功能性运动饮料中微量元素的测定及其潜在风险的研究

高原 鞍山师范学院

功能性运动饮料最初起源于西方，直至二十一世纪才正式走入中国市场，并逐渐受到中国饮料市场的广泛青睐，功能性运动饮料能够及时补充能量，具有抗疲劳、提神醒脑的显著效果，因此，受到年轻群体，特别是易劳群体的钟爱，在饮料市场中具有十分广阔的发展前景。

一、功能性运动饮料的基本现状

功能性运动饮料是二十一世纪后才正式引入中国市场，在近些年中得到了飞速的发展，并逐渐抢占了巨大的饮料市场份额。随着当前我国饮料市场消费者对产品多元化的需求发展，以及人民不断增强的健身健康意识，功能性运动饮料将具备十分广阔的发展前景。然而，当前我国功能性运动饮料市场监督管理工作尚属于初级阶段，虽然功能性运动饮料一直以其抗疲劳、提神醒脑的优点展示在消费者面前，但是其涵盖的微量元素在摄入人体后会产生哪些潜在的风险其实并没有被严苛的论证，产品的发展存在一定的安全隐患。

二、功能性运动饮料中微量元素的测定

依据调查显示：市场中存在的全部功能性运动饮料所涵盖的微量元素出了有益于人体的咖啡因、维生素B1、维生素B2、肌醇等物质外，还涵盖一些丙酮醛、3-脱氧葡萄糖酮醛、5-羟甲基糠醛和丙烯酰胺，此外，还会存在一些茶多酚和芦丁元素，这些微量元素在进入人体后随着人体新陈代谢的进行会存在一些潜在风险，本文进行的微量元素测定将重点放在这些存在潜在风险的微量元素测定当中。

（一）丙酮醛和3-脱氧葡萄糖酮醛的检测方法

首先，前处理衍生方法。丙酮醛和3-脱氧葡萄糖酮醛的衍生反应采用60mg/mL的邻苯二胺水溶液，衍生剂与样品溶液依照适当比例在反应瓶中进行混合，整个反应条件为：50rpm/min和60摄氏度，经过30分钟水浴反应后立即进行HPLC分析检测。

其次，进行丙酮醛和3-脱氧葡萄糖酮醛检测需采用高效液相色谱仪器，该仪器选用的参数为：固定相为HYPERSIL ODS-2C18（5μm，4.6mm*250mm）；流动相为A溶液为0.15%的醋酸，B溶液为乙腈，进行二元高压梯度洗脱，具体的梯度洗脱程序为：0到10分钟为8%-40%的B；10到12分钟为40%-48%的B；12到13分 钟 为48%-60%的B；13到15.5分钟为60%-80%的B；15.5到20.5分钟为80%的B；20.5到25.5分钟为80%-45%的B；25.5到30.5分钟为45%-8%的B，充分平衡。柱温为25摄氏度，进样量为20μL，流速为0.8mL/min，紫外检测波长为313nm。

（二）丙烯酰胺和5-羟甲基糠醛的检测方法

首先，固相萃取净化条件。对丙烯酰胺和5-羟甲基糠醛富集纯化采用HLB固相萃取柱。第一步：用5mL甲醇对固相萃取柱进行活化；第二步：用5mL超纯水以1-2秒/滴的液体流速对固相萃取柱进行平衡淋洗；第三步：在保持固相萃取柱湿润的条件下，用1mL样品溶液进行上样，并用5mL甲醇以2-3秒/滴的速度进行洗脱；第四步：将洗脱的液氮进行吹干，再经1mL甲醇溶液进行复溶；最后进行HPLC分析检测。

其次，进行丙烯酰胺和5-羟甲基糠醛检测需采用高效液相色谱仪器，该仪器选用的参数为：固定相为HYPERSIL ODS-2C18（5μm，4.6mm*250mm）；流动相为采用5/95的乙腈和v/v的水进行等度洗脱，柱温为40摄氏度，进样量为10μL，流速为0.6mL/min，丙烯酰胺的紫外检测波长为210nm，5-羟甲基糠醛的紫外检测波长为284nm。

（三）功能性运动饮料中丙酮醛、3-脱氧葡萄糖酮醛、5-羟甲基糠醛和丙烯酰胺的含量测定

在选定完功能性运动饮料中存在的四种主要微量原色的检测方法后，就要选择科学的方式进行丙酮醛、3-脱氧葡萄糖酮醛、5-羟甲基糠醛和丙烯酰胺的含量测定。本文随机抽选市场中存在的6中不同类型的，且不同货架期的在售功能性运动饮料，并分别准确提取0.900mL的饮料溶液置于衍生反应瓶当中，并将0.100mL的邻苯二胺衍生剂加入衍生反应瓶中，两者混合后进行衍生反应，之后进行HPLC分析检测，该项操作需要对每一个待测定样本进行3次检测，碳酸型功能性运动饮料样品在操作前需要进行5min以上的脱气处理，经过分析处理后的HPLC测定色谱图如下：

图1 丙酮醛、3-脱氧葡萄糖酮醛标准液HPLC色谱图

图2 丙烯酰胺和5-羟甲基糠醛标准液HPLC色谱图

依照三倍信噪比计算得出方法的检出限，丙酮醛、3-脱氧葡萄糖酮醛、5-羟甲基糠醛和丙烯酰胺分别为：42.2μg/L、96.8μg/L、4.66μg/L、6.90μg/L；依照十倍信噪比计算得出方法检出限，丙酮醛、3-脱氧葡萄糖酮醛、5-羟甲基糠醛和丙烯酰胺分别为：128μg/L、293μg/L、14.1μg/L、20.9μg/L。

三、功能性运动饮料中微量元素的潜在风险分析

（一）丙酮醛和3-脱氧葡萄糖酮醛对人体的潜在风险分析

丙酮醛、3-脱氧葡萄糖酮醛具有生物活性和化学活性两种结构，是美拉德反应中的重要中间活性产物，但是，丙酮醛、3-脱氧葡萄糖酮醛很容易导致食品营养的损失，进而产生有害物质。首先，丙酮醛、3-脱氧葡萄糖酮醛两种微量元素可以很容易的进行蛋白修饰，进而发生蛋白反应，引起功能性运动饮料中的蛋白质变性，该反应的最终代谢产物为末期糖化终产物，能够诱导细胞损伤并存在潜在毒性；其次，丙酮醛、3-脱氧葡萄糖酮醛极易对DNA进行修饰，进入人体后，与DNA进行反应产生末期糖化终端产物，同时还能够发生磷脂反应，诱导具有慢性疾病史的产生；此外，部分科学家还认为丙酮醛与牙周炎的发病有着不可分割的关系，该来诱导因素还需要进行进一步确认。

（二）丙烯酰胺和5-羟甲基糠醛对人体的潜在风险分析

首先，科研证明，5-羟甲基糠醛能够诱发并且促进结肠小囊的异常生长，且具备一定程度的基因毒性，人体过量摄入含有5-羟甲基糠醛的饮料容易导致DNA突变或者基因链断裂，因此，5-羟甲基糠醛对肿瘤的恶化具有一定程度的诱导作用。同时，5-羟甲基糠醛会对上呼吸道、眼睛、皮肤等粘膜产生刺激，同时对人体内脏以及横纹肌造成损伤，虽然5-羟甲基糠醛的毒副作用在科学理论中还不够明确，但是一旦长时间积累后，它的对人体的潜在危害是毋庸置疑的，5-羟甲基糠醛也具备神经毒性。

其次，功能性运动饮料中的丙烯酰胺微量元素具有较强的组织渗透性，能够通过人体口腔和呼吸道进入人体，由于丙烯酰胺是世界卫生组织公认神经毒素，该微量元素进入人体后会通过选择性抑制中枢神经和外周系统酶来对糖的代谢过程进行干扰。同时，丙烯酰胺还会通过影响细胞蛋白的方式对神经系统产生损害。此外，丙烯酰胺还兼具遗传毒性和生殖毒性等多重毒性，不仅能够对神经系统造成损伤，产生幻觉和头晕的现象，还会具备致癌的潜在威胁。

（三）功能性运动饮料中各种组成对有害微量元素的影响

首先，市场中存在的多数功能性运动饮料会添加牛磺酸和赖氨酸类的氨基酸，在果葡萄糖浆保持不变的条件下，加入牛磺酸和赖氨酸会对丙酮醛、3-脱氧葡萄糖酮醛、5-羟甲基糠醛和丙烯酰胺等微量元素的产生有不同的促进作用，这些有害微量元素的产生会给人体带来潜在风险。

其次，茶多酚多数由茶叶中提取出来，具有多种活性物质，具备较强的抗氧化能力，目前市场中多数的功能性运动饮料都会添加不同量的茶多酚，然而茶多酚会对丙酮醛、3-脱氧葡萄糖酮醛、5-羟甲基糠醛和丙烯酰胺等有害微量元素产生影响。研究表明：茶多酚能够阻断丙酮醛的生成，3-脱氧葡萄糖酮醛和5-羟甲基糠醛的生成量也不会产生明显变化，但是会大幅提升丙烯酰胺的生成量，会给人体神经系统带来潜在的风险。

第三，芦丁是一种黄酮类的天然化合物，其自身具有清除自由基的能力，可以帮助人类抑制慢性疾病，但是与茶多酚相同的是，功能性运动饮料添加芦丁后会不同程度的降低丙酮醛、3-脱氧葡萄糖酮醛以及5-羟甲基糠醛的产生量，但是在数据统计分析中，该变化数值P并不具备显著成果，相反，芦丁的加入会加速丙烯酰胺的产生量，增强美拉德反应的初始阶段反应速率，进而给人体健康带来一定的潜在风险。

综上所述，功能性运动饮料是近年来我国饮料市场中诞生的一种新兴产品，在我国未来饮料市场当中具有十分广阔的发展前景，虽然功能性运动饮料具有诸多优势，但是其内含的微量元素对人体带来的潜在影响尚不得而知，因此，相关部门要加强对功能性运动饮料中微量元素的测定以及潜在风险分析，进而全面推动我国功能性运动饮料的高质量发展，为我国消费者创造一个更加安全和健康的市场消费环境。