取样方法对婴幼儿配方乳粉营养元素分析的影响

孔维恒,郭铮蕾,富宏坤,高威,陶雨风*

1(中国海关科学技术研究中心,北京,100026) 2(中国合格评定国家认可委员会,北京,100062)

婴幼儿配方乳粉作为母乳的直接替代品[1-4],不仅可以提供婴幼儿日常的能量摄入,还可以满足婴幼儿生长营养成分的需求[5-8]。为了满足婴幼儿营养的均衡和多元化,婴幼儿配方乳粉中经常添加一些必需的微量元素,如钾、钙、钠、镁、铁、铜、锌等[9-13]。营养元素的含量及比例对婴幼儿身体健康有着至关重要的作用[14-16]。在现行标准中,婴幼儿配方乳粉中营养元素的测定方法均为混匀后直接取样[17-18]。但由于样品均一度差异较大,部分样品实际检测时,很难混合均匀。因此可能导致多次测定结果差异较大,测定结果精密度差[19-20]。

本文通过选用直接和冲调均衡后2种取样方式,对国内外婴幼儿配方乳粉进行营养元素测定。结果表明,不同取样方式对婴幼儿配方乳粉检测结果和测定准确度影响较大。研究结论可为准确测定婴幼儿奶粉中钾、钙、钠、镁、铁、铜、锌含量提供参考依据。同时提示,未来检测方法标准制定中应明确规定实验室二次取样要求,力求使检测样品具有代表性。

1 材料与方法

1.1 标准物质

钾单元素溶液标准物质(GNM-SK-001-2013)：10 000 μg/mL、钙单元素溶液标准物质(GNM-SCA-001-2013)：10 000 μg/mL、钠单元素溶液标准物质(GNM-SNA-001-2013)：10 000 μg/mL、镁单元素溶液标准物质(GNM-SMG-001-2013)：10 000 μg/mL、铁单元素溶液标准物质(GBW08616)：1 000 μg/mL、铜单元素溶液标准物质(GBW08615)：1 000 μg/mL、锌单元素溶液标准物质(GBW08620)：1 000 μg/mL,中国计量科学研究院。

1.2 试剂

硝酸(优级纯),北京化学试剂所;氩气(≥99.995%)或液氩,北京埃瑞普斯科技有限公司;电阻率为18.2 MΩ·cm的超纯水,北京德泉兴业有限公司。

1.3 仪器

TOPEX微波消解仪(配有聚四氟乙烯消解内管)，中国屹尧；ICP-OES iCAP 7400 Duo 电感耦合等离子体-原子发射光谱仪, Thermo；MEA-3 可调式控温电热板，北京京北德工贸有限公司。

1.4 实验方法

1.4.1 前处理方法

采用微波消解的前处理方式,取0.5 g(或相当于含0.5 g的液体)(精确至0.001 g)样品于微波消解内罐中,加入10 mL硝酸,加盖放置24 h(婴幼儿配方乳粉蛋白含量高,所以浸泡时间至少24 h),旋紧外套,放入微波消解仪内(消解参考条件见表1),消解完成后,冷却至室温,缓慢旋松外套,取出内罐,用少量水清洗内罐、内盖,合并洗液于25 mL容量瓶中,混匀备用,同时做空白试验。

表1 样品微波消解参考条件Table 1 Reference conditions for microwave digestion of sample

1.4.2 检测方法

参照国家标准GB 5009.268—2016《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》中第二法电感耦合等离子体发射光谱法(inductively coupled plasma optical emission spectrometer,ICP-OES)对采集的所有婴幼儿配方乳粉样品进行7种营养元素的含量测定。

配制标准采用有证标准物质,钾、钙、钠、镁、铁、铜、锌单元素标准溶液,用(5+95)硝酸溶液逐级稀释配制成标准溶液系列,最终标准系列液中钾、钙、钠、镁元素质量浓度为0、5.00、20.00、50.00、80.00、100 mg/L;铁、锌元素质量浓度为0、0.25、1.00、2.50、4.00、5.00 mg/L;铜元素质量浓度分别为0、0.0250、0.100、0.250、0.400、0.500 mg/L,以元素的特征谱线波长定性,待测元素谱线信号强度与元素浓度呈正比进行定量分析。仪器操作参考条件见表2,待测元素分析谱线见表3。

表2 ICP-OES操作参考条件Table 2 Reference conditions for ICP-OES operation

表3 待测元素分析谱线Table 3 Spectral lines of tested elements

2 结果与分析

2.1 国产婴幼儿配方乳粉营养元素测定结果

选用国内某知名品牌的婴幼儿配方乳粉作为测试样品,选取一段(0～6月龄)、二段(6～12月龄)、三段(12～36月龄)配方奶粉为测定对象,对同一包装不同部位(上、中、下、随机)进行直接取样,同时,对同包装婴幼儿配方乳粉按照产品标识冲调均衡后进行不同部位(上、中、下、随机)取样,在前处理和检测方法一致的条件下进行7种营养元素的测定,并与产品包装标识值进行比对分析,其中钾、钙、钠、镁、铁、铜、锌7种元素直接取样的测定结果波动范围大，相对标准偏差值均较大，而冲调均衡取样后的测定结果相对标准偏差均小于5%，检测结果稳定性好。结果见表4～表6。

表4 国产一段婴幼儿配方乳粉营养元素测定值 单位：mg/100 g

表5 国产二段婴幼儿配方乳粉营养元素测定值 单位：mg/100 g

表6 国产三段婴幼儿配方乳粉营养元素测定值 单位：mg/100 g

续表6

2.2 进口婴幼儿配方乳粉营养元素测定结果

选用进口知名品牌的婴幼儿配方乳粉作为测试样品,选取一段(0～6月龄)、二段(6～12月龄)、三段(12～36月龄)配方奶粉为测定对象,对同一包装不同部位(上、中、下、随机)进行直接取样,同时,对同包装奶粉按照产品标识冲调均衡后进行不同部位(上、中、下、随机)取样,在前处理和检测方法一致的条件下进行7种营养元素的测定,其中钾、钙、钠、镁、铁、铜、锌7种元素直接取样的测定结果波动范围大，相对标准偏差值均较大，而冲调均衡取样后的测定结果相对标准偏差均小于5%，且接近产品标签值，检测结果稳定。结果见表7～表9。

表7 进口一段婴幼儿配方乳粉营养元素测定值 单位：mg/100 g

续表7

表8 进口二段婴幼儿配方乳粉营养元素测定值 单位：mg/100 g

表9 进口三段婴幼儿配方乳粉营养元素测定值 单位：mg/100 g

3 结论与讨论

样品检测的准确性是衡量实验室检测质量的重要指标,样品检测过程的整个环节包括样品采集、样品接收、样品制备、样品流转、实验测定。取样作为实验测定的第一步骤,其必须具备代表性和稳定性,才能保证实验结果的真实性和准确性。因此,取样过程中不仅要注重样品部位的选择,同时不同的取样方式对实验结果也会造成很大差异。根据现行食品检测的相关标准,依据食品形态将食品分为固态样品、液态样品、半固态样品,然后按照传统取样方式混匀后直接取样进行测定,并没有对特殊食品或者特殊功能食品做出特殊取样说明。随着人们生活水平的提高,食品种类和基质也在不断变化,不同食品的检测指标又具有较大的差异。因此,实验测定也需要与时俱进,在不断完善不同食品的检测取样手段及方法的同时,可以结合产品特点和用途,制定特殊食品或者特殊基质食品的专门取样方法,保证实验测定结果的准确性和稳定性。目前在国内外检测实验室,取样的重要性越来越受到关注,ISO/IEC 17025:2017(E)《检测和校准实验室能力的通用要求》中7.6.1款明确要求,应评估取样的测量不确定度,如果取样的方法没有规定,就谈不上评估取样的不确定度,因此建议,取样对结果的影响应给与充分关注,建议将取样,特别是实验室二次取样的方法纳入标准编制范畴。

婴幼儿配方乳粉作为婴幼儿的模拟母乳,属于一种特殊食品。其不仅是保证婴幼儿能量供应的优质食品,也是婴幼儿成长营养成分提供的主要途径。矿物质营养元素作为婴幼儿配方乳粉营养强化功能的主要添加成分,其含量指标是婴幼儿配方乳粉品质保证的重要依据。因此婴幼儿配方乳粉中的矿物质元素(钾、钙、钠、镁、铁、铜、锌)含量的检测具有重要意义。本文以2种不同样品(国产奶粉和进口奶粉)作为测定对象,对比混匀直接取样和按照产品包装方法进行冲调均衡后取样2种方式,对检测结果进行对比分析,实验结果表明：采用混匀直接取样方式进行检测,4个取样点(上部位、中部位、下部位、随机取样)的测定结果差异较大且有部分检测结果和产品包装标识的差值大于10%,表明使用该取样方法检测结果差异较大,而且不能反映婴幼儿配方乳粉中营养元素添加的真实情况;按照产品包装方法进行冲调均衡后进行取样检测的方式,检测结果差异较小且非常接近产品包装标识值,表明使用该方法检测结果差异较小,而且可以反映婴幼儿配方乳粉中营养元素添加的真实情况,可以对婴幼儿配方乳粉的营养功能评价提供依据。

同时,目前婴幼儿配方乳粉中营养元素的添加量主要是根据不用的生产原料,做出相应的计算和调整,最终保证产品质量和添加元素的相对稳定性。根据GB 10766婴幼儿配方乳粉要求的成分计算,确定配方及吨粉投料量,选择均质、杀菌、浓缩、喷雾干燥的生产工艺制成。婴幼儿配方乳粉原材料的预加工过程包括粉碎、粉碎筛选、造粒、沸腾干燥等过程,其中粉碎细度、颗粒均匀度等均可对营养元素的均匀分配产生影响。通过本文的检测结果分析,营养元素的均匀分配需持续且不断尝试新的生产工艺流程,进一步完善营养元素的添加方式,以最优方式保证婴幼儿配方乳粉中各项理化指标的质控值,减少微量元素损失,最大程度保证营养生物学价值。

先进准确的检测技术能够更有效更准确地判断食品品质,对食品安全和品质具有重要意义。取样是样品检测的第一步,必须具有代表性才能保证后续检测环节的准确。因此在遵守一定取样原则的基础上,掌握适当方法,正确采取具有代表性的取样方式,不仅可以保证检测结果的准确性,同时可以为现行食品检测技术和相关标准的更新和改进提供参考依据,为科学的食品生产工艺流程提供借鉴经验。