保健品中钙含量测定的ICP-OES法和FAAS法比较

李波平 *，陈文锐 ，卢丽 ，李政军，刘艳艳 ，詹业添

1. 广州海关技术中心（广州 510623）；2. 广东省动植物与食品进出口技术措施研究重点实验室（广州 510623）

钙是人体必需的矿质元素之一，其摄入量对身体健康至关重要。我国膳食习惯多以含钙低的谷物和植物为主，造成我国居民钙的摄入量严重不足，尤其是青少年、儿童和老年人[1]。佝偻病、妇女骨质疏松症、龋齿、手足抽搐等成为常见疾病，因此补钙保健食品自然是备受青睐的。世界卫生组织制定了每日摄入钙质的剂量标准，最高摄入量2 000 mg。中国营养学会推荐：成人每日的钙摄入量应在800～1 200 mg之间[2]。市场上补钙产品品质参差不齐，钙含量自然也千差万别，准确测定保健食品中的钙含量对于指导膳食、合理补钙具有重要意义。

目前，钙含量的测定方法有FAAS光谱法[2-6]、EDTA滴定法[7-8]、高锰酸钾滴定法[9]、FAAS分光光度法近红外法[10]、电感耦合等离子光谱发射（ICPOES）法[11-12]等。高锰酸钾滴定法是一种间接测定钙含量的方法，滴定过程复杂，大批量操作比较耗时。采用EDTA滴定法易受干扰，终点变化不明显且以氰化钾作为掩蔽剂，氰化钾毒性太强，损害实验人员健康，对环境不友好。FAAS法是目前比较经典的测定方法，但线性范围窄，对于钙含量较高的保健食品需要做多倍数稀释，测定过程需要加入氧化镧掩蔽剂，操作步骤繁琐，稀释倍数增加会增加不确定度。而ICP-OES线性范围宽，抗干扰性强。

试验以日常抽检样品中液体水基、固体粉及颗粒基、固体片剂和软胶囊4种不同基质的保健品为对象，采用超级微波消解后，ICP-OES法测定钙含量，并与FAAS法对比结果，以样品标签值（或参考范围）和不同钙含量水平的3种有证标物作为参考物质，验证方法的可靠性，拟建立快速测定保健食品中的钙含量的方法。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Optima 5300DV电感耦合等离子体发射光谱仪（美国PE公司）；200 Series AAFAAS仪（Agilent公司）；ETHosA型微波消解仪（意大利Milestone公司），配Ultra WAVE超级微波消解平台（意大利Milestone公司）；Milli-Q超纯水系统（18.2 MΩ·cm，Millipore，Bedford MA）。

硝酸（68%，UP级，苏州晶瑞有限公司）；氩气（大于99.999 2%，空气化工产品气体（广州）有限公司）；氮气（大于99.999%，空气化工产品气体（深圳）有限公司）。

钙标准储备液：1 000 μg/mL（GBW（E）080118），中国计量科学研究院。钙标准储备液：10 000 μg/mL（O2si公司）。GBW（E）010227婴幼儿配方奶粉、GBW 10024（扇贝）、GBW 10020（柑橘叶）均购买于国家标准物质研究中心。

所有玻璃器皿均用20% HNO3浸泡24 h，用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗干净，待用。所用水为超纯水。

1.2 试验方法

1.2.1 样品前处理

称取0.3±0.001 g样品（液体样品摇匀、固体粉及颗粒、片剂经粉碎摇匀、胶囊去壳后液体混匀）于超级微波消解罐中，加入3 mL硝酸，混匀放置过夜以进行冷消化。设置微波消解系统的升温条件（表1）进行消解，消解完毕冷却后，打开罐盖，置于控温加热板上驱赶残酸至剩余溶液1 mL左右，冷却后用去离子水定量转移并定容至25 mL离心管中，摇匀，作为待测液，同时做试剂空白试验。根据样品中钙元素含量差异，做适当比例的稀释，同时做平行对照和样品空白。

表1 超级微波升温程序

1.2.2 标注曲线绘制

ICP-OES法标准曲线的绘制：分别配制0，5.0，10.0，20.0.0，50.0和100.00 mg/L的钙标准溶液，以质量浓度（x）对光谱强度（y）绘制标准曲线，用5%硝酸作为稀释液。

FAAS法标准曲线的绘制：分别配制0，0.50，2.0，5.0，10.0，20.00和30 mg/L的钙标准溶液，每支溶液中要加入2%氧化镧[3]后再用2%硝酸定容至刻度。以质量浓度（X）对吸光度（Y）绘制标准曲线。

1.2.3 仪器工作参数

ICP-OES仪器参数：检测波长317.9 nm[13]，功率1 500 W，等离子体气流量15.0 L/min，辅助气流量0.20 L/min，雾化气流量0.55 L/min，蠕动泵流量1.5 mL/min，径向的观测方式，载气99.996%高纯氩气。

FAAS仪器参数：灯电流2.0 mA，波长422.7 nm，燃料为空气（3.5 L/min）与乙炔（1.5 L/min）。

1.2.4 测定

ICP-OES：仪器预热、调波长到最佳工作状态，将标准曲线溶液、试剂空白溶液、样品溶液（根据实际样液浓度适当稀释）分别引入仪器测定。

FAAS法：在优化的仪器条件下，将标准曲线溶液、试剂空白溶液、样品溶液（根据实际样液浓度适当稀释）上机测定。样品中钙含量按式（1）计算。

式中：Cn为样品中钙元素的含量，mg/kg；Nn为消化后样液中钙元素的浓度，mg/L；N0为空白质量浓度，mg/L；k为稀释倍数；V为定容体积，mL；Wn为称样质量，g。

1.3 统计学处理

采用Excel进行方差统计分析，对比结果差异。

2 结果与分析

2.1 样品处理方法

文献[3，5，11]论证了三种前处理方法对结果的影响，最后发现微波消解法适用于保健品；文献[11]论证了微波消解中硝酸体系的有效性；文献[1]论证了FAAS法以镧盐或EDTA盐作为测定钙基体改进剂的必要性；文献[3]论证了用镧盐优于用EDTA盐。因此，试验采用超级微波消解法，硝酸为样品消化体系，该体系消解彻底，操作方便，一次可以消解多个样品，该法全程在密闭通风橱中进行，能有效减少待测物质的污染。选用加入2%氧化镧[3]作为FAAS法的基体干扰消除剂。

2.2 线性范围、检出限与定量限

根据1.2.1样品前处理方法制备11份空白样品，根据1.2.4方法测定，分别计算各方法的标准偏差。以称样量0.3 g、定容体积25 mL计算2种方法的检出限和定量限，结果见表2。其检出限和定量限均能达到GB 5009.268—2016[13]和GB 5009.92—2016[14]的要求。

表2 线性范围、检出限和定量限

2.3 精密度与回收率

在液态水基（A）、固体粉及颗粒基（B）、固体片剂（C）和胶囊（D）4种不同基质保健品中选取已知钙含量的样品作为代表，每种样品平行称取6份，依照上述前处理方法消解后，分别采用ICP-OES法和FAAS法测定钙含量，求得平均值，计算相对标准偏差（RSD）。同时进行加标回收试验，结果见表3。

表3 精密度和回收率试验（n=6）

2.4 方法准确性验证

为进一步验证方法的准确性，采用低、中、高3个水平已知钙元素含量的国家标准参考物质作为测试样品，依照上述1.2.1方法前处理，用ICP-OES法和FAAS法分别测定钙含量，平行测定6次，取平均值，结果见表4。结果显示，2种方法的测定值均与标物证书参考值相符，检测结果均落在标准参考物质参考值范围内，与中值的相对标准偏差均小于8%，表明方法均具有准确可靠性。

表4 有证标准物质测定结果

2.5 样品的测定

在市场抽检的保健产品中随机抽取30份不同基质产品，采用试验方法测定钙含量，结果见表5。用Excel对2种方法的测定值进行方差分析，得出F=0.073 253，p=0.787 618 3，Fcrit=4.006 873，F＜Fcrit，p＞0.05，两种方法无显著性差异。

表5 钙含量测定结果比较

3 结论

试验对比了采用ICP-OES法和FAAS法测定保健产品中钙含量的差异，结果发现它们在测定值方面无显著差异，在操作步骤上ICP-OES法相对简单、快速，适用于批量操作。同时对市场抽检的保健食品含钙量进行了初步筛查分析，发现一般胶囊产品中含钙量比较高，液态水基产品中含钙量低。实际测定钙含量值和产品标签值基本相符。因此，在日常购买中可以参照标签来选用自己适用的补钙产品。