原料乳恒定系数体系（MCCS）的建立

■ 孙国庆 康小红 内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司研发中心

“三鹿牌婴幼儿奶粉事件”后，如何杜绝掺杂使假，保证原料乳的质量，成为了乳品企业的重中之重。为保证原料乳的质量，国家有关部门先后出台了GB 6914-1986、NY 5045-2008等标准。但是国家标准中并没有原料乳不得掺杂使假的规定，这样会给不法分子钻了空子。因此，我们必须要重新审视生鲜牛乳的收购标准，并建立一套快速高效的掺杂使假判断体系。其实，早在5年前就有些检测机构和乳品企业开始研究开发有针对性的控制原料乳掺杂使假的检测方法，只是这些方法只适用于已知掺假物质的检测，无法检测未知掺假物质，因此具有一定的滞后性。由此而发生的“三鹿牌婴幼儿奶粉事件”就给我们带来了惨痛的教训。控制原料乳质量的关键不在于知道掺杂了什么物质，而在于能否从本质上判定原料乳是否合格。

本文重点论述了如何通过建立牛乳恒定系数体系（MCCS）快速判定原料乳是否掺假。

1 牛乳恒定系数体系（MCCS）的概念

牛乳恒定系数体系（Milk Constant Coefficient System ，以下简称MCCS）是指牛乳中2组或2组以上不同乳成分之间的恒定比值和一些恒定组分含量值组成的数据体系。在正常牛乳中这些乳成分比值或含量在恒定数量范围之内；当牛乳发生异常时，其物理化学性质发生改变或有外来物质时，恒定系数会发生变化。牛乳恒定系数体系包含乳成分之间比值和恒定组分含量值等。

随着高新检测技术的发展，现已能以最快的速度检出牛乳中的所有组分。可以利用现代蛋白质指纹技术（蛋白质芯片技术）和常规检测技术来检测正常牛乳中蛋白质、脂肪、电导率、冰点、乳糖和氨基酸等物质的含量，以获得基础的生鲜牛乳成分数据库；之后分析出蛋白质—脂肪、功能性蛋白—酪蛋白、电导率—冰点—乳糖、氨基酸—功能性蛋白等组分的比值变化规律及牛乳中恒定组分含量的变化规律，从而建立MCCS，并应用到牛乳的收购环节，确保把所有掺假牛乳拒之门外，为企业产品质量提供保障，为广大消费者的身心健康提供保障。

2 原料乳掺假方式及检测手段

通常乳及乳制品掺假方式有以下几种：①掺入特定乳制品或非乳食品，如乳清粉、水、蔗糖、葡萄糖、麦芽糊精、淀粉、豆浆、面粉、棕榈油、植脂末、明胶、水解动物蛋白粉等；②掺入非食品类物质，如牛尿、尿素等非乳成分。

▲ 常见的原料奶掺假方式

对于这些已知的原料乳掺杂使假物，目前都已经研究出了相应的检测方法。其中检测最常见的指标为脂肪和蛋白质。传统检验乳脂肪掺假的理化方法有测定碘价和Polenske价法（Collomb，1991）。随着科学技术的发展，传统的脂肪掺假判定方法已逐渐被气相色谱和毛细管电泳技术所代替。此外，判定乳脂掺假方法还有扫描热量法（Bringer，1998）和红外光谱技术（Sato，1990）。检测蛋白质的最有效的方法为电泳、色谱和免疫化学法，最常用的方法为电泳分析方法。1992年，Mayer使用不连续电泳技术检测出乳中掺假的羊乳酪蛋白含量。1993年Addeo的AGIF方法被欧洲药典修改并应用于干酪的掺假检测。目前，毛细管电泳技术逐渐成为了分析蛋白质的主要方法，其最大的优点是分辨率高和分析速度快，而且该方法的准确度能达到97%（Vallejo Cordoba，1998）。高效液相色谱也能分辨牛乳掺假，但其步骤烦琐、成本昂贵（Mayer，1997）。据报道，质谱技术很容易检测牛乳中掺入的其它动物乳成分（Angeletti，1998）。免疫化学方法敏感性高，所需样品量少，也可应用于检测掺假（Anguita，1996）。蛋白质芯片技术能准确快速判断乳品中抗生素、农药能掺假物质（Belleiville，2003）。

3 研究内容

恒定系数指某2个或2个以上组分的比值，没有单位，而变化范围相对稳定。恒定组分类似于恒定系数也属于MCCS，但有范围，有单位，其变化范围相对较宽。针对现阶段我国乳品掺假的现状，本文主要从牛乳成分比值变化规律和恒定组分含量变化规律角度研究MCCS，并需要研究以下内容。

3.1 蛋白质、脂肪含量及其比值（PFR）变化规律的研究

牛乳最主要的成分是水（约为87.5%），其余的主要成分还有乳脂肪、乳蛋白、乳糖，以及微量的无机盐、非蛋白氮化合物和维生素。乳脂肪是乳中的最主要成分之一，乳脂肪的组成包括：三酸甘油酯（主要组分）、甘油酸二酯、单酸甘油酯、脂肪酸、固醇、胡罗卜素、维生素（A、D、E、K）和其余一些痕量物质。脂肪在牛乳中是以小脂肪球的状态存在，呈一种水包油型的乳浊液，乳脂肪是以小球或小液滴状分散在乳浆中，其球径从0.1～20.0μm，平均球径3～4μm。ANDREW J L等研究出牛乳脂肪含量在一天内的变化为3.81%～4.12%之间，而且发现奶牛的个体、地域、产奶量等因素均影响其含量变化。牛乳蛋白质主要分为酪蛋白和乳清蛋白两大类。牛乳所含有的蛋白总量约为3.3%，其中76%左右是酪蛋白，18%左右是乳清蛋白，剩余的6%左右为一些含氮化合物，属于非蛋白氮（RANKEN M D，2002）。

爱尔兰食品研发中心T P Guinee，于2007年进行的研究发现，牛乳经过巴氏杀菌后，其蛋白质的脂肪含量及比值均有所改变。蛋白质脂肪比值一般在0.70～1.15内。由此可见，通过牛乳中蛋白质和脂肪比值可以判定出牛乳中是否添加了水，是否加热处理过，以及是否添加提高脂肪、蛋白质的物质，如棕榈油、油脂粉、植脂末类物质、乳清粉、水解动物蛋白粉、尿、尿素等非乳成分等。

3.2 功能性蛋白、酪蛋白比值及个别恒定蛋白含量变化规律的研究

功能性蛋白主要来源于乳清蛋白。它具有提高人体免疫力等活性功能，含有α-乳白蛋白、β一乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白和其他蛋白。其中主要成分为α-乳白蛋白、β一乳球蛋白，其含量百分比分别占乳清蛋白的20%和50%左右（RANKEN M D，2002）。酪蛋白是一类磷酸蛋白，占牛乳真蛋白的80%左右， 它主要以以下3种形式存在：α-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白。E M KROEKER（2004） 研究发现αs-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白的总酪蛋白质量百分比范围分别为（59.85±0.09）%，（31.23±0.09）%和（8.93±0.06）%。GERRIT S（2006）曾报道，牛乳蛋白质包括6种特异性蛋白，而且其含量恒定在一定水平范围内，其中有3种酪蛋白，即αs-酪蛋白、β-酪蛋白、κ-酪蛋白；2种功能性蛋白，即α-乳白蛋白、β一乳球蛋白。以上成分含量尽管会因饲养方式、乳牛品种、泌乳期及气温等因素的影响而发生一定的变化，但由于绝大部分原料乳是来自不同奶牛的混合牛乳，各种因素平均后差异就会减少，因此牛乳的平均组分变化不大（RANKEN M D，2000）。

所以牛乳中功能性蛋白和酪蛋白含量在一定范围内恒定不变。当牛乳中人为添加乳清粉、水解动物蛋白粉、变质牛乳、其他动物乳等掺假物质必定改变其含量和比值。所以正常比值理论上能判定出牛乳掺假状态。

3.3 电导率、冰点、乳糖的检测值及其比值变化规律的研究

牛乳的冰点、电导率和乳糖含量一般情况下是在一定范围内的。在37℃条件下，荷斯坦牛牛乳冰点范围为-0.533～-0.546℃，电导率范围为（54×104）mhos/cm～（59×104）mhos /cm，而相应的乳糖含量范围为4.60%～4.70% （Pinkerton，2006）。Caste and Shelburne（1998）研究发现，电导率与牛乳中氯含量有一定的相关性。Pinkerton（2006）研究还发现，奶牛品种、温度均会影响电导率和冰点。他们研究出，温度0～37℃条件下，电导率的变化范围为（0.78×104）～（1.075 ×104）mhos /cm，平均电导率变化值为0.913×104mhos /cm。当储存时间超过48h后，牛乳的初始电导率和冰点就会发生变化，电导率会降低（0.2×104）～（0.5×104）mhos /cm，而冰点则会升高0.001~0.002。不同品种间也有一定的差距，在温度37 ℃条件下，新泽西和荷斯坦牛的电导率差距有（6×104）～（8×104） mhos/cm，冰点差距为0.001～0.002℃，乳糖含量差距为0.05～0.10个百分点。虽然，其影响因素较多，但是对冰点、电导率和乳糖的影响不明显。

3.4 氨基酸、功能性蛋白的含量及其比值变化规律的研究

乳蛋白是由被称作氨基酸的较小的单位组成的大分子物质。一个蛋白质分子由1个或多个有一定顺序的氨基酸链组成，通常包含有100～200个氨基酸。Hansen（2004）研究乳中氨基酸时发现，乳中蛋白质含量范围是恒定的，9种氨基酸：缬氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Iso）、苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Try）、蛋氨酸（Met）、苏氨酸（Thr）、半胱氨酸（Cys）和赖氨酸（Lys）占总蛋白质质量比例范围为1.6%～10.0%。最高为亮氨酸达9.6%，最低为色氨酸为1.6%。正常情况下，牛乳中各种氨基酸比例处于稳定范围之内，但一旦氨基酸受到破坏，则其比例随之而改变。

4 MCCS与传统检测方法的区别

图1 传统检测方法和MCCS检测方法对比图

目前，国内主要以传统检测方法来检测判断牛乳是否掺假，然而从图1可以看出，MCCS有以下3点创新点：①首次建立牛乳恒定系数体系（MCCS）并应用于牛乳收购质量控制环节；②打破原有的只能针对已知掺假物进行检测的被动局面，使原料乳质量判定更具有前瞻性，只要发现牛乳恒定系数体（MCCS）异常就可以判断牛乳异常；③应用牛乳恒定系数体系（MCCS）来判断牛乳质量状况，与以往的1个样品需要检测数种掺假物的传统方法相比，快速且高效。

5 结论

建立牛乳恒定系数体系（MCCS）对于控制牛乳质量具有重要意义。

具体结论如下：①MCCS可为消费者营造一个健康安全的乳品消费环境；②MCCS能为乳品企业的健康发展保驾护航，用乳业的健康持续发展来保障并提高广大奶农的利益；③MCCS可代替传统复杂的掺假检测方法，从而提高检测效率，节约人力物力成本，可以极大地提高企业的生产效率并降低检验成本。

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