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近紅外光譜法定性判別牛奶中的三聚氰胺

近紅外光譜法定性判別牛奶中的三聚氰胺

　　三聚氰胺(melamine)即蜜胺,又稱氰尿酰胺,是一種白色晶體，其分子中含氮量高達(dá)66. 7% 。 在生鮮乳及乳制品中添加三聚氰胺，可以提高含氮量，冒充成高蛋白食品，從而大幅度降低成本.。2008年“奶粉中非法添加三聚氰胺”事件的出現(xiàn)對(duì)乳制品中三聚氰胺的檢測(cè)方法提出了迫切需求。2008年10月7日，國(guó)家質(zhì)檢總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)了GB /T22388—2008《原料乳與乳制品中三聚氰胺檢測(cè)方法》和GB /T22400—2008《原料乳中三聚氰胺快速檢測(cè)2液相色譜法》。該國(guó)標(biāo)法是目前奶制品生產(chǎn)企業(yè)和各個(gè)實(shí)驗(yàn)室所用的主要方法。上述檢測(cè)方法，都需要對(duì)樣品進(jìn)行前處理，而且還需要多種化學(xué)藥品和較為昂貴的儀器設(shè)備，雖然檢測(cè)精度較高，但不便于現(xiàn)場(chǎng)的快速檢測(cè)。

　　近紅外技術(shù)(N IR)是20世紀(jì)70年代后發(fā)展起來的一種新的快速定性定量分析技術(shù),近紅外光譜包含豐富的物質(zhì)信息，其譜圖與物質(zhì)本身的組成密切相關(guān)，通過對(duì)光譜特征的分析，可以獲得有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與組成的信息。其主要特點(diǎn)是無需復(fù)雜的前處理即可通過對(duì)光譜信息的分析提取出物質(zhì)的特征信息，因此特別適合用于快速鑒別物質(zhì)的品質(zhì)，已廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、化工和食品行業(yè)中。

　　本實(shí)驗(yàn)用近紅外光譜法快速定性和定量檢測(cè)純牛奶中三聚氰胺。實(shí)驗(yàn)分別配制了兩組不同三聚氰胺含量的純牛奶樣品，用于定性分析。結(jié)果表明，近紅外光譜分析是一種快速、方便和環(huán)保有效的判定乳制品中三聚氰胺是否過量的新方法。

　　樣品制備

　　所需主要材料和儀器:三聚氰胺分析純500g，同一批次的超市購(gòu)買某品牌紙袋純牛奶4L，感量為0. 1mg的電子天平，水浴鍋，容量瓶，移液管等。第一組樣品用于定性分析：共配制三聚氰胺含量范圍為0. 0973～96. 7806mg/kg的牛奶樣品共20個(gè)(樣品標(biāo)號(hào)為01～20) ，不含有三聚氰胺的純牛奶樣品5個(gè)(樣品標(biāo)號(hào)為21～25). 制樣時(shí),用電子天平稱取一定質(zhì)量的三聚氰胺加入到牛奶樣品中來得到不同含量的樣品,搖勻, 在40℃水浴鍋中加熱10min。第二組樣品用于定量分析：用相同方法配制三聚氰胺含量范圍為0. 9754～19. 5672mg/kg的牛奶樣品19個(gè),在40℃水浴加熱10min。

　　光譜采集

　　實(shí)驗(yàn)儀器采用近紅外光譜儀，進(jìn)行全譜測(cè)定,采集牛奶樣品在近紅外光譜680-2500nm整個(gè)區(qū)域的光譜信息。裝樣時(shí)需將牛奶樣品倒入至樣品杯約1/5位置 ,采用旋轉(zhuǎn)頂窗設(shè)計(jì)，漫反射方式測(cè)定樣品N IR 漫反射光譜。 儀器參數(shù)設(shè)定如下：掃描范圍為680-2500nm，掃描間隔1nm，重復(fù)掃描24次求平均光譜. 兩組牛奶樣品的近紅外光譜如圖1和圖2所示.

　　圖1.第一組樣品的吸收光譜圖

　　圖2.第二組樣品的吸收光譜圖

　　定性分析

　　三聚氰胺的定性分析是基于樣品的近紅外光譜特征。近紅外光譜能反映被測(cè)樣品的組成和結(jié)構(gòu)性質(zhì),相同或近似的樣品有著相同或接近的光譜;反之,如果樣品的組成和結(jié)構(gòu)性質(zhì)有較大的差異,則其近紅外光譜也存在較大的差異。聚類分析是根據(jù)“物以類聚”的道理,在沒有先驗(yàn)知識(shí)的情況下,能合理地按樣品各自的特性來進(jìn)行合理的分類。

　　在本實(shí)驗(yàn)中將近紅外光譜法與聚類分析法結(jié)合針對(duì)第一組實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行分類.。為了驗(yàn)證定性分類的準(zhǔn)確性，基于含量梯度法的原則選取第一組樣品中15個(gè)作為建模樣品(15個(gè)為含有三聚氰胺的樣品) ，另5個(gè)和第二組樣品為驗(yàn)證集。

　　樣品間距離可以用三種方式表示：樣品距離、馬氏距離、歐式距離。本實(shí)驗(yàn)分別用這三種距離計(jì)算，發(fā)現(xiàn)都能滿足定性判別，并有效區(qū)分出牛奶中是否含有三聚氰胺，三種方法中以馬氏距離最佳。因此采用近紅外光譜和聚類分析相結(jié)合來定性檢測(cè)牛奶中是否含有三聚氰胺的方法是可行的。