2]。為了檢測牛奶中的摻假物和新鮮度，檢測部門開始應用低場核磁共振技術進行檢測，并且獲得了良好的檢測結果。

1 低場核磁共振技術對牛奶摻假問題的檢測

1.1 材料與儀器

（1）材料與試劑：本檢測所采用的是某品牌鮮牛奶，試劑為蒸餾水，蔗糖。

（2）儀器：核磁共振分析儀、電子天平、移液槍、超聲波清洗儀、磁力攪拌器。

1.2 方法

（1）制備摻水樣品：稱取1、3、5、7、9mL，蒸餾水分別添加到10、9、7、5mL的新鮮牛奶中，制作為不同體積分數的摻假牛奶。

（2）制備摻蔗糖樣品：稱取0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0g蔗糖溶于5mL蒸餾水中，并且分別添加入45mL新鮮牛奶中制作為摻假牛奶。

1.3 檢測結果

低場核磁橫向弛豫曲線分析：在射頻磁場作用下，氫質子能夠產生旋轉自旋所造成失位相，在添加蔗糖和水物質能夠改變質子之間的相互作用[3]。按照檢測結果顯示，不同摻假牛奶樣品橫向弛豫特性的差別在0～800ms，該時間段能夠對不同牛奶樣品的弛豫信號進行區分。然而由于隨機噪音會對弛豫信號的穩定性造成較大影響，所以需要使用化學計量方法處理和分析不同樣品橫向弛豫數據。

在使用低場核磁共振技術區別不同的摻假牛奶與摻假物的添加量之后，使用專業軟件處理核磁共振回波峰點數據，按照處理結果顯示，隨著摻假物質摻加量的增加，不同摻假牛奶會表現出規律排列情況，并且能夠進行有效區分，使用偏小二乘判斷以及線性判斷方法進行判斷，對摻水牛奶的鑒別正確率均為100%；線性判斷對摻蔗糖牛奶的鑒別正確率為75.56%，偏小二乘判斷對摻蔗糖牛奶的鑒別正確率為72.22%。從上述結果能夠看出，偏小二乘判斷以及線性判斷方法能夠對低場核磁共振數據進行處理和分析，并且線性判斷法的鑒別準確率比較高。

2 利用低場核磁共振技術對牛奶新鮮度問題的檢測

1.1 材料與儀器

選取某品牌袋裝牛奶，在4 ℃條件下冷藏0、1、2、3d，在檢測時將樣品從4 ℃冰箱中取出，從樣品中選取不同樣本，將其中一部分作為校正集，另一部分為驗證集。分別應用精密pH和ATP熒光法微生物快速檢測系統來檢測樣品牛奶的pH值和微生物的變化。

1.2 方法

（1）采集牛奶核磁數據：將牛奶收集至實驗室之后進行標號冷藏處理，冷藏時間為0、1、2、3d。從冷藏天數相同牛奶中選取12個平行樣，每個樣品為10mL。選取上述樣品1.5mL放置于高20cm，直徑1mm的核磁專用管中，將核磁管放入樣品槽中進行回波數據采集，樣品連續測定三次，選取平均值作為檢測結果[4]。

（2）牛奶pH值和微生物檢測：首先，微生物檢測，在樣本中加入50·L牛奶，之后滴加體細胞裂解試劑，將加壓器置比色杯加壓，確保比色杯中非細菌ATP（三磷酸腺苷）能夠從底部濾膜排出，之后使用吸水紙清理干凈，重復加壓。之后向杯中加入細菌細胞裂解試劑，之后將比色杯放置在檢測槽中，使用移液槍從瓶中吸取50·L熒光反應試劑，將反應液混勻之后進行測試，詳細記錄樣品熒光值。

1.3 結果

（1）隨牛奶冷藏天數增加各指標變化情況：從檢驗分析結果能夠看出，冷藏天數的增加逐漸降低了牛奶的pH值，導致此種下降原因是由于牛奶中的蛋白質，脂肪以及糖分分解產酸造成。0～2d內pH值逐漸下降，在2d至3d時pH下降幅度增加。從上述結果能夠看出，0～2d內鮮牛奶品種變化量較小，在2d之后牛奶品質將會產生較大變化，這就說明在冷藏條件下牛奶只能存放2d。

（2）不同冷藏天數下牛奶弛豫曲線圖：從弛豫曲線圖能夠看出，在曲線圖上出現兩個峰值，這就說明牛奶中存在兩種形式水，使用T21和T22表示兩個峰值，將T21值規定在0～10ms中，此部分水分為結合水，大于100ms為自由水，牛奶中主要存在結合水和自由水。從圖1中可以看出，弛豫時間T21在0～1ms時氫質子密度比較低，說明與脂肪，蛋白質大分子物質結合比較緊密，自由度比較低，可以反映出結合水變化情況。隨著牛奶冷藏天數的增加，T21質子密度先降低后增加，但是增加不明顯，T22密度下降。在0～2d中結合水含量持續降低，導致該種現象的原因主要是蛋白質會受到分解菌和酸作用下產生變質情況，這樣就會導致蛋白質分子表面親水團的結合水分子層消失，減少結合水。

3 結語

圖1 不同冷藏天數下牛奶弛豫曲線圖

本文主要是圍繞牛奶摻假及新鮮度快速檢測方法展開討論，在此次研究中采用低場核磁共振技術進行檢測，結果顯示，隨著摻假物質摻加量的增加，不同摻假牛奶會表現出規律排列情況，并且能夠進行有效區分，使用偏小二乘判斷以及線性判斷方法進行判斷，對摻假牛奶的鑒別正確率均比較高；冷藏天數的增加逐漸降低了牛奶的pH值。希望本文所得出的研究結果能夠對牛奶的摻假和新鮮度檢測提供參考。