快速測(cè)試以確保高品質(zhì)的牛奶

在德國(guó)和整個(gè)歐盟，食品安全和食品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)從未如此高。在乳制品行業(yè)尤其如此。盡管標(biāo)準(zhǔn)很高，但微量的雜質(zhì)，農(nóng)藥和抗生素仍會(huì)進(jìn)入牛奶中，有時(shí)對(duì)消費(fèi)者的健康造成嚴(yán)重后果。在歐盟資助的MOLOKO項(xiàng)目中，弗勞恩霍夫研究人員與合作伙伴合作開發(fā)了一種新型光等離子體傳感器，旨在對(duì)牛奶的安全性和質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行快速，現(xiàn)場(chǎng)分析。這種預(yù)警系統(tǒng)將為業(yè)界節(jié)省大量時(shí)間和金錢，并大大減少浪費(fèi)的產(chǎn)品，從而有助于改善整個(gè)供應(yīng)鏈的績(jī)效。

食品安全是食品工業(yè)中的關(guān)鍵因素，尤其是在乳品行業(yè)。在這里，乳房感染會(huì)導(dǎo)致有害生物進(jìn)入牛奶和化學(xué)物質(zhì)諸如抗生素或殺蟲劑之類的物質(zhì)可能通過(guò)飼料或由于對(duì)設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)施的控制不足而污染產(chǎn)品。為了防止摻假牛奶進(jìn)入食物鏈，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程和供應(yīng)鏈中都要進(jìn)行檢查。然而，這些標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試既昂貴又費(fèi)時(shí)。從牛奶罐中抽取樣品，其中包含從任何數(shù)量的奶牛場(chǎng)收集的產(chǎn)品混合物，然后在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行分析。如果牛奶被證明受到污染，則必須銷毀全部負(fù)載，對(duì)所有有關(guān)的奶農(nóng)和奶牛場(chǎng)造成巨大損失。如果有一項(xiàng)測(cè)試，讓農(nóng)民可以在罐車收集牛奶之前檢查自己的牛奶，就可以避免這種浪費(fèi)。

質(zhì)量檢查可在五分鐘內(nèi)提供結(jié)果

在MOLOKO(用于基于pLasmonic的牛奶中污染物在線檢測(cè)的復(fù)合聲光傳感器)項(xiàng)目中，來(lái)自七個(gè)國(guó)家(包括一個(gè)乳制品)的12個(gè)合作伙伴設(shè)計(jì)了一種快速而廉價(jià)的測(cè)試方法，用于識(shí)別牛奶中的質(zhì)量因子。在持續(xù)約五分鐘的測(cè)試中，一個(gè)新的光電等離子體傳感器分析了產(chǎn)品中總共六種物質(zhì)，從而在牛奶被泵入罐車之前，對(duì)供應(yīng)鏈內(nèi)的產(chǎn)品進(jìn)行了補(bǔ)充檢查和預(yù)警系統(tǒng)。該傳感器通過(guò)特定抗體的受體功能化，該受體可作為牛奶各種質(zhì)量和安全參數(shù)的指標(biāo)。因此，它使奶牛場(chǎng)可以進(jìn)行自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)定量分析。

獨(dú)特的集成傳感器架構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)由可重復(fù)使用的微流體芯片，有機(jī)發(fā)光晶體管(OLET)或二極管(OLED)，包含有機(jī)光電探測(cè)器(OPD)的傳感器，納米結(jié)構(gòu)的等離激元光柵和特異抗體組成。有機(jī)光電探測(cè)器正在弗勞恩霍夫有機(jī)電子研究所，電子束和等離子技術(shù)FEP以及弗勞恩霍夫電子納米系統(tǒng)ENAS的微流體芯片中進(jìn)行開發(fā)。同時(shí)，OLET由博洛尼亞的CNR-ISMN和意大利Pavia的Plasmore Srl公司開發(fā)。該項(xiàng)目的協(xié)調(diào)員是CNR-ISMN。

Fraunhofer ENAS研究員Andreas Morschhauser解釋說(shuō)：“我們芯片的獨(dú)特之處在于它可以重復(fù)使用。” “目標(biāo)分子通過(guò)再生緩沖液從固定的抗體上剝離。這意味著抗體可以重復(fù)用于進(jìn)一步的測(cè)試。” 實(shí)際上，芯片的估計(jì)壽命為100個(gè)測(cè)試周期。在每個(gè)測(cè)試中，總共測(cè)量了六個(gè)與污染物和蛋白質(zhì)有關(guān)的參數(shù)。為此，Morschhauser和他的同事們開發(fā)了一種微型，自動(dòng)化的，可更換的藥筒形式的微流體系統(tǒng)。除了提供有關(guān)牛奶安全性和質(zhì)量的信息外，測(cè)得的參數(shù)還可以告訴農(nóng)民每頭母牛的健康狀況。這有助于他們?cè)谠缙诎l(fā)現(xiàn)感染并立即開始治療。

用于表面等離子體共振的納米結(jié)構(gòu)光柵

但是測(cè)試如何進(jìn)行?Fraunhofer FEP的研究人員MichaelTörker博士解釋說(shuō)：“晶體管發(fā)出的光落到光柵上，光柵上涂有對(duì)要測(cè)試的各種物質(zhì)具有特異性的抗體。當(dāng)牛奶沖過(guò)光柵時(shí)，牛奶中的任何目標(biāo)分子就會(huì)與抗體結(jié)合。這會(huì)改變光柵附近的折射率，進(jìn)而改變?cè)摴獾姆瓷浞绞健７瓷涔庥晒怆娞綔y(cè)器記錄下來(lái)，從而檢測(cè)到折射率的最小變化。” 這種在特殊結(jié)構(gòu)的納米光柵上發(fā)生的基本現(xiàn)象被稱為表面等離子體共振。它提供快速且高度敏感的讀數(shù)。

目的是在價(jià)值鏈的各個(gè)點(diǎn)上使用這種生物傳感器-既作為實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，又直接安裝在乳制品設(shè)備中。而且，它也適用于測(cè)試除牛奶以外的其他液體的質(zhì)量，例如啤酒或水。唯一需要的調(diào)節(jié)是對(duì)固定的捕獲分子和必需的反應(yīng)緩沖液的修飾。這僅涉及將捕獲分子替換為針對(duì)所述目的進(jìn)行了適當(dāng)修飾的捕獲分子。