近红外蛋白检测

近年来，近红外成像在生物研究领域越来越热。近红外光（Near Infrared，NIR）是介于可见光（ⅥS）和中红外光（MIR）之间的电磁波，习惯上将近红外区划分为近红外短波（780-1100nm）和近红外长波（1100-2526nm）两个区域。UVP的BioSpectrum系统和BioLite多谱光源结合进行近红外（NIR）成像具有快速、高效和简单的特点。同时可选择多种激发和发射滤光片，使研究者可以检测和定量几乎任何的荧光染料（从可见光到近红外）。本文主要探讨如何使用BioSpectrum系统和BioLite多谱光源进行在蛋白印迹多重近红外成像。

玉米蛋白粉是玉米深加工的产物，玉米经过去皮、脱胚等工艺生产出玉米油、玉米淀粉、玉米蛋白粉等各种产品，其中玉米蛋白粉是饲料行业的重要高蛋白质原料，与豆粕等高蛋白原料一样具有增加饲料蛋白含量的功效。玉米蛋白粉的含水量不仅决定干物质的含量，还对玉米蛋白粉储存保质期影响很大；玉米蛋白粉蛋白质含量高低是其重要的质量指标；玉米蛋白粉中的灰分含量决定其无机物含量的高低，以上三个指标是饲料生产厂家采购原料必须分析的指标，而且玉米蛋白粉的货值高，对饲料产品的成本影响很大，其质量指标被各个饲料厂所重视。传统分析蛋白质含量的方法是凯氏定氮法，需要经过粉碎、称重、消化、蒸馏、滴定等复杂地实验过程，时间长，不能满足配方师对时效性要求，而且浪费大量的人力和实验室试剂；水分测定的传统方法是使用烘箱失重法，同样需要2个小时以上的分析时间，而且消耗大量的电力能源；灰分的传统方法是马弗炉灰化发，需要大量电力能源，浪费时间。实验室常规分析还需要配备场地、人员和各种各样的仪器，终年累月地重复这些复杂的“瓶瓶罐罐”的分析，如果采用近红外技术，不仅可以将日常分析样品收集采集近红外光谱，建立蛋白质、水分、灰分的近红外模型，减少实验室常规仪器的购置和实验室空间及人员配置，而且还具有速度快（分析一个样品可以控制在1分钟内完成）、重复性好等优点。

采用傅立叶变换近红外光谱法检测鲜猪肉中肌内脂肪"蛋白质和水分含量# 以常规化学分析测定值作建模数据$采用偏最小二乘% ?A&回归法建立鲜猪肉各组分含量的定量分析模型$并以肉样平行扫描光谱验证分析模型预测的准确性和重现性’ 结果$肉样肌内脂肪"蛋白质和水分模型预测值和化学分析测定值的配对 检验差异均不显著%!T.E.!&$ 预测均方差%+PAJ & 分别为.E22.".E0"- 和.E2Q"(模型重复预测的相对标准偏差%+AU&分别为.EMM,V".E2Q0W和.E..,W’结果表明$该方法结果准确可靠$适用于鲜猪肉中肌内脂肪"蛋白质和水分的快速定量检测’

采用步琦公司N-500 近红外光谱分析仪，结合近红外分析软件NIRCal5.2，建立了玉米淀粉中蛋白质的定量模型。结果显示，蛋白质模型的建模集标准残差（RMSEC）为0.014，验证集标准残差（RMSEP）分别为0.016，利用20 个玉米淀粉样品对模型进行验证，验证结果表明误差范围均在允许范围之内。模型测量准确度满足客户需求，很好地解决了客户测试样品多，人员安排紧张的难题。

( 1 ) 本 研究 运用 人工 神经 网络 ( A N N) 建 立 的肉馅 的脂肪 、 蛋 白和水分的近红外模型是成 功的 ， 可以用于实践 中。( 2 ) 本研究通过建立 整块牛 肉预测模 型 ， 证 明了近红外技术测定整块牛肉的化学成分是可行的 。 整块 牛 肉脂肪模型建立蹬较成功 ， 但脂肪和蛋白的预测相关 系数有待进一步提高 。( 3 ) 本试验采用 国产 S u p N I R - 1 0 0 0近红外光 谱仪 ， 所建肉馅和整块 牛肉的模 型较成功 ， 说 明我 国的近红 外设备 已具备较高的品质 ， 并且与国外近红外光谱仪相 比经济很 多 ， 大大节省了检测的成本 。( 4 ) 本试验 对 整块 牛 肉进 行 了谱 图采 集 ， 建立 了脂 肪 、蛋 白和水分 的整块牛 肉模型 ， 这就为近红外技术 在线 应用的更进一步研 究奠定 了基础 。

近红外应用于酒糟（DDGS）饲料生产控制及质量检测中，开发了DDGS饲料粗蛋白含量和水分测定的工厂校准，并对该校准进行了测试。试验证明该校准符合国家标准的要求。

本文采用近红外光谱技术结合三层BP-ANN算法，建立豆粕水分、粗蛋白和残油的定量分析模型。对验证样品的预测结果及稳定性试验结果表明，该方法分析结果准确性和稳定性满足传统分析方法的国标要求。该方法操作简便，分析结果准确，适用于豆粕产品的水分、粗蛋白及残油品质指标的快速分析。

荧光探针通过特定波段（700-800nm）的荧光染料标记，并与生物体内肿瘤特异性的目标蛋白靶向结合、表达，以组织蛋白和蛋白酶作为近红外荧光成像靶点，通过近红外成像系统获得肿瘤标记物图像，实现对肿瘤的示踪、定性甚至定量诊断。

2008年，“三鹿”等企业将三聚氰胺加入牛奶中以提高蛋白含量的恶性事件举世震惊！对社会产生了巨大的负面影响，严重打击了人民群众对乳品行业的信任，在短时间内形成全国大面积乳品滞销，致使我国乳品行业发展受到空前摧残。三聚氰胺的添加可使牛奶及奶粉中的蛋白质含量提高，造成蛋白质“虚高”现象。　　牛奶中蛋白质含量检测的国标方法是凯式定氮法，该法不仅适用于乳及乳制品中蛋白质含量的测定，而且适用于其他样品的测定。但操作步骤（消化、蒸馏、滴定）较为复杂，消解过程中需要大量腐蚀性样品浓硫酸，所需时间较长（约2小时），消解温度高（300~500℃），且凯式定氮法测定样品时会将样品中的非蛋白氮也当做蛋白质计算，正是由于方法的这个弊端，才给了不法分子可乘之机，出现了“三聚氰胺”事件。　　对于乳制品中蛋白质的检测，目前常用的方法除了凯式定氮法外，还有杜马斯燃烧法和红外光谱法：杜马斯燃烧法与凯式定氮相比，试剂用量少、省时，可以应用于测定动物营养品中氮含量的测定，但不足之处在于样品称量要求比较苛刻，一般称样量在200 mg左右，对于液体样品的称量难度较大，同样无法区分样品中蛋白质氮和非蛋白质氮；红外光谱法无需对样品进行前处理，具有检测速度快、无损、不消耗化学试剂以及节省人、物力等特点。但目前我国在近红外光谱技术的总体研究水平与国外相比的差距较大，基础研究薄弱，除部分领域外，测量所用的标准仪器、软件基本上都需要进口，检测成本较高，很难推广使用。针对以上情况，我们研制开发出了用于乳及乳制品中真蛋白快速检测的仪器：　　GDYN-200S蛋白质快速检测仪：实现了乳及乳制品中真蛋白的快速检测，检测结果不受非蛋白氮的干扰，且不需要高温、强酸消解，操作简单，污染小，检测成本低，且检测速度快，单个从样品处理到给出检测结果，牛奶样品小于5分钟，奶粉样品小于10分钟。

近红外法可更快更方便的测量小麦蛋白。 S450 近红外光谱分析仪对比进口仪器。测试项目包括：内容光谱图，仪器模型性能对比，仪器模型稳定性测试，台间仪器模型传递测试，仪器波长指标的长期稳定性

一、近红外分析仪在饲料品质分析的应用场景及优势1.1 应用场景近红外分析仪在配合饲料整个生产过程中可以设置的质量监控点，如图1所示的1~5。1）原料进厂时的品质监控2）生产工艺过程及时监控：在混合工艺、膨化工艺及制粒工艺设置品质监控点3）成品质量判断 图1：配合饲料生产流程图1.2 应用优势近红外分析仪在饲料配合料生产过程中的各个应用点监测带来的优势：1）快速分析来料品质，便于快速卸货，并对各个供应商来料情况进行评估管理。通过快速分析大宗原料（如玉米，小麦，鱼粉，菜粕，DDGS等）的水分，蛋白及脂肪含量，便于快速卸货，加快收购速度，并与供应商商定可能的结果及价格，将低于要求的原料进行降价收购或退换。另外，快速分析鱼粉的各种氨基酸含量，获得各含量的比例关系，可以方便快速地判别鱼粉是否存在掺杂掺假行为；方便饲料配方技术员进行合理配方。2）生产过程中品质快速监控，及时反馈并指导生产调整工艺参数，减少返工费用。实时检测生产过程中饲料半成品的水分含量，根据水分含量进行调质，有利于饲料制粒和膨化成型。实时检测生产过程中饲料半成品的蛋白含量，根据蛋白波动反映混合设备异常或投料异常。例如，在搅拌机及制粒工艺中分别取样，快速测定水分。如果搅拌机中混合料的水分偏高，会通知制粒过程需要多吹下冷风，带走水分，控制下水分。如果水分正常，则要求制粒后的样品水分与搅拌机中混合物的水分相当，否则需要控制蒸汽通量。3）成品品质快速分析快速分析成品的常规指标（如水分，粗蛋白，粗脂肪，粗纤维，钙，磷，盐分等），判断是否满足配方要求，是否满足饲料标签要求；对于急于出货的成品料，可以快速地进行判断，保证出货的同时也防止不合格产品流向市场。 因此，近红外分析仪在饲料企业的应用，不仅能大大减少实验室化验成本，同时还降低原料成本和成品返工费用，提高产品质量的稳定性，从而为企业带来巨大的效益。

由于测试过程的快速和无损，近红外（NIR）光谱是一种很有吸引力的粉末物质中掺杂物的筛查工具。当然，对于ppm或ppb量级的痕量杂质，近红外光谱的灵敏度无法与像GC/MS这样的技术竞争。如果没有样品预处理过程，近红外光谱的检测限在0.1%的水平，这对于含量一般在百分之几的商品掺杂物的筛查已经足够了。三聚氰胺（melamine）是一种商品掺杂物。如果使用凯氏定氮法或燃烧法通过总氮含量间接测定蛋白质的含量，加入三聚氰胺可以提高样品中表观蛋白质含量。在奶粉和谷朊粉（面筋粉）中掺杂三聚氰胺的恶性事件已经发生了很多。目前食品和药物中三聚氰胺的含量上限一般在1~2 ppm。近红外光谱并不适合于检测成品中如此低含量的三聚氰胺，但是非常适合于筛查原材料。相比于在成品中检测出三聚氰胺，如果在原材料中检测出三聚氰胺则更容易追查其来源。

中央储备粮德州直属库采用8611灰分型近红外谷物分析仪，通过上百次试验，自行开发了小麦水分、粗蛋白质常数的调整和是面筋参数的曲线校准工作，使近红外谷物分析仪的检测范围进一步扩大。

手持式近红外光谱仪microPHAZIR Rx 可对奶粉原料中重要指标的含量进行现场快速的检测，仅需几秒钟即可得到成分含量值，是一种快速无损无污染的检测手段，非常适合于现场检测。

目前市场上牛奶的价值在于其中的蛋白质，其蛋白质含量的标准检测方法是对氮含量进行测试，然后推算出其蛋白质含量。因此添加一些氮含量高的化学物质例如尿素，能够在降低成本的情况下提高牛奶的表观氮含量。天然牛奶中尿素的含量大约在0.02%-0.05%，而牛奶中高含量的尿素通常是掺杂所得。另一种掺杂物蔗糖通常用于提高牛奶中碳水化合物的含量和重量，这也使得在通过标准乳糖测试的同时可以添加更多的水。本文介绍的近红外光谱配合PerkinElmer的掺杂物筛查技术（Adulterant Screen）可以用于检测任何故意或意外的牛奶掺杂。

目前市场上牛奶的价值在于其中的蛋白质，其蛋白质含量的标准检测方法是对氮含量进行测试，然后推算出其蛋白质含量。因此添加一些氮含量高的化学物质例如尿素，能够在降低成本的情况下提高牛奶的表观氮含量。天然牛奶中尿素的含量大约在0.02%-0.05%，而牛奶中高含量的尿素通常是掺杂所得。另一种掺杂物蔗糖通常用于提高牛奶中碳水化合物的含量和重量，这也使得在通过标准乳糖测试的同时可以添加更多的水。本文介绍的近红外光谱配合PerkinElmer的掺杂物筛查技术（Adulterant Screen）可以用于检测任何故意或意外的牛奶掺杂。

使用Perten公司近红外测定仪和所提供的软件，开发了测定豆浆晶中蛋白质和糖分的定标曲线。测定结果表明：近红外仪测定结果与实验室常规方法测定结果相关性大于0.98，两者测定结果差异蛋白质为026%、糖粉为0.38%，说明利用近红外技术可以快速、准确地测定豆浆晶中蛋白质和糖分的含量。

在鸡蛋孵化过程中，部分鸡蛋由于未受精不能正常出雏。近红外光谱技术凭借其速度快，效率高，无损的特点，为早期种蛋的无损伤在线鉴别提供新方法。

三聚氰胺是牛奶中一种常见的掺杂物，它能提高氮含量，因此给人一种蛋白质含量提高的假象从而获得高的市场价格。三聚氰胺掺杂可以说是致命的，2008年中国有6名婴儿死于三聚氰胺掺杂奶粉并且导致数千人生病。因此，在全球发布了更严格的法规和改进的检测方法，其中包含了运用PerkinElmer DairyGuardTM食品分析仪的方法对奶粉进行检测。然而，三聚氰胺掺杂的案例仍然发生在其它的奶制品中。2014年中国的广东省查获25吨酸奶片糖含有三聚氰胺。下面的内容就是关于用近红外NIR的检测方法检测酸奶糖中的三聚氰胺掺杂。近红外光谱（NIR）与掺杂物筛查方法（Adulterant Screen）结合是一种检测酸奶糖中三聚氰胺掺杂物的快速简单的方法。掺杂物筛查的软件能够准确的预测三聚氰胺的浓度水平以及识别出其它潜在的掺杂物。快速实现对酸奶糖和类似产品的方法开发

研究利用近红外漫反射光谱法（NIDRS）测定青贮玉米的体外干物质消化率 (IVDMD)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维 (ADF)、粗蛋白（CP）和粗脂肪（EE）含量的可行性。

三聚氰胺（melamine）是一种商品掺杂物。如果使用凯氏定氮法或燃烧法通过总氮含量间接测定蛋白质的含量，加入三聚氰胺可以提高样品中表观蛋白质含量。在奶粉和谷朊粉（面筋粉）中掺杂三聚氰胺的恶性事件已经发生了很多。选择掺杂三聚氰胺这种廉价物质是因为其中氮元素含量达到66%，大约是相同质量蛋白质中氮含量的4倍。实际上，混合物中三聚氰胺的加入量达到百分之几时（远高于ppm含量水平）才能够显著降低生产成本。2007期间发生于美国的谷朊粉掺假事件中，掺假谷朊粉中三聚氰胺的含量达到了8%，而最终的宠物食品中三聚氰胺的含量低于0.2%。目前食品和药物中三聚氰胺的含量上限一般在1~2 ppm。近红外光谱并不适合于检测成品中如此低含量的三聚氰胺，但是非常适合于筛查原材料。相比于在成品中检测出三聚氰胺，如果在原材料中检测出三聚氰胺则更容易追查其来源。

使用Perten公司近红外测定仪和所提供的软件，开发了测定豆浆晶中蛋白质和糖分的定标曲线。测定结果表明：近红外仪测定结果与实验室常规方法测定结果相关性大于0.98，两者测定结果差异蛋白质为026%、糖粉为0.38%，说明利用近红外技术可以快速、准确地测定豆浆晶中蛋白质和糖分的含量。

三聚氰胺是牛奶中一种常见的掺杂物，它能提高氮含量，因此给人一种蛋白质含量提高的假象从而获得高的市场价格。三聚氰胺掺杂可以说是致命的，2008年中国有6名婴儿死于三聚氰胺掺杂奶粉并且导致数千人生病。因此，在全球发布了更严格的法规和改进的检测方法，其中包含了运用PerkinElmer DairyGuardTM食品分析仪的方法对奶粉进行检测。然而，三聚氰胺掺杂的案例仍然发生在其它的奶制品中。2014年中国的广东省查获25吨酸奶片糖含有三聚氰胺。下面的内容就是关于用近红外NIR的检测方法检测酸奶糖中的三聚氰胺掺杂。

结果表明，对于牛肉中的蛋白质脂肪和水分来说，两种分辨率下应用近红外光谱所建定量分析模型相关系数R相差不大，高光谱分辨率( 1.6nm) 下所建立的近红外模型精度要略优于低光谱分辨率( 10nm) 下所建立模型 证实了近红外能够作为一种替代性手段用来检测肉类中的蛋白质脂肪和水分含量 但是对每个参数建立模型时，应注意所选取的样品要在测量范围内均匀分布，且参考值的测定应当与近红外光谱的扫描在时间点上尽可能一致

适用行业及类别：榨油原料(玉葵花籽，油菜籽，大豆、亚麻籽)；生产加工环节（豆粕，葵花脱脂粕等），食用油品质监控（菜籽油，混合油等）。可以快速测定多种质量指标：水分、蛋白、脂肪、纤维、灰分、淀粉、含油量等指标。InfraLUM FT-12型近红外光谱仪提供通用型傅立叶近红外和全谷物分析型，为粮食、谷物、食用油、饲料、食品等领域提供专业品质控制解决方案。仪器内置模型提供粮食谷物行业即用型定标，可以测定玉米、小麦、水稻、大豆、面粉等粮食谷物。用于粮食、谷物在农业产业链的所有阶段，从作物管理、粮食收购、粮食加工储存，到面粉生产的全过程检验及品质分析。

近红外光谱分析技术作为一种快速、无损、简便的绿色测量方法和分析技术，在土壤养分的测定方面扮演着越来越重要的角色。近红外光谱检测技术具有快速、无需样品制备和成本低等一系列优点。近红外光谱能够反映土壤的有机质和全氮等养分信息，使得近红外光谱检测技术在农业与农业环境检测中得到了广泛应用；近红外光谱检测能力主要依靠其对C-H、O-H和N-H功能键的能量吸收进而反映相应土壤养分含量等信息。土壤有机质、氮、磷、钾是农作物生长的主要养分,是土壤养分管理和测土配方施肥的重要对象,随着测土配方施肥技术的大规模推广，迫切需要一种低成本、可靠的土壤养分快速检测方法。

近红外技术是近年发展起来的一种快速检测技术，目前国外在很多领域已有较广泛的应用。近红外光谱的波长为0.76～2.5nm，属于红外光谱。红外光谱还包括中红外（2.5～25nm）和远红外（25～100nm），均介于可见光和微波之间，肉眼无法观察它的存在。不同的红外光谱具有较强的穿透能力，而远红外则有良好的加热特性。Herschel于1800年发现近红外谱区，由于分子在该谱区的波频和吸收信号均较弱，且谱带多相互重叠，信息解析相当困难，在当时技术条件下没有得到开发和应用。近年来电子技术的不断发展，有效地解决了复杂信息的解析问题，从而引发了人们对近红外光谱区的研究和开发。Karl Norris1986年使用近红外光谱和多元现性回归分析测定水分、蛋白质和脂肪的含量取得成功，推进了人类对近红外技术的应用研究。近红外谱区的信息量较为丰富，且近红外技术本身具有无污染、无前处理、无破坏性、在线检测及多组分同时测定等优点，在食品、医药、化工、石油等领域获得了空前的发展。

近红外技术作为一项快速、准确、无损、在线的检测技术，在牛肉质量评定方面有很大的潜力。近些年的报道，近红外技术在牛肉品质(脂肪、蛋白质、水分、pH值、肉色、剪切力等)的预测方面的研究很多，但并未查阅到根据牛肉质量分级标准中各指标集成的分级方法。应加强近红外技术在牛肉质量分级方面的研究，用近红外技术直接建立牛肉质量等级预测模型，或是近红外测得的影响牛肉等级的各指标进行集成来评定牛肉质量等级值得研究。将计算机视觉技术、高光谱技术、图像处理技术与近红外技术进行集成在评定牛肉质量等级方面有很大的潜力。另一方面应加强技术成果转化，使之能为实际的牛肉质量分级所用。

应用近红外漫反射光谱分析技术结合偏最小二乘算法快速检测复合肥中N?P?K的含量?分别对复合肥样品中N?P?K的质量百分数指标和N-H?P-H?K摩尔比指标采用完全相同的参数建立定量分析模型并对检测结果进行比较?N?P和K的质量百分数模型的相关系数分别为0.990?0.992?0.993 相应的RPD值分别为9.63?9.13和11.30?N-H?P-H和K的摩尔比模型的相关系数分别为0.994?0.993?0.995,相对应的RPD值分别为10.81?10.00和12.78?结果表明,应用近红外光谱分析技术可对复合肥中营养成分N?P和K成分含量进行精准定量分析,并且以氢键的摩尔比指标建立的分析模型的线性度和准确性优于质量百分数指标分析模型?

利用瑞典波通86系列近红外收集了国产油菜籽的近红外特征光谱，建立了适合国产油菜籽检测的近红外定标模型。近红外光谱分析技术无需称重，无需化学试剂，可以在1分钟内快速检测油菜籽的质量。实验得到的国产油菜籽近红外水分和脂肪定标模型与国标方法的相关性分别为96.1%和98.9%，SEC为0.18%和0.26%。近红外光谱分析技术可以快速检测国产油菜籽质量，适用油脂加工企业原料收购的检测要求。