FTIR在婴幼儿配方乳粉中的鉴别研究

刘唤，章肇敏，2，*，徐德利，曾晓龙，王程，2

（1.江西金薄金生态科技有限公司，江西高安330812；2.金薄金数字化营养研究院，江西南昌330003）

FTIR在婴幼儿配方乳粉中的鉴别研究

刘唤1，章肇敏1，2，*，徐德利1，曾晓龙1，王程1，2

（1.江西金薄金生态科技有限公司，江西高安330812；2.金薄金数字化营养研究院，江西南昌330003）

采用傅里叶变换红外光谱法（fourier transform infrared spectroscopy，FTIR），以两种品牌不同年龄段的婴幼儿配方乳粉为例，进行红外光谱分析。研究表明，不同品牌和年龄段婴幼儿配方乳粉的红外光谱图比较相似，其中2 926、2856cm-1和1746cm-1处为脂肪特征官能团吸收峰，1 657 cm-1和1 541 cm-1处为蛋白质特征官能团吸收峰，3 383 cm-1、1 200 cm-1～1 029 cm-1和777 cm-1～769 cm-1处为碳水化合物特征官能团吸收峰，890 cm-1处为β糖苷键特征吸收峰。根据红外吸光度的差异，FTIR法可便捷的鉴别不同品牌和年龄段的婴幼儿配方乳粉，为相关生产型企业提供了快速鉴别的方法，具有借鉴意义。

傅里叶变换红外光谱；婴幼儿配方奶粉；鉴别

目前，我国婴幼儿配方乳粉监管十分严格，实行月月抽检制，产品合格率非常高。随着国家婴幼儿配方食品注册制的实施，将有大量品牌消失，在未来市场需求依然旺盛、利润率高的趋势下，有可能存在极个别不法人员试图以次充好，特别是在信息不发达的偏远地区。因此，婴幼儿配方乳粉生产企业有必要建立起有效的快速鉴定方法，不仅利于企业自身市场督查工作需要，还能保护消费者权益。傅里叶红外光谱法（fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）具有宏观整体鉴定复杂体系的优点和无损快速的特点[1]，无需对样品进行分离、提取，即可快速的对样品进行整体检测。本研究随机挑选两种不同品牌不同年龄段的婴幼儿配方乳粉，分析其主要营养素含量，运用FTIR光谱分析手段，初步建立起能快速评价不同品牌婴幼儿配方乳粉的方法，为广大婴幼儿配方乳粉生产企业提供便捷、快速的鉴别应用及理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

两品牌1段～3段婴幼儿配方奶粉，市售。

硫酸铜、硫酸钾、硫酸、乙醚、氨水、溴化钾：西陇化工股份有限公司；硼酸、石油醚、氢氧化钠、95%乙醇：天津福晨化学试剂厂；甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂：上海三爱思试剂有限公司；亚甲基蓝指示剂：上海青析化工有限公司；淀粉酶：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；碘溶液：天津市永大化学试剂有限公司；刚果红：天津博迪化工股份有限公司；盐酸：上海远航试剂股份有限公司，所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

分析天平（ME104E）：梅特勒托利多公司；凯氏定氮仪（KDN-103F）：上海纤检仪器有限公司；离心机（RF-GZ-530A）：哈尔滨乳品检测技术研究所制造；恒温水浴锅（HH-4）：江苏荣华仪器制造有限公司；气相色谱仪（7820A）：美国安捷伦公司；气相色谱柱（HP-88）：美国安捷伦公司；傅立叶交换红外光谱仪（Nicolet 5700）：美国热电尼高力公司。

1.3 方法

1.3.1 蛋白质的测定

按凯氏定氮法[2-3]法测定。

1.3.2 脂肪的测定

按索氏提取法[4-5]法测定。

1.3.3 碳水化合物的测定

按GB/Z 21922-2008《食品营养成分基本术语》[6]法计算。

1.3.4 乳糖的测定

按GB 5413.5-2010《食品安全国家标准婴幼儿食品和乳品中乳糖、蔗糖的测定》[7]法测定。

1.3.5 亚麻酸和亚油酸的测定

按GB 5413.27-2010《食品安全国家标准婴幼儿食品和乳品中脂肪酸的测定》[8]中第一法测定。

1.3.5.1 色谱条件

色谱柱HP-88，柱温箱初始温度140℃保持5 min，以4℃/min升温至240℃保持15 min。进样量1.0 μL，进样口温度260℃，检测器温度280℃，分流比30∶1，氮气流1.0 mL/min。

1.3.5.2 含量计算

按下列公式计算亚油酸和亚麻酸含量：

式中：Xi为试样中各脂肪酸的含量，mg/100 g；Asi为试样测定液中各脂肪酸的峰面积；Cstdi为吸取的脂肪酸甘油三酯标准工作液中所含有的标准品的质量，mg；Fj为各脂肪酸甘油三酯转化为脂肪酸的换算系数；Astdi为标准测定液中各脂肪酸的峰面积；m为试样的称样质量，g。

1.3.6 FTIR测定方法

分别取市售两品牌婴幼儿配方乳粉1、2、3段样品各1 mg～2 mg，与KBr按质量比1∶100的比例研磨均匀并进行压片，后放入FTIR仪中进行测定，扫描范围4 000 cm-1～400 cm-1。

2 结果与分析

2.1 婴幼儿配方乳粉营养成分分析

对两品牌婴幼儿配方乳粉中亚油酸和亚麻酸进行了分析，结果见图1。

根据图1中保留时间和峰面积可计算出各婴幼儿配方乳粉中亚油酸和亚麻酸的含量，见表1。

（a-1）A品牌1段乳粉亚油酸和亚麻酸气相色谱

图1 两品牌婴幼儿配方乳粉亚油酸和亚麻酸气相色谱Fig.1 GC spectra of linoleic acid and α-linolenic acid in infant andfollow-up formula milk powder of two brand

表1 两品牌婴幼儿配方乳粉亚油酸和亚麻酸含量Table 1 Content analysis of linoleic acid and α-linolenic acid in infant and follow-up formula milk powder of two brand g

对两品牌婴幼儿配方乳粉中蛋白质、脂肪、碳水化合物和乳糖进行了测定，并结合表1结果获得两品牌婴幼儿配方乳粉主要营养素含量，见表2。

表2 两品牌婴幼儿配方乳粉主要营养素含量Table 2 Content analysis of the main nutrient in infant and follow-up formula milk powder of two brand g

由表2可知，不同年龄段婴幼儿配方乳粉中宏量营养素存在一定差异，其中1段与2、3段在蛋白质、脂肪和碳水化合物的组成和含量上存在较大差异，2、3段差异性较小。这是由于0～6个月月龄的婴儿摄入的营养素需求应当接近母乳，在配方成分上1段产品更接近“母乳化”，同时考虑了该年龄段婴儿的生长发育及代谢负荷情况。而从6个月开始，婴幼儿已逐步开始摄入辅食和主食，可以从更多的食物来源中摄入营养素，并向成人化饮食过渡做准备，因此2、3段的配方成分差异性不大，尽管如此，2、3段产品仍然能满足婴幼儿50%～80%[9]的日常营养素需求。此外，也可以看出两品牌1段中碳水化合物主要来源都是乳糖，与我国法规要求90%以上相符[10]，而2、3段则乳糖含量低且略有差异，这是由于其配方中添加了OPO结构脂（1，3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯）原料，该原料带入了乳糖的本底值。

2.2 婴幼儿配方乳粉的红外图谱透过率分析

分别对两品牌婴幼儿配方乳粉的红外图谱透过率进行分析，见图2。

图2 两品牌婴幼儿配方乳粉透过率红外图谱Fig.2 FTIR spectra of transmission for infant andfollow-up formula milk powderof two brand

由图2可以看出，婴幼儿配方乳粉中脂肪CH2的伸缩振动峰基本在（2 926±0.5）cm-1和（2 856±1）cm-1处，C=O 的伸缩振动峰基本在（1 746±1）cm-1处；蛋白质中酰胺Ⅰ带的C=O吸收峰在（1 657±1）cm-1处，酰胺Ⅱ带N-H和C-N的吸收峰大概在（1 541±1）cm-1；碳水化合物中OH伸缩振动峰在（3 383±2）cm-1，C-O的伸缩振动峰在1 200 cm-1～1 029 cm-1区域，环振动峰在指纹区 777 cm-1～769 cm-1处[11]，890 cm-1处为乳糖的β糖苷键吸收峰。此外，无论是官能团区还是指纹区婴幼儿配方乳粉的红外图谱基本呈现一致性，表明在营养素组成上差异性不大，即使存在个别选择性添加的功能性成分，也由于含量低其红外吸收特征不明显。因此，从选择性添加的成分上无法做出鉴别。

2.3 婴幼儿配方乳粉的红外图谱吸光度分析

分别对两品牌婴幼儿配方乳粉的红外图谱吸光度进行分析，见图3。

图3 两品牌婴幼儿配方乳粉吸光度红外图谱Fig.3 FTIR spectra of absorbancefor infant andfollow-up formula milk powderof two brand

由图3可知，（1 746±1）cm-1处脂肪特征官能团吸收峰要明显高于（1 657±1）cm-1和（1 541±1）cm-1处蛋白质的特征官能团吸收峰，说明同品牌不同年龄段的婴幼儿配方乳粉中脂肪含量高于蛋白质。（2 926±0.5）cm-1，（2 856±1）cm-1，（1 746±1）cm-1处脂肪特征官能团吸收峰，1段～3段的吸光度也呈现下降趋势，表明1段～3段婴幼儿配方乳粉中脂肪含量依次降低。同时，3 008 cm-1处是C=C-H中的碳氢伸缩振动峰，表明不饱和脂肪酸的红外吸收特征明显，如亚油酸和亚麻酸[12]，且该处1段～3段吸收峰强度呈现下降趋势，表明同品牌1段比2、3段不饱和脂肪含量更高，与产品的特性相符。此外，在890 cm-1乳糖β糖苷键吸收峰处，1段比2、3段的吸收峰强度更高，表明1段乳糖含量明显高于2、3段，这也与产品特性相吻合。

3 结论与讨论

FTIR法能够快速、直观的表明不同婴幼儿配方乳粉间的差异，可根据红外谱图吸光度的差异，便捷的鉴别出不同品牌和年龄段的婴幼儿配方乳粉产品。不同品牌和年龄段婴幼儿配方乳粉的红外光谱图比较相似，2 926 cm-1、2 856 cm-1和 1 746 cm-1处为脂肪特征官能团吸收峰，1 657 cm-1和1 541 cm-1处为蛋白质特征官能团吸收峰，3 383 cm-1、1 200 cm-1～1 029 cm-1和777 cm-1～769 cm-1处为碳水化合物特征官能团吸收峰，890 cm-1处为β糖苷键特征吸收峰。由于操作简单、分析速度快、费用低廉，FTIR法可应用于婴幼儿配方乳粉这类复杂营养素体系的在线质量控制和成品品质的分析中，尤其是相关生产型企业进行日常市场督查和监管工作中。

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[6]中华人民共和国卫生部.GB/Z21922-2008食品营养成分基本术语[S].北京:中国标准出版社,2008

[7]中华人民共和国卫生部.GB 5413.5-2010食品安全国家标准婴幼儿食品和乳品中乳糖、蔗糖的测定[S].北京:中国标准出版社,2010

[8]中华人民共和国卫生部.GB 5413.27-2010食品安全国家标准婴幼儿食品和乳品中脂肪酸的测定[S].北京:中国标准出版社,2010

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Study on Identification by FTIR in Infant and Follow-up Formula Powder

LIU Huan1，ZHANG Zhao-min1，2，*，XU De-li1，ZENG Xiao-long1，WANG Cheng1，2

（1.Jiangxi JinBoJin Eco-technology Co.，Ltd.，Gao'an 330812，Jiangxi，China；2.JinBoJin Institute of Digital Nutrition，Nanchang 330003，Jiangxi，China）

The fourier transform infrared spectroscopy（FTIR）was used to analyze the different ages infant and follow-up formula powder of two brand.Studies have shown that the infrared spectra of different ages infant and follow-up formula powder of different brands were similar，thecharacteristic functional group absorption peaks of fats were 2 926，2 856 cm-1and 1 746 cm-1，the characteristic functional group absorption peaks of proteins were 1 657 cm-1and 1 541 cm-1，the characteristic functional group absorption peaks of carbohydrates were 3 383 cm-1，1 200 cm-1～1 029 cm-1and 777 cm-1～769 cm-1，and the characteristic functional group absorption peak of beta-glycosidic bond was 890 cm-1.Based on the differences of infrared spectra，the method of FTIR is convenient to identify different ages infant and follow-up formula powder of different brands.This study provides a rapid identification method for the related production-oriented enterprises，which can be used for reference.

fourier transform infrared spectroscopy；infant and follow-up formula milk powder；identification

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.21.031

刘唤（1990—），女（汉），助理工程师，硕士，主要从事婴幼儿配方食品的研究及其产品开发。

*通信作者：章肇敏（1981—），男（汉），高级工程师，硕士，主要从事特殊人群膳食营养及其理论和应用研究。

2017-02-07