不同前处理方法对奶粉中金属含量测定结果的影响

蒙舒婷 韦燕燕 唐琼

摘要 [目的]探究不同前处理方法对奶粉中铁、锌、镁、铜、铅5种金属元素含量测定的影响。[方法]采用湿法消解和微波消解对样品进行消解，用原子吸收光谱仪法分别测定5种金属元素的含量，对2种前处理方法的测定结果进行比较。[结果]方法的线性范围铁为0.1～2.0 mg/L，锌为0.05～0.40 mg/L，镁为0.050～0.40 mg/L，铜为0.1～1.0 mg/L，铅为0.001～0.030 mg/L，相关系数r均大于0.999;平均加标回收率湿法消解为94.82%～104.02%，微波消解为94.18%～104.98%;6次平均测定相对标准偏差（RSD）湿法消解为0.77%～3.05%，微波消解为0.30%～2.14%。[结论]2种前处理方法的检验结果一致。质控样品测定值均在证书范围内，且具有较好的精密度和准确度，均适用于奶粉中铁、锌、镁、铜、铅5种金属元素的测定。

关键词 奶粉;铁;锌;镁;铜;铅;湿法消解;微波消解

中图分类号 TS252.7  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2020）21-0176-03

Abstract [Objective]To consider two pretreatment methods on five metal elements （Fe，Zn，Mg，Cu，Pb ）in milk power.[Method]The samples were processed separately by wet digestion and microwave digestion，then the contents of five metal elements were determined by atomic absorption spectrometry.[Result]The methods showed that linear relationships were obtained in the range of 0.1-2.0 mg/L by Fe，0.05-0.40 mg/L by Zn，0.05-0.40 mg/L by Mg，0.1-1.0 mg/L by Cu，0.001-0.030 mg/L by Pb，and all correlation coefficients were above 0.999.The recovery rates of wet digestion were 94.82%-104.02%，and those of the microwave digestion group were from 94.18% to 104.98%.The RSD of wet digestion were from 0.77% to 3.05%，and the microwave digestion were from 0.30% to 2.14% by 6 times parallel determinations.[Conclusion]The above results showed that the contents of five metal were within the certificate range，while data could be gotten in convincing precision and accuracy.The two pretreatment methods in this study were suitable for the determination of Fe，Zn，Mg，Cu，Pb elements in milk power.

Key words Milk power;Iron;Zinc;Magnesium;Copper;Lead;Wet digestion;Microwave digestion

作者簡介 蒙舒婷（1988—），女，广西田阳人，工程师，硕士，从事食品理化检验技术研究。

收稿日期 2020-05-06

婴幼儿配方奶粉又称母乳化奶粉，是以乳牛、其他动物乳汁，或其他动植物提炼的成分为基本组成，使其接近人乳成分，再加入各种维生素和微量元素以及其他营养物质，经加工后制成的供给婴儿成长与发育所需要的人工食品[1-3]。婴幼儿配方奶粉不仅仅解决了正常生长发育婴儿的营养需求，而且解决了部分婴儿，如患有特殊紊乱、疾病或医疗状况等特殊状况婴儿的营养需求。

铁、锌、镁、铜是人体必需的元素，是婴幼儿奶粉的重要营养指标。铁参与氧的运输和储存，维持正常的造血功能，增强免疫力;婴幼儿缺铁会影响机体的正常发育，导致反应呆滞，注意力涣散，心理和智力发展受损[4]。锌参与人体中多种金属酶的组成，能够促进机体的生长发育和组织再生，促进食欲、维持正常性功能、保护皮肤健康和增强免疫功能等;锌过量会导致“锌中毒”，抑制生长发育，损伤免疫功能，严重缺锌还会导致体内新陈代谢紊乱[1-3]。近年来的研究表明，锌具有较强的致畸胎作用[5]。镁参与体内能量的代谢，是多种酶反应的主要激活剂，能维护神经兴奋和骨骼生长;缺镁会引起痉挛、机体代谢障碍[6-7]。铜是红细胞内不可缺少的成分，铜元素在体内是一种催化剂，参与多种物质的代谢过程，铜可以促进造血、磷脂合成、保持和恢复结缔组织，对神经、细胞呼吸、内分泌有重要作用;缺铜会阻碍色素合成，免疫力和抗氧化力下降，还会引发营养性贫血，铜过量会导致机体铜中毒[8]。铅进入人体后会导致心律失常、听力丧失、贫血、肾功能衰竭，损伤记忆和视觉，影响儿童智力发展和认知功能，对大脑发育造成永久性伤害[9-12]。

张丽敏[13]采用微波消解法处理奶粉，用火焰原子吸收光谱法测定样品中镁、铁、锌、铜含量。吴育廉[14]采用高压密封湿法消解婴儿配方奶粉，用火焰原子吸收光谱法测定铁和锌含量。金安宝[15]使用悬浮液技术处理样品直接进样，简化分析步骤，用火焰原子吸收光谱法测定营养米粉、奶粉中的铁和锌。苏建晖等[16]采用高压消解法消化奶粉，用原子吸收光谱法测定铁、锌、镁、铜、铅的含量。黄霞[17]采用直接进样法和微波消解法处理样品，用原子吸收光谱法测定婴儿配方奶粉中铅的含量。该试验分别采用湿法消解和微波消解处理奶粉样品，通过原子吸收光谱法测定奶粉中金属的含量，比较2种前处理方法的检测结果是否一致。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 样品来源。样品为来自中国、荷兰、新西兰、德国4个国家知名品牌的婴幼儿奶粉;质控样（中国检验检疫科学研究院测试评价中心）。

1.1.2 主要试剂。硝酸（GR），由成都市科隆化学品有限公司生产;高氯酸（GR），由天津市大茂化学试剂厂生产;磷酸二氢铵（GR），由天津市科密欧生产;铁（1 000 μg/mL，GSB04-1726—2004），由国家有色金属及电子材料分析测试中心生产;锌（1 000 μg/mL，GSB04-1761—2004），由国家有色金属及电子材料分析测试中心生产;镁（1 000 μg/mL，GSB04-1735—2004），由國家有色金属及电子材料分析测试中心生产;铜（1 000 μg/mL，GSB04-1725—2004），由国家有色金属及电子材料分析测试中心生产;铅标准溶液（1 000 μg/mL，GSB04-1742—2004），由国家有色金属及电子材料分析测试中心生产。

1.1.3 主要仪器。iCE3500原子吸收光谱仪，由美国Thermo Fisher公司生产;CEM MARS微波消解仪，由美国CEM公司生产;微波消解前处理加热器，由北京东航科仪仪器有限公司生产;D350-A电热板，由湖南金蓉园仪器设备有限公司生产;ADVANCED-I-12超纯水仪，由成都唐氏唐宁科技发展有限公司生产;XP5003SDR电子天平，由瑞士Mettler Toledo公司生产。

1.2 方法

1.2.1 样品前处理。

1.2.1.1 湿法消解。四分法取样，准确称取0.5 g奶粉样品于三角锥形瓶中，放入数粒玻璃珠防爆沸，加入10 mL硝酸和0.5 mL高氯酸，加盖一个小漏斗，放置过夜，在电热板上于100 ℃消化1 h，升温至180 ℃消化2 h，再升温至220 ℃消化至澄清。若消化液呈棕褐色，再加少量硝酸，继续消解至冒白烟，消化液呈无色或略带黄色，冷却后，用纯水少量多次洗涤三角锥形瓶，合并洗涤液至100 mL容量瓶中，纯水定容至刻度，混匀待测。同时做试剂空白试验。

1.2.1.2 微波消解。四分法取样，准确称取0.5 g奶粉样品于微波消解罐中，加入8 mL硝酸，于100 ℃条件下预消解1 h，按照微波消解程序消化样品，消解条件见表1。消解完毕后，取出消解罐，于130～140 ℃条件下赶酸至1 mL左右，用少量纯水多次洗涤消解罐，合并洗涤液于100 mL容量瓶中，用纯水定容至刻度，混匀待测。同时做试剂空白试验。

1.2.2 仪器工作条件。火焰原子吸收光谱法采用四线氘灯扣除背景干扰，石墨炉原子吸收光谱法采用塞曼扣除背景干扰，火焰原子吸收光谱仪工作参数见表2。石墨炉原子吸收光谱仪工作参数：元素铅，波长283.3 nm，狭缝宽度0.5 nm，灯电流10 mA;干燥温度100 ℃，时间30.0 s，灰化温度600 ℃，灰化时间20.0 s，原子化温度1 100 ℃，时间3.0 s。

1.2.3 标准溶液的制备。将1 000 μg/mL铁、锌、铜3种单元素标准溶液用5%硝酸溶液稀释成10.0 mg/L混合标准中间溶液，再用5%硝酸溶液将此混合中间溶液配制成浓度为0.05～2.00 mg/L的混合标准系列溶液;将1 000 μg/mL镁标准溶液用5%硝酸溶液稀释成10.0 mg/L标准中间溶液，再用5%硝酸溶液将此中间溶液配制成浓度为0.05～0.40 mg/L的标准系列溶液;将1 000 μg/mL铅标准溶液用5%硝酸溶液稀释成1.00 mg/L标准中间溶液，再用5%硝酸溶液将此中间溶液配制成浓度为1.00～30.00 μg/L的标准系列溶液。

1.2.4 样品测定与结果计算。仪器在“1.2.2”条件下对样品溶液和样品空白进行测定，读取标准曲线上相应的浓度值，根据公式（1）计算出样品中元素的含量。

X=（C-C0）×V×fm  （1）

式中，X为样品中被测元素的含量（mg/kg）;C为样品溶液中元素的质量浓度（mg/L）;C0为空白溶液中元素的质量浓度（mg/L）;V为样品消化液的定容体积（mL）;m为样品称样量（g）;f为样品溶液的稀释倍数。

2 结果与分析

2.1 方法检出限 按照“1.2.2”的仪器工作条件，分别对湿法消解和微波消解的样品空白溶液进行连续11次测定，分别计算5种金属元素的检出限。2种前处理方法计算得出铁、锌、镁、铜、铅5种元素的检出限一致，分别为0.03 mg/L、0.006 mg/L、0.01 mg/L、0.01 mg/L、0.03 μg/L。2种前处理方法均能满足奶粉中铁、锌、镁、铜、铅5种元素的测定。

2.2 方法线性范围 按照“1.2.2”的仪器工作条件，对5组标准系列溶液进行测定，以标准溶液的质量浓度（C）为横坐标，以吸光值（A）为纵坐标，绘制各元素的标准曲线（表3）。各元素的线性相关系数在0.999 5～0.999 9，在线性范围内呈较好的线性关系。

2.3 准确度和精密度 用2种前处理方法对2组12份奶粉样品进行消解，在“1.2.2”的仪器工作条件下，分别测定5种元素的含量，所有元素的测定值均在标准物质的证书范围内，准确度较好。各元素的相对标准偏差（RSD）湿法消解为0.77%～3.05%，微波消解为0.30%～2.14%，精密度较好，能满足试验要求，结果见表4。

2.4 回收率 准确称取奶粉样品0.5 g，加入低、中、高3个浓度梯度的各元素标准溶液，按“1.2”方法处理分析检测，每个浓度平行测定3份，计算各元素的加标回收率（表5）。各元素湿法消解的回收率为94.82%～104.02%，微波消解的回收率为94.18%～104.98%，2种前处理方法均能满足试验要求。

2.5 样品中的金属含量 选用不同国家知名品牌的婴幼儿奶粉作为样品，准确称取样品0.5 g，每个样品平行取3份，经过湿法消解和微波消解处理后，采用原子吸收光谱法分析测定，5种金属元素的含量测定结果见表6。2种前处理方法的分析测定结果与奶粉品牌营养含量成分表给定的值一致，重金属铅在所有样品中均未检出。

3 结论

（1）湿法消解的优点是所用仪器设备成本较低，可以大范围推广使用，且操作简便，方便根据不同样品的消解需求及时调整消解温度，可以同时消解大批量样品;缺点是传统的加热装置耗能高，温度均匀性差，试剂消耗量较大，混酸对消解后元素的分析测定存在干擾，硝酸-高氯酸混酸体系容易发生爆炸，在消解过程中为了避免爆炸、碳化、试剂耗尽等情况全程需要有人值守，消解时间较长，消解过程产生大量有毒气体，威胁分析人员的健康。

（2）微波消解的优点是加热均匀、效率高，消解时间较短，样品消解罐独立密封，避免试剂挥发，试剂消耗量小，降低分析空白值，在密闭空间内能有效减少外部污染，微波消解仪可以实现自动化操作，大大降低了分析人员的工作强度;缺点是耗材昂贵，不能消解含有易燃易爆成分的样品，难以彻底消解脂肪含量较高的样品，导致测定结果偏低，取样量不能过大，否则会导致消解不完全，能同时处理的样品量较少，且存在一定的安全隐患。

（3）从方法检出限、线性相关系数、准确度、精密度和加标回收试验的结果可知，本文采用的湿法消解和微波消解2种前处理方法均能达到重现性好、准确度高、精密度高和回收率高等效果。2种前处理方法均能满足婴幼儿配方奶粉中铁、锌、镁、铜、铅5种金属元素的测定。

参考文献

[1]朱会霞.人体内锌的生物学功能[J].生物学教学，2009，34（5）：4-5.

[2]吴淑泉，郑丽敏.婴幼儿营养及膳食[J].中国保健营养，2012，22（12）：4996.

[3]王蕾，郭丽娜，金善玉.微波消解-火焰原子吸收光谱法测定奶粉中锌含量[J].中国卫生标准管理，2018，9（3）：13-15.

[4]孙长峰，郭娜.微量元素铁的生理功能及对人体健康的影响[J].食品研究与开发，2012，33（5）：222-225.

[5]哈玲津，王金娥，王变银.火焰原子吸收光谱法测定奶粉中锌的含量[J].畜牧与饲料科学，2009，30（4）：37-38.

[6]王丽娟，刘菊林.微量元素对人体健康的作用[J].临床合理用药杂志，2013，6（3）：63.

[7]张婉琴.500例小儿微量元素检测调查分析[J].中国卫生产业，2016，13（11）：83-85.

[8]熊婵，黎庆，马庆伟.人体微量元素检测方法及临床应用的研究进展[J].中国全科医学，2018，21（8）：888-895.

[9]ESLAMI S，MOGHADDAM A H，JAFARI N，et al.Trace element level in different tissues of Rutilus frisii kutum collected from Tajan River，Iran[J].Biological trace element research，2011，143（2）：965-973.

[10]HSIEH T J，CHEN Y C，LI C W，et al.A proton magnetic resonance spectroscopy study of the chronic lead effect on the basal ganglion and frontal and occipital lobes in middleage adults[J].Environmental health perspectives，2009，117（6）：941-945.

[11]BIERKENS J，BUEKERS J，VAN HOLDERBEKI M，et al.Health impact assessment and monetary valuation of IQ loss in preschool children due to lead exposure through locally produced food[J].Science of the total environment，2012，414（1）：90-97.

[12]KARRARI P，MEHRPOUR O，ABDOLLAHI M.A systematic review on status of lead pollution and toxicity in Iran;Guidance for preventive measures[J].DARU Journal of Pharmaceutical Sciences，2012，20（1）：1-17.

[13]张丽敏.奶粉中5种营养元素的微波消解火焰原子吸收测定法[J].职业与健康，2007，23（22）：2048-2049.

[14]吴育廉.高压密封湿法消解-火焰原子吸收光谱法测定婴儿配方奶粉中铁和锌[J].微量元素与健康研究，2011，28（3）：49-50.

[15]金安宝.火焰原子吸收法直接测定营养米粉、奶粉中的铁锌[J].中国卫生检验杂志，2006，16（3）：294，321.

[16]苏建晖，张林田，陈冠武，等.高压消解法同时消化测定奶粉中11种金属元素[J].中国卫生检验杂志，2006，16（7）：792-794.

[17]黄霞.婴儿配方奶粉中铅含量测定直接进样与微波消解方法比较[J].现代食品，2018（19）：120-122.