一種奶牛泌乳中鉛含量消退的預測方法及應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種奶牛泌乳中鉛含量消退的預測方法及應用，屬于食品安全【技術領域】。本發明通過對鉛超標奶牛所分泌的牛乳進行鉛含量測定，對所得數據進行統計分析獲得擬合方程，再對方程進行驗證后獲得預測方法，利用所得預測方程來預測鉛超標奶牛泌乳中的鉛含量消退時間。該方法對牛乳中鉛濃度的預測值，相對誤差在5％以內，準確率達95.13～98.73％，適用于預測鉛超標奶牛在泌乳過程中鉛濃度消退水平及消退至限量濃度以下所需時間，減輕了企業人力、物力的投入，節約成本、減少損失，同時也為乳品的安全提供有力可靠的保證。
【專利說明】一種奶牛泌乳中鉛含量消退的預測方法及應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種奶牛泌乳中鉛含量消退的預測方法及應用，屬于食品安全技術領 域。
【背景技術】
[0002] 牛奶是一種營養價值豐富、接近完善的健康食品，也是食品加工中非常重要的原 料之一。近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，牛奶的人均消費量也大幅度增加，人們越 來越重視牛奶的安全問題。而重金屬殘留是影響牛奶的安全因素之一，重金屬離子不易被 生物過程代謝，因而會造成乳汁中重金屬離子含量超標。重金屬元素，主要包括銅、鉛、鐵、 鋅、鎘、親、鉻、金、銀、猛、鎳、鶴、鑰等約45種，在我國農產、畜產領域內，鉛、鎘、汞污染的分 布范圍以及危害程度較為嚴重。
[0003] 鉛在自然界中分布廣泛。由于具有良好的延展性、高密度以及低溶點，鉛在人類早 期日常生活中就被大范圍使用。目前，各種金屬冶煉、蓄電池、油漆涂料、電鍍及化工等生產 領域是鉛污染的主要來源。另外，汽油中也廣泛采用鉛化合物作為防爆劑，近年來隨著機動 車數量的大量增長，汽車尾氣也成為鉛污染自然環境的一個重要途徑。鉛離子進入人體后 會與一系列蛋白質、活性酶和氨基酸相結合，影響人體的神經、血液循環，心血管、消化、泌 尿等系統，造成高血壓、心律失常、運動失調以及貧血、昏迷等癥狀。另外，兒童對鉛的毒性 特別敏感，國際醫學組織規定當血鉛水平超過或等于1〇〇微克/升就可以確診為兒童鉛中 毒。鉛中毒會嚴重影響兒童的體格生長和智力發育，造成生長遲緩、免疫力下降以及兒童多 動癥等嚴重危害。
[0004] 不同國家和組織都對乳及乳制品中鉛含量做了限定，中華人民共和國國家標準 GB2762-2012《食品中污染物限量》中規定生乳、巴氏殺菌乳、滅菌乳、發酵乳、調制乳中鉛的 限量值為〇. 〇5mg/kg，乳粉、非脫鹽乳清粉中鉛的限量值為0. 5mg/kg，其他乳制品中鉛的限 量值為〇.3mg/kg;國際食品法典委員會（CAC)CODEX STAN 193-1995中規定乳及乳制品中 鉛的限量值為〇.〇2mg/kg ;歐盟委員會條例（EC)No 629/2008規定如原料乳、熱處理乳及其 他乳制品中鉛的限量值為0. 02mg/kg。
[0005] 工業化進程使得環境中重金屬污染日益嚴重，重金屬由環境向奶牛體內及牛乳中 遷移的概率增大，日常生活中奶牛因意外攝入或接觸鉛污染投入品后，會引起所產牛乳中 鉛含量超標。當奶牛因意外攝入或接觸鉛污染投入品使所泌牛乳中鉛含量超過國家限量 標準（0.05mg/kg)時，奶牛所泌牛乳無法作為原料乳進行生產，但是奶牛成本較大，將其淘 汰企業損失較大，對于這種泌乳中鉛含量超標，但并未達到鉛中毒水平的奶牛仍有其商業 價值，可以將其隔離飼養，等待奶牛通過自身代謝將鉛排出，直至其所分泌的牛乳中鉛含 量低于國家限量標準后才能再次作為原料乳進行生產，但是為了監測被隔離奶牛牛乳中鉛 含量的消退水平及消退至國家限量值以下的時間，就必須對奶牛所分泌的牛乳進行實時檢 測，增加了人力、物力及企業經營成本，增大了企業損失。因此，現有技術急需一種能夠預測 牛乳中鉛含量消退的方法，以減輕企業人力、物力的投入，節約成本、減少損失，同時也為乳 品的安全提供有力可靠的保證。
【發明內容】
[0006] 為解決現有技術的不足，本發明提供了一種奶牛泌乳中鉛含量消退的預測方法及 應用，采用的技術方案如下：
[0007] 本發明的目的在于提供一種奶牛泌乳中鉛含量消退的預測方法，該方法是收集鉛 超標奶牛所分泌的牛乳，檢測牛乳中鉛的初始濃度，對鉛超標奶牛隔離飼喂管理，按照采樣 方案采集隔離奶牛所分泌的牛乳，對所采集的牛乳進行鉛含量的測定，對所得鉛含量數據 進行統計分析獲得擬合方程，再對擬合方程進行驗證后獲得預測方法，利用所得預測方程 預測鉛超標奶牛泌乳中的鉛含量消退時間；所述預測方程為：：Y = XA2. 0289+2. 2300X2); 其中，X為隔離后天數，Y為牛乳中鉛的質量濃度。
[0008] 所述方法的步驟如下：
[0009] 1)收集鉛超標奶牛所分泌的牛乳，檢測牛乳中鉛的初始濃度；
[0010] 2)對鉛超標奶牛隔離飼喂管理，按照采樣方案采集隔離奶牛所分泌的牛乳；
[0011] 3)對所采集的牛乳進行樣品前處理，檢測牛乳中鉛的含量；
[0012] 4)對檢測數據進行統計分析，獲得得到擬合方程，對擬合方程進行驗證后獲得預 測方程所述預測方程為：Y = XA2. 0289+2. 2300X2);其中X為隔離后天數，Y為牛乳中鉛的 質星濃度；
[0013] 6)利用預測方程預測奶牛泌乳中鉛濃度消退時間。
[0014] 所述步驟1)中鉛超標奶牛為所分泌的牛乳中鉛含量超過0. 05mg/kg的非中毒奶 牛。
[0015] 所述步驟1)中奶牛品種為荷斯坦奶牛。
[0016] 所述步驟1)中初始濃度不高于〇? 2315mg/kg。
[0017] 步驟2)所述采樣方案，是將剛隔離奶牛采集的乳樣記為第1天，第1天至第19天 每天采樣一次，每次所采樣品來自當天7點、15點和23點所榨乳得到的混合乳；第20天至 第47天，隔天采樣一次，每次所采樣品來自當天7點、15點和23點所榨乳得到的混合乳。
[0018] 優選地，步驟3)所述檢測牛乳中的鉛含量，是采用石墨爐原子吸收光譜法進行檢 測。
[0019] 步驟4)所述統計分析，是對所得鉛含量數據進行非線性擬合。
[0020] 所述方法的具體步驟為：
[0021] 1)收集鉛含量在〇? 05-0. 2315mg/kg的超標牛乳樣品，并測定初始濃度；
[0022] 2)對鉛超標奶牛隔離飼喂管理，按照采樣方案采集隔離奶牛所分泌的牛乳；
[0023] 3)所述采樣方案為：剛隔離奶牛采集的乳樣記為第1天，第1天至第19天每天采 樣一次，每次所采樣品來自當天7點、15點和23點所榨乳得到的混合乳；第20天至第47 天，隔天采樣一次，每次所采樣品來自當天7點、15點和23點所榨乳得到的混合乳；
[0024] 4)對所采集的牛乳進行樣品前處理，采用石墨爐原子吸收光譜法檢測牛乳中鉛的 含量；
[0025] 5)對檢測數據進行非線性擬合獲得擬合方程，再對擬合方程進行驗證獲得預測方 程；
[0026] 6)所述預測方程為：Y = XA2. 0289+2. 2300X2)，其中，X為隔離后天數，Y為牛乳 中鉛的質量濃度；利用步驟4)所得的預測方程預測乳中鉛超標奶牛在泌乳過程中鉛濃度 的消退水平和時間。
[0027] 本發明中奶牛為荷斯坦奶牛，體重為550?620kg，年齡2?4周歲，除奶牛所產牛 乳中鉛含量超標外，無其他疾病，體況良好，且奶牛未出現鉛中毒癥狀。
[0028] 本發明所述的方法可以應用于預測鉛超標奶牛在泌乳過程中鉛濃度消退水平及 消退至限量濃度以下所需時間。
[0029] 本發明對發現的乳中鉛超標奶牛進行隔離管理，對每天榨乳的樣品進行采集、儲 藏等，為了達到預期良好效果，構建了大量的樣本信息，保證了所采樣品準確性，防止了非 監測乳混入或樣品間的交叉污染情況的發生。本發明對所采乳中鉛的檢測準確度高，方法 標準一致，同一人檢測完成所有樣本，以減少系統誤差。本發明利用IstOpt數學分析軟件 對采集后樣品檢測的結果進行統計分析，可對結果曲線進行非線性擬合，需要對擬合出的 曲線進行有效的篩選評估，并進行大量的檢測及計算驗證，以篩選出最優的曲線擬合方程。
[0030] 本發明有益效果：
[0031] 本發明所述方法只需已知奶牛所產乳中鉛超標的初始濃度，即可通過方程預測此 后每一天奶牛所產乳中鉛的濃度，無需對乳中鉛超標的奶牛每天進行奶樣的采集、檢測，操 作簡便，準確度高。減少了因需要對奶牛所產乳中鉛濃度的監測而消耗的人力成本，包括奶 樣的采集、貯存、檢測等，物力成本包括收集牛奶樣品所用的耗材成本，檢測乳中重金屬所 用的實驗方法的試劑、耗材、儀器分析等諸多成本。同時本發明所述方法是一種極為省時高 效的牛乳鉛濃度實時監測方法，預測準確性高，解決了傳統監測方法用時比較長、監測結 果滯后性等問題。此外，本發明所述方法對奶牛所產乳中鉛濃度消退的預測，為原料乳中鉛 風險因子的監測提供了有效手段，為乳品安全提供了可靠的保證。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032] 圖1為最佳擬合方程曲線。
[0033] 圖2計算值與實際值殘差柱形圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面結合具體實施例對本發明做進一步說明，但本發明不受實施例的限制。
[0035] 實施例1 :案例發現
[0036] 東北地區某牧場經檢測發現了一批乳中鉛含量超出國家限量標準（0.05mg/kg) 的荷斯坦奶牛，經排查確證奶牛是由于誤食了被廢棄蓄電池污染的青儲玉米引起的牛乳中 鉛超標。
[0037] 實施例2 :奶牛飼喂管理及樣品的采集
[0038] 參照實施例1選取鉛超標奶牛。
[0039] 從實施例1中的乳中鉛含量超標的荷斯坦奶牛中選取40頭進行隔離飼喂，并排除 鉛污染投入品青儲玉米、飼料、水等的攝入。進行飼喂及榨乳，每天三次榨乳，榨乳時間為每 天的7點、15點、23點。
[0040] 每次榨乳期間用酸清洗過的聚乙烯取樣瓶取約150mL奶樣放于4°C冰箱儲存， 待三個時間的的乳樣采集完畢后，以早中晚4:3:3的體積比混合三個采樣點的樣品，分裝 到50mL酸清洗過的聚乙烯塑料離心管中（一式三份），將采集的樣品進行編號，立即放 入-20°C冰箱內保存。剛隔離奶牛采集的乳樣記為第1天，第1天至第19天每天采樣一次， 每次所采樣品來自當天7點、15點和23點所榨乳得混合乳；第20天至第47天，隔天采樣 一次，每次所采樣品來自當天7點、15點和23點所榨乳得混合乳；
[0041] 實施例3 :奶樣中鉛含量的檢測
[0042] 參照實施例2進行樣品收集。
[0043] (1)樣品前處理
[0044] 將奶樣由-20°C冰箱取出置于室溫（25°C )中解凍，在漩渦振蕩器上震蕩混勻。用 一次性塑料吸管稱取約5g奶樣（精確到0. OOlg)于50mL玻璃消解管中，加入IOmL 9:1混 酸（硝酸：高氯酸），加蓋浸泡過夜進行預消解，過夜消解后再將消解管放到電熱消解儀上 先在KKTC下加熱消解，待消解液呈黃色透明狀態時，將溫度逐步提升（120°C -150°C )，最 后升高到180°C以上加熱消解趕酸，若樣品變為黑色，則滴加數滴濃硝酸繼續消解直至黑色 消失，待加熱到樣品近干后，取下消解管冷卻后用2%硝酸定容到50ml，充分搖勻待上機檢 測。同時做3個平行試劑空白。
[0045] (2)石墨爐原子吸收光譜法檢測鉛含量
[0046] a?標準曲線的繪制
[0047] 把40 y g/L鉛標準工作液，放在系統所編輯的樣品盤的杯位，儀器根據編輯好的 濃度梯度進行梯度稀釋并自動引入樣品標準溶液，稀釋液為超純水。鉛的標準溶液濃度分 別為 〇 U g/L、4 ii g/L、10 ii g/L、20 ii g/L、30 ii g/L、40 ii g/L。儀器測量由低濃度到高濃度， 進樣量為20 iiL。校準曲線校準類型為Linear, Calculated Intercept,采用外標法進行測 量，以標準物質的濃度為自變量，元素吸光度為因變量，利用儀器AA WinLab軟件處理做線 性回歸，繪制出標準曲線，并得到相關系數，以用于樣品濃度的測量。
[0048] b.儀器的條件
[0049] 表1石墨爐原子吸收光譜儀工作參數
[0050]
【權利要求】
1. 一種奶牛泌乳中鉛含量消退的預測方法，其特征在于：收集鉛超標奶牛所分泌的牛 乳，檢測牛乳中鉛的初始濃度，對鉛超標奶牛隔離飼喂管理，按照采樣方案采集隔離奶牛所 分泌的牛乳，對所采集的牛乳進行鉛含量測定，對所得鉛含量數據進行統計分析獲得擬合 方程，再對擬合方程進行驗證后獲得預測方程，利用所得預測方程預測鉛超標奶牛泌乳中 鉛含量的消退時間； 所述預測方程為：Y = XA2. 0289+2. 2300X2);其中，X為隔離后天數，Y為牛乳中鉛的 質星濃度。
2. 根據權利要求1所述方法，其特征在于，步驟如下： 1) 收集鉛超標奶牛所分泌的牛乳，檢測牛乳中鉛的初始濃度； 2) 對鉛超標奶牛隔離飼喂管理，按照采樣方案采集隔離奶牛所分泌的牛乳； 3) 對所采集的牛乳進行樣品前處理，檢測牛乳中鉛的含量； 4) 對檢測數據進行統計分析，獲得擬合方程，對擬合方程進行驗證后獲得預測方程； 所述預測方程為：Y = XA2. 0289+2. 2300X2);其中，X為隔離后天數，Y為牛乳中鉛的 質星濃度； 5) 利用預測方程預測奶牛泌乳中鉛濃度消退時間。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟1)所述鉛超標奶牛，為所分泌的牛乳 中鉛含量超過〇. 〇5mg/kg的非中毒奶牛。
4. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟1)所述奶牛品種為荷斯坦奶牛。
5. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟1)所述初始濃度不高于0.2315mg/ kg。
6. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟2)所述采樣方案，是將剛隔離奶牛 采集的乳樣記為第1天，第1天至第19天每天采樣一次，每次所采樣品來自當天7點、15點 和23點所榨乳得到的混合乳；第20天至第47天，隔天采樣一次，每次所采樣品來自當天7 點、15點和23點所榨乳得到的混合乳。
7. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟3)所述檢測牛乳中的鉛含量，是采用 石墨爐原子吸收光譜法進行檢測。
8. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟4)所述統計分析，是對所得鉛含量數 據進行非線性擬合。
9. 根據權利要求2所述方法，其特征在于，具體步驟為： 1) 收集鉛含量在〇. 05-0. 2315mg/kg的超標牛乳樣品，并測定初始濃度； 2) 對鉛超標奶牛隔離飼喂管理，按照采樣方案采集隔離奶牛所分泌的牛乳； 所述采樣方案為：剛隔離奶牛采集的乳樣記為第1天，第1天至第19天每天采樣一次， 每次所采樣品來自當天7點、15點和23點所榨乳得到的混合乳；第20天至第47天，隔天 采樣一次，每次所采樣品來自當天7點、15點和23點所榨乳得到的混合乳； 3) 對所采集的牛乳進行樣品前處理，采用石墨爐原子吸收光譜法檢測牛乳中鉛的含 量； 4) 對檢測數據進行非線性擬合獲得擬合方程，再對擬合方程進行驗證獲得預測方程； 所述預測方程為：Y = XA20. 289+2. 2300X2)，其中，X為隔離后天數，Y為牛乳中鉛的質 量濃度； 5)利用步驟4)所得的預測方程預測乳中鉛超標奶牛在泌乳過程中鉛濃度的消退水平 和時間。
10.權利要求1-9所述的方法應用于預測鉛超標奶牛在泌乳過程中鉛濃度消退水平及 消退至限量濃度以下所需時間。
【文檔編號】G06F19/00GK104408314SQ201410705877
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月27日 優先權日:2014年11月27日
【發明者】姜毓君, 滿朝新, 田成新, 李琳瑤, 鄧宇, 劉泳麟, 費鵬, 趙玥明, 李婷, 劉少敏 申請人:黑龍江省乳品工業技術開發中心