多种品牌牛奶与酸奶中6种有益金属元素质量分数的分析及比较

(烟台市疾病预防控制中心,山东烟台264003)

多种品牌牛奶与酸奶中6种有益金属元素质量分数的分析及比较

王志昱，刘泽静，王颖，孙兆鹏，张晓瑜，王乙惠，张艺

(烟台市疾病预防控制中心,山东烟台264003)

为了简化检测牛奶和酸奶中铁（Fe）、钙（Ca）、锌（Zn）、铜（Cu）、锰（Mn）和锂（Li）6种有益金属元素的前处理过程，并且以烟台市为例，了解市售的牛奶和酸奶中这些有益金属元素的质量分数及其差异，随机采集了市面上未标明添加了上述有益金属元素的10个品牌的牛奶和10个品牌的酸奶，检测了它们6种有益金属元素的质量分数，并比较使用两种消化方法后的检测效果以及牛奶和酸奶中有益金属元素质量分数的差异。实验采用常规干式灰化法和简化后的干法两种消化方法后，经火焰原子吸收光谱法，测定了牛奶和酸奶中6种有益金属元素的质量分数。结果表明，牛奶和酸奶中6种有益金属元素均有检出，采用常规干式灰化法和简化后的干法处理样品对测定结果无显著影响，两种方法的回收率和精密度均符合实验要求；烟台市售的酸奶和牛奶中元素Li和Fe质量分数差异显著；Ca，Zn，Cu，Mn质量分数差异不显著。

牛奶；酸奶；干式灰化法；简化后的干法；有益金属元素

0 引言

人体需要多种有益金属元素，如Fe是人体内含量最多的微量元素，缺乏会导致铁缺铁性贫血[1]；Zn具有广泛的生理功能[2]；Li可以有效的治疗狂躁抑郁症[3]。牛奶中含有Fe，Ca，Zn，Cu，Mn，Li等有益金属元素；酸奶几乎保留了牛奶一切营养素，但是牛奶加工成酸奶的过程中金属元素的含量是否变化、变化了多少尚不明确。因此分析牛奶和酸奶里有益金属元素的含量并且进行比较，对于了解牛奶和酸奶的营养价值，区分它们有益金属元素含量的差异具有重要作用。

牛奶和酸奶中金属元素的检测方法有火焰原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）[4]等，这些检测方法常用的样品预处理方法有干式灰化法、湿式消解法、微波消解法等，本文简化了常规干式灰化法并进行了比较，旨在为检测牛奶和酸奶中的金属元素提供便利。

1 实验

1.1 试剂与仪器

原子吸收光谱仪Z-5000，超纯水机，电热恒温干燥箱，马弗炉。

硝酸（优级纯），铁，钙，锌，铜，锰，锂单元素标准溶液（质量浓度均为1 000 μg/mL）。

1.2 样品与处理

样品：未标明添加了微量元素的10个品牌牛奶样品和10个品牌酸奶样品（来自烟台市超市中销售的主要品牌）

处理方法1(常规干式灰化法)：取2.00 g样品于25 mL瓷坩锅中，95℃电热恒温干燥箱中烘烤1 h，电阻炉上碳化后移入马弗炉里灰化，500℃消化5 h。冷却后用3%的硝酸溶解并定容至10 mL。

处理方法2(简化后的干法)：取2.00 g样品于25 mL瓷坩锅中，95℃电热恒温干燥箱中烘烤1 h，电阻炉上碳化2 h。冷却后用3%的硝酸溶解并定容至10 mL。

1.3 方法评价

准确度实验：试验准确性采用加标回收率方法评价。分别计算经过两种不同消化方法后，测得的各品牌牛奶和酸奶的不同金属元素的加标回收率，并进行汇总和分析。Fe，Ca，Zn，Cu，Mn，Li加标质量浓度分别为2 mg/L，1 000 mg/L，2 mg/L，1 mg/L，100 μg/L，2 mg/L。

精密度实验：用上述实验步骤分别对牛奶品牌1和酸奶品牌1进行6次重复测定，分析结果并计算实验室内变异系数CV(%)。

1.4 统计分析

数据使用SPSS 17.0进行独立样本Turkey’s差异检验(P＜0.05)，分析用两种方法处理样品后元素检测的差异以及牛奶和酸奶之间的元素整体差异。

2 结果与分析

2.1 准确度实验

由表1可知用干式灰化法消化各元素加标回收率范围为89.9%～107.7%，用简化后的干法消化各元素加标回收率范围为87.1%～109.4%，回收率满足待测组分质量分数大于100 mg/kg，1～100 mg/kg，0.1～1 mg/kg和小于0.1 mg/kg时回收率分别在95%～105%，90%～110%，80%～110%和60%～120%的要求[5]。结果表明，用两种方法测定Fe，Ca，Zn，Cu，Mn，Li等几种元素均有较好的回收率，两种方法没有显著性差别。

表1 元素加标回收率

2.2 测定结果及方法精密度

由表2可知用干式灰化法消化各元素实验室内变异系数（CV）的范围为2.09%～3.71%，用简化后的干法消化各元素实验室内变异系数（CV）的范围为2.16%～3.53%，满足被测组分质量分数在10～100 μg/kg，1～100 mg/kg，1～10 mg/kg，10～100 mg/kg，100～1000 mg/kg及1 000 mg/kg～1%的范围时（CV)分别小于21%，15%，11%，7.5%，5.3%，3.8%及2.7%的要求[5]。因此，两种方法用于测定牛奶和酸奶中的Fe，Ca，Zn，Cu，Mn，Li等几种元素均有较好的精密度，对于牛奶和酸奶样品两种方法的精密度没有显著性差别。

表2 元素测定的实验精密度

2.3 不同样品消化方法测定的样品中有益金属元素比较

Fe，Ca，Zn，Cu，Mn，Li等元素的测定值经过配对t检验可知，样品经过干式灰化法和简化后的干法消化后测定的各元素的质量分数没有显著性差异（P＞0.05）（表3），结果与回收率实验结果一致。

表3 两种消化方法测定结果比较mg/kg

2.4 酸奶和牛奶中有益金属元素质量分数分析

实验结果表明，实验用的10种品牌牛奶和10中品牌酸奶中Fe，Ca，Zn，Cu，Mn，Li等有益金属元素均有检出(表4)；六种元素牛奶和酸奶中含量最高的是Ca，分别为1 363.94mg/kg和1 347.47mg/kg其次分别是Li，Zn，Fe，Cu；质量分数最低的是Mn，分别为0.054 mg/kg和0.088 mg/kg。其中，牛奶和酸奶中的Ca，Zn，Cu，Mn质量分数差异不显著（P＞0.05），但是Zn和Fe的质量分数差异显著（P＜0.05），牛奶中的Li的质量分数明显高于酸奶，而Fe的质量分数明显低于酸奶。

表4 牛奶和酸奶中6种元素的质量分数mg/kg

3 讨论

本文对酸奶和牛奶的消化采用了常规干式灰化法和简化后的干法，测定了Fe，Ca，Zn，Cu，Mn，Li六种元素，实验表明两种方法的回收率精密度均符合实验要求，测定结果都无显著性差异，但是简化后的干法省略了常规干式灰化法中灰化这一过程，即不需要放入马弗炉消化，这样就大大的节省了消化的时间，因为马弗炉灰化不仅需要5 h的消化时间，灰化完毕后的散热降温也需要一段时间，因此简化后的干法不仅保证了实验结果的准确性，也提高了实验的效率。在本实验中，简化后的干法之所以可以做到这一点可能是因为酸奶和牛奶的基质较为简单，比较容易消化，因此可以达到常规干式灰化法消化的程度，而Fe，Ca，Zn，Cu，Mn，Li这六种元素沸点比较高，适当延长碳化的时间不会导致元素的损失。总之，简化后的干法可以运用于酸奶和牛奶中的Fe，Ca，Zn，Cu，Mn，Li等六种金属元素的测定，但是是否适合其他种类样品中的金属元素的测定还有待研究。

在本研究中，牛奶和酸奶中Ca，Zn，Cu，Mn质量分数没有显著差异，说明在牛奶制成酸奶的加工过程中并没有导致Ca，Zn，Cu，Mn等元素质量分数的变化，但是牛奶中的Fe和Li质量分数却与酸奶明显不同，这可能是加工工艺造成的元素流失和使用了添加剂造成的元素质量分数增多，曾有研究报道过食品在加工过程中可能因加工条件不同而导致加工后的副产品锂质量分数的明显差别，如大豆[6]。因此牛奶和酸奶在为人类提供有益金属元素方面的贡献几乎相当，综合牛奶在可以加热饮用和不像酸奶那样容易引发龋齿以及酸奶在适宜乳糖不耐受人群饮用和易促进Ca吸收方面的优势[7]，平时人们究竟是选购牛奶还是酸奶要依个人情况而定。

我国18～49岁成年居民膳食营养素中Fe，Ca，Zn，Cu，Mn的参考摄入量分别为12/20 mg/d(男/女)，800 mg/d，12.5/7.5 mg/d，0.8 mg/d，4.5 mg/d[8]，如果一个成人平均一天饮用500 g牛奶或酸奶，仅有Ca和Cu能通过只饮用牛奶或酸奶接近参考摄入量，而Fe，Ca，Zn则远远小于参考摄入量。与谷物[9]、蔬菜[10-11]和水果[12]相比，牛奶和酸奶具有较高的Ca质量分数，但是Fe，Ca，Zn，Cu等有益金属元素的质量分数却大多低于它们，所以饮用牛奶和酸奶是一个很好的补钙途径，但是却不能代替对其他食品，如蔬菜、谷物或水果的摄入。

[1]周雪巍,屈雪寅,郑楠，等.国产与进口品牌UHT牛奶中17种微量元素含量及差异分析[J].中国农业科技导报，2015,17（3）:84-91.

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Contents and differences analysis of 6 beneficial metal elements in multiple milk and yoghourt brands from markets of Yantai

WANG Zhiyu,LIU Zejing,WANG Ying,SUN Zhaopeng,ZHANG Xiaoyu, WANG Yihui,ZHANG Yi
（Yantai Center for Disease Control and Prevention，Yantai 264003，China）

In order to simplify the pretreatment method of detecting Fe,Ca,Zn,Cu,Mn and Li in milk,and yoghourt,and understand the contents and differences of these beneficial metal elements from markets of Yantai,10 milk brands samples and 10 yoghourt brands samples on which did not label adding the elements mentioned above were randomly collected.By two different digestion methods,the beneficial ele⁃ments in milk and yoghourt were tested and the results were compared.Conventional Dry-ash method and simplification of Dry-ash meth⁃od were used in this experiment.Then the contents of 6 elements in milk and yoghourt were measured by using the atomic absorption spec⁃trophotometer.The results indicated that 6 beneficial metal elements in milk and yoghourt were all detected and that there was no significant difference on results by using conventional Dry-ash method and simplification of Dry-ash method to measure 6 beneficial metal elements in milk and yoghourt samples.The recovery and precision of these two methods were both up to the requirement.There were no significant difference on the contents of Ca，Zn，Cu and Mn in milk and yoghourt while the contents of Li and Fe did has a significant difference.

milk;yoghourt;Dry-ash method;simplification of Dry-ash method;beneficial metal elements

TS252.7

：A

：1001-2230（2017）06-0024-03

2016-08-31

王志昱（1985-），女，硕士，研究方向为公共卫生检验。

张桂芳