A Melamine Field Sensor for Surety Control of Dairy Products

用于乳制品安全控制的三聚氰胺现场传感器

基本信息

  • 批准号:
    7907432
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-09-15 至 2011-09-14
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): An inexpensive disposable sensing element that can detect melamine contamination in dairy products and serve as an on-site quality control monitor is proposed. This sensor, coupled to a battery operated reader, will serve a specific surety control needed in the marketplace after the China milk contamination of 2008. The sensor is based on Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS), which allows precise detection of chemicals that adsorb strongly to roughened SERS sensors, like melamine, into the ppb range. The SERS sensors, vapor deposited silver films with subsequent electrochemical roughening, are inexpensive to make and can be used in complex matrices like milk. As the sensors are tuned to the analytes of interest, interferences from more concentrated chemicals is limited. Therefore, an extensive separation of milk components is not required. It will be shown that a simple one-step protein denaturation is the only preprocessing required before measurement. In this program, a simple protocol suitable for on-site applications wherein a milk sample is drawn, rapidly denatured, the aqueous phase sampled and the SERS measurement made in 5 minutes or less will be presented. The SERS sensors will be read using a battery operated Raman instrument with keyed sampling chamber that ensures the SERS sensing elements are automatically aligned into the system. The compact system would be fully automated and incorporate a spectral library with partial least squares analysis. Identification and quantification of melamine would be reported to the field technician. A single reader can be used for multiple field site evaluations. The portable test would complement more sophisticated laboratory methods and would prevent tainted milk from reaching the consumer. The core concepts of this technology have been developed and demonstrated. Literature results show SERS detection of melamine and EIC Laboratories has preliminary evidence for detection of melamine in whole milk. The Phase I program is designed to define optimize and quantify 1) the SERS sensors to be utilized in this application and 2) the protein denaturing step. The latter will be optimized for melamine yield in the aqueous phase while the former will be optimized for durability, sensitivity and reproducibility. The Phase I program will demonstrate detection limits, signal linearity and precision for the detection of melamine in whole milk, 2% milk, fat-free milk and heavy cream. In the Phase I program, it will be demonstrated that variances in the milk matrix will not affect the SERS measurement precision for melamine. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: Relevance: The proposed portable SERS reader with disposable sensing elements that can be used to monitor melamine contamination of milk gives the FDA and other regulatory agencies a rapid reproducible detection method to use at key manufacturing facilities without waiting for laboratory analyses. The sensors will allow larger data samplings at lower costs and can be extended to other potential contaminants.
描述(由申请人提供):提出了一种廉价的一次性传感元件,可以检测乳制品中的三聚氰胺污染并用作现场质量控制监视器。该传感器与电池供电的读取器相结合,将在 2008 年中国牛奶污染之后满足市场所需的特定保证控制。该传感器基于表面增强拉曼光谱 (SERS),可精确检测吸附的化学物质。强烈地将粗糙的 SERS 传感器(如三聚氰胺)降至 ppb 范围。 SERS 传感器是气相沉积的银膜,随后进行电化学粗糙化,制造成本低廉,可用于牛奶等复杂基质。当传感器针对感兴趣的分析物进行调整时,来自更浓缩化学物质的干扰受到限制。因此,不需要对牛奶成分进行广泛的分离。结果表明,简单的一步蛋白质变性是测量前所需的唯一预处理。在此计划中,将介绍适合现场应用的简单方案,其中抽取牛奶样品、快速变性、对水相取样并在 5 分钟或更短的时间内进行 SERS 测量。 SERS 传感器将使用带有键控采样室的电池供电拉曼仪器进行读取,以确保 SERS 传感元件自动对齐到系统中。这个紧凑的系统将是完全自动化的,并包含一个带有偏最小二乘分析的光谱库。三聚氰胺的鉴定和定量将报告给现场技术人员。单个阅读器可用于多个现场评估。便携式测试将补充更复杂的实验室方法,并防止受污染的牛奶到达消费者手中。该技术的核心概念已经得到开发和论证。文献结果表明SERS检测三聚氰胺,EIC实验室对全脂牛奶中三聚氰胺的检测具有初步证据。第一阶段计划旨在定义优化和量化 1) 本应用中使用的 SERS 传感器以及 2) 蛋白质变性步骤。后者将针对水相中的三聚氰胺产率进行优化,而前者将针对耐久性、灵敏度和再现性进行优化。第一阶段计划将展示全脂牛奶、2% 牛奶、脱脂牛奶和浓奶油中三聚氰胺检测的检测限、信号线性度和精度。在第一阶段计划中,将证明牛奶基质的变化不会影响三聚氰胺的 SERS 测量精度。 公共健康相关性: 相关性:拟议的便携式 SERS 读取器具有一次性传感元件,可用于监测牛奶中的三聚氰胺污染,为 FDA 和其他监管机构提供了一种快速可重复的检测方法,可在关键生产设施中使用,而无需等待实验室分析。这些传感器将允许以更低的成本进行更大的数据采样,并且可以扩展到其他潜在的污染物。

项目成果

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