食品營養強化劑檸檬酸鈣產品標準的制定研究*

張玉柱，肖 融，嚴 睿，戴玉婷，李芩雯，馮 俊

(上海市質量監督檢驗技術研究院，上海 200233)

鈣是維持生命活動的必需元素之一，也是人體內易缺乏的礦物元素。人體中鈣的含量占總體重的1.5%～2%，是人類骨、齒的主要無機成分，也是神經傳遞、肌肉收縮、血液凝結、激素釋放和乳汁分泌等所必需的元素，對于人體代謝、細胞功能、神經系統運作、蛋白激素合成等起到重要作用。人體中鈣含量不足或過剩都會影響生長發育和健康[1-2]。

檸檬酸鈣，白色晶體或結晶性粉末，含有三個或四個結晶水，是常用的鈣營養強化劑[3]。檸檬酸鈣作為一種有機酸鈣，較無機酸鈣有更高的溶解性和生物利用性，無需經過胃酸中和，可直接被人體吸收，是食品類補鈣品的良好選擇[4]。

檸檬酸鈣已被納入GB 14880-2012[5]《食品安全國家標準 食品營養強化劑使用標準》“表B.1 允許使用的營養強化劑化合物來源名單”、“表C.1 允許用于特殊膳食用食品的營養強化劑及化合物來源”，可作為“營養強化劑鈣”的化合物來源。可見，檸檬酸鈣是一種重要的鈣營養強化劑。2012年8月17日，原衛生部發布了2012年第15號公告[6]，規定了檸檬酸鈣(三水)的使用范圍和質量規格要求。2016年12月23日，衛健委和食藥總局發布了GB 1903.14-2016《食品安全國家標準食品營養強化劑檸檬酸鈣》[7]，規定了檸檬酸鈣(四水)來源和技術要求。公告和標準在含量、干燥減量等指標上存在差異，給相關行業帶來了不利的影響。因此，進行國標和公告的整合和修訂，可進一步促進我國食品營養強化劑行業的健康發展，更好地保障消費者的身體健康。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗樣品：檸檬酸鈣由企業提供。

設備與儀器：MS304S電子天平，瑞士梅特勒-托利多公司；Binder FED53烘箱，德國Binder集團；852卡爾費休水分滴定儀，瑞士萬通公司；5300DV電感耦合等離子體原子發射光譜儀。

1.2 實驗方法

1.2.1 檸檬酸鈣含量的測定

準確稱取0.35～0.40 g預先在150 ℃下烘干至恒重的檸檬酸鈣(四水)試樣或直接稱取0.35～0.40 g 檸檬酸鈣(三水)試樣，精確至0.0001 g，加10 mL水和2 mL鹽酸溶液，溶解后加水稀釋至100 mL，再加5 mL三乙醇胺溶液和15 mL氫氧化鈉溶液，搖勻。用氫氧化鈉溶液調節至pH>13，加入約0.1 g鈣指示劑，用乙二胺四乙酸二鈉標準溶液滴定至溶液由紫紅色變為純藍色為終點。同時做空白實驗。

試樣中檸檬酸鈣(四水)的質量分數w1，數值以%表示，按公式(1)計算：

(1)

試樣中檸檬酸鈣(三水)的質量分數w2,數值以%表示，按公式(2)計算：

(2)

式中：c——乙二胺四乙酸二鈉標準滴定溶液實際濃度，mol/L

V——試樣溶液消耗乙二胺四乙酸二鈉標準滴定溶液體積的數值，mL

V0——空白溶液消耗乙二胺四乙酸二鈉標準滴定溶液體積的數值，mL

M——檸檬酸鈣的摩爾質量，g/mol，{M[1/3Ca3(C6H5O7)2]=166.14}

m——試樣的質量，g

1000——體積換算系數

1.2.2 干燥減量(水分)的測定

(1)四水檸檬酸鈣(干燥減量)

四水檸檬酸鈣干燥減量方法參照GB5009.3[8]直接干燥法。

(2)三水檸檬酸鈣(水分)

稱取0.03～0.04 g(精確至0.0001 g)樣品，置于卡爾費休加熱爐用進樣瓶中，迅速將進樣瓶蓋緊密封。同時取相同進樣瓶，蓋緊作為空白。進樣瓶置于卡爾費休庫倫法水分測定儀中，自動測定水分，儀器自動進行載氣校正。檢測結果需要扣除空白。

儀器自動計算樣品水分含量w3，數值以%表示，如儀器無自動計算功能，按公式(3)計算：

(3)

式中：C1——載氣校正后樣品瓶水分總量，μg

C0——載氣校正后空白瓶水分總量，μg

m——試樣質量，g

1000000——系數，將μg轉換為g

1.2.3 鹽酸不溶物的測定

準確稱取5 g試樣，精確至0.001 g。加10 mL鹽酸溶液和50 mL水，加熱溶解，置于用預先于105±2 ℃下已恒重的玻璃砂芯坩堝并采用真空泵抽濾，用熱水洗滌濾液至無氯離子(用硝酸銀溶液檢驗)，玻璃砂芯坩堝同沉淀物于105 ℃烘箱內干燥至恒重。

試樣中鹽酸不溶物質量分數w4，數值以%表示，按公式(4)計算：

(4)

式中：m1——玻璃砂芯坩堝和殘渣的質量的數值，g

m2——玻璃砂芯坩堝的質量的數值，g

m——試樣的質量的數值，g

1.2.4 氟化物的測定

參照5009.18[9]進行檢測。

1.2.5 鉛的測定

參照GB 5009.12[10]或 GB 5009.75[11]進行檢測。

1.2.6 總砷的測定

參照GB 5009.11[12]或 GB 5009.76[13]進行檢測。

1.2.7 總汞的測定

參照GB 5009.17[14]進行檢測。

1.2.8 重金屬(以Pb計)的測定

參照GB 5009.74[15]進行檢測。

2 結果與討論

2.1 國內外相關法規比較

目前國內檸檬酸鈣標準有《食品安全國家標準 食品營養強化劑 檸檬酸鈣》(GB 1903.14-2016)和原衛生部公告2012年第15號(檸檬酸鈣)。國際上有食品添加劑聯合專家委員會(JECFA、2002)、歐盟委員會實施條例(Regulation(EU) No 231/2012)、美國食品化學品法典》(FCC 12)、美國藥典USP-NF(2018)、日本食品添加劑公定書(第九版)、韓國食品添加劑公典(2019)等。原衛生部公告2012年第15號(檸檬酸鈣)指代三水檸檬酸鈣，其余皆指代四水檸檬酸鈣。

表1 國內外食品營養強化劑檸檬酸鈣相關法規

續表1

從表1可以看出，檸檬酸鈣國家標準中的相關指標要求與國外指標基本一致，安全指標方面，歐盟和韓國更為嚴格，多了對汞指標的規定。原衛生部公告2012年第15號(三水檸檬酸鈣)相較國標GB 1903.14-2016，多了鹽酸不溶物、重金屬(以Pb計)、溶解度和澄清度，其他指標一致。通過查閱國內外檸檬酸鈣標準以及實際檢測數據確定了合并后的檸檬酸鈣標準指標和實驗方法，指標分別是檸檬酸鈣(Ca3(C6H5O7)2)含量(以干基計)、干燥減量、鹽酸不溶物、氟化物、鉛、總砷、總汞、重金屬(以Pb計)，檢測方法按照2.2部分實驗方法。

2.2 樣品檢測

檸檬酸鈣生產企業提供了三水和四水檸檬酸鈣樣品各 10批次，按照設定的實驗方法檢測，檢測結果均符合設置的指標要求。

表2 三水檸檬酸鈣實驗檢測結果

表3 四水檸檬酸鈣實驗檢測結果

2.3 情況說明

2.3.1 檸檬酸鈣含量

原衛生部公告中檸檬酸鈣含量檢測需要先干燥，因為其干燥減量檢測結果極不穩定，平行性較差，因而改為直接稱樣測定，結果以干燥減量值折算，同時含量由以三水檸檬酸鈣計修改為以干基計、檸檬酸鈣計，標準值由98.0%～100.5%修改為97.5%～100.5%，與四水檸檬酸鈣保持一致。四水檸檬酸鈣不做改變。

2.3.2 檸檬酸鈣干燥減量

除歐盟外(180 ℃, 4 h)，四水檸檬酸鈣干燥減量方法皆相同(150 ℃, 4 h)。三水檸檬酸鈣干燥減量方法(105 ℃, 2 h)與四水檸檬酸鈣相比，干燥溫度和干燥時間皆不同。根據實際檢測發現三水檸檬酸鈣干燥減量指標無法滿足公告要求。經過反復測試試驗，將三水檸檬酸鈣干燥減量方法改為卡爾費休庫倫法，指標改為水分，同時將標準值由1.0%～1.5%修改為8.0%～12.0%。四水檸檬酸鈣不做改變。

2.3.3 檸檬酸鈣總汞

目前國內檸檬酸鈣生產工藝為化學合成法，以檸檬酸和碳酸鈣為主要原料，經化學合成而制得。碳酸鈣的來源中可能含有貝殼類等海產品原料，且GB 1886.214-2016《食品添加劑 碳酸鈣》中也對汞做了規定，因此合并的標準增加了總汞的限值指標，限量值與歐盟和韓國食品添加劑公典(2019)保持一致。

2.3.4 檸檬酸鈣鹽酸不溶物以及重金屬(以Pb計)

GB 1903.14-2016無鹽酸不溶物以及重金屬(以Pb計)指標，原衛生部公告包含兩指標。基于添加指標汞的理由，保證產品純度和質量，本標準保留鹽酸不溶物以及重金屬(以Pb計)指標，標準值與原衛生部公告保持一致。

2.3.5 檸檬酸鈣氟化物

原衛生部公告以及國標GB 1903.14-2016 中氟化物檢測方法為硝酸釷比色法，美國食品化學品法典(FCC 10)、美國藥典USP-NF(2018)以及韓國食品添加劑公典(2019)中采用的方法為離子選擇電極法，且硝酸釷比色法操作繁瑣(裝置復雜，蒸餾時控溫135～140 ℃)，所用試劑硝酸釷有毒危險有放射性，而電極法操作簡易、安全。合并后標準氟化物檢測方法采用GB/T 5009.18(含離子選擇電極法)。

2.3.6 檸檬酸鈣溶解度以及溶液澄清度

溶解度以及溶液澄清度是原衛生部公告(三水檸檬酸鈣)中特有的指標，四水檸檬酸國內外標準中都無此指標。但是在實際檢測中發現兩指標都無法滿足標準要求，因為是非安全標準，因此在合并的標準中刪除了這兩項指標。

2.4 合并后的理化指標

與整合的兩個標準相比，檸檬酸鈣(四水)增加了總汞、鹽酸不溶物和重金屬(以Pb計)限量指標，氟化物檢驗方法直接引用相應的國家標準，砷指標改為總砷并增加一個檢驗方法(GB 5009.11)，指標設置為：總汞≤1.0 mg/kg、重金屬(以Pb計)≤20 mg/kg、鹽酸不溶物≤0.1%；檸檬酸鈣(三水)增加了總汞限量指標，刪除了溶解度和溶液澄清度，檸檬酸鈣含量由以三水檸檬酸鈣計修改為以干基計、檸檬酸鈣計，指標由98.0%～100.5%修改為97.5%～100.5%，干燥減量指標改為水分，方法由烘箱法改為卡爾費休庫倫法，指標由1.0%～1.5%修改為8.0%～12.0%，鉛增加一個檢驗方法(GB 5009.75)，砷指標改為總砷并增加一個檢驗方法(GB 5009.76)，氟化物檢驗方法直接引用相應的國家標準。

表4 檸檬酸鈣理化指標

3 結 論

本標準將《食品安全國家標準 食品營養強化劑 檸檬酸鈣》(GB 1903.14-2016)和原衛生部公告2012年第15號(檸檬酸鈣)合并，同時參照食品添加劑聯合專家委員會(JECFA、2002)、歐盟委員會實施條例(Regulation(EU) No 231/2012)、《美國食品化學品法典》(FCC 12)、日本食品添加劑公定書(第九版)、韓國食品添加劑公典(2020)、USP-NF(2018)等關于檸檬酸鈣質量規格的相關國際標準，以及對國內企業檸檬酸鈣樣品質量檢測的基礎上擬形成新的檸檬酸鈣標準。同時，進行驗證的所有批次產品均符合擬設置的技術指標，說明檸檬酸鈣產品標準擬設置的技術指標和建立的試驗方法具有可行性。