保健品中鈣含量測定的ICP-OES法和FAAS法比較

李波平 *，陳文銳 ，盧麗 ，李政軍，劉艷艷 ，詹業(yè)添

1. 廣州海關(guān)技術(shù)中心（廣州 510623）；2. 廣東省動植物與食品進(jìn)出口技術(shù)措施研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（廣州 510623）

鈣是人體必需的礦質(zhì)元素之一，其攝入量對身體健康至關(guān)重要。我國膳食習(xí)慣多以含鈣低的谷物和植物為主，造成我國居民鈣的攝入量嚴(yán)重不足，尤其是青少年、兒童和老年人[1]。佝僂病、婦女骨質(zhì)疏松癥、齲齒、手足抽搐等成為常見疾病，因此補(bǔ)鈣保健食品自然是備受青睞的。世界衛(wèi)生組織制定了每日攝入鈣質(zhì)的劑量標(biāo)準(zhǔn)，最高攝入量2 000 mg。中國營養(yǎng)學(xué)會推薦：成人每日的鈣攝入量應(yīng)在800～1 200 mg之間[2]。市場上補(bǔ)鈣產(chǎn)品品質(zhì)參差不齊，鈣含量自然也千差萬別，準(zhǔn)確測定保健食品中的鈣含量對于指導(dǎo)膳食、合理補(bǔ)鈣具有重要意義。

目前，鈣含量的測定方法有FAAS光譜法[2-6]、EDTA滴定法[7-8]、高錳酸鉀滴定法[9]、FAAS分光光度法近紅外法[10]、電感耦合等離子光譜發(fā)射（ICPOES）法[11-12]等。高錳酸鉀滴定法是一種間接測定鈣含量的方法，滴定過程復(fù)雜，大批量操作比較耗時。采用EDTA滴定法易受干擾，終點(diǎn)變化不明顯且以氰化鉀作為掩蔽劑，氰化鉀毒性太強(qiáng)，損害實(shí)驗(yàn)人員健康，對環(huán)境不友好。FAAS法是目前比較經(jīng)典的測定方法，但線性范圍窄，對于鈣含量較高的保健食品需要做多倍數(shù)稀釋，測定過程需要加入氧化鑭掩蔽劑，操作步驟繁瑣，稀釋倍數(shù)增加會增加不確定度。而ICP-OES線性范圍寬，抗干擾性強(qiáng)。

試驗(yàn)以日常抽檢樣品中液體水基、固體粉及顆粒基、固體片劑和軟膠囊4種不同基質(zhì)的保健品為對象，采用超級微波消解后，ICP-OES法測定鈣含量，并與FAAS法對比結(jié)果，以樣品標(biāo)簽值（或參考范圍）和不同鈣含量水平的3種有證標(biāo)物作為參考物質(zhì)，驗(yàn)證方法的可靠性，擬建立快速測定保健食品中的鈣含量的方法。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Optima 5300DV電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國PE公司）；200 Series AAFAAS儀（Agilent公司）；ETHosA型微波消解儀（意大利Milestone公司），配Ultra WAVE超級微波消解平臺（意大利Milestone公司）；Milli-Q超純水系統(tǒng)（18.2 MΩ·cm，Millipore，Bedford MA）。

硝酸（68%，UP級，蘇州晶瑞有限公司）；氬氣（大于99.999 2%，空氣化工產(chǎn)品氣體（廣州）有限公司）；氮?dú)猓ù笥?9.999%，空氣化工產(chǎn)品氣體（深圳）有限公司）。

鈣標(biāo)準(zhǔn)儲備液：1 000 μg/mL（GBW（E）080118），中國計(jì)量科學(xué)研究院。鈣標(biāo)準(zhǔn)儲備液：10 000 μg/mL（O2si公司）。GBW（E）010227嬰幼兒配方奶粉、GBW 10024（扇貝）、GBW 10020（柑橘葉）均購買于國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心。

所有玻璃器皿均用20% HNO3浸泡24 h，用水反復(fù)沖洗，最后用去離子水沖洗干凈，待用。所用水為超純水。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理

稱取0.3±0.001 g樣品（液體樣品搖勻、固體粉及顆粒、片劑經(jīng)粉碎搖勻、膠囊去殼后液體混勻）于超級微波消解罐中，加入3 mL硝酸，混勻放置過夜以進(jìn)行冷消化。設(shè)置微波消解系統(tǒng)的升溫條件（表1）進(jìn)行消解，消解完畢冷卻后，打開罐蓋，置于控溫加熱板上驅(qū)趕殘酸至剩余溶液1 mL左右，冷卻后用去離子水定量轉(zhuǎn)移并定容至25 mL離心管中，搖勻，作為待測液，同時做試劑空白試驗(yàn)。根據(jù)樣品中鈣元素含量差異，做適當(dāng)比例的稀釋，同時做平行對照和樣品空白。

表1 超級微波升溫程序

1.2.2 標(biāo)注曲線繪制

ICP-OES法標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：分別配制0，5.0，10.0，20.0.0，50.0和100.00 mg/L的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，以質(zhì)量濃度（x）對光譜強(qiáng)度（y）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，用5%硝酸作為稀釋液。

FAAS法標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：分別配制0，0.50，2.0，5.0，10.0，20.00和30 mg/L的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，每支溶液中要加入2%氧化鑭[3]后再用2%硝酸定容至刻度。以質(zhì)量濃度（X）對吸光度（Y）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3 儀器工作參數(shù)

ICP-OES儀器參數(shù)：檢測波長317.9 nm[13]，功率1 500 W，等離子體氣流量15.0 L/min，輔助氣流量0.20 L/min，霧化氣流量0.55 L/min，蠕動泵流量1.5 mL/min，徑向的觀測方式，載氣99.996%高純氬氣。

FAAS儀器參數(shù)：燈電流2.0 mA，波長422.7 nm，燃料為空氣（3.5 L/min）與乙炔（1.5 L/min）。

1.2.4 測定

ICP-OES：儀器預(yù)熱、調(diào)波長到最佳工作狀態(tài)，將標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液、試劑空白溶液、樣品溶液（根據(jù)實(shí)際樣液濃度適當(dāng)稀釋）分別引入儀器測定。

FAAS法：在優(yōu)化的儀器條件下，將標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液、試劑空白溶液、樣品溶液（根據(jù)實(shí)際樣液濃度適當(dāng)稀釋）上機(jī)測定。樣品中鈣含量按式（1）計(jì)算。

式中：Cn為樣品中鈣元素的含量，mg/kg；Nn為消化后樣液中鈣元素的濃度，mg/L；N0為空白質(zhì)量濃度，mg/L；k為稀釋倍數(shù)；V為定容體積，mL；Wn為稱樣質(zhì)量，g。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用Excel進(jìn)行方差統(tǒng)計(jì)分析，對比結(jié)果差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品處理方法

文獻(xiàn)[3，5，11]論證了三種前處理方法對結(jié)果的影響，最后發(fā)現(xiàn)微波消解法適用于保健品；文獻(xiàn)[11]論證了微波消解中硝酸體系的有效性；文獻(xiàn)[1]論證了FAAS法以鑭鹽或EDTA鹽作為測定鈣基體改進(jìn)劑的必要性；文獻(xiàn)[3]論證了用鑭鹽優(yōu)于用EDTA鹽。因此，試驗(yàn)采用超級微波消解法，硝酸為樣品消化體系，該體系消解徹底，操作方便，一次可以消解多個樣品，該法全程在密閉通風(fēng)櫥中進(jìn)行，能有效減少待測物質(zhì)的污染。選用加入2%氧化鑭[3]作為FAAS法的基體干擾消除劑。

2.2 線性范圍、檢出限與定量限

根據(jù)1.2.1樣品前處理方法制備11份空白樣品，根據(jù)1.2.4方法測定，分別計(jì)算各方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差。以稱樣量0.3 g、定容體積25 mL計(jì)算2種方法的檢出限和定量限，結(jié)果見表2。其檢出限和定量限均能達(dá)到GB 5009.268—2016[13]和GB 5009.92—2016[14]的要求。

表2 線性范圍、檢出限和定量限

2.3 精密度與回收率

在液態(tài)水基（A）、固體粉及顆粒基（B）、固體片劑（C）和膠囊（D）4種不同基質(zhì)保健品中選取已知鈣含量的樣品作為代表，每種樣品平行稱取6份，依照上述前處理方法消解后，分別采用ICP-OES法和FAAS法測定鈣含量，求得平均值，計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。同時進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 精密度和回收率試驗(yàn)（n=6）

2.4 方法準(zhǔn)確性驗(yàn)證

為進(jìn)一步驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性，采用低、中、高3個水平已知鈣元素含量的國家標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)作為測試樣品，依照上述1.2.1方法前處理，用ICP-OES法和FAAS法分別測定鈣含量，平行測定6次，取平均值，結(jié)果見表4。結(jié)果顯示，2種方法的測定值均與標(biāo)物證書參考值相符，檢測結(jié)果均落在標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)參考值范圍內(nèi)，與中值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于8%，表明方法均具有準(zhǔn)確可靠性。

表4 有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定結(jié)果

2.5 樣品的測定

在市場抽檢的保健產(chǎn)品中隨機(jī)抽取30份不同基質(zhì)產(chǎn)品，采用試驗(yàn)方法測定鈣含量，結(jié)果見表5。用Excel對2種方法的測定值進(jìn)行方差分析，得出F=0.073 253，p=0.787 618 3，F(xiàn)crit=4.006 873，F(xiàn)＜Fcrit，p＞0.05，兩種方法無顯著性差異。

表5 鈣含量測定結(jié)果比較

3 結(jié)論

試驗(yàn)對比了采用ICP-OES法和FAAS法測定保健產(chǎn)品中鈣含量的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們在測定值方面無顯著差異，在操作步驟上ICP-OES法相對簡單、快速，適用于批量操作。同時對市場抽檢的保健食品含鈣量進(jìn)行了初步篩查分析，發(fā)現(xiàn)一般膠囊產(chǎn)品中含鈣量比較高，液態(tài)水基產(chǎn)品中含鈣量低。實(shí)際測定鈣含量值和產(chǎn)品標(biāo)簽值基本相符。因此，在日常購買中可以參照標(biāo)簽來選用自己適用的補(bǔ)鈣產(chǎn)品。