一、引言
牛奶是一種營養豐富的產品，隨著人類生活水平和健康意識的提高，乳制品在人們生活中的地位越來越重要。牛奶是所有乳制品的原料，隨著近些年來人們大量的食用乳制品，牛奶的質量問題也引起了越來越多的關注。目前市場上各類牛奶產品的質量狀況難以令人滿意。在近期抽檢的牛奶及UHT奶產品中，大型乳制品企業的產品合格率不到90%,中小型企業的產品合格率僅在45%左右?？刂坪捅O測牛奶的質量就要從牛奶產品的源頭開始，并在個個環節進行層層把關。按照國家的有關規定，各乳制品及收購站必須提供各項強制規定的分析值信息，同時分析值對有效地利用牛奶，奶牛飼養和牛奶業的管理也至關重要，它也成為了牛奶場管理決策的重要來源。據調查，目前全國存在大量的原奶收購站，占原奶收購量60%的原奶是通過這些奶站進入各個廠家進行加工的。奶站每天要從大量的不同奶場收購各種原奶，原奶是乳制品業的主要原料，控制了原奶的質量也就控制了原料的質量。
目前，眾多的奶站在規模、管理和資金上參差不齊，實時、快速、準確的牛奶成分檢測對實現奶站生產過程的自動化管理以及提高牛奶質量等具有重要的現實指導意義。
二、幾種主要的牛奶成分分析法
（一）化學分析法
國標中，對牛奶等乳制品的各項指標及檢測均有嚴格的規定?；瘜W分析法是國標方法?；瘜W分析法中蛋白質的測定常采用半微量凱氏定氮法。半微量凱氏定氮法的原理是將被測樣品與硫酸和催化劑一起加熱消化，使蛋白質分解，分解的氨與硫酸結合生成硫酸銨，然后通過堿化蒸餾使氨游離，用硼酸吸收后再以鹽酸標準溶液滴定，根據酸的消耗量乘以換算系數，即為蛋白質含量。該方法要求同一樣品的兩次平行測定結果之差不得超過平均值的1.5%;乳糖采用高壓液相色譜法和來因-埃農法，兩次平行測定結果之差不超過平均值的5%.
化學方法已經相當成熟，可以獲得很高的精度，但得出結果所花費的時間比較長，不能滿足在線測量分析的需要。
（二）中紅外光譜分析法
中紅外光譜分析法目前比較成熟，已經有較為精確的分析儀器問世。丹麥的FOSS公司出產的Milk Scan系列牛奶成分快速分析儀就是其中之一。中紅外光譜分析法采用牛奶中各種成分對不同波段的吸收不同，通過測定吸收系數和散射系數來完成牛奶成分的測定。FOSSMilk 133是FOSS公司早期的產品，采用干涉濾光片技術，其預測精度CV值可達到5%的水平。FOSS Milk Scan FT120牛奶成分分析儀，采用傅立葉技術，對脂肪、蛋白質和乳糖的預測精度CV值可達1%,非脂乳固體和總干物的預測精度CV值可達到0.8%.
然而，中紅外光譜分析儀的價格昂貴，體積較大，操作和維護比較復雜，不適宜于現場操作和流動檢測。
（三）紫外線吸收光譜法
牛奶中蛋白質含量還可以利用紫外光譜法測定，測定原理是牛奶中蛋白質及其降解產物的芳香環殘基在紫外區內對一定波長的光具有選擇吸收作用，并且在一定濃度范圍內，光吸收程度與蛋白質濃度呈線性關系，因此通過測定蛋白質溶液的吸光度，即可測量出蛋白質的含量。
紫外線吸收光譜法具有快速、簡便、靈敏度高、再線性等優點。但是，由于非蛋白質物質在紫外部分也可能引起光吸收，又由于光散射的干擾，所以也有分析精度不高的缺點。
（四）近紅外光譜分析法
近紅外光譜分析技術是利用光譜方法分析物質的成分和結構，具有高效、快速、成本低、不破壞樣品化學性質和綠色環保等優點，近年來在分析測試領域，特別是在在線分析和工業控制領域發揮著越來越重要的作用。在農業、食品工業、石油工業、制藥工業和臨床醫學等領域，近紅外光譜技術都有著成功的應用。近紅外光譜的常規分析與紫外可見光譜類似，分為透射光譜和漫反射光譜。在實際中，要根據不同的樣品性質，采用不同的分析技術。經常采用牛奶的不同成分在不同的波長處的吸收作用建立多元線性回歸模型，如脂肪在1212nm、1392nm、1729nm、1763nm和2144nm處有較強的吸收峰，而從漫反射試驗中，蛋白質則在1460nm~1570nm、2050nm~2070nm、2180nm處有相當豐富的吸收峰。在國內，有些研究機構在波通公司的型號為8620的奶粉分析儀上，測量了奶粉的漫反射光譜，用55個高鈣奶粉樣品利用多元線性回歸算法建立了模型，蛋白建模的相關系數為0.96,SEC為0.196%.
目前，國外很多公司都已經開發出基于近紅外光譜法的奶粉分析儀，但是由于缺乏有代表性的模型，這些產品的測量精度都不太讓人滿意，這也是近紅外光譜法需要解決的一個關鍵問題。
（五）超聲波檢測法
超聲波探測技術是利用高頻波與物質之間的相互作用以獲取被測物質內部的物理化學性質。超聲波根據其波型可以分為縱波、橫波、表面波和板波。而在牛奶等液體中，只能存在縱波，而其它三種都不存在波。超聲波通過介質時大致表現為三種形式：壓縮波、表面波和切變波。在應用中，較之其它兩種形式，壓縮波是最重要的，也就是縱波的傳播形式。壓縮波在介質中的傳遞是通過介質的壓縮和膨脹進行的；但這種介質質點在聲波作用下以原始位置為原點的振蕩仍服從虎克（HOOKE）定律，也就是說，介質的結構在聲波傳遞過程中未發生任何根本性的破壞。
在牛奶各成分之中，脂肪等大分子物質對超聲波的衰減影響比較大，而蛋白質、乳糖等對超聲波的速度影響比較大，牛奶中的成分可以分為脂肪和非脂乳固體。按照兩大成分對與超聲波衰減和速度的貢獻，可以建立起精確的模型來測得各成分的百分含量，依據統計關系，又可以計算得到其它的成分含量。這樣就可以得出多種成分的百分含量。近些年來，國內外在超聲波牛奶成分測量領域取得了很大的進展，預測精度 可以達到5%的水平，基本能夠滿足在線測量以及流動檢測的要求。
超聲波測量方法相對于上面提到的光學方法則具有很多優點。超聲波方法對測量環境的要求較低，這樣超聲波分析儀就很適合于流動檢測。超聲波探頭相對于光學器件，價格較低，使得超聲波牛奶成分分析儀的成本較低，很適合于小型用戶使用。再加上分析時所需要的樣品量較少，使得儀器可體積可以做的很小，適于便攜使用。
三、小結
綜上所述，牛奶成分測量方法眾多，本文已經提到了化學和光學測量方法?；瘜W法是國標推薦方法，精度高，但速度太慢，分析一個樣品常常需要一天時間。光學測量方法的精度也比較高，但由于光學元件對測量環境的要求較高，比如震動等，這一點不適合流動檢測，再加上光學元件的價格較高，使得小型用戶難以負擔。超聲波測量方法由于具備成本低，簡便易攜的優點，因此在食品分析領域，較易為分析工作者接受。當然，最終選擇哪種方法，應由決策者根據企業實際進行選擇。
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