婴幼儿配方奶粉及其配料油脂成分中有害酯类的污染差异分析

张 妮，周 静，胡守江

（上海市质量监督检验技术研究院，国家市场监管重点实验室（乳及乳制品检测与监控技术），上海 200233）

2020年一则“香港多款奶粉检出致癌物”的新闻引发舆论关注，国内外近年也陆续报道婴幼儿配方奶粉中检出氯丙醇酯（chloropropanols ester，MCPDE）（主要是3-氯-1,2-丙二醇酯（3-monochloropropane-1,2-diol ester，3-MCPDE）、2-氯-1,3-丙二醇酯（2-monochloropropane-1,3-diol ester，2-MCPDE））[1-3]，含量还远高于游离的3-氯-1,2-丙二醇（3-monochloropropane-1,2-diol，3-MCPD）[4]。缩水甘油酯（glycidol ester，GE）也是同类型污染物，形成于油脂或食品热加工过程[5-7]，2009年德国联邦风险评估研究院首次证实精炼植物油中普遍含有GE[8]。GE与3-MCPDE存在相互转化，食用油中10%～60%的3-MCPDE通过GE途径生成[5,9]。MCPDE和GE不仅自身存在一定毒性[10]，还会在肠道脂肪酶的作用下水解释放出毒性更强的游离态3-MCPD和缩水甘油，3-MCPD和缩水甘油分别已被国际癌症研究机构评定为2B和2A类致癌物[11-12]。

目前食品中MCPDE和GE的检测方法、风险评估与管控措施是国内外重点研究内容。2008年联合国粮食及农业组织/世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会将MCPDE列为优先评估的新型污染物。2013年欧洲食品安全局在其初步暴露评估中指出人造黄油和植物油脂是人群MCPDE饮食暴露的主要贡献源。国内外的婴幼儿配方奶粉，大多是将葵花籽油、玉米油、棕榈油、大豆油、椰子油等各种精炼植物油复合加入脱脂/全脂乳粉、脱盐乳清粉/乳清蛋白粉或生乳中，从脂肪酸的种类和分布上尽可能“母乳化”。因此婴幼儿配方奶粉中的MCPDE和GE污染主要由于精炼植物油脂的添加而引入，对于乳粉中MCPDE和GE的污染控制关键点在于控制其添加的原料油脂中上述两类有害酯类的污染水平[13]。美国油脂化学协会（American Oil Chemists’ Society，AOCS）建议加工婴儿食品所用油脂中的3-MCPDE含量应低于0.5 mg/kg。2018年，欧盟（European Union，EU）1881/2006法规规定[14]，植物油中GE限量值为1.0 mg/kg，专用于生产婴儿食品和婴幼儿谷物食品的植物油脂中GE限量值为0.5 mg/kg，婴幼儿配方奶粉和婴幼儿特殊医学用途食品（粉状）中GE限量值为0.05 mg/kg。2020年，欧盟委员会将游离3-MCPD及其酯（以氯丙醇计）在植物油，专用于生产婴儿食品及婴幼儿加工谷物食品和幼儿配方奶粉的植物油，婴幼儿配方奶粉和婴幼儿特殊医学用途食品（粉状）中的限量分别设定为1.25、0.75 mg/kg和0.125 mg/kg[15]。

我国目前对于婴幼儿配方奶粉中MCPDE和GE的污染尚未制定限量法规，但鉴于国际上严苛的限量水平，对于该类污染物检测方法的准确度和灵敏度提出了更高要求，因而本研究借鉴AOCS Cd 29a-13间接法标准的基本处理步骤，如提取、酯交换、净化和衍生的方法，并在其基础上进一步开展了关键步骤中色谱条件的影响研究，通过选择柱长和特征离子以及优化流速，最大程度排除基质的杂质干扰。目前国内文献对市售婴配粉油脂配料使用情况有所分析[16-17]，但对婴配粉油脂配料中MCPDE和GE的污染含量调查以及与奶粉酯类污染的相关性研究极少，本实验通过开展其配料油脂中MCPDE和GE污染差异分析，以及与奶粉酯类污染的相关性研究，以期帮助企业优选适用于婴配粉专用油脂的种类和筛选合格油脂供应商，并为政府风险管理提供依据，保障我国婴幼儿的食品安全。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

婴幼儿配方奶粉样品购自当地超市、母婴店和各大电商平台；食用油样品购自当地超市和电商平台，部分原料油脂由企业提供。

标准品：3-MCPD棕榈酸二酯（3-MCPDE标准品，纯度＞96.5%） 日本和光（Wako）纯药工业株式会社；D5-3-MCPD棕榈酸二酯（D5-3-MCPDE标准品，纯度＞98.5%） 加拿大C/D/N ISOTopes公司；2-MCPD硬脂酸二酯（2-MCPDE标准品，纯度＞98.0%）、D5-2-MCPD硬脂酸二酯（D5-2-MCPDE标准品，纯度＞98.0%） 加拿大TRC公司；缩水甘油棕榈酸酯（GE标准品，纯度98.0%）、D5-缩水甘油棕榈酸酯（D5-GE标准品，纯度96.0%）、3-MCPD、2-氯-1,3-丙二醇（2-monochloropropane-1,3-diol，2-MCPD）、3-溴-1,2-丙二醇（3-monobromopropane-1,2-diol，3-MBPD）、D5-3-氯-1,2-丙二醇（D5-3-MCPD）、D5-2-氯-1,3-丙二醇（D5-2-MCPD）、D5-3-溴-1,2-丙二醇（D5-3-MBPD）（质量浓度100 μg/mL） 天津阿尔塔科技有限公司。

七氟丁酰基咪唑（heptafluoro-butyryl imidazole，HFBI，纯度＞97.5%） 德国Sigma公司；无水乙醚、石油醚、无水乙醇、二氯甲烷、正己烷、异辛烷、四氢呋喃、甲醇（均为色谱纯） 美国Fisher公司；溴化钠、无水硫酸镁、硫酸（95%～98%）、碳酸钠（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；EXtrelut NT硅藻土固相萃取柱 德国Merck公司。

3-MCPDE、2-MCPDE、GE、D5-3-MCPDE、D5-2-MCPDE、D5-GE标准溶液的配制：称取各标准品适量（精确至0.01 mg）于10 mL容量瓶中，用异辛烷定容至刻度，分别配制成200 mg/L（均以相应的氯丙醇或缩水甘油计）的单一标准储备液，于-18 ℃保存。将标准储备液用异辛烷稀释并定容，分别配制成2.0 mg/L（均以相应的氯丙醇或缩水甘油计）的混合标准工作液和内标混合标准工作液。根据化合物分子质量计算所得酯类折算为对应醇的系数分别为：3-MCPDE（5.314）；2-MCPDE（5.821）；GE（4.218）；D5-3-MCPDE（5.126）；D5-2-MCPDE（5.611）；D5-GE（4.015）。

1.2 仪器与设备

7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent公司；GCMS-TQ8040全二维三重四极杆气相色谱-质谱联用仪 日本岛津公司；MS104S电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；Vortex Genie 2涡旋混合器美国Scientific Industries公司；旋转蒸发仪 德国Heidolph公司；SK8210LHC超声波清洗器 上海科导超声仪器有限公司；SIGMA 3K30离心机 德国Sigma公司；DHG-9053A型电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒科技有限公司；N-EVAPTM 111型氮吹浓缩仪 美国Organomation公司；Milli-Q超纯水器 美国Millipore公司。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

奶粉样品的脂肪提取、溴代反应、样品水解、净化和衍生等前处理步骤参照文献[18]。植物油样品除不需脂肪提取外，其余步骤同奶粉样品。

1.3.2 仪器分析条件

1.3.2.1 色谱条件

色谱柱：石英毛细管柱DB-5MS（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样方式：不分流进样，0.75 min后打开分流阀和隔垫吹扫阀；进样体积：1.0 μL；进样口温度：260 ℃；载气：高纯氦气（纯度≥99.999%）；流速：恒流模式，0.8 mL/min；程序升温：50 ℃保持1 min，然后以2 ℃/min升温至110 ℃，再以40 ℃/min升温至320 ℃，保持2 min。

1.3.2.2 质谱条件

电离方式：电子电离源；电离能量：能量70 eV；扫描方式：选择离子监测模式；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；传输线温度280 ℃；溶剂延迟8 min。主要方法学参数见表1。

1.3.3 质量控制

空白基质在0.1、0.5 mg/kg和1.0 mg/kg加标回收率在88.6%～106.7%之间，相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）均小于5.83%。

1.4 数据处理

运用SPSS 22.0软件的Duncan法进行差异显著性分析，运用Excel 2016软件的Pearson系数和t检验进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 色谱条件的优化

2.1.1 柱长和特征离子的选择

取3-MCPD、2-MCPD、3-MBPD、D5-3-MCPD、D5-2-MCPD和D5-3-MBPD的2.0 mg/L标准工作液，用七氟丁酰基咪唑衍生后进样。标准样品在石英毛细管柱DB-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）下基本可实现完全分离。然而在部分实际样品检测过程中，D5-3-MBPD和3-MBPD衍生物的出峰位置容易有干扰，目标峰被包埋在干扰峰内，如图1a所示。故本实验尝试用DB-5MS石英毛细管柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm），D5-3-MBPD和3-MBPD处的干扰基本可排除，见图1b，故后续植物油脂和奶粉检测色谱柱选择使用DB-5MS石英毛细管柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）。

图1 D5-3-MBPD和3-MBPD衍生物的色谱图Fig. 1 Chromatogram of D5-3-MBPD and 3-MBPD derivatives

选取丰度较强、干扰较小、灵敏度较高的1～3 个碎片离子作为定性及定量离子，氯丙醇和溴丙醇及3种内标物质衍生物的质谱参数优化结果见表1。其中m/z257对D5-2-MCPD衍生物的定量离子m/z294易产生干扰，见图2，故D5-2-MCPD的原特征离子中舍弃m/z257；因3-MBPD只有m/z253一个定性定量离子，为避免假阳性的发生，必要时需要用三重四极杆串联质谱仪进行确认。

图2 m/z 257对D5-2-MCPD衍生物的干扰图Fig. 2 Chromatogram showing the interference of m/z 257 with D5-2-MCPD derivative

2.1.2 流速对分离效果的影响

流速条件确定同样首先通过标准品的分离度评判，直接将3-MCPD、2-MCPD和3-MBPD及其氘代内标的标准混合溶液（2.0 mg/L）进行七氟丁酰基咪唑衍生后进样，流速初始设定为1.0 mL/min，在此条件下标准样品基本可实现完全分离，除部分样品检测过程中3-MCPD衍生物的碎片主离子m/z275出峰位置处有干扰，目标峰被包埋在干扰峰内，如图3a所示。因此需要进一步优化流速条件尽可能降低干扰峰的影响，最终确认的流速条件为0.8 mL/min，此流速下，m/z275的干扰分离，见图3b。柱长、特征离子、流速等参数优化后，实际奶粉样品的检测灵敏度实现了响应最大化，最大程度地避免了基质的干扰。

图3 流速为1.0 mL/min（a）和0.8 mL/min（b）的色谱图Fig. 3 Chromatograms at flow rate of 1.0 (a) and 0.8 mL/min (b)

2.2 婴幼儿配方奶粉中植物油添加种类

通过梳理市面上所售324 份不同品名婴幼儿配方奶粉外包装的配料信息（罐标），其中国产奶粉165 份，涵盖17 个品牌55 个系列产品；进口奶粉159 份，涵盖34 个品牌54 个系列产品，其配料表中标注添加的植物油种类共9种，见表2。

表2 324 份婴幼儿配方奶粉中添加的植物油种类Table 2 Types of vegetable oil added in 324 samples of infant formula powder

表3 不同油脂中3-MCPDE、2-MCPDE和GE污染水平Table 3 Pollution levels of 3-MCPDE, 2-MCPDE and GE in different vegetable oils

由表2可看出，在所调研的国产婴幼儿配方奶粉中添加最多的植物油种类是大豆油、葵花籽油和椰子油，分别占165 份奶粉总数的68.5%、63.6%和58.8%；在所调研的进口婴幼儿配方奶粉中添加最多的植物油种类是葵花籽油、椰子油和菜籽油，分别占159 份奶粉总数的96.9%、76.7%和62.9%。国产和进口配方奶粉中使用比例差距较大的植物油种类依次为玉米油、葵花籽油、棕榈油，其中玉米油在国产配方奶粉中的使用比例为47.3%，进口配方奶粉中使用比例为5.7%；葵花籽油在国产配方奶粉中的使用比例为63.6%，进口配方奶粉中使用比例为96.9%；棕榈油在国产配方奶粉中的使用比例为20.0%，进口配方奶粉中使用比例为46.5%。

由表2可见，1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯（1,3-dioleic acid-2-triglyceride palmitate，OPO）结构油脂在所调研的国产配方奶粉中的添加比例为50.9%，高于进口配方奶粉32.7%的添加比例。婴幼儿配方奶粉在模拟母乳脂肪配方中，不仅聚焦于模拟母乳脂肪酸各组成成分含量，同时关注母乳中脂肪酸在甘油三酯中的位置分布，后者是影响婴幼儿消化吸收的重要因素[19-20]。母乳中70%的棕榈酸是以sn-2位单甘油酯形式被吸收，不饱和脂肪酸主要连接在1、3位上，即O—P—O结构，这种结构油脂容易被肠道消化吸收，可促进钙的吸收利用、减少便秘和肠梗阻的发生[21-24]。OPO作为一种结构化脂肪，通过酶法脂交换技术模拟母乳脂质分子结构，使sn-2位棕榈酸比例高达40%以上，更接近母乳水平。另外，近年核桃油和亚麻籽油这两种高级食用油出现在国产配方奶粉中（前者添加产品比例为10.9%，后者7.3%），这两种油成本较高，富含α-亚麻酸，而本次调研的进口配方奶粉中尚未见有添加。

2.3 不同油脂中3-MCPDE、2-MCPDE和GE污染水平

由表3可见，3-MCPDE检出率为69.5%，含量为ND～2.61 mg/kg（平均值0.378 mg/kg，中位值0.284 mg/kg）；2-MCPDE检出率为46.7%，含量为ND～1.60 mg/kg（平均值0.116 mg/kg，中位值0.012 5 mg/kg）；GE检出率为71.8%，含量为ND～4.09 mg/kg（平均值0.429 mg/kg，中位值0.376 mg/kg）；3种酯类污染物之和的含量范围为ND～7.36 mg/kg（平均值0.883 mg/kg，中位值0.857 mg/kg）。3-MCPDE污染水平与GE相近，且均高于2-MCPDE。

婴幼儿配方奶粉配料常用植物油种类中，3-MCPDE、2-MCPDE和GE污染水平最高的均是棕榈油，污染水平极显著高于其他油脂品种（P＜0.01），其中3-MCPDE平均值1.90 mg/kg，中位值2.24 mg/kg；2-MCPDE平均值0.867 mg/kg，中位值0.740 mg/kg；GE平均值2.40 mg/kg，中位值2.39 mg/kg。因此3种酯类污染物在棕榈油中的总含量也为最高（平均值4.30 mg/kg，中位值4.74 mg/kg）；3种酯类污染物总含量次高的是菜籽油、大豆油、玉米油和食用植物调和油，平均值范围为0.943～1.24 mg/kg；葵花籽油、椰子油、核桃油、亚麻籽油污染水平较低，平均值在0.274～0.708 mg/kg之间；OPO结构油脂、食用植物调合油（含OPO）污染水平最低，与菜籽油、大豆油、玉米油和食用植物调和油均存在极显著差异（P＜0.01）。

2.4 婴幼儿配方奶粉中酯类污染物总量与配料油脂成分的相关性分析

在所调查的95 份婴幼儿配方奶粉中88.4%检出3-MCPDE，含量范围为ND～0.231 mg/kg，平均值0.070 4 mg/kg，中位值0.064 5 mg/kg；42.1%检出2-MCPDE，含量在ND～0.034 mg/kg之间；GE检出率为2.1%，含量为ND～0.019 mg/kg。10.5%的奶粉样本中3-MCPDE含量超过欧盟0.125 mg/kg的限量值。因在一定条件下，GE易转化为3-MCPDE，故本实验探究婴幼儿配方奶粉不同配料情况下的MCPDE和GE总量的污染水平，见表4。

表4 不同配料情况下酯类污染物总量Table 4 Total amounts of ester pollutants in infant formula powder samples with different ingredients

根据相关性分析，奶粉中3种酯类污染物总量与奶粉脂肪的Pearson相关系数为0.453，再通过t检验方法检验该相关系数的显著性，P＜0.001，说明两者显著正相关。婴幼儿配方奶粉中的脂肪除大部分来源于添加的植物类油脂，部分来源于生乳、全脂乳粉、无水奶油等动物类油脂（如有添加的情况），少部分来源于二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）、花生四烯酸（arachidonic acid，ARA）、磷脂等其他脂类[17]。本实验在无水奶油、DHA油脂、ARA油脂中检出0.10～0.38 mg/kg的3-MCPDE，ND～0.17 mg/kg的GE，因上述配料在奶粉中的添加量较少，故本实验不作过多探讨。

根据表4，配料中全脂奶粉占第1位（分类1）的酯类污染物总量最低（平均值0.029 1 mg/kg，中位值0.019 7 mg/kg）；脱盐乳清粉/脱脂奶粉/脱脂奶/乳糖占第1位，含全脂奶粉（分类3）的酯类污染物总量次低（平均值0.064 1 mg/kg，中位值0.063 3 mg/kg），可能原因是全脂奶粉的脂肪含量在26%以上，主配料如果含全脂奶粉，则外来植物油脂的添加量会相应减少，故分类1和分类3两种配料情况下酯类污染物总量相对较低。脱盐乳清粉/脱脂奶粉/脱脂奶/乳糖占第1位，不含全脂奶粉（分类4）的酯类污染物总量较高（平均值0.092 1 mg/kg，中位值0.095 8 mg/kg）；配料中全脂奶/生乳占第1位（分类2）的酯类污染物总量平均值为0.113 mg/kg，中位值为0.127 mg/kg，与分类4不存在显著差异，可能原因是某些配方奶粉中全脂奶/生乳虽然排在配料表第1位，但全脂奶/生乳86～90%是水分，脂肪含量仅占3%～4%，且一般存在脱脂工艺，多配合添加脱脂奶粉和脱盐乳清粉等，因此外来植物油脂的添加量实际上并未降低，则奶粉中酯类污染物总量相对较高。

3 结 论

通过对测定婴幼儿配方奶粉及其配料油脂成分中MCPDE和GE含量的气相色谱-质谱分析方法的优化，进一步提高了方法的灵敏度，最大程度地排除了基质杂质的干扰。

婴幼儿配方奶粉配料常用植物油种类中，3-MCPDE、2-MCPDE和GE污染水平最高的均是棕榈油，污染水平极显著高于其他油脂品种；其次是菜籽油、大豆油、玉米油和食用植物调和油；葵花籽油、椰子油、核桃油、亚麻籽油污染水平较低；OPO结构油脂、食用植物调合油（含OPO）污染水平最低。其中，OPO结构油脂在国产配方奶粉中的添加比例高于进口配方奶粉；另外，部分品牌国产奶粉有添加核桃油和亚麻籽油，这两种高级食用油成本较高，富含α-亚麻酸，前者被誉为“东方橄榄油”，后者更被誉为“液体黄金”，而本次调研的进口奶粉中尚未见有添加，也从侧面反映出部分品牌国产奶粉在配方营养与健康创新上已形成自己的特色。MCPDE和GE因油脂种类、加工工艺不同具有不同的形成能力，即使同一类油脂形成3-MCPDE和GE的能力也均有所不同，其原因可能与油脂中的甘油酯组成、毛油酸价、氯化物含量不同有关[25-31]。因此生产厂家除了谨慎选择油料种类外，对污染水平不高的油脂品种也应注意把控品质。

全脂奶粉占配料第1位的配方奶粉中的酯类污染物总量最低，而生牛/羊乳占配料第1位的配方奶粉中的酯类污染物含量仍处于较高水平，可能源于该配方并未有效降低外来油脂的添加，但生乳配方奶粉大大缩短了制造和保存周期，对奶源和工艺有着更高的要求，既能最大程度确保奶粉的“鲜活”，又能有效避免二次污染，满足国内的消费迭代升级，符合国产奶粉的品质提升趋势。为确定婴幼儿配方奶粉中MCPDE和GE的具体成因和来源，还需要更多的实验数据和更详细的配方组成。为了保护婴幼儿的安全，生产厂家应谨慎选择原料，在确保营养健康的基础上尽可能降低婴幼儿配方奶粉中有害酯类的污染；政府部门应加大监管力度，对其进行更为完善的风险评估。