利用红外光谱法检测奶粉中的淀粉掺伪

样品
编号 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15
奶粉
称样量 3. 0699 3. 5552 3. 4192 3. 7176 3. 8905 3. 2333 3. 5935 3. 3974 3. 3773 3. 0824 2. 5546 2. 3305 2. 757 2. 6825 2. 6876
利用红外光谱法对样品进行检测,无需进行复 杂的预处理, 样 品 检 测 可 在 一 分 钟 内 完 成, 检 测 过
程对样品基本无损耗且分辨率高。 已有学者将红 外光谱法应用于乳制品的质量监控,如原料乳新鲜 度的快速测定,原料乳理化指标的快速识别[2] ,奶 粉中三聚氰胺[3] 、尿素[4] 、四环素[5] 和麦芽糊精[6] 等掺伪的检测。 王宁宁等[7] 采用近红外光谱技术 结合化学计量法对奶粉的淀粉掺伪进行检测,效果 较好。 本试验采用红外光谱法,检测掺加不同量淀 粉的奶粉,以期建立快速鉴别奶粉中淀粉掺伪的红 外光谱法。
Abstract: The purpose of this study was to establish an infra - red spectroscopy method for the identification of starch adulteration in milk powder. The samples of starch, milk powder and milk powder adulterated with starch were scanned by infra-red spectroscopy. The characteristic absorption peak of starch was 3500 cm-1 . The starch content of adulterated milk powder samples was determined by enzymatic hydrolysis method, and the absorbance of adulterated milk powder samples at the characteristic absorption peak was determined by infra-red spectroscopy. The starch content of the sample was linearly fitted with the absorbance at the characteristic absorption peak. The fitting equation was y = 0. 034x + 0. 582, and the correlation coefficient was 0. 999. The results showed that the identification of starch adulteration in milk powder by infrared spectroscopy was accurate and rapid. Key words: Infra-red spectroscopy method; milk powder; starch; adulteration
收稿日期:2020-12-5 作者简介:舒友琴(1963-) ,女,河南固始县人,教授,硕士。
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舒友琴,等:利用红外光谱法检测奶粉中的淀粉掺伪
1 材料与方法
1. 1 仪器与试剂 Nicolet 380FT - IR 尼 高 丽 红 外 光 谱 仪 ( 美 国
ThermoFisher 公司) 。 BSA224S 分析天平( 北京赛多 利斯仪器系统有限公司)。 玛瑙研钵( 上海新诺仪 器设备有限公司) 。 可溶性淀粉( 纯度≥99%) 。 溴 化钾( 纯度≥99%) 。 市售品牌 1 牛奶粉、品牌 2 牛
1. 3 红外光谱测定法 IR 光 源, 波 数 为 4000 ~ 400 cm-1, 分 辨 率 为
4 cm-1,扫描次数为 32 次,扫描之前先采集空白背景, 红外光谱仪预热 30 min,消除外界环境的影响,提高 光谱数据的有效信息量[8] 。 对光谱数据采用平均 平滑法进行处理,选用平滑窗口大小为 15,以很好 地滤除由各种因素产生的高频噪声。 样品数据为 3 次扫描光谱在特征吸收峰处的平均值。 1. 4 酶水解法测定样品中的淀粉含量
掺伪样品中淀粉含量的测定依照酶水解法( GB 5009. 9-2016) 进行。
2 结果与分析
2. 1 淀粉和奶粉的红外光谱特征 对淀粉、牛 奶 粉 和 羊 奶 粉 进 行 红 外 光 谱 分 析,
结果如图 1 所示。 576 cm-1 附近为淀粉结构模式振 ·32·
动,1157 cm-1 和 1018 cm-1 附近为 C-O 键伸缩振动, 1375 cm-1 附 近 的 吸 收 峰 归 属 于 C - H 弯 曲 振 动, 2900 cm-1 附近 的 中 强 度 峰 是 CH2 反 对 称 伸 缩 振 动,3500 cm-1 附近出现吸收强度特别高的峰是 O H 键伸缩振动。 品牌 1 和品牌 2 牛奶粉的红外光谱 图相似,主要 体 现 在 脂 肪、 蛋 白 质 和 碳 水 化 合 物 三 大营养物质方面,其中 2924 cm-1、2853 cm-1、1746 cm-1 和 1159 cm-1 分别为脂肪中 CH3、CH2、C = O 和 C -O 的特征吸收峰,1658 cm-1 和 1546 cm-1 是蛋白质中 NH2 的特征吸收峰,1541 cm-1 是 N-H 的特征吸收 峰[9] 。 牛奶粉和羊奶粉红外光谱图的差别主要集 中在指纹区,这可能是由于羊奶粉样品中含有类胡 萝卜素、β-酪蛋白和 as1-酪蛋白等所致。
掺加
淀粉量 4. 5121 5. 0223 5. 4812 6. 0320 6. 5103 6. 9901 7. 4906 8. 0146 8. 4932 9. 0003 9. 4908 10. 0006 10. 5021 11. 0867 11. 5324
g
总量
7. 1785 7. 3480 7. 9592 8. 8108 9. 0589 10. 5884 10. 6007 10. 6474 11. 3129 11. 7625 12. 7926 12. 4517 13. 2224 13. 8307 14. 2394
样品
编号 D16 D17 D18 D19 D20 D21 D22 D23 D24 D25 D26 D27 D28 D29 D30
奶粉
称样量 2. 6664 2. 3257 2. 478 2. 7788 2. 5486 3. 5983 3. 1101 2. 6328 2. 8197 2. 7622 3. 3018 2. 4511 2. 7203 2. 744 2. 707
掺加
淀粉量 0. 5213 0. 6621 0. 7109 0. 8414 0. 9010 1. 0411 1. 2532 1. 4158 1. 6210 1. 8106 2. 0232 2. 4915 3. 0116 3. 5021 4. 0322
表 1 掺淀粉的奶粉样品配制
总量
3. 5912 4. 2173 4. 1301 4. 5590 4. 7915 4. 2744 4. 8467 4. 8132 4. 9983 4. 8930 4. 5778 4. 8220 5. 7686 6. 1846 6. 7198
淀粉含量,利用红外光谱分析法测定样品( D1 ~ D30 ) 在特征吸收峰 3500 cm-1 处的吸光度,结果如表 2 所示。
图 1 淀粉和奶粉红外光谱对照图
图 2 不同淀粉添加量奶粉样品的红外叠加图
样品
编号 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15
奶粉和某品牌羊奶粉。 1. 2 掺淀粉的奶粉样品配制
称取市售品牌 1 牛奶粉 30 份,依次增大淀粉掺 入量,混匀,配制 30 个掺淀粉的奶粉样品,置于称量 瓶中,依次标记为 D1 ~ D30,如表 1 所示。
配制 5 个不同淀粉含量的品牌 1 牛奶粉样 品,分别标记为样品 1、样品 2、样品 3、样品 4、 样品 5。
Detection of starch adulteration in milk powder by infra-red spectroscopy
SHU Youqin, ZHANG Hefan, HU Ping
( College of Food and Bioengineering, Henan University of Animal Husbandry and Economy, Zhengzhou Henan 450046)
通过对图 1 的分析发现,淀粉在 3500 cm-1 处 的吸光度极 强, 而 奶 粉 在 此 处 吸 光 度 较 弱, 这 可 能 是由于奶粉中碳水化合物的含量较少。 淀粉是葡
舒友琴,等:利用红外光谱法检测奶粉中的淀粉掺伪
萄糖的聚合体,主要官能团为-OH 和-CHO[10] 。 因 此确定 3500 cm-1 为特征吸收峰对淀粉进行 定 量 分析。
第 5 卷第 2 期 2021 年 6 月
现 代 牧 业 MODERN ANIMAL HUSBANDRY
Vol. 5 No. 2 Jun. 2021
利用红外光谱法检测奶粉中的淀粉掺伪
舒友琴,张贺凡,胡 平
( 河南牧业经济学院 食品与生物工程学院,河南 郑州 450046)
摘要:试验旨在建立鉴别奶粉中淀粉掺伪的红外光谱法。 通过对淀粉、奶粉和奶粉的淀粉掺伪样品进行红外扫描, 确定淀粉的特征吸收峰为 3500 cm-1 。 利用酶水解法测定奶粉掺伪样品的淀粉含量,利用红外光谱分析法测定奶 粉掺伪样品特征吸收峰处的吸光度,将样品的淀粉含量与特征吸收峰处的吸光度进行线性拟合,拟合方程为 y = 0. 034x+0. 582,相关系数为 0. 999。 结果表明,利用红外光谱法鉴别奶粉的淀粉掺伪,准确、快速。 关键词:红外光谱法;奶粉;淀粉;掺伪 中图分类号:TS252. 7 文献标识码:A 文章编号:2096-2975(2021)02-0031-05
表 2 样品中淀粉含量和特征峰处吸光度
酶水解法测得
红外特征峰ຫໍສະໝຸດ 样品酶水解法测得淀粉含量 / ( g / 100 g) 0. 52 0. 66 0. 71 0. 84 0. 90 1. 04 1. 25 1. 41 1. 62 1. 81 2. 02 2. 49 3. 01 3. 50 4. 03
处吸光度 0. 5957 0. 5984 0. 6041 0. 6112 0. 6104 0. 6153 0. 6279 0. 6277 0. 6379 0. 5462 0. 6472 0. 6695 0. 6854 0. 7064 0. 7172
编号 D16 D17 D18 D19 D20 D21 D22 D23 D24 D25 D26 D27 D28 D29 D30
淀粉含量 / ( g / 100 g) 4. 51 5. 02 5. 48 6. 03 6. 51 6. 99 7. 49 8. 01 8. 49 9. 00 9. 49 10. 00 10. 50 11. 09 11. 53
从表 1 中随机选取 10 种不同淀粉掺加量的奶 粉样品,对其 红 外 光 谱 图 进 行 依 次 叠 加, 发 现 随 着 淀粉掺加量的增加,样品在 3500 cm-1 处的吸光度 线性递增,结果如图 2 所示。
2. 2 奶粉掺淀粉模型的建立及回归分析 利用酶水解法测定奶粉掺伪样品( D1 ~ D30 ) 的
乳制品是食品掺假的常见对象之一,有些供应 商在奶粉中掺入价格相对较低的面粉、米粉、糊精、 淀粉和大豆蛋白等,以获取差额利润[1] 。 利用国标 方法鉴别奶粉掺假,过程繁琐、耗时长,且需要大量 的试剂。 为保护消费者的利益,杜绝奶粉掺假违法 行为的发生, 亟 待 建 立 一 种 快 速、 准 确 鉴 别 奶 粉 掺 假的方法。