隨著北京疫情的再度卷起，食品安全又被推至風(fēng)口浪尖。

食物分類多種多樣，通常情況下都是不均質(zhì)的樣品。不均質(zhì)的樣品肯定不能代表整個(gè)原始樣品材料，這會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，某些成分會(huì)被丟失，或者某些成分被過(guò)度放大，所以均質(zhì)的樣品制備是得到可靠、有代表性分析結(jié)果的基礎(chǔ)，是食品檢測(cè)過(guò)程的關(guān)鍵。這就意味著只需分析幾克或者幾毫克預(yù)處理過(guò)的樣品，就能完美地的代表原始樣品。

想要快速得到具有分析細(xì)度并且均質(zhì)化的樣品？ 那么選擇合適的研磨儀非常重要：

在尋找合適的研磨設(shè)備或工具時(shí)，首先確保該方式不會(huì)改變樣品的固有性質(zhì)，如水分或重金屬含量。其次，考慮樣品的尺寸，粉碎整條魚那么大的樣品或者谷物顆粒這么小的樣品，肯定是采用不同的方式。一般情況下同一臺(tái)研磨設(shè)備不可能兼容樣品尺寸的范圍特別大，又能磨好大尺寸樣品同時(shí)又能磨好小顆粒樣品。第三點(diǎn)，考慮樣品的密度、硬度、稠度、殘余水分或脂肪含量等特性，選擇與其性質(zhì)相符合的粉碎原理。后還需要注意樣品的溫度穩(wěn)定性及團(tuán)聚的傾向性。

實(shí)驗(yàn)室研磨設(shè)備依據(jù)不同的原理設(shè)計(jì)， 例如粉碎硬性、脆性的樣品材料就采用壓力、撞擊力和摩擦力的原理，而當(dāng)樣品是一條凍干魚的時(shí)候，就不適合了，此時(shí)應(yīng)該采用剪切力和切割力來(lái)粉碎處理。

樣品的批次處理量也很重要，有的研磨設(shè)備適合于幾十毫克的樣品，有的研磨儀適合于幾公斤的樣品。旋轉(zhuǎn)式研磨儀更適合于在線處理公斤級(jí)的小麥樣品，而研磨罐容積大50ml的混合型球磨儀就不適合這種應(yīng)用了。

后，研磨配件的材質(zhì)對(duì)研磨效率有很大的影響。研磨配件的材質(zhì)應(yīng)該比樣品的材質(zhì)更硬，以避免過(guò)度磨損。機(jī)械研磨往往會(huì)導(dǎo)致一定程度的磨損，這可能會(huì)影響后續(xù)的分析。因此，在樣品中可能會(huì)發(fā)現(xiàn)微量的元素，如鐵或鋯，但這個(gè)量通常低于大多數(shù)分析的檢出限，因此可以忽略。無(wú)論選用哪種研磨設(shè)備，選擇合適的配件對(duì)研磨效率都有很大的影響。

樣品的干燥或脆化

只有刀式研磨儀適合處理新鮮濕樣或者含水含油的樣品，而不會(huì)出現(xiàn)如機(jī)器堵塞或樣品損失等問(wèn)題。常規(guī)樣品建議先烘干再粉碎。在選擇干燥方法和溫度時(shí)，必須注意待測(cè)定樣品的性質(zhì)不會(huì)以任何方式改變，這對(duì)于溫度敏感或揮發(fā)性組分尤其重要。通常，這類樣品只能在室溫下風(fēng)干。TG 200干燥儀適用于多種產(chǎn)品的溫和快速干燥。

有些軟性、硬性、粘性或高脂肪的食物樣品在進(jìn)行初步的或精細(xì)粉碎之前應(yīng)該先冷凍。例如，巧克力或葡萄干可以很容易在低溫下粉碎，而在室溫下，只能生產(chǎn)出均質(zhì)性較差的糊狀物。一種冷凍方法是在研磨前用液氮（LN₂）使樣品脆化，在-196℃的溫度下，即使是柔軟的小熊軟糖也會(huì)變得又硬又脆，可以輕易被粉碎。另一種方式是將樣品與干冰（固態(tài)二氧化碳）混合。如果樣品中含有揮發(fā)性物質(zhì)，也可選擇低溫粉碎。遇潮濕變性的樣品不能直接用冷卻劑處理，因?yàn)榭諝庵械乃麜?huì)在冷樣品上凝結(jié)，影響樣品性質(zhì)。

常用的食品研磨儀

顯然，同一種樣品可以采用多種不同的研磨機(jī)進(jìn)行粉碎，但是綜合其樣品性質(zhì)、處理量、終出樣細(xì)度以及后續(xù)分析要求，必定會(huì)有一款合適的研磨儀。以下是常用樣品的研磨設(shè)備推薦：

1.      超離心研磨儀ZM200

典型應(yīng)用: 種子、玉米、小麥、海藻干、鹽、糖、魚干、豌豆、堅(jiān)果、杏仁、椰子、咖啡、茶、根莖、明膠、干葉、大米、香料、香草、豆渣等。

2.      旋轉(zhuǎn)敲擊式研磨儀SR 300

典型應(yīng)用: 種子、玉米、小麥、海藻干、鹽、糖、魚干、豌豆、堅(jiān)果、杏仁、椰子、咖啡、茶、根莖、明膠、干葉、大米、香料、香草、豆渣等。

3.      旋風(fēng)磨TWISTER

典型應(yīng)用: 種子、玉米、小麥、豌豆、茶葉、干葉、大米、香料、香草等。

4.      刀式研磨儀GM200 和GM300

典型應(yīng)用: 鮮肉、香草、奶粉、新鮮培根、方便食品、谷物棒、大豆、蛋糕、鮮魚、沙拉、葡萄干、西紅柿、新鮮蔬菜、糖果、果凍、面包、奶酪、肝臟、水果、巧克力、臘腸、湯、土豆、餅干、肉末、漿果、堅(jiān)果、種子、水煮蛋等。

5.      冷凍混合球磨儀MM400和全自動(dòng)冷凍研磨儀Cryomill

典型應(yīng)用: 奶油、香料、草藥、茶葉、橄欖果肉、乳糖粉、蛋殼、果凍、肝臟、香草豆莢、漿果、餅干、煙草、口香糖、小麥、華夫餅、冷凍魚、種子等。

6.      切割式研磨儀SM 100, SM 200, SM 300

典型應(yīng)用: 根莖、茶葉、玉米、凍干魚、骨頭、蘑菇、香料、橘子皮、甜菜丸、乳木果、甘蔗、香草、土豆、可可脂塊等。

應(yīng)用案例

1. 香腸的脂肪含量測(cè)量(GM 300)

香腸脂肪含量高，需要*均質(zhì)化粉碎以確保可靠的分析結(jié)果。如果從樣品中隨機(jī)抽取脂肪含量分析所需的幾克，必將導(dǎo)致分析結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差增加。

先手工將400克香腸切成約20mm的小塊，然后分兩步將其磨碎。*研磨以4000min^-1的轉(zhuǎn)速進(jìn)行，使用的是帶鋸齒的刀頭。在短短25秒內(nèi)，樣品被切成5毫米以下的小塊。鋸齒狀的刀片利于切碎纖維狀的肉，直接取部分樣品進(jìn)行脂肪分析。剩余的樣品再在低溫條件下粉碎：將上一輪處理的樣品以1:2的比例與干冰混合，裝入不銹鋼研磨罐中。使用于低溫研磨的全金屬轉(zhuǎn)刀和蓋子，轉(zhuǎn)速在4000min^-1，粉碎20秒x3（中間間歇2次）。

通過(guò)Smart 6 (CEM GmbH，德國(guó))和Oracle脂肪分析儀(CEM GmbH，德國(guó))結(jié)合核磁共振光譜技術(shù)，對(duì)粗粉碎的樣品和均質(zhì)化樣品的脂肪含量進(jìn)行5次微波干燥分析。測(cè)量條件：4 g樣品在2.5 min內(nèi)干燥，1 min內(nèi)分析。粗粉碎的香腸樣品的脂肪含量變化大于細(xì)磨的均質(zhì)化樣品。粗粒成分的脂肪含量測(cè)定范圍為14.85% ~ 17.12%，標(biāo)準(zhǔn)方差(SD)為0.88%。在均質(zhì)化樣品中，SD降低了10倍以上至0.07%，脂肪含量從15.84%至16.02%(相對(duì)SD從5.63%降至0.45%).

左:粗粉碎的香腸樣品中脂肪含量不同，均質(zhì)化樣品中脂肪含量穩(wěn)定;
右:5個(gè)樣品各取平均值，均質(zhì)化的處理大大降低了脂肪含量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1. 魚體內(nèi)多氯聯(lián)苯的檢測(cè)(SM300)

魚類樣品的均質(zhì)化是一個(gè)挑戰(zhàn)，魚的鱗片、魚皮和魚骨都是粉碎的難點(diǎn)，大多數(shù)研磨儀處理魚類之后仍然含較大的塊。魚的高脂肪含量也給粉碎帶來(lái)了更多困難，因?yàn)橹绢w粒粘在一起形成大塊，阻礙研磨過(guò)程，使樣品不均勻。將魚樣品冷凍干燥之后，使用切割式研磨儀SM 300能夠很好地解決這個(gè)問(wèn)題。

125克(4條魚，預(yù)先切一次)的鯉魚或大比目魚使用切割式研磨儀SM 300以3000min^-1的轉(zhuǎn)速被粉碎，使用1mm底篩， v形轉(zhuǎn)刀，配合使用旋風(fēng)分離器冷卻樣品，研磨2分鐘后，魚被研磨成1mm顆粒，沒(méi)有明顯的生熱。

2. 人參中的人參內(nèi)酯的測(cè)量(MM400)

*人參對(duì)健康有益，可以增強(qiáng)免疫力，支持心血管系統(tǒng)等等，人參中含有的化學(xué)物質(zhì)，如人參皂苷，就是有益的。少量的人參根莖(<8mm)，可以用冷凍混合球磨儀MM400粉碎。如果樣品較大，需要預(yù)切割，如使用切割式研磨儀配平行轉(zhuǎn)刀。將17ml預(yù)粉碎之后的人參顆粒放入50ml不銹鋼研磨罐中，使用MM400粉碎，加入15個(gè)直徑10mm的研磨球，30hz頻率研磨4分鐘后，出樣細(xì)度<100um。

3. 大豆中轉(zhuǎn)基因生物的檢測(cè)(GM 200)

聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)是一種檢測(cè)食品中轉(zhuǎn)基因生物的方法。在進(jìn)行PCR之前，樣品必須進(jìn)行均質(zhì)化。要保證轉(zhuǎn)基因生物檢測(cè)有意義并具有靈敏性，必須要得到有代表性的樣品。從20噸大豆中提取約2.5公斤的實(shí)驗(yàn)室樣品。對(duì)于轉(zhuǎn)基因生物的檢測(cè)，需要更少的分析樣品，大概玉米或大豆1000克，取樣之后在GM 200中*粉碎均質(zhì)化。對(duì)于PCR分析，只需要2mg的樣品材料。在GM200中均質(zhì)化處理 就是為了確保這2毫克能代表整個(gè)樣品。像大豆這樣的顆粒狀食品在不銹鋼研磨罐中以10000min^-1的轉(zhuǎn)速粉碎。250 g樣品研磨處理30s后可以得到<0.5 mm的樣品。

特殊應(yīng)用——食品樣品的冷凍研磨

大多數(shù)樣品材料可以在室溫下研磨到所需的分析細(xì)度。但也有特殊情況，微小的溫度上升就可能導(dǎo)致樣品變性，彈性變形等。此外，油膩或粘稠的食品樣品在室溫下有可能不易研磨。對(duì)于粘性的，脂肪的，半液體的樣品（如奶酪，葡萄干，酒膠或杏仁糖），常溫研磨會(huì)團(tuán)聚，低溫研磨是合適的方法，樣品不會(huì)團(tuán)聚，并有效地均質(zhì)化。在低溫條件下，能減少酒精等揮發(fā)性成分的損失，甚至能保留從塑料包轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到食品里的軟化劑殘留物。此外，冷凍研磨保存了維生素或蛋白質(zhì)的原始結(jié)構(gòu)。低溫冷凍研磨是用液氮LN₂(-196℃)或干冰(固態(tài)CO₂;-78℃)，使樣品變脆，更容易斷裂。

可用于冷凍研磨的儀器：冷凍混合球磨儀MM400; 全自動(dòng)冷凍研磨儀Cryomill;超離心研磨儀ZM200; 刀式研磨儀GM200/GM300。

結(jié)論

大量的應(yīng)用實(shí)例表明，在任何食品分析之前，樣品制備是質(zhì)量控制過(guò)程中*的一步，因?yàn)橹挥?均質(zhì)化的樣品才能提供可靠和可重復(fù)的分析結(jié)果。盡可能多的了解樣品性質(zhì)、研磨設(shè)備原理、配件的選擇，能夠幫助您在短的時(shí)間內(nèi)得到精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。