快速测试以确保高品质的牛奶

在德国和整个欧盟，食品安全和食品质量的标准从未如此高。在乳制品行业尤其如此。尽管标准很高，但微量的杂质，农药和抗生素仍会进入牛奶中，有时对消费者的健康造成严重后果。在欧盟资助的MOLOKO项目中，弗劳恩霍夫研究人员与合作伙伴合作开发了一种新型光等离子体传感器，旨在对牛奶的安全性和质量参数进行快速，现场分析。这种预警系统将为业界节省大量时间和金钱，并大大减少浪费的产品，从而有助于改善整个供应链的绩效。

食品安全是食品工业中的关键因素，尤其是在乳品行业。在这里，乳房感染会导致有害生物进入牛奶和化学物质诸如抗生素或杀虫剂之类的物质可能通过饲料或由于对设备和存储设施的控制不足而污染产品。为了防止掺假牛奶进入食物链，在整个生产过程和供应链中都要进行检查。然而，这些标准测试既昂贵又费时。从牛奶罐中抽取样品，其中包含从任何数量的奶牛场收集的产品混合物，然后在实验室中进行分析。如果牛奶被证明受到污染，则必须销毁全部负载，对所有有关的奶农和奶牛场造成巨大损失。如果有一项测试，让农民可以在罐车收集牛奶之前检查自己的牛奶，就可以避免这种浪费。

质量检查可在五分钟内提供结果

在MOLOKO(用于基于pLasmonic的牛奶中污染物在线检测的复合声光传感器)项目中，来自七个国家(包括一个乳制品)的12个合作伙伴设计了一种快速而廉价的测试方法，用于识别牛奶中的质量因子。在持续约五分钟的测试中，一个新的光电等离子体传感器分析了产品中总共六种物质，从而在牛奶被泵入罐车之前，对供应链内的产品进行了补充检查和预警系统。该传感器通过特定抗体的受体功能化，该受体可作为牛奶各种质量和安全参数的指标。因此，它使奶牛场可以进行自动化的现场定量分析。

独特的集成传感器架构

整个系统由可重复使用的微流体芯片，有机发光晶体管(OLET)或二极管(OLED)，包含有机光电探测器(OPD)的传感器，纳米结构的等离激元光栅和特异抗体组成。有机光电探测器正在弗劳恩霍夫有机电子研究所，电子束和等离子技术FEP以及弗劳恩霍夫电子纳米系统ENAS的微流体芯片中进行开发。同时，OLET由博洛尼亚的CNR-ISMN和意大利Pavia的Plasmore Srl公司开发。该项目的协调员是CNR-ISMN。

Fraunhofer ENAS研究员Andreas Morschhauser解释说：“我们芯片的独特之处在于它可以重复使用。” “目标分子通过再生缓冲液从固定的抗体上剥离。这意味着抗体可以重复用于进一步的测试。” 实际上，芯片的估计寿命为100个测试周期。在每个测试中，总共测量了六个与污染物和蛋白质有关的参数。为此，Morschhauser和他的同事们开发了一种微型，自动化的，可更换的药筒形式的微流体系统。除了提供有关牛奶安全性和质量的信息外，测得的参数还可以告诉农民每头母牛的健康状况。这有助于他们在早期发现感染并立即开始治疗。

用于表面等离子体共振的纳米结构光栅

但是测试如何进行?Fraunhofer FEP的研究人员MichaelTörker博士解释说：“晶体管发出的光落到光栅上，光栅上涂有对要测试的各种物质具有特异性的抗体。当牛奶冲过光栅时，牛奶中的任何目标分子就会与抗体结合。这会改变光栅附近的折射率，进而改变该光的反射方式。反射光由光电探测器记录下来，从而检测到折射率的最小变化。” 这种在特殊结构的纳米光栅上发生的基本现象被称为表面等离子体共振。它提供快速且高度敏感的读数。

目的是在价值链的各个点上使用这种生物传感器-既作为实验室设备，又直接安装在乳制品设备中。而且，它也适用于测试除牛奶以外的其他液体的质量，例如啤酒或水。唯一需要的调节是对固定的捕获分子和必需的反应缓冲液的修饰。这仅涉及将捕获分子替换为针对所述目的进行了适当修饰的捕获分子。