乳粉中钙、铁、钠消解方法比较及摄入量评估

杜娟，李亮，郑许召，朱贝贝，丁肇旭*

1. 谱尼测试集团股份有限公司（北京 100095）；

2. 北京市食品检验研究院（北京市食品安全监控和风险评估中心）（北京 100094）

婴幼儿配方乳粉中含有蛋白质、脂肪、维生素，以及丰富的矿物质，是婴幼儿除母乳外最重要的食品[1-2]*。通常婴幼儿配方乳粉生产过程中需要添加各种常量元素和微量元素[3-4]*，以满足婴幼儿正常生长发育需要。近年来国产婴幼儿配方乳粉质量稳步提升，食品安全状况良好，被市场监管部门抽检不合格情况鲜有发生。以往研究较多关注各种重金属[5-7]*、矿物质[8]*及非食用物质[9]*，对钠、铁和钙元素含量研究较少。

国外报道方法[10]*和食品安全国家标准中，对于钙、钠和铁的标准检测方法有火焰原子吸收法[11]*、电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasmamass spectrometry，ICP-MS）[12]*、电感耦合等离子体发射光谱法（inductively coupled plasma optical emission spectrometer，ICP-OES）[13-14]*。火焰原子吸收法具有重现性好、成本低、时间短等优点[15]*。常见消解方式有湿法消解[16]*、微波消解[17]*和干法灰化[18-19]*。湿法消解设备简单，但操作复杂，易产生有毒气体污染环境。干法灰化法步骤简单，试剂用量少，但耗时较长。微波消解所需试剂量少，快速安全。乳粉经过消解，转化为无机盐溶液，利用火焰原子吸收法测定铁、钠和钙的含量。试验分析3种消解方式对检测结果的影响。选择微波消解法作为前处理方式，测定12个品牌婴幼儿配方乳粉中铁、钠和钙营养元素含量，并对其摄入量进行评估，对乳粉喂养有借鉴意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

婴幼儿配方乳粉（市售）；婴儿/成人营养配方标准参考物质1849a（上海惠诚生物公司）；铁、钙和钠元素单标准溶液（1 000 mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；硝酸和氧化镧（优级纯，国药集团化学试剂有限公司）；高氯酸和氯化铯（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）。

1.2 仪器与设备

ME204分析天平（瑞士梅特勒公司）；SavantAA原子吸收分光光谱仪（澳大利亚GBC科学仪器公司）；MARS6 Classic微波消解仪（美国CEM有线公司）；AA320无油空气压缩机（北京同洲维普科技有限公司）；MKD-G25A赶酸仪（青岛迈威微波化学设备有限公司）；SX-G07125马弗炉（天津中环电炉股份有限公司）；ML-3.6-4A恒温数显电热板（北京科伟永兴仪器有限公司）；Milli-Q Advantage A10超纯水仪（美国Millipore公司）。

1.3 方法

1.3.1 试验准备和溶液配制

1.3.1.1 试样溶液配制

所有器皿均在使用之前用20%（V/V）硝酸浸泡24 h，一级水冲洗备用。

硝酸（1+1）：量取500 mL硝酸，与500 mL水混合均匀。

硝酸（5+95）：量取50 mL硝酸，与950 mL水混合均匀。

镧溶液（20 g/L）：称取23.45 g氧化镧，用25 mL去离子水湿润后，缓慢添加75 mL盐酸使氧化镧溶解后，用一级水定容至1 000 mL。

氯化铯溶液（50 g/L）：将5.0 g氯化铯溶于水，用水定容至100 mL。

混酸溶液：100 mL硝酸和10 mL高氯酸混合均匀。

采用N2吸附法测定矿物的比表面积，试验时每次称取样品0.1 g，放入专用玻璃测试管中。工作条件为：样品质量100～500 mg，脱气时间3～6 h，预处理温度80 ℃，载气H2(>99.99%)，N2/H2=14。针铁矿比表面积测定为13.57 m2/g。

1.3.1.2 标准溶液配制

铁、钙和钠单标使用液（100 mg/L）：分别准确吸取10 mL铁、钙和钠标准储备液（1 000 mg/L）于100 mL容量瓶中，分别加硝酸（5+95）定容至刻度，混匀。

1.3.2 仪器参数与测定条件

预喷雾时间3 s，积分时间5 s，响应时间1 s。火焰原子吸收分光光谱仪的仪器条件见表1。

表1 火焰原子吸收光谱法参考条件

1.3.3 样品前处理

1.3.3.1 微波消解

准确称取0.5 g（精确至0.001 g）样品于聚四氟乙烯消解罐中，加入8 mL硝酸，静置1 h，进入微波消解仪中，5 min上升至100 ℃保持10 min，5 min上升至150 ℃保持10 min，5 min上升至180 ℃保持20 min。消解结束后，放置于150 ℃的加热器上赶酸至1 mL左右。冷却后，将液体转移至50 mL容量瓶中，待测。同时制备空白样品，待测。

1.3.3.2 湿法消解

称取0.2～0.5 g（精确至0.001 g）样品，加入10 mL混酸，加盖表面皿，在可调式电炉上消解，若消化液呈黑色，则补加5 mL混酸，继续消解，直至冒白烟，赶酸至溶液剩余1～2 mL，消化液呈无色透明或略带黄色，取出冷却，冷却后将消化液转移至50 mL容量瓶中，用少量水洗涤2～3次，合并洗涤液于容量瓶中并用一级水定容至刻度，混匀备用，待测。同时制备空白样品，待测。

1.3.3.3 干法灰化

准确称取5 g（精确至0.001 g）样品于石英坩埚中，小火加热，炭化至无烟，转移至马弗炉中，于550℃灰化3～4 h。冷却，取出，对于灰化不彻底的试样，加数滴硝酸，小火加热，小心蒸干，转入550 ℃马弗炉中，继续灰化1～2 h，至试样呈白灰状，冷却，取出，用适量硝酸溶液（1+1）溶解，转移至50 mL容量瓶中，用少量水洗涤2～3次，用一级水定容至刻度，待测。同时制备空白样品，待测。

1.3.4 试样待测液的制备及上机测定

铁元素待测液：取50 mL的试液直接上机测定。同时测定空白试液。

钠元素待测液：从50 mL的试液中准确吸取0.5 mL到100 mL容量瓶中，加4.0 mL氯化铯溶液，用一级水定容后上机测定。同样方法处理空白试液后上机测定。

钙元素待测液：从50 mL的试液中准确吸取0.5 mL到100 mL容量瓶中，加5.0 mL镧溶液，加10 mL硝酸溶液定容后上机测定。同样方法处理空白试液后上机测定。

铁系列标准溶液：分别吸取1.0，2.0，3.0，4.0和5.0 mL铁标准使用液于50 mL容量瓶中，用硝酸（5+95）稀释至刻度，得2.0，4.0，6.0，8.0和10.0 μg/mL的标准溶液。

钠系列标准溶液：分别吸取0.20，0.40，0.60，0.80和1.00 mL钠标准使用液于50 mL容量瓶中，用硝酸（5+95）稀释至刻度，得0.4，0.8，1.2，1.6和2.0 μg/mL的标准溶液。

钙系列标准溶液：分别吸取0.50，1.00，2.00，3.00，4.00和5.00 mL钙标准使用液于50 mL容量瓶中，用硝酸（5+95）稀释至刻度，得1.0，2.0，3.0，4.0和5.0 μg/mL的标准溶液。

2 结果与分析

2.1 线性回归方程

以吸光度为纵坐标，标准品的质量浓度为横坐标绘制标准曲线，结果如表2所示。钙、铁和钠3种元素均呈现良好的线性关系，相关系数r均大于0.99。

表2 线性方程和相关系数

2.2 3种消解方式对有证标准物质检测结果对比

采用3种前处理方式分别对婴儿/成人营养配方标准参考物质1849a进行处理，以火焰原子吸收法测定，结果见表3。1849a的检测结果表明，3种前处理方式对铁元素的含量检测结果差别较大，对钠和钙的检测结果差别不大。推测是湿法消解后元素分析测定存在干扰。干法灰化处理后的铁元素检测结果低于证书指定范围，湿法消解和微波消解处理后的铁元素检测结果均在证书指定范围内，湿法消解和干法消解处理后钙和钠元素检测结果均在证书指定范围。微波消解处理后铁、钙和钠元素检测结果均在证书指定范围内。3种前处理方式的相对标准偏差（relative standard deviation，SRSD）均小于3%，说明方法重复性较好。

表3 标准参考物质的测定结果

2.3 3种消解方式对铁元素回收率的影响

鉴于1849a检测结果，考察3种前处理方式对铁元素的回收率的影响，分别对某品牌婴幼儿配方乳粉进行约0.5，1.0和1.5倍的三水平加标回收试验。计算平均回收率和相对标准偏差，结果如表4所示。微波消解的回收率为90.1%～92.3%，SRSD在4.4%～7.3%之间；干法灰化回收率为83.1%～84.5%，SRSD在3.7%～4.2%之间；湿法消解回收率为91.1%～98.0%，SRSD在5.8%～9.5%之间。干法灰化回收率显著低于微波消解和湿法消解回收率。

表4 3种消解方法铁元素加标回收率对比（n=6）

2.4 3种消解方式对同一乳粉3种元素测定结果对比和方法检出限

如表5所示，3种前处理方式SRSD均小于10%，乳粉中的铁元素采用不同的前处理方式，测得的数值不同，干法灰化所得的各种微量元素含量明显低于微波消解和湿法消解结果。干法灰化法检测数值最低，可能是由于乳粉中添加的焦磷酸铁在没有氧化性酸的作用下不能完全消解，乳粉的颗粒对焦磷酸铁具有一定包埋作用。湿法检测结果偏高，可能是因为混合酸体系对乳粉样品的消解有时不完全，未分解的有机物干扰测定（如伏安法和极谱法的测定），也将干扰某些元素的测定，故须校正。微波消解在高温密闭的环境中能消解得完全彻底，可以消除有机物的干扰，方法检出限符合国标要求。综上所述，试验选择微波消解法作为前处理方式。

表5 3种前处理方式对钙、铁和钠元素的检测

2.5 12种品牌婴幼儿配方乳粉中3种元素的测定

选择市售7个品牌的牛乳粉和5个品牌的羊乳粉，以微波消解法作为前处理手段，采用火焰原子吸收法测定其钙、铁和钠3种元素含量，结果如表6所示。牛乳粉和羊乳粉中铁、钙和钠含量水平相当，无明显差别。一段乳粉中铁和钙含量较二段和三段乳粉中的低，一段、二段和三段乳粉中钠含量无显著差别，二段与三段乳粉中铁、钙和钠含量基本持平。对12个品牌的乳粉中元素的含量范围取低限和高限的计算方法，便于估算摄入量，结果见表6。

表6 微波消解法检测婴幼儿配方乳粉中铁、钙、钠3种元素含量

2.6 婴幼儿经乳粉的铁、钙和钠元素的每日摄入量分析

假设婴幼儿配方乳粉是0～6个月婴儿的唯一食物来源，可用婴儿配方乳粉中铁、钙和钠元素的含量（mg/100 g）和每日摄入量（g）计算婴儿铁、钙和钠的每日摄入量（mg）。根据《中国居民膳食营养素摄入量（2013版）》[20]*，我国0～3岁婴幼儿钙、铁和钠的适宜摄入量（AI）和可耐受最高摄入量（UI）见表7。根据乳粉的推荐摄入量，0～6个月婴儿每日摄入乳粉量按137.6 g计算，6～36个月婴儿每日摄入乳粉量按154.8 g计算，计算结果见表8。对于0～6个月婴儿，铁、钙摄入量在AI和UI之间，符合推荐摄入量，钠摄入量，略大于AI，符合推荐摄入量；对于6～36个月婴幼儿，铁摄入量低限低于AI值，有摄入不足的风险，钙摄入量在AI和UI之间，符合推荐摄入量，钠摄入量，低于AI值，有摄入不足的风险。考虑6～36个月婴幼儿可以添加辅食，铁和钠可由其他食物获得，故略低于AI值，其摄入不足的风险可忽略。

表7 中国居民膳食营养素摄入量参考表

表8 摄入量评估数据表

3 结论

试验对比微波消解、湿法消解和干法灰化3种前处理方式对检测婴幼儿配方乳粉中的铁、钙和钠含量的影响。结果表明：干法灰化效率低，更为分散；湿法消解回收率高，精密度好，但是操作复杂，对环境不友好；微波消解法回收率高，精密度好，步骤简单，试剂用量少，环境友好，方法准确度高，适宜作为前处理方式。对一段～三段婴幼儿配方乳粉进行微波消解，采用火焰原子吸收光谱法检测。结合婴幼儿摄入乳粉的量和乳粉中铁、钙、钠含量，评估每日摄入量并与适宜摄入量（AI）和可耐受最高摄入量（UI）比较。结果表明，婴幼儿食用婴幼儿配方乳粉，钙、铁和钠元素摄入量尚处于合理区间。