不同乳制品及含乳飲料中6種金屬元素含量的檢測(cè)及其差異分析

鄧浩嵐，陳由海，張珂，張瑩

（蘭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所，蘭州 730000）

純牛奶（這里指巴氏殺菌奶和高溫滅菌奶）、調(diào)制乳和風(fēng)味發(fā)酵乳均為乳制品。調(diào)制乳是以不低于80%的生牛（羊）乳或復(fù)原乳為主要原料制成的乳制品[1]。風(fēng)味發(fā)酵乳是在乳或乳制品的基礎(chǔ)上接種乳酸菌發(fā)酵后而制成的乳制品[2]。而含乳飲料是以乳制品為原料加上水和其他添加劑，通過(guò)發(fā)酵或者未經(jīng)發(fā)酵的加工方式制成的飲用品[3]。

有益金屬元素是人體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，參與機(jī)體的各項(xiàng)生命活動(dòng)，對(duì)維持人體健康、預(yù)防疾病及促進(jìn)機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育和代謝具有著重要意義[4]。Ca元素是一般軟組織的組成成分，是構(gòu)成人體牙齒和骨骼的重要組成部分，Ca離子可以激活機(jī)體內(nèi)多種酶系統(tǒng)[5]，鈣缺乏可導(dǎo)致情緒不穩(wěn)定，注意力分散[6]。Mg元素參與血脂代謝的調(diào)節(jié)，促進(jìn)血中膽固醇轉(zhuǎn)移至肝臟進(jìn)行代謝，從而保護(hù)心肌細(xì)胞，減少心臟疾病的發(fā)生概率[7]，Mg元素還可以維持骨骼的正常生長(zhǎng)發(fā)育以及維護(hù)神經(jīng)的興奮性，當(dāng)Mg元素缺乏時(shí)，會(huì)引起手足抽搐、痙攣等疾病[8]。Fe元素作為人體內(nèi)肌紅蛋白與血紅蛋白等的重要組成部分，直接參與機(jī)體氧的貯存與運(yùn)輸以及細(xì)胞過(guò)氧化氫酶、色素氧化酶等的合成，一旦人體缺乏Fe元素，就可能引發(fā)缺鐵性貧血，影響機(jī)體內(nèi)氧化還原及電子傳遞等[9]。Zn元素可以干擾病毒的基因復(fù)制，還具有調(diào)節(jié)和增強(qiáng)機(jī)體的免疫力，促進(jìn)潰瘍恢復(fù)和傷口愈合的作用[10]，Zn元素缺乏可能導(dǎo)致厭食癥以及小兒多動(dòng)癥[11]。Cu元素具有通過(guò)刺激血管生成素、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子生成，從而促進(jìn)人體血管生成的功能[12]，Cu元素缺乏可導(dǎo)致高血脂癥和人體免疫力降低而致使的腫瘤自發(fā)概率增加[13]?？傮w而言，各類有益金屬元素的攝入對(duì)維持人體健康均具一定的積極意義，但過(guò)量攝入某些重金屬元素也可能會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重?fù)p害。Pb元素是一種對(duì)生物體健康具有潛在危害的重金屬元素，能與人體和動(dòng)物體內(nèi)一系列生物物質(zhì)的官能團(tuán)結(jié)合，造成機(jī)體正常的生理生化活動(dòng)紊亂[14]，短時(shí)間內(nèi)攝入大量鉛元素可引起急性鉛中毒，導(dǎo)致神經(jīng)損傷以及急性腹痛[15]，甚至有致命風(fēng)險(xiǎn)。

乳制品及含乳飲料作為大眾日常飲用最多的飲品之一，對(duì)于補(bǔ)充人體所需各類必需金屬元素意義深遠(yuǎn)。而目前關(guān)于純牛奶、調(diào)制乳、風(fēng)味發(fā)酵乳以及含乳飲料的金屬元素含量的研究報(bào)道較少。因此，本試驗(yàn)以蘭州市售的39種不同品牌乳制品和含乳飲料為試驗(yàn)材料，分析其金屬元素含量差異，以期為廣大消費(fèi)者選購(gòu)乳制品和含乳飲料提供科學(xué)理論依據(jù)，對(duì)了解不同乳制品和含乳飲料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值亦具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

材料：試驗(yàn)所用8種純牛奶、9種調(diào)制乳、15種風(fēng)味發(fā)酵乳以及7種含乳飲料均隨機(jī)選購(gòu)于蘭州市各大超市、奶制品代銷店及個(gè)體商戶，試驗(yàn)材料保存于4℃冰箱，并在7日內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。

試劑：鉛（Pb）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鐵（Fe）、鎂（Mg）、鈣（Ca）標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，質(zhì)量濃度為1 000μg/L）；優(yōu)級(jí)純高氯酸、硝酸。

1.2 儀器及其工作條件

電子分析天平（賽多利斯科學(xué)儀器公司）；電熱板（上海光地儀器設(shè)備公司）；ZEEnit 700P火焰原子吸收分光光度計(jì)（德國(guó)耶拿分析儀器股份公司）；空心陰極燈；ZEEnit 700P石墨爐原子吸收分光光度計(jì)（德國(guó)耶拿分析儀器股份公司）。儀器工作條件見表1、2。

表1 火焰原子吸收分光光度計(jì)工作條件

表2 石墨爐原子吸收分光光度計(jì)工作條件

1.3 樣品前處理方法

各取樣品2mL置于耐熱三角錐形瓶中，加入10mL混合酸（高氯酸、硝酸體積比為1:4），置于電熱板上低溫加熱約3h至完全消解，蒸發(fā)至近干，中間若消解液瞬間變黑時(shí)，提示需補(bǔ)加混合酸，此時(shí)應(yīng)取下錐形瓶待溫度降低后酌情補(bǔ)加3～5mL混合酸再移至電熱板繼續(xù)加熱消解至近干，當(dāng)錐形瓶底部有白色晶體析出時(shí)，取下錐形瓶，待冷卻后，用1%優(yōu)級(jí)純稀硝酸溶解晶體得到消解液，并用1%優(yōu)級(jí)純稀硝酸定容至10mL，得到待測(cè)樣品溶液。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

如表3所示，Ca、Mg、Fe、Zn、Cu的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列為1%優(yōu)級(jí)純硝酸稀釋液梯度稀釋標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液所得，Pb標(biāo)準(zhǔn)溶液系列為5‰優(yōu)級(jí)純硝酸稀釋液梯度稀釋標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液所得。

表3 各金屬元素標(biāo)準(zhǔn)溶液配制的濃度 單位：μg/mL

1.5 金屬元素的測(cè)定

采用石墨爐原子吸收法測(cè)定待測(cè)樣品中的Pb元素含量；用原子吸收火焰法分別測(cè)定前處理完畢的樣品溶液中其他5種金屬元素的含量，上述元素均平行測(cè)定三次。對(duì)于含量較高的元素，通過(guò)調(diào)整樣品的稀釋倍數(shù)以確保測(cè)量數(shù)值在標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍內(nèi)，保證測(cè)量濃度的準(zhǔn)確性。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

經(jīng)檢驗(yàn)，所有數(shù)據(jù)均服從正態(tài)分布或近似正態(tài)分布，故測(cè)量結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，并使用IBM SPSS 26.0進(jìn)行單因素方差分析，不同乳制品和含乳飲料間的金屬元素含量比較采用SNK進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線方程

6種金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程見表4。

表4 標(biāo)準(zhǔn)曲線方程及相關(guān)系數(shù)

2.2 39種不同品牌的乳制品和含乳飲料金屬元素含量檢測(cè)結(jié)果

39種不同品牌的乳制品和含乳飲料的金屬元素含量結(jié)果見圖1。結(jié)果顯示，Ca、Mg、Zn、Cu、Fe元素均檢出，而鉛元素含量均低于檢出限。不同乳制品和含乳飲料間的金屬元素含量存在較大差異。純牛奶中5種金屬元素含量順序?yàn)椋篊a＞Mg＞Zn＞Cu＞Fe；調(diào)制乳為：C a＞M g＞Z n＞F e＞C u；風(fēng)味發(fā)酵乳為：C a＞M g＞Z n＞F e＞C u；含乳飲料為：Ca＞Mg＞Zn＞Fe＞Cu。

圖1 39種不同品牌的乳制品和含乳飲料金屬元素檢測(cè)結(jié)果

2.3 不同乳制品及含乳飲料間金屬元素含量的差異

不同乳制品和含乳飲料間金屬元素含量差異的分析結(jié)果見圖2。結(jié)果顯示，不同乳制品和含乳飲料間Zn、Mg、Ca元素的含量差異不顯著（P＞0.05）。調(diào)制乳、風(fēng)味發(fā)酵乳、含乳飲料間Fe元素含量之間的差異不顯著（P＞0.05），但均顯著高于純牛奶的Fe元素含量（P＜0.05）。純牛奶與風(fēng)味發(fā)酵乳、含乳飲料的Cu元素含量具有顯著差異（P＜0.05），而與調(diào)制乳的Cu元素含量不具有顯著性差異（P＞0.05）；調(diào)制乳、風(fēng)味發(fā)酵乳、含乳飲料Cu元素含量之間差異不顯著（P＞0.05）。

圖2 不同乳制品及含乳飲料的金屬元素含量及其之間的差異

3 討論

在本研究中，所有試驗(yàn)材料中Pb元素含量均低于檢出限，符合國(guó)家乳制品檢測(cè)要求中鉛的殘留限量標(biāo)準(zhǔn)（乳類≤0.05mg/kg）[16]。食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14880-2012）規(guī)定巴氏殺菌乳、風(fēng)味發(fā)酵乳中不得添加Ca、Mg、Fe、Zn、Cu的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，調(diào)制乳中不得添加Mg、Cu營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，含乳飲料中不得添加Cu營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑[17]。其中，調(diào)制乳和含乳飲料中Ca的允許使用量分別為250～1 000mg/kg、160～1 350mg/kg[17]，本研究所檢測(cè)樣品中僅有一種品牌的調(diào)制乳Ca含量低于使用量范圍，一種品牌的風(fēng)味發(fā)酵乳Ca含量超過(guò)了允許使用量，其余在使用標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；此外，本研究所檢測(cè)含乳飲料中僅有1種品牌的Mg含量在Mg營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑使用量范圍內(nèi)（30～60mg/kg），其余品牌均超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)使用量范圍；另外，國(guó)家營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑標(biāo)準(zhǔn)中調(diào)制乳和含乳飲料中Fe允許使用量為10～20mg/kg[17]，而檢測(cè)的樣品中Fe含量均低于此范圍；調(diào)制乳和含乳飲料中Zn營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許使用量分別為5～10mg/kg、3～20mg/kg[17]，本研究中有三個(gè)品牌調(diào)制乳中的Zn含量在標(biāo)準(zhǔn)使用范圍內(nèi)，其余均低于使用量范圍，而含乳飲料也只有三種品牌中Zn含量在此范圍內(nèi)，其余均低于使用量范圍。由于不同的食物自身已經(jīng)存在的礦物質(zhì)含量具有較大的差異，而且不同礦物質(zhì)在產(chǎn)品的生產(chǎn)和運(yùn)輸、保存過(guò)程中損失也不相同，所以強(qiáng)化后的礦物質(zhì)在最終產(chǎn)品中的實(shí)際含量可能低于或超過(guò)規(guī)定的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑的標(biāo)準(zhǔn)使用量。但是生產(chǎn)廠家在食品生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)添加礦物質(zhì)強(qiáng)化劑，因此在添加了礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑的乳制品和含乳飲料的營(yíng)養(yǎng)成分表中，還應(yīng)標(biāo)示強(qiáng)化后礦物質(zhì)的含量值及其占營(yíng)養(yǎng)素參考值（NRV）的百分比，并符合食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)包裝食品營(yíng)養(yǎng)標(biāo)簽通則》（GB 28050-2011）中礦物質(zhì)含量 ≥ 80%標(biāo)示值的要求[18]。

有研究表明，不同品牌牛奶中金屬元素的含量差異可能與牛奶的產(chǎn)地有關(guān)[19]。因此，不同品牌乳制品和含乳飲料間金屬元素含量差異可能是地理因素以及飼養(yǎng)環(huán)境的影響而造成的。此外，不同乳制品與含乳飲料間的Ca、Zn元素含量差異不具有顯著性，這與王志昱等人的研究結(jié)果相似[20]，這可能是由于乳制品和含乳飲料在制作過(guò)程中并未導(dǎo)致Ca、Zn元素的流失，也可能是在加工過(guò)程中雖然存在金屬元素的流失，但人為添加了這三類有益金屬元素，所以導(dǎo)致Ca、Zn元素含量沒(méi)有差異。不同乳制品與含乳飲料之間的Mg元素含量均沒(méi)有顯著差異，這需要進(jìn)一步探究原因。本研究還發(fā)現(xiàn)純牛奶中的 Fe元素含量與其余三種飲品的含量明顯不同，純牛奶與風(fēng)味發(fā)酵乳、含乳飲料間的Cu元素含量差異顯著，這可能是在加工成各種乳制品及含乳飲料時(shí)使用食品添加劑以及輔料而造成的Fe、Cu元素含量增多。因此，除Fe、Cu元素外，純牛奶和其他乳制品以及含乳飲料在提供Ca、Mg、Zn元素方面的貢獻(xiàn)幾乎相當(dāng)。然而，純牛奶中蛋白質(zhì)含量更高，還可以加熱后飲用。而發(fā)酵乳和含乳飲料的碳水化合物較高，容易引發(fā)齲齒[21]，所以，如果沒(méi)有特殊的考慮，消費(fèi)者選購(gòu)乳制品及含乳飲料仍要依個(gè)人情況而定。但營(yíng)養(yǎng)師在作配餐指導(dǎo)或消費(fèi)者在選購(gòu)市售奶制品及含乳飲料具有補(bǔ)鐵需求時(shí)，選擇除純牛奶外的三種飲品效果更佳。

4 結(jié)論

市售的各種品牌的乳制品及含乳飲料的鉛含量均符合國(guó)家乳品鉛含量標(biāo)準(zhǔn)。除純牛奶Fe元素顯著低于調(diào)制乳、風(fēng)味發(fā)酵乳和含乳飲料，Cu元素顯著低于風(fēng)味發(fā)酵乳和含乳飲料外，Ca、Mg、Zn元素在不同乳制品及含乳飲料間含量差異不顯著。