西部小品种鲜乳及其发酵酸乳中矿物元素和维生素含量差异分析

王海燕，温 荣，刘登丽，马筱怡，王欢紫，范澍田，孙奇武，葛武鹏,*

（1.西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100；2. 陕西省标准化研究院，陕西 西安 710000；3.陕西秦龙乳业集团有限公司，陕西 西安 710000）

矿物元素和维生素是维持人体生理功能的重要物质。乳及乳制品中含有多种矿物元素和维生素，乳品及其发酵制品的摄入对达到矿物质及维生素的每日推荐膳食摄入量的贡献十分重要。钙（Ca）是人体中的常量必需元素，具有构成人体组织、调节机体系统、组织、器官正常生理功能及细胞活动的功能，还有激活机体内多种酶系统的功能，如琥珀酸脱氢酶、脂肪酶及三磷酸腺苷酶等[1-2]；当Ca摄入不足时可造成Ca代谢紊乱，进而引发骨质疏松、内分泌失调、心脑血管及神经系统等疾病[3]。铁（Fe）和锌（Zn）是人体必需的微量元素，Fe是一些酶类的重要组成成分，如过氧化氢酶，参与氧的运输及多种代谢[4]，Zn作为多种酶的辅助因子参与糖类、脂质、蛋白质和核酸代谢[5]。Fe缺乏会引起贫血、神经节能紊乱，Zn缺乏会引起生长迟缓、食欲不振、免疫功能受损等问题[5-6]。VA又名视黄醇，具有维持视觉功能正常、上皮细胞结构完整与健康、增强机体造血功能及促进机体正常生长发育的功能[7]。VE又名生育酚，可增强机体免疫力，具有抗氧化、抗衰老、抗不育等作用[8]。VA缺乏易引起夜盲症、干眼病，VE缺乏会引起细胞损伤、影响生殖功能及机体免疫[7-8]。

马乳、驼乳和牦牛乳作为我国西部特色小品种乳，近年来因其高营养价值成为研究开发的热点，但由于经济条件、传统观念、地域条件和生产水平等因素的制约，此类天然绿色乳品的开发利用仍处于初级阶段[9]。本研究对中国西部牧区的马乳、驼乳、牦牛乳及其发酵乳的Ca、Fe、Zn 3 种矿物元素及VA、VE含量进行差异性分析，探讨地域、品种、发酵因素对西部特色小品种乳矿物元素和维生素含量的影响，为西部特色小品种乳的开发与利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

于青海牧区采集13 份鲜牦牛乳和10 份酸牦牛乳，甘肃牧区采集7 份鲜牦牛乳和6 份酸牦牛乳；内蒙古和新疆牧区各采集10 份鲜马乳、10 份酸马乳、10 份鲜驼乳和10 份酸驼乳；西北农林科技大学畜牧教学实验基地采集10 份鲜羊乳；共计采集样品86 份。密封并迅速冷却，在冰盒内4 ℃冷藏运至实验室，于-80 ℃冰箱冻藏备用。

1.1.2 试剂

Ca、Fe、Zn、铑（Rh）元素标准溶液 国家标准物质研究中心；液氩、硝酸（优级纯）、无水乙醇（色谱纯）、VA标准品（C20H30O，纯度≥95%）、VE标准品（α-生育酚，C29H50O2，纯度≥95%） 美国Sigma-Aldrich公司；甲醇（色谱纯） 美国Tedia公司；石油醚（分析纯） 天津市科密欧化学试剂有限公司；抗坏血酸 美国Aladdin公司。

1.2 仪器与设备

ICAPQ01807电感耦合等离子体质谱（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）仪 美国赛默飞世尔公司；AUY220电子精密天平 日本岛津公司；Mutiwave PRO高通量微波消解仪 奥地利安东帕公司；赶酸板 博通实验仪器有限公司；DHP-140电热恒温干燥箱 中仪国科（北京）科技有限公司；1260 Infinitely二维高效液相色谱仪、Extend C18色谱柱（4.6 mm×12.5 mm，5 µm） 美国安捷伦公司；SHZ-82恒温振荡器 常州国华电器有限公司；YRE-2000A旋转蒸发仪 河南巩义玉华仪器有限公司；UGC-24CF氮吹仪 北京优晟联合科技有限公司；UPK超纯水机 西安优普仪器设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 Ca、Fe、Zn含量测定

1.3.1.1 微波消解

移取液体样品2 mL于微波消解罐中，加入8 mL硝酸，加盖放置1 h，旋紧罐盖，按照微波消解仪的标准操作步骤进行消解；冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，用少量水冲洗内盖，将消解罐放在150 ℃的赶酸板中，赶去棕色气体，取出消解内罐，将消化液转移至25 mL比色管中，并定容至刻度，混匀备用；同时做试剂空白实验。微波消解仪消解条件如表1所示。

表 1 微波消解仪消解条件Table 1 Microwave digestion conditions

1.3.1.2 标准溶液的配制

Ca、Fe、Zn系列标准溶液的质量浓度如表2所示。内标使用液：所用内标元素为Rh，内标使用液质量浓度为10 μg/L。

表 2 Ca、Fe、Zn系列标准溶液质量浓度Table 2 Concentrations of Ca, Fe and Zn in standard solutions

1.3.1.3 ICP-MS测定

利用ICP-MS仪（标准模式下）对Ca、Fe、Zn系列标准工作溶液进行测定，得到信号响应值。以元素的质量浓度为横坐标，相应元素与所选内标元素响应值比-离子每秒计数值（每秒撞击到的样品中离子数，反映强度值）比为纵坐标，绘制标准曲线。将消解后的样品溶液在ICP-MS仪中进行测定，根据标准曲线计算样品溶液中Ca、Fe、Zn元素的含量。

1.3.2 VA、VE含量测定

1.3.2.1 皂化

称取40 g（精确至0.000 1 g）液体试样于150 mL平底烧瓶，加入50 mL VC-乙醇溶液（15 g VC用无水乙醇定容至1 L），再加入25 mL氢氧化钾溶液，边加边振摇，混匀后于53 ℃恒温水浴中振荡（110 r/min）皂化50 min，冷却至室温。

1.3.2.2 提取、洗涤

将皂化液用30 mL水转入分液漏斗中，加入50 mL石油醚，振荡萃取10 min；将下层溶液转移并重复萃取，合并醚层；用约100 mL水重复洗涤醚层，直至将醚层洗涤至中性，去除下层水相。

1.3.2.3 浓缩

将洗涤后的醚层经无水硫酸钠（约3 g）滤入旋转蒸发瓶中，用约15 mL石油醚冲洗分液漏斗及无水硫酸钠2 次，并入蒸发瓶内，在旋转蒸发仪上55 ℃水浴减压蒸馏，待瓶中醚液剩下约2 mL时，取下蒸发瓶，氮吹至近干。用2.5 mL乙醇将蒸发瓶中残留物溶解并过0.22 μm有机系滤膜后供高效液相色谱测定。

1.3.2.4 标准溶液的配制

用甲醇作为溶剂，配制质量浓度分别为1、2、4、8、16 μg/mL的VA系列标准溶液和质量浓度分别为1.6、3.2、6.4、12.8、25.6 μg/mL的VE系列标准溶液。

1.3.2.5 色谱条件

色谱柱：C18柱（4.6 mm×12.5 mm，5 μm）；柱温35 ℃；流速1 mL/min；紫外检测波长：VA为325 nm、VE为294 nm；进样量10 μL；流动相A为水，流动相B为甲醇。梯度洗脱程序如表3所示。

表 3 梯度洗脱程序Table 3 Gradient elution procedure

1.3.2.6 高效液相色谱测定

采用外标法定量。将VA、VE系列标准工作溶液分别注入高效液相色谱仪中，以标准工作液质量浓度为横坐标，以峰面积为纵坐标绘制标准曲线。试样中VA、VE的含量按下式计算。

式中：X为试样中VA、VE的含量/（μg/100 g）；ρ为根据标准曲线计算得到的试样中VA、VE的质量浓度/（μg/mL）；V为定容体积/mL；m为试样质量/g。

1.4 数据处理

采用SPSS 18.0和Excel 2007软件对数据进行统计分析，结果以平均值±标准差表示，显著性水平设定为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 不同牧区鲜乳中矿物元素含量的差异性分析

表 4 不同牧区鲜乳中矿物元素的含量Table 4 Contents of mineral elements in fresh milk samples from different regions

由表4可知：采自新疆和内蒙古2 个牧区的鲜马乳中Ca、Fe、Zn的含量均不存在显著差异（P＞0.05）；新疆和内蒙古牧区鲜驼乳中Ca、Fe含量均存在显著差异

（P＜0.05），新疆牧区鲜驼乳中Ca、Fe含量均显著高于内蒙古牧区鲜驼乳，而Zn含量差异不显著（P＞0.05）；青海和甘肃牧区鲜牦牛乳中Ca含量差异不显著（P＞0.05），而不同牧区鲜牦牛乳中Fe和Zn含量差异显著（P＜0.05），这与罗玉珠等[10]的研究结果一致，其中甘肃牧区鲜牦牛乳中Fe含量显著高于青海牧区（P＜0.05），青海牧区鲜牦牛乳中Zn含量显著高于甘肃牧区（P＜0.05）。

2.2 不同品种鲜乳及其发酵乳中矿物元素含量的差异性分析

表 5 不同品种鲜乳及其发酵乳中矿物元素的含量Table 5 Contents of mineral elements in milk samples from different animals species

由表5可知：4 种鲜乳中，牦牛乳与羊乳Ca含量差异不显著（P＞0.05），但与马乳和驼乳差异显著（P＜0.05），且牦牛乳和羊乳Ca含量显著高于驼乳和马乳；驼乳Ca含量显著高于马乳，这与蒋晓梅等[11]的结论一致；马乳Ca含量最低，仅为（0.60±0.10） mg/g。4 个不同品种鲜乳中Fe含量存在显著差异（P＜0.05），且牦牛乳Fe含量显著高于羊乳、驼乳和马乳，牦牛乳Fe含量达到（1.92±0.22） mg/kg，约为马乳Fe含量的2 倍，马乳Fe含量最低，仅为（0.90±0.09） mg/kg，这与林波等[12]的结论一致。牦牛乳、驼乳和羊乳的Zn含量均有显著差异（P＜0.05），羊乳与马乳Zn含量差异不显著（P＞0.05）；牦牛乳Zn含量显著高于驼乳、羊乳与马乳，与李亚茹等[13]的研究结果一致，牦牛乳Zn含量达到（5.20±0.63） mg/kg，约为马乳、羊乳Zn含量的2 倍，驼乳Zn含量仅次于牦牛乳，酸马乳Zn含量最低。马乳、驼乳、牦牛乳发酵后，其矿物元素含量变化均不显著（P＞0.05）。

由以上分析可知，4 种鲜乳中，牦牛乳中矿物元素含量最为丰富，驼乳和羊乳次之，马乳中矿物元素含量最低。乳中矿物元素含量的差异由多种因素造就，如环境、遗传因素、营养水平等[13]，而发酵不影响乳中矿物元素的含量。

2.3 不同牧区鲜乳中VA、VE含量的差异性分析

由表6可知，内蒙古牧区鲜马乳中VA、VE的含量略高于新疆牧区（P＞0.05），而内蒙古牧区鲜驼乳中VA、VE的含量显著低于新疆牧区（P＜0.05），甘肃牧区鲜牦牛乳中VA、VE的含量略低于青海牧区（P＞0.05），这可能是由于牦牛乳中VA、VE的含量随海拔的升高而增加[14]。乳中的VA、VE来自于饲料和牧草，气候、放牧及饲养管理等因素会影响其含量[13]，牧场草地营养水平直接影响动物的营养状况，进而间接影响乳中维生素的含量[15]。本研究中马乳、驼乳和牦牛乳样品采集地的气候类型、海拔、草场类型、牧草种类及生长状况均有所不同，降雨量和日照时间存在差异，使乳中VA、VE的含量存在差异[16]。

表 6 不同牧区鲜乳中VA、VE的含量Table 6 Contents of VA and VE in fresh milk samples from different regions μg/100 g

2.4 不同品种鲜乳及其发酵乳中VA、VE含量的差异性分析

表 7 不同品种鲜乳及其发酵乳中VA、VE的含量Table 7 Contents of VA and VE in milk samples from different animal speciesμg/100 g

由表7可知：不同品种鲜乳间VA的含量存在显著性差异（P＜0.05），羊乳中VA的含量最高，其次为驼乳；除马乳和驼乳中VE的含量无显著性差异外（P＞0.05），其余乳种间VE的含量差异显著（P＜0.05）；牦牛乳中VE的含量最高，为60.41 μg/100 g，羊乳次之；马乳中VA、VE的含量均最低，这是由于脂溶性维生素需以脂肪为载体[17-18]，马乳为低脂乳类，因此马乳VA、VE的含量低于驼乳、羊乳和牦牛乳。牧草、饲料先后被胃蛋白酶、肠蛋白酶作用，其中的维生素在小肠中被酯化吸收[19]，不同品种动物的胃肠环境不同，对草料中维生素的吸收利用率也不同，这也可能是造成乳中维生素含量差异显著的原因之一[16]。

鲜乳及其发酵乳间VA的含量无显著性差异（P＞0.05），且鲜乳中VA的含量略高于发酵乳，但发酵过程对其含量影响较小。驼乳和牦牛乳发酵后VE含量均有不同程度降低（P＜0.05），可能是因为VE对酸性环境敏感，遇酸类易被破坏[16]。目前的研究表明，由于酸乳发酵过程中微生物的利用以及维生素的化学分解，发酵乳中脂溶性维生素的含量会有一定程度的减少[20]。本研究中，酸驼乳和酸牦牛乳中VA、VE以及酸马乳中VA的含量均低于发酵前，但酸马乳中VE的含量高于发酵前，这可能是由牧民制作传统酸马乳的发酵环境不同导致的[16]，发酵菌种、时间和温度等发酵条件对维生素含量的影响较大[19]。

3 结 论

地域、乳种及发酵因素对小品种鲜乳（马乳、驼乳、牦牛乳）及其传统发酵酸乳Ca、Fe、Zn元素和VA、VE的含量有着不同的影响：1）地域差异：新疆牧区的鲜驼乳中Ca和Fe含量均显著高于内蒙古牧区（P＜0.05）；甘肃牧区鲜牦牛乳中Fe含量显著高于青海牧区（P＜0.05），青海牧区鲜牦牛乳中Zn含量显著高于甘肃牧区（P＜0.05）。内蒙古牧区鲜马乳中VA、VE的含量均略高于新疆牧区（P＞0.05），新疆牧区鲜驼乳中VA、VE的含量显著高于内蒙古牧区（P＜0.05），青海牧区鲜牦牛乳中VA、VE的含量均高于甘肃牧区。2）品种差异：牦牛乳和羊乳中Ca含量显著高于驼乳和马乳（P＜0.05），马乳中Ca含量最低；4 个品种乳的Fe含量均存在显著差异（P＜0.05），牦牛乳中Fe含量显著高于羊乳、驼乳和马乳（P＜0.05），马乳中Fe含量最低；牦牛乳中Zn含量显著高于驼乳和马乳（P＜0.05），牦牛乳Zn含量最高，马乳中Zn含量最低；不同品种乳的VA含量差异显著（P＜0.05），马乳中含量最低；牦牛乳中VE的含量与其他乳差异显著（P＜0.05），牦牛乳中含量最高，马乳中含量最低。3）发酵差异：发酵不影响乳中矿物元素的含量。除酸马乳中VE的含量显著高于鲜马乳（P＜0.05）外，其余乳种发酵后VA、VE含量均有不同程度的降低。