取樣方法對嬰幼兒配方乳粉營養元素分析的影響

孔維恒,郭錚蕾,富宏坤,高威,陶雨風*

1(中國海關科學技術研究中心,北京,100026) 2(中國合格評定國家認可委員會,北京,100062)

嬰幼兒配方乳粉作為母乳的直接替代品[1-4],不僅可以提供嬰幼兒日常的能量攝入,還可以滿足嬰幼兒生長營養成分的需求[5-8]。為了滿足嬰幼兒營養的均衡和多元化,嬰幼兒配方乳粉中經常添加一些必需的微量元素,如鉀、鈣、鈉、鎂、鐵、銅、鋅等[9-13]。營養元素的含量及比例對嬰幼兒身體健康有著至關重要的作用[14-16]。在現行標準中,嬰幼兒配方乳粉中營養元素的測定方法均為混勻后直接取樣[17-18]。但由于樣品均一度差異較大,部分樣品實際檢測時,很難混合均勻。因此可能導致多次測定結果差異較大,測定結果精密度差[19-20]。

本文通過選用直接和沖調均衡后2種取樣方式,對國內外嬰幼兒配方乳粉進行營養元素測定。結果表明,不同取樣方式對嬰幼兒配方乳粉檢測結果和測定準確度影響較大。研究結論可為準確測定嬰幼兒奶粉中鉀、鈣、鈉、鎂、鐵、銅、鋅含量提供參考依據。同時提示,未來檢測方法標準制定中應明確規定實驗室二次取樣要求,力求使檢測樣品具有代表性。

1 材料與方法

1.1 標準物質

鉀單元素溶液標準物質(GNM-SK-001-2013)：10 000 μg/mL、鈣單元素溶液標準物質(GNM-SCA-001-2013)：10 000 μg/mL、鈉單元素溶液標準物質(GNM-SNA-001-2013)：10 000 μg/mL、鎂單元素溶液標準物質(GNM-SMG-001-2013)：10 000 μg/mL、鐵單元素溶液標準物質(GBW08616)：1 000 μg/mL、銅單元素溶液標準物質(GBW08615)：1 000 μg/mL、鋅單元素溶液標準物質(GBW08620)：1 000 μg/mL,中國計量科學研究院。

1.2 試劑

硝酸(優級純),北京化學試劑所;氬氣(≥99.995%)或液氬,北京埃瑞普斯科技有限公司;電阻率為18.2 MΩ·cm的超純水,北京德泉興業有限公司。

1.3 儀器

TOPEX微波消解儀(配有聚四氟乙烯消解內管)，中國屹堯；ICP-OES iCAP 7400 Duo 電感耦合等離子體-原子發射光譜儀, Thermo；MEA-3 可調式控溫電熱板，北京京北德工貿有限公司。

1.4 實驗方法

1.4.1 前處理方法

采用微波消解的前處理方式,取0.5 g(或相當于含0.5 g的液體)(精確至0.001 g)樣品于微波消解內罐中,加入10 mL硝酸,加蓋放置24 h(嬰幼兒配方乳粉蛋白含量高,所以浸泡時間至少24 h),旋緊外套,放入微波消解儀內(消解參考條件見表1),消解完成后,冷卻至室溫,緩慢旋松外套,取出內罐,用少量水清洗內罐、內蓋,合并洗液于25 mL容量瓶中,混勻備用,同時做空白試驗。

表1 樣品微波消解參考條件Table 1 Reference conditions for microwave digestion of sample

1.4.2 檢測方法

參照國家標準GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》中第二法電感耦合等離子體發射光譜法(inductively coupled plasma optical emission spectrometer,ICP-OES)對采集的所有嬰幼兒配方乳粉樣品進行7種營養元素的含量測定。

配制標準采用有證標準物質,鉀、鈣、鈉、鎂、鐵、銅、鋅單元素標準溶液,用(5+95)硝酸溶液逐級稀釋配制成標準溶液系列,最終標準系列液中鉀、鈣、鈉、鎂元素質量濃度為0、5.00、20.00、50.00、80.00、100 mg/L;鐵、鋅元素質量濃度為0、0.25、1.00、2.50、4.00、5.00 mg/L;銅元素質量濃度分別為0、0.0250、0.100、0.250、0.400、0.500 mg/L,以元素的特征譜線波長定性,待測元素譜線信號強度與元素濃度呈正比進行定量分析。儀器操作參考條件見表2,待測元素分析譜線見表3。

表2 ICP-OES操作參考條件Table 2 Reference conditions for ICP-OES operation

表3 待測元素分析譜線Table 3 Spectral lines of tested elements

2 結果與分析

2.1 國產嬰幼兒配方乳粉營養元素測定結果

選用國內某知名品牌的嬰幼兒配方乳粉作為測試樣品,選取一段(0～6月齡)、二段(6～12月齡)、三段(12～36月齡)配方奶粉為測定對象,對同一包裝不同部位(上、中、下、隨機)進行直接取樣,同時,對同包裝嬰幼兒配方乳粉按照產品標識沖調均衡后進行不同部位(上、中、下、隨機)取樣,在前處理和檢測方法一致的條件下進行7種營養元素的測定,并與產品包裝標識值進行比對分析,其中鉀、鈣、鈉、鎂、鐵、銅、鋅7種元素直接取樣的測定結果波動范圍大，相對標準偏差值均較大，而沖調均衡取樣后的測定結果相對標準偏差均小于5%，檢測結果穩定性好。結果見表4～表6。

表4 國產一段嬰幼兒配方乳粉營養元素測定值 單位：mg/100 g

表5 國產二段嬰幼兒配方乳粉營養元素測定值 單位：mg/100 g

表6 國產三段嬰幼兒配方乳粉營養元素測定值 單位：mg/100 g

續表6

2.2 進口嬰幼兒配方乳粉營養元素測定結果

選用進口知名品牌的嬰幼兒配方乳粉作為測試樣品,選取一段(0～6月齡)、二段(6～12月齡)、三段(12～36月齡)配方奶粉為測定對象,對同一包裝不同部位(上、中、下、隨機)進行直接取樣,同時,對同包裝奶粉按照產品標識沖調均衡后進行不同部位(上、中、下、隨機)取樣,在前處理和檢測方法一致的條件下進行7種營養元素的測定,其中鉀、鈣、鈉、鎂、鐵、銅、鋅7種元素直接取樣的測定結果波動范圍大，相對標準偏差值均較大，而沖調均衡取樣后的測定結果相對標準偏差均小于5%，且接近產品標簽值，檢測結果穩定。結果見表7～表9。

表7 進口一段嬰幼兒配方乳粉營養元素測定值 單位：mg/100 g

續表7

表8 進口二段嬰幼兒配方乳粉營養元素測定值 單位：mg/100 g

表9 進口三段嬰幼兒配方乳粉營養元素測定值 單位：mg/100 g

3 結論與討論

樣品檢測的準確性是衡量實驗室檢測質量的重要指標,樣品檢測過程的整個環節包括樣品采集、樣品接收、樣品制備、樣品流轉、實驗測定。取樣作為實驗測定的第一步驟,其必須具備代表性和穩定性,才能保證實驗結果的真實性和準確性。因此,取樣過程中不僅要注重樣品部位的選擇,同時不同的取樣方式對實驗結果也會造成很大差異。根據現行食品檢測的相關標準,依據食品形態將食品分為固態樣品、液態樣品、半固態樣品,然后按照傳統取樣方式混勻后直接取樣進行測定,并沒有對特殊食品或者特殊功能食品做出特殊取樣說明。隨著人們生活水平的提高,食品種類和基質也在不斷變化,不同食品的檢測指標又具有較大的差異。因此,實驗測定也需要與時俱進,在不斷完善不同食品的檢測取樣手段及方法的同時,可以結合產品特點和用途,制定特殊食品或者特殊基質食品的專門取樣方法,保證實驗測定結果的準確性和穩定性。目前在國內外檢測實驗室,取樣的重要性越來越受到關注,ISO/IEC 17025:2017(E)《檢測和校準實驗室能力的通用要求》中7.6.1款明確要求,應評估取樣的測量不確定度,如果取樣的方法沒有規定,就談不上評估取樣的不確定度,因此建議,取樣對結果的影響應給與充分關注,建議將取樣,特別是實驗室二次取樣的方法納入標準編制范疇。

嬰幼兒配方乳粉作為嬰幼兒的模擬母乳,屬于一種特殊食品。其不僅是保證嬰幼兒能量供應的優質食品,也是嬰幼兒成長營養成分提供的主要途徑。礦物質營養元素作為嬰幼兒配方乳粉營養強化功能的主要添加成分,其含量指標是嬰幼兒配方乳粉品質保證的重要依據。因此嬰幼兒配方乳粉中的礦物質元素(鉀、鈣、鈉、鎂、鐵、銅、鋅)含量的檢測具有重要意義。本文以2種不同樣品(國產奶粉和進口奶粉)作為測定對象,對比混勻直接取樣和按照產品包裝方法進行沖調均衡后取樣2種方式,對檢測結果進行對比分析,實驗結果表明：采用混勻直接取樣方式進行檢測,4個取樣點(上部位、中部位、下部位、隨機取樣)的測定結果差異較大且有部分檢測結果和產品包裝標識的差值大于10%,表明使用該取樣方法檢測結果差異較大,而且不能反映嬰幼兒配方乳粉中營養元素添加的真實情況;按照產品包裝方法進行沖調均衡后進行取樣檢測的方式,檢測結果差異較小且非常接近產品包裝標識值,表明使用該方法檢測結果差異較小,而且可以反映嬰幼兒配方乳粉中營養元素添加的真實情況,可以對嬰幼兒配方乳粉的營養功能評價提供依據。

同時,目前嬰幼兒配方乳粉中營養元素的添加量主要是根據不用的生產原料,做出相應的計算和調整,最終保證產品質量和添加元素的相對穩定性。根據GB 10766嬰幼兒配方乳粉要求的成分計算,確定配方及噸粉投料量,選擇均質、殺菌、濃縮、噴霧干燥的生產工藝制成。嬰幼兒配方乳粉原材料的預加工過程包括粉碎、粉碎篩選、造粒、沸騰干燥等過程,其中粉碎細度、顆粒均勻度等均可對營養元素的均勻分配產生影響。通過本文的檢測結果分析,營養元素的均勻分配需持續且不斷嘗試新的生產工藝流程,進一步完善營養元素的添加方式,以最優方式保證嬰幼兒配方乳粉中各項理化指標的質控值,減少微量元素損失,最大程度保證營養生物學價值。

先進準確的檢測技術能夠更有效更準確地判斷食品品質,對食品安全和品質具有重要意義。取樣是樣品檢測的第一步,必須具有代表性才能保證后續檢測環節的準確。因此在遵守一定取樣原則的基礎上,掌握適當方法,正確采取具有代表性的取樣方式,不僅可以保證檢測結果的準確性,同時可以為現行食品檢測技術和相關標準的更新和改進提供參考依據,為科學的食品生產工藝流程提供借鑒經驗。