近紅外光譜法快速檢測牛奶中氯霉素殘留

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1、近紅外光譜法快速檢測牛奶中氯霉素殘留氯霉素(CAP)是一種廣譜抗生素，大劑量反復使用，會造成CAP在牛奶及奶制品中的殘留。氯霉素對胃、腸、肝臟等有一定的損害作用，還會造成過敏反應、二重感染、致畸胎，因此各國對食品中氯霉素殘留量都制定了嚴格的限制標準。目前我國采用的氯霉素藥物殘留的檢測方法有微生物法、毛細管區(qū)域電泳法、高效液相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法、液相色譜-質(zhì)譜法等，但是上述分析方法都有如下缺點：一連串物理或化學操作會破壞樣品；樣品須經(jīng)多步稀釋、過濾、提取，制備復雜、繁瑣。近紅外光譜(NIR)分析技術(shù)是20世紀70年代后逐

2、漸興起的一種新型快速定量分析方法，它具有前處理簡單、無污染、方便快捷、不破壞檢材、可在線檢測等優(yōu)點。被普遍用于食品、藥品和石油工業(yè)、環(huán)境科學，生物學和醫(yī)學等領(lǐng)域。近紅外光譜中有效信息率低，對復雜樣品進行近紅外光譜分析需從復雜、重疊、變動的光譜中提取微弱信息。本實驗采用多元散射校正作為光譜數(shù)據(jù)的預處理方法結(jié)合偏最小二乘法(PLS)建立牛奶中氯霉素殘留的定量分析校正模型，并用所建模型對預測集樣品中的氯霉素含量進行預測，取得較好的效果。表明該方法在食品安全控制方面有很大的應用前景。1材料與方法1.1材料、試劑與儀器鮮奶；氯霉素標準

3、品(純度99.4%)；MPA型傅立葉變換近紅外光譜儀；LC-10ATvp高效液相色譜儀；SPD-10A紫外檢測器；XYJ80-2電動離心機1.2算法原理1.2.1偏最小二乘法偏最小二乘μ是一種廣泛應用的多元統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析方法，其在自變量空間和應變量空間分別尋找某些線性組合(潛變量)，并使得兩個變量空間的協(xié)方差最大。與傳統(tǒng)多元線性回歸模型相比，偏最小二乘回歸的特點是：能夠在自變量存在嚴重多重相關(guān)性的條件下進行回歸建模；允許在樣本點個數(shù)少于變量個數(shù)的條件下進行回歸建模；偏最小二乘回歸在最終模型中將包含原有的所有自變量；偏最小二乘回

4、歸模型更易于辨識系統(tǒng)信息與噪聲(甚至一些非隨機性的噪聲)。1.2.2多元散射校正(MSC)MSC可以有效剔除樣品顆粒度、填裝密度、濕度等物理因素導致的散射影響，從而提高光譜的信噪比。它利用在樣品光譜與理想光譜之間建立線性關(guān)系的方法消除散射帶來的影響。1.3訓練集和預測集樣品的制備和選取用雙蒸水分別配制濃度10、30、50、70μg/ml氯霉素貯備液，將貯備液用牛奶稀釋成0.1426μg/ml到4.8857μg/ml濃度范圍內(nèi)的64個樣本，為了更加接近于實際分析樣品，配制后的牛奶在4℃冰箱內(nèi)放置72h。以高效液相色譜法測得的濃

5、度作為理論含量。PLS法要求校正集樣品的含量必須涵蓋預測集，因此64個樣品中，先選擇1個最高和1個最低含量的樣本,然后隨機選擇34個樣本作PLS法的訓練集,其余28個樣本作為預測集。1.4光譜采集將樣品分別裝于1mm石英樣品池中在12500～4000cm-1間掃描，分辨率為8cm-1。掃描次數(shù)為32次。以InGaAs檢測器檢測光譜數(shù)據(jù)，每個樣品重復掃描3次，取平均值。由圖1可以看出，牛奶中成分在近紅外譜區(qū)均有吸收，且水峰(7100～7500cm-1以及5000～5500cm-1)干擾嚴重，氯霉素在牛奶中的限量較低，用經(jīng)典光譜

6、分析方法難以進行定量分析。1.5高效液相色譜法1.5.1色譜條件流動相：乙腈-5mmol/L磷酸氫二銨溶液(20:80，V/V)；色譜柱：漢邦C18(150mm×4.6mm，5μm)；固相萃取小柱：AGTCleanertmC18SPE(3ml/500mg)；波長：278nm；流速：1.0ml/min；柱溫：常溫。在上述色譜條件下，CAP和內(nèi)標的保留時間分別為17.99min和16.39min，雜質(zhì)和內(nèi)源性物質(zhì)無干擾，典型色譜圖見圖2、3.1.5.2牛奶樣品預處理方法在10g牛奶樣品中加入25μg/ml非那西丁溶液20μl作為

7、內(nèi)標(IS)。提取過程是在樣品中加入5mol/L鹽酸溶液0.1ml，再加入25ml乙酸乙酯。經(jīng)振蕩、離心，取出上層提取液，用氮氣吹干。殘余物用20ml4%NaCl溶液溶解，并用20ml正己烷去除脂肪。將鹽溶液加在已用5ml甲醇活化并用5ml水沖洗過的C18固相萃取小柱(3ml/500mg)上，2ml40%甲醇沖洗，2ml甲醇洗脫，60℃氮氣吹干。殘余物用100μl流動相溶解。2結(jié)果與分析2.1光譜區(qū)域選擇對模型準確性的影響近紅外光譜區(qū)主要反映分子中含氫基團的倍頻與合頻,光譜重疊嚴重，如采用全譜建模計算量巨大，而且與樣品的組成

8、或性質(zhì)間缺乏相關(guān)關(guān)系。為了找到最有用的光譜區(qū)域，可以將測定的氯霉素含量數(shù)據(jù)與樣品的光譜數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，找出相關(guān)系數(shù)較大的光譜區(qū)域。從表1中可以看出，在6101.9～5446.2cm-1光譜區(qū)域，內(nèi)部交叉驗證均方差(RMSECV=0.0816)較低，內(nèi)部交叉驗證決定系數(shù)(R2=99.63)較高