不同前處理方法對奶粉中金屬含量測定結(jié)果的影響

蒙舒婷 韋燕燕 唐瓊

摘要 [目的]探究不同前處理方法對奶粉中鐵、鋅、鎂、銅、鉛5種金屬元素含量測定的影響。[方法]采用濕法消解和微波消解對樣品進行消解，用原子吸收光譜儀法分別測定5種金屬元素的含量，對2種前處理方法的測定結(jié)果進行比較。[結(jié)果]方法的線性范圍鐵為0.1～2.0 mg/L，鋅為0.05～0.40 mg/L，鎂為0.050～0.40 mg/L，銅為0.1～1.0 mg/L，鉛為0.001～0.030 mg/L，相關(guān)系數(shù)r均大于0.999;平均加標回收率濕法消解為94.82%～104.02%，微波消解為94.18%～104.98%;6次平均測定相對標準偏差（RSD）濕法消解為0.77%～3.05%，微波消解為0.30%～2.14%。[結(jié)論]2種前處理方法的檢驗結(jié)果一致。質(zhì)控樣品測定值均在證書范圍內(nèi)，且具有較好的精密度和準確度，均適用于奶粉中鐵、鋅、鎂、銅、鉛5種金屬元素的測定。

關(guān)鍵詞 奶粉;鐵;鋅;鎂;銅;鉛;濕法消解;微波消解

中圖分類號 TS252.7 ?文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）21-0176-03

Abstract [Objective]To consider two pretreatment methods on five metal elements （Fe，Zn，Mg，Cu，Pb ）in milk power.[Method]The samples were processed separately by wet digestion and microwave digestion，then the contents of five metal elements were determined by atomic absorption spectrometry.[Result]The methods showed that linear relationships were obtained in the range of 0.1-2.0 mg/L by Fe，0.05-0.40 mg/L by Zn，0.05-0.40 mg/L by Mg，0.1-1.0 mg/L by Cu，0.001-0.030 mg/L by Pb，and all correlation coefficients were above 0.999.The recovery rates of wet digestion were 94.82%-104.02%，and those of the microwave digestion group were from 94.18% to 104.98%.The RSD of wet digestion were from 0.77% to 3.05%，and the microwave digestion were from 0.30% to 2.14% by 6 times parallel determinations.[Conclusion]The above results showed that the contents of five metal were within the certificate range，while data could be gotten in convincing precision and accuracy.The two pretreatment methods in this study were suitable for the determination of Fe，Zn，Mg，Cu，Pb elements in milk power.

Key words Milk power;Iron;Zinc;Magnesium;Copper;Lead;Wet digestion;Microwave digestion

作者簡介 蒙舒婷（1988—），女，廣西田陽人，工程師，碩士，從事食品理化檢驗技術(shù)研究。

收稿日期 2020-05-06

嬰幼兒配方奶粉又稱母乳化奶粉，是以乳牛、其他動物乳汁，或其他動植物提煉的成分為基本組成，使其接近人乳成分，再加入各種維生素和微量元素以及其他營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)加工后制成的供給嬰兒成長與發(fā)育所需要的人工食品[1-3]。嬰幼兒配方奶粉不僅僅解決了正常生長發(fā)育嬰兒的營養(yǎng)需求，而且解決了部分嬰兒，如患有特殊紊亂、疾病或醫(yī)療狀況等特殊狀況嬰兒的營養(yǎng)需求。

鐵、鋅、鎂、銅是人體必需的元素，是嬰幼兒奶粉的重要營養(yǎng)指標。鐵參與氧的運輸和儲存，維持正常的造血功能，增強免疫力;嬰幼兒缺鐵會影響機體的正常發(fā)育，導致反應呆滯，注意力渙散，心理和智力發(fā)展受損[4]。鋅參與人體中多種金屬酶的組成，能夠促進機體的生長發(fā)育和組織再生，促進食欲、維持正常性功能、保護皮膚健康和增強免疫功能等;鋅過量會導致“鋅中毒”，抑制生長發(fā)育，損傷免疫功能，嚴重缺鋅還會導致體內(nèi)新陳代謝紊亂[1-3]。近年來的研究表明，鋅具有較強的致畸胎作用[5]。鎂參與體內(nèi)能量的代謝，是多種酶反應的主要激活劑，能維護神經(jīng)興奮和骨骼生長;缺鎂會引起痙攣、機體代謝障礙[6-7]。銅是紅細胞內(nèi)不可缺少的成分，銅元素在體內(nèi)是一種催化劑，參與多種物質(zhì)的代謝過程，銅可以促進造血、磷脂合成、保持和恢復結(jié)締組織，對神經(jīng)、細胞呼吸、內(nèi)分泌有重要作用;缺銅會阻礙色素合成，免疫力和抗氧化力下降，還會引發(fā)營養(yǎng)性貧血，銅過量會導致機體銅中毒[8]。鉛進入人體后會導致心律失常、聽力喪失、貧血、腎功能衰竭，損傷記憶和視覺，影響兒童智力發(fā)展和認知功能，對大腦發(fā)育造成永久性傷害[9-12]。

張麗敏[13]采用微波消解法處理奶粉，用火焰原子吸收光譜法測定樣品中鎂、鐵、鋅、銅含量。吳育廉[14]采用高壓密封濕法消解嬰兒配方奶粉，用火焰原子吸收光譜法測定鐵和鋅含量。金安寶[15]使用懸浮液技術(shù)處理樣品直接進樣，簡化分析步驟，用火焰原子吸收光譜法測定營養(yǎng)米粉、奶粉中的鐵和鋅。蘇建暉等[16]采用高壓消解法消化奶粉，用原子吸收光譜法測定鐵、鋅、鎂、銅、鉛的含量。黃霞[17]采用直接進樣法和微波消解法處理樣品，用原子吸收光譜法測定嬰兒配方奶粉中鉛的含量。該試驗分別采用濕法消解和微波消解處理奶粉樣品，通過原子吸收光譜法測定奶粉中金屬的含量，比較2種前處理方法的檢測結(jié)果是否一致。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品來源。樣品為來自中國、荷蘭、新西蘭、德國4個國家知名品牌的嬰幼兒奶粉;質(zhì)控樣（中國檢驗檢疫科學研究院測試評價中心）。

1.1.2 主要試劑。硝酸（GR），由成都市科隆化學品有限公司生產(chǎn);高氯酸（GR），由天津市大茂化學試劑廠生產(chǎn);磷酸二氫銨（GR），由天津市科密歐生產(chǎn);鐵（1 000 μg/mL，GSB04-1726—2004），由國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產(chǎn);鋅（1 000 μg/mL，GSB04-1761—2004），由國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產(chǎn);鎂（1 000 μg/mL，GSB04-1735—2004），由國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產(chǎn);銅（1 000 μg/mL，GSB04-1725—2004），由國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產(chǎn);鉛標準溶液（1 000 μg/mL，GSB04-1742—2004），由國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產(chǎn)。

1.1.3 主要儀器。iCE3500原子吸收光譜儀，由美國Thermo Fisher公司生產(chǎn);CEM MARS微波消解儀，由美國CEM公司生產(chǎn);微波消解前處理加熱器，由北京東航科儀儀器有限公司生產(chǎn);D350-A電熱板，由湖南金蓉園儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn);ADVANCED-I-12超純水儀，由成都唐氏唐寧科技發(fā)展有限公司生產(chǎn);XP5003SDR電子天平，由瑞士Mettler Toledo公司生產(chǎn)。

1.2 方法

1.2.1 樣品前處理。

1.2.1.1 濕法消解。四分法取樣，準確稱取0.5 g奶粉樣品于三角錐形瓶中，放入數(shù)粒玻璃珠防爆沸，加入10 mL硝酸和0.5 mL高氯酸，加蓋一個小漏斗，放置過夜，在電熱板上于100 ℃消化1 h，升溫至180 ℃消化2 h，再升溫至220 ℃消化至澄清。若消化液呈棕褐色，再加少量硝酸，繼續(xù)消解至冒白煙，消化液呈無色或略帶黃色，冷卻后，用純水少量多次洗滌三角錐形瓶，合并洗滌液至100 mL容量瓶中，純水定容至刻度，混勻待測。同時做試劑空白試驗。

1.2.1.2 微波消解。四分法取樣，準確稱取0.5 g奶粉樣品于微波消解罐中，加入8 mL硝酸，于100 ℃條件下預消解1 h，按照微波消解程序消化樣品，消解條件見表1。消解完畢后，取出消解罐，于130～140 ℃條件下趕酸至1 mL左右，用少量純水多次洗滌消解罐，合并洗滌液于100 mL容量瓶中，用純水定容至刻度，混勻待測。同時做試劑空白試驗。

1.2.2 儀器工作條件?；鹧嬖游展庾V法采用四線氘燈扣除背景干擾，石墨爐原子吸收光譜法采用塞曼扣除背景干擾，火焰原子吸收光譜儀工作參數(shù)見表2。石墨爐原子吸收光譜儀工作參數(shù)：元素鉛，波長283.3 nm，狹縫寬度0.5 nm，燈電流10 mA;干燥溫度100 ℃，時間30.0 s，灰化溫度600 ℃，灰化時間20.0 s，原子化溫度1 100 ℃，時間3.0 s。

1.2.3 標準溶液的制備。將1 000 μg/mL鐵、鋅、銅3種單元素標準溶液用5%硝酸溶液稀釋成10.0 mg/L混合標準中間溶液，再用5%硝酸溶液將此混合中間溶液配制成濃度為0.05～2.00 mg/L的混合標準系列溶液;將1 000 μg/mL鎂標準溶液用5%硝酸溶液稀釋成10.0 mg/L標準中間溶液，再用5%硝酸溶液將此中間溶液配制成濃度為0.05～0.40 mg/L的標準系列溶液;將1 000 μg/mL鉛標準溶液用5%硝酸溶液稀釋成1.00 mg/L標準中間溶液，再用5%硝酸溶液將此中間溶液配制成濃度為1.00～30.00 μg/L的標準系列溶液。

1.2.4 樣品測定與結(jié)果計算。儀器在“1.2.2”條件下對樣品溶液和樣品空白進行測定，讀取標準曲線上相應的濃度值，根據(jù)公式（1）計算出樣品中元素的含量。

X=（C-C0）×V×fm ?（1）

式中，X為樣品中被測元素的含量（mg/kg）;C為樣品溶液中元素的質(zhì)量濃度（mg/L）;C0為空白溶液中元素的質(zhì)量濃度（mg/L）;V為樣品消化液的定容體積（mL）;m為樣品稱樣量（g）;f為樣品溶液的稀釋倍數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法檢出限 按照“1.2.2”的儀器工作條件，分別對濕法消解和微波消解的樣品空白溶液進行連續(xù)11次測定，分別計算5種金屬元素的檢出限。2種前處理方法計算得出鐵、鋅、鎂、銅、鉛5種元素的檢出限一致，分別為0.03 mg/L、0.006 mg/L、0.01 mg/L、0.01 mg/L、0.03 μg/L。2種前處理方法均能滿足奶粉中鐵、鋅、鎂、銅、鉛5種元素的測定。

2.2 方法線性范圍 按照“1.2.2”的儀器工作條件，對5組標準系列溶液進行測定，以標準溶液的質(zhì)量濃度（C）為橫坐標，以吸光值（A）為縱坐標，繪制各元素的標準曲線（表3）。各元素的線性相關(guān)系數(shù)在0.999 5～0.999 9，在線性范圍內(nèi)呈較好的線性關(guān)系。

2.3 準確度和精密度 用2種前處理方法對2組12份奶粉樣品進行消解，在“1.2.2”的儀器工作條件下，分別測定5種元素的含量，所有元素的測定值均在標準物質(zhì)的證書范圍內(nèi)，準確度較好。各元素的相對標準偏差（RSD）濕法消解為0.77%～3.05%，微波消解為0.30%～2.14%，精密度較好，能滿足試驗要求，結(jié)果見表4。

2.4 回收率 準確稱取奶粉樣品0.5 g，加入低、中、高3個濃度梯度的各元素標準溶液，按“1.2”方法處理分析檢測，每個濃度平行測定3份，計算各元素的加標回收率（表5）。各元素濕法消解的回收率為94.82%～104.02%，微波消解的回收率為94.18%～104.98%，2種前處理方法均能滿足試驗要求。

2.5 樣品中的金屬含量 選用不同國家知名品牌的嬰幼兒奶粉作為樣品，準確稱取樣品0.5 g，每個樣品平行取3份，經(jīng)過濕法消解和微波消解處理后，采用原子吸收光譜法分析測定，5種金屬元素的含量測定結(jié)果見表6。2種前處理方法的分析測定結(jié)果與奶粉品牌營養(yǎng)含量成分表給定的值一致，重金屬鉛在所有樣品中均未檢出。

3 結(jié)論

（1）濕法消解的優(yōu)點是所用儀器設(shè)備成本較低，可以大范圍推廣使用，且操作簡便，方便根據(jù)不同樣品的消解需求及時調(diào)整消解溫度，可以同時消解大批量樣品;缺點是傳統(tǒng)的加熱裝置耗能高，溫度均勻性差，試劑消耗量較大，混酸對消解后元素的分析測定存在干擾，硝酸-高氯酸混酸體系容易發(fā)生爆炸，在消解過程中為了避免爆炸、碳化、試劑耗盡等情況全程需要有人值守，消解時間較長，消解過程產(chǎn)生大量有毒氣體，威脅分析人員的健康。

（2）微波消解的優(yōu)點是加熱均勻、效率高，消解時間較短，樣品消解罐獨立密封，避免試劑揮發(fā)，試劑消耗量小，降低分析空白值，在密閉空間內(nèi)能有效減少外部污染，微波消解儀可以實現(xiàn)自動化操作，大大降低了分析人員的工作強度;缺點是耗材昂貴，不能消解含有易燃易爆成分的樣品，難以徹底消解脂肪含量較高的樣品，導致測定結(jié)果偏低，取樣量不能過大，否則會導致消解不完全，能同時處理的樣品量較少，且存在一定的安全隱患。

（3）從方法檢出限、線性相關(guān)系數(shù)、準確度、精密度和加標回收試驗的結(jié)果可知，本文采用的濕法消解和微波消解2種前處理方法均能達到重現(xiàn)性好、準確度高、精密度高和回收率高等效果。2種前處理方法均能滿足嬰幼兒配方奶粉中鐵、鋅、鎂、銅、鉛5種金屬元素的測定。

參考文獻

[1]朱會霞.人體內(nèi)鋅的生物學功能[J].生物學教學，2009，34（5）：4-5.

[2]吳淑泉，鄭麗敏.嬰幼兒營養(yǎng)及膳食[J].中國保健營養(yǎng)，2012，22（12）：4996.

[3]王蕾，郭麗娜，金善玉.微波消解-火焰原子吸收光譜法測定奶粉中鋅含量[J].中國衛(wèi)生標準管理，2018，9（3）：13-15.

[4]孫長峰，郭娜.微量元素鐵的生理功能及對人體健康的影響[J].食品研究與開發(fā)，2012，33（5）：222-225.

[5]哈玲津，王金娥，王變銀.火焰原子吸收光譜法測定奶粉中鋅的含量[J].畜牧與飼料科學，2009，30（4）：37-38.

[6]王麗娟，劉菊林.微量元素對人體健康的作用[J].臨床合理用藥雜志，2013，6（3）：63.

[7]張婉琴.500例小兒微量元素檢測調(diào)查分析[J].中國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)，2016，13（11）：83-85.

[8]熊嬋，黎慶，馬慶偉.人體微量元素檢測方法及臨床應用的研究進展[J].中國全科醫(yī)學，2018，21（8）：888-895.

[9]ESLAMI S，MOGHADDAM A H，JAFARI N，et al.Trace element level in different tissues of Rutilus frisii kutum collected from Tajan River，Iran[J].Biological trace element research，2011，143（2）：965-973.

[10]HSIEH T J，CHEN Y C，LI C W，et al.A proton magnetic resonance spectroscopy study of the chronic lead effect on the basal ganglion and frontal and occipital lobes in middleage adults[J].Environmental health perspectives，2009，117（6）：941-945.

[11]BIERKENS J，BUEKERS J，VAN HOLDERBEKI M，et al.Health impact assessment and monetary valuation of IQ loss in preschool children due to lead exposure through locally produced food[J].Science of the total environment，2012，414（1）：90-97.

[12]KARRARI P，MEHRPOUR O，ABDOLLAHI M.A systematic review on status of lead pollution and toxicity in Iran;Guidance for preventive measures[J].DARU Journal of Pharmaceutical Sciences，2012，20（1）：1-17.

[13]張麗敏.奶粉中5種營養(yǎng)元素的微波消解火焰原子吸收測定法[J].職業(yè)與健康，2007，23（22）：2048-2049.

[14]吳育廉.高壓密封濕法消解-火焰原子吸收光譜法測定嬰兒配方奶粉中鐵和鋅[J].微量元素與健康研究，2011，28（3）：49-50.

[15]金安寶.火焰原子吸收法直接測定營養(yǎng)米粉、奶粉中的鐵鋅[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志，2006，16（3）：294，321.

[16]蘇建暉，張林田，陳冠武，等.高壓消解法同時消化測定奶粉中11種金屬元素[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志，2006，16（7）：792-794.

[17]黃霞.嬰兒配方奶粉中鉛含量測定直接進樣與微波消解方法比較[J].現(xiàn)代食品，2018（19）：120-122.