目前，在德国及欧盟地区的乳制品行业，虽然对食品安全和食品质量标准的要求越来越高，检查越来越严格，但微量杂质、农药和抗生素仍会进入牛奶中。为此，德国弗劳恩霍夫（Fraunhofers）研究所的研究人员与合作伙伴一道，最新开发出一款新型光等离子传感器，旨在对牛奶的安全和质量参数进行快速、现场分析。该预警系统将节省大量时间和金钱，并大大减少产品浪费，从而帮助优化整个供应链系统。
这一新型生物传感器的初始研究成果，将于明年1月CES 2020上展出。资料图
为防止掺假牛奶进入食物链，在牛奶检查过程中，如果牛奶被证明受到了污染，就需将整车牛奶都销毁，所有相关奶农和奶牛场都将承担巨大损失。如果有一种检测方法，奶农可在牛奶被集乳车采集前，对所在奶场的牛奶提前检查，便可避免产生此类浪费。
据了解，这款新型光等离子体传感器在测试中分析了产品中的六种物质，从而在牛奶被泵入集乳车之前，对供应链内的产品进行补充检查和早期预警。该传感器可用受体功能化特异性抗体，将其作为牛奶中各种质量和安全参数的指标，从而帮助奶牛场进行自动化现场定量分析。
据悉，整个系统包含一款可重复使用的微流控芯片，有机发光晶体管或二极管，包含有机光电探测器的传感器，具有纳米结构的等离激元光栅和特异性抗体。研究人员解释说，这种微流控芯片通过再生缓冲液将靶分子从固相抗体中剥离出来，意味着该抗体可重复用于进一步的测试。实际上，芯片的预估寿命为100个测试周期。在每次测试中，总共测量了与污染物和蛋白质有关的6个参数。
除提供有关牛奶安全和质量的信息外，测得的参数还可告知奶农每头奶牛的健康状况，帮助奶农发现早期感染并立刻着手治疗，及时治疗可以帮助奶农更明智地使用抗生素，从而减少对抗生素的使用。
测试又是如何进行的呢？具体来说，晶体管发射的光落到涂有抗体的光栅上，抗体可针对不同的物质进行测试。当牛奶流过光栅时，牛奶中的任何靶分子都会与抗体结合。这一操作改变了紧邻光栅的折射率，进而改变了光的反射方式。反射光由光电探测器记录，它可以测量出折射率的最小变化。这种在特殊结构纳米光栅上发生的基本现象被称为表面等离子体共振，它可以提供快速且高灵敏度的读数。
研究人员的最终目标是在价值链的各个环节上使用这款生物传感器，使其既可作为实验室装置，也可直接安装在乳制品加工设备中。此外，它也适用于测试除牛奶之外的其他液体的质量，如啤酒或水。唯一需要调整的是，对固定捕获分子和所需反应缓冲液的修改。这仅仅涉及到将捕获分子替换为针对所述目进行了适当修饰的捕获分子。据了解，这一新型生物传感器的初始研究成果，将于2020年1月7日举行的CES 2020上展出。