一种奶牛泌乳中铅含量消退的预测方法及应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种奶牛泌乳中铅含量消退的预测方法及应用，属于食品安全【技术领域】。本发明通过对铅超标奶牛所分泌的牛乳进行铅含量测定，对所得数据进行统计分析获得拟合方程，再对方程进行验证后获得预测方法，利用所得预测方程来预测铅超标奶牛泌乳中的铅含量消退时间。该方法对牛乳中铅浓度的预测值，相对误差在5％以内，准确率达95.13～98.73％，适用于预测铅超标奶牛在泌乳过程中铅浓度消退水平及消退至限量浓度以下所需时间，减轻了企业人力、物力的投入，节约成本、减少损失，同时也为乳品的安全提供有力可靠的保证。
【专利说明】一种奶牛泌乳中铅含量消退的预测方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种奶牛泌乳中铅含量消退的预测方法及应用，属于食品安全技术领 域。
【背景技术】
[0002] 牛奶是一种营养价值丰富、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。近年来，随着人们生活水平的不断提高，牛奶的人均消费量也大幅度增加，人们越 来越重视牛奶的安全问题。而重金属残留是影响牛奶的安全因素之一，重金属离子不易被 生物过程代谢，因而会造成乳汁中重金属离子含量超标。重金属元素，主要包括铜、铅、铁、 锌、镉、亲、铬、金、银、猛、镍、鹤、钥等约45种，在我国农产、畜产领域内，铅、镉、汞污染的分 布范围以及危害程度较为严重。
[0003] 铅在自然界中分布广泛。由于具有良好的延展性、高密度以及低溶点，铅在人类早 期日常生活中就被大范围使用。目前，各种金属冶炼、蓄电池、油漆涂料、电镀及化工等生产 领域是铅污染的主要来源。另外，汽油中也广泛采用铅化合物作为防爆剂，近年来随着机动 车数量的大量增长，汽车尾气也成为铅污染自然环境的一个重要途径。铅离子进入人体后 会与一系列蛋白质、活性酶和氨基酸相结合，影响人体的神经、血液循环，心血管、消化、泌 尿等系统，造成高血压、心律失常、运动失调以及贫血、昏迷等症状。另外，儿童对铅的毒性 特别敏感，国际医学组织规定当血铅水平超过或等于1〇〇微克/升就可以确诊为儿童铅中 毒。铅中毒会严重影响儿童的体格生长和智力发育，造成生长迟缓、免疫力下降以及儿童多 动症等严重危害。
[0004] 不同国家和组织都对乳及乳制品中铅含量做了限定，中华人民共和国国家标准 GB2762-2012《食品中污染物限量》中规定生乳、巴氏杀菌乳、灭菌乳、发酵乳、调制乳中铅的 限量值为〇. 〇5mg/kg，乳粉、非脱盐乳清粉中铅的限量值为0. 5mg/kg，其他乳制品中铅的限 量值为〇.3mg/kg;国际食品法典委员会（CAC)CODEX STAN 193-1995中规定乳及乳制品中 铅的限量值为〇.〇2mg/kg ;欧盟委员会条例（EC)No 629/2008规定如原料乳、热处理乳及其 他乳制品中铅的限量值为0. 02mg/kg。
[0005] 工业化进程使得环境中重金属污染日益严重，重金属由环境向奶牛体内及牛乳中 迁移的概率增大，日常生活中奶牛因意外摄入或接触铅污染投入品后，会引起所产牛乳中 铅含量超标。当奶牛因意外摄入或接触铅污染投入品使所泌牛乳中铅含量超过国家限量 标准（0.05mg/kg)时，奶牛所泌牛乳无法作为原料乳进行生产，但是奶牛成本较大，将其淘 汰企业损失较大，对于这种泌乳中铅含量超标，但并未达到铅中毒水平的奶牛仍有其商业 价值，可以将其隔离饲养，等待奶牛通过自身代谢将铅排出，直至其所分泌的牛乳中铅含 量低于国家限量标准后才能再次作为原料乳进行生产，但是为了监测被隔离奶牛牛乳中铅 含量的消退水平及消退至国家限量值以下的时间，就必须对奶牛所分泌的牛乳进行实时检 测，增加了人力、物力及企业经营成本，增大了企业损失。因此，现有技术急需一种能够预测 牛乳中铅含量消退的方法，以减轻企业人力、物力的投入，节约成本、减少损失，同时也为乳 品的安全提供有力可靠的保证。
【发明内容】
[0006] 为解决现有技术的不足，本发明提供了一种奶牛泌乳中铅含量消退的预测方法及 应用，采用的技术方案如下：
[0007] 本发明的目的在于提供一种奶牛泌乳中铅含量消退的预测方法，该方法是收集铅 超标奶牛所分泌的牛乳，检测牛乳中铅的初始浓度，对铅超标奶牛隔离饲喂管理，按照采样 方案采集隔离奶牛所分泌的牛乳，对所采集的牛乳进行铅含量的测定，对所得铅含量数据 进行统计分析获得拟合方程，再对拟合方程进行验证后获得预测方法，利用所得预测方程 预测铅超标奶牛泌乳中的铅含量消退时间；所述预测方程为：：Y = XA2. 0289+2. 2300X2); 其中，X为隔离后天数，Y为牛乳中铅的质量浓度。
[0008] 所述方法的步骤如下：
[0009] 1)收集铅超标奶牛所分泌的牛乳，检测牛乳中铅的初始浓度；
[0010] 2)对铅超标奶牛隔离饲喂管理，按照采样方案采集隔离奶牛所分泌的牛乳；
[0011] 3)对所采集的牛乳进行样品前处理，检测牛乳中铅的含量；
[0012] 4)对检测数据进行统计分析，获得得到拟合方程，对拟合方程进行验证后获得预 测方程所述预测方程为：Y = XA2. 0289+2. 2300X2);其中X为隔离后天数，Y为牛乳中铅的 质星浓度；
[0013] 6)利用预测方程预测奶牛泌乳中铅浓度消退时间。
[0014] 所述步骤1)中铅超标奶牛为所分泌的牛乳中铅含量超过0. 05mg/kg的非中毒奶 牛。
[0015] 所述步骤1)中奶牛品种为荷斯坦奶牛。
[0016] 所述步骤1)中初始浓度不高于〇? 2315mg/kg。
[0017] 步骤2)所述采样方案，是将刚隔离奶牛采集的乳样记为第1天，第1天至第19天 每天采样一次，每次所采样品来自当天7点、15点和23点所榨乳得到的混合乳；第20天至 第47天，隔天采样一次，每次所采样品来自当天7点、15点和23点所榨乳得到的混合乳。
[0018] 优选地，步骤3)所述检测牛乳中的铅含量，是采用石墨炉原子吸收光谱法进行检 测。
[0019] 步骤4)所述统计分析，是对所得铅含量数据进行非线性拟合。
[0020] 所述方法的具体步骤为：
[0021] 1)收集铅含量在〇? 05-0. 2315mg/kg的超标牛乳样品，并测定初始浓度；
[0022] 2)对铅超标奶牛隔离饲喂管理，按照采样方案采集隔离奶牛所分泌的牛乳；
[0023] 3)所述采样方案为：刚隔离奶牛采集的乳样记为第1天，第1天至第19天每天采 样一次，每次所采样品来自当天7点、15点和23点所榨乳得到的混合乳；第20天至第47 天，隔天采样一次，每次所采样品来自当天7点、15点和23点所榨乳得到的混合乳；
[0024] 4)对所采集的牛乳进行样品前处理，采用石墨炉原子吸收光谱法检测牛乳中铅的 含量；
[0025] 5)对检测数据进行非线性拟合获得拟合方程，再对拟合方程进行验证获得预测方 程；
[0026] 6)所述预测方程为：Y = XA2. 0289+2. 2300X2)，其中，X为隔离后天数，Y为牛乳 中铅的质量浓度；利用步骤4)所得的预测方程预测乳中铅超标奶牛在泌乳过程中铅浓度 的消退水平和时间。
[0027] 本发明中奶牛为荷斯坦奶牛，体重为550?620kg，年龄2?4周岁，除奶牛所产牛 乳中铅含量超标外，无其他疾病，体况良好，且奶牛未出现铅中毒症状。
[0028] 本发明所述的方法可以应用于预测铅超标奶牛在泌乳过程中铅浓度消退水平及 消退至限量浓度以下所需时间。
[0029] 本发明对发现的乳中铅超标奶牛进行隔离管理，对每天榨乳的样品进行采集、储 藏等，为了达到预期良好效果，构建了大量的样本信息，保证了所采样品准确性，防止了非 监测乳混入或样品间的交叉污染情况的发生。本发明对所采乳中铅的检测准确度高，方法 标准一致，同一人检测完成所有样本，以减少系统误差。本发明利用IstOpt数学分析软件 对采集后样品检测的结果进行统计分析，可对结果曲线进行非线性拟合，需要对拟合出的 曲线进行有效的筛选评估，并进行大量的检测及计算验证，以筛选出最优的曲线拟合方程。
[0030] 本发明有益效果：
[0031] 本发明所述方法只需已知奶牛所产乳中铅超标的初始浓度，即可通过方程预测此 后每一天奶牛所产乳中铅的浓度，无需对乳中铅超标的奶牛每天进行奶样的采集、检测，操 作简便，准确度高。减少了因需要对奶牛所产乳中铅浓度的监测而消耗的人力成本，包括奶 样的采集、贮存、检测等，物力成本包括收集牛奶样品所用的耗材成本，检测乳中重金属所 用的实验方法的试剂、耗材、仪器分析等诸多成本。同时本发明所述方法是一种极为省时高 效的牛乳铅浓度实时监测方法，预测准确性高，解决了传统监测方法用时比较长、监测结 果滞后性等问题。此外，本发明所述方法对奶牛所产乳中铅浓度消退的预测，为原料乳中铅 风险因子的监测提供了有效手段，为乳品安全提供了可靠的保证。
【专利附图】
【附图说明】
[0032] 图1为最佳拟合方程曲线。
[0033] 图2计算值与实际值残差柱形图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
[0035] 实施例1 :案例发现
[0036] 东北地区某牧场经检测发现了一批乳中铅含量超出国家限量标准（0.05mg/kg) 的荷斯坦奶牛，经排查确证奶牛是由于误食了被废弃蓄电池污染的青储玉米引起的牛乳中 铅超标。
[0037] 实施例2 :奶牛饲喂管理及样品的采集
[0038] 参照实施例1选取铅超标奶牛。
[0039] 从实施例1中的乳中铅含量超标的荷斯坦奶牛中选取40头进行隔离饲喂，并排除 铅污染投入品青储玉米、饲料、水等的摄入。进行饲喂及榨乳，每天三次榨乳，榨乳时间为每 天的7点、15点、23点。
[0040] 每次榨乳期间用酸清洗过的聚乙烯取样瓶取约150mL奶样放于4°C冰箱储存， 待三个时间的的乳样采集完毕后，以早中晚4:3:3的体积比混合三个采样点的样品，分装 到50mL酸清洗过的聚乙烯塑料离心管中（一式三份），将采集的样品进行编号，立即放 入-20°C冰箱内保存。刚隔离奶牛采集的乳样记为第1天，第1天至第19天每天采样一次， 每次所采样品来自当天7点、15点和23点所榨乳得混合乳；第20天至第47天，隔天采样 一次，每次所采样品来自当天7点、15点和23点所榨乳得混合乳；
[0041] 实施例3 :奶样中铅含量的检测
[0042] 参照实施例2进行样品收集。
[0043] (1)样品前处理
[0044] 将奶样由-20°C冰箱取出置于室温（25°C )中解冻，在漩涡振荡器上震荡混匀。用 一次性塑料吸管称取约5g奶样（精确到0. OOlg)于50mL玻璃消解管中，加入IOmL 9:1混 酸（硝酸：高氯酸），加盖浸泡过夜进行预消解，过夜消解后再将消解管放到电热消解仪上 先在KKTC下加热消解，待消解液呈黄色透明状态时，将温度逐步提升（120°C -150°C )，最 后升高到180°C以上加热消解赶酸，若样品变为黑色，则滴加数滴浓硝酸继续消解直至黑色 消失，待加热到样品近干后，取下消解管冷却后用2%硝酸定容到50ml，充分摇匀待上机检 测。同时做3个平行试剂空白。
[0045] (2)石墨炉原子吸收光谱法检测铅含量
[0046] a?标准曲线的绘制
[0047] 把40 y g/L铅标准工作液，放在系统所编辑的样品盘的杯位，仪器根据编辑好的 浓度梯度进行梯度稀释并自动引入样品标准溶液，稀释液为超纯水。铅的标准溶液浓度分 别为 〇 U g/L、4 ii g/L、10 ii g/L、20 ii g/L、30 ii g/L、40 ii g/L。仪器测量由低浓度到高浓度， 进样量为20 iiL。校准曲线校准类型为Linear, Calculated Intercept,采用外标法进行测 量，以标准物质的浓度为自变量，元素吸光度为因变量，利用仪器AA WinLab软件处理做线 性回归，绘制出标准曲线，并得到相关系数，以用于样品浓度的测量。
[0048] b.仪器的条件
[0049] 表1石墨炉原子吸收光谱仪工作参数
[0050]
【权利要求】
1. 一种奶牛泌乳中铅含量消退的预测方法，其特征在于：收集铅超标奶牛所分泌的牛 乳，检测牛乳中铅的初始浓度，对铅超标奶牛隔离饲喂管理，按照采样方案采集隔离奶牛所 分泌的牛乳，对所采集的牛乳进行铅含量测定，对所得铅含量数据进行统计分析获得拟合 方程，再对拟合方程进行验证后获得预测方程，利用所得预测方程预测铅超标奶牛泌乳中 铅含量的消退时间； 所述预测方程为：Y = XA2. 0289+2. 2300X2);其中，X为隔离后天数，Y为牛乳中铅的 质星浓度。
2. 根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤如下： 1) 收集铅超标奶牛所分泌的牛乳，检测牛乳中铅的初始浓度； 2) 对铅超标奶牛隔离饲喂管理，按照采样方案采集隔离奶牛所分泌的牛乳； 3) 对所采集的牛乳进行样品前处理，检测牛乳中铅的含量； 4) 对检测数据进行统计分析，获得拟合方程，对拟合方程进行验证后获得预测方程； 所述预测方程为：Y = XA2. 0289+2. 2300X2);其中，X为隔离后天数，Y为牛乳中铅的 质星浓度； 5) 利用预测方程预测奶牛泌乳中铅浓度消退时间。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)所述铅超标奶牛，为所分泌的牛乳 中铅含量超过〇. 〇5mg/kg的非中毒奶牛。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)所述奶牛品种为荷斯坦奶牛。
5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)所述初始浓度不高于0.2315mg/ kg。
6. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2)所述采样方案，是将刚隔离奶牛 采集的乳样记为第1天，第1天至第19天每天采样一次，每次所采样品来自当天7点、15点 和23点所榨乳得到的混合乳；第20天至第47天，隔天采样一次，每次所采样品来自当天7 点、15点和23点所榨乳得到的混合乳。
7. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3)所述检测牛乳中的铅含量，是采用 石墨炉原子吸收光谱法进行检测。
8. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤4)所述统计分析，是对所得铅含量数 据进行非线性拟合。
9. 根据权利要求2所述方法，其特征在于，具体步骤为： 1) 收集铅含量在〇. 05-0. 2315mg/kg的超标牛乳样品，并测定初始浓度； 2) 对铅超标奶牛隔离饲喂管理，按照采样方案采集隔离奶牛所分泌的牛乳； 所述采样方案为：刚隔离奶牛采集的乳样记为第1天，第1天至第19天每天采样一次， 每次所采样品来自当天7点、15点和23点所榨乳得到的混合乳；第20天至第47天，隔天 采样一次，每次所采样品来自当天7点、15点和23点所榨乳得到的混合乳； 3) 对所采集的牛乳进行样品前处理，采用石墨炉原子吸收光谱法检测牛乳中铅的含 量； 4) 对检测数据进行非线性拟合获得拟合方程，再对拟合方程进行验证获得预测方程； 所述预测方程为：Y = XA20. 289+2. 2300X2)，其中，X为隔离后天数，Y为牛乳中铅的质 量浓度； 5)利用步骤4)所得的预测方程预测乳中铅超标奶牛在泌乳过程中铅浓度的消退水平 和时间。
10.权利要求1-9所述的方法应用于预测铅超标奶牛在泌乳过程中铅浓度消退水平及 消退至限量浓度以下所需时间。
【文档编号】G06F19/00GK104408314SQ201410705877
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】姜毓君, 满朝新, 田成新, 李琳瑶, 邓宇, 刘泳麟, 费鹏, 赵玥明, 李婷, 刘少敏 申请人:黑龙江省乳品工业技术开发中心