食品营养强化剂柠檬酸钙产品标准的制定研究*

张玉柱，肖 融，严 睿，戴玉婷，李芩雯，冯 俊

(上海市质量监督检验技术研究院，上海 200233)

钙是维持生命活动的必需元素之一，也是人体内易缺乏的矿物元素。人体中钙的含量占总体重的1.5%～2%，是人类骨、齿的主要无机成分，也是神经传递、肌肉收缩、血液凝结、激素释放和乳汁分泌等所必需的元素，对于人体代谢、细胞功能、神经系统运作、蛋白激素合成等起到重要作用。人体中钙含量不足或过剩都会影响生长发育和健康[1-2]。

柠檬酸钙，白色晶体或结晶性粉末，含有三个或四个结晶水，是常用的钙营养强化剂[3]。柠檬酸钙作为一种有机酸钙，较无机酸钙有更高的溶解性和生物利用性，无需经过胃酸中和，可直接被人体吸收，是食品类补钙品的良好选择[4]。

柠檬酸钙已被纳入GB 14880-2012[5]《食品安全国家标准 食品营养强化剂使用标准》“表B.1 允许使用的营养强化剂化合物来源名单”、“表C.1 允许用于特殊膳食用食品的营养强化剂及化合物来源”，可作为“营养强化剂钙”的化合物来源。可见，柠檬酸钙是一种重要的钙营养强化剂。2012年8月17日，原卫生部发布了2012年第15号公告[6]，规定了柠檬酸钙(三水)的使用范围和质量规格要求。2016年12月23日，卫健委和食药总局发布了GB 1903.14-2016《食品安全国家标准食品营养强化剂柠檬酸钙》[7]，规定了柠檬酸钙(四水)来源和技术要求。公告和标准在含量、干燥减量等指标上存在差异，给相关行业带来了不利的影响。因此，进行国标和公告的整合和修订，可进一步促进我国食品营养强化剂行业的健康发展，更好地保障消费者的身体健康。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验样品：柠檬酸钙由企业提供。

设备与仪器：MS304S电子天平，瑞士梅特勒-托利多公司；Binder FED53烘箱，德国Binder集团；852卡尔费休水分滴定仪，瑞士万通公司；5300DV电感耦合等离子体原子发射光谱仪。

1.2 实验方法

1.2.1 柠檬酸钙含量的测定

准确称取0.35～0.40 g预先在150 ℃下烘干至恒重的柠檬酸钙(四水)试样或直接称取0.35～0.40 g 柠檬酸钙(三水)试样，精确至0.0001 g，加10 mL水和2 mL盐酸溶液，溶解后加水稀释至100 mL，再加5 mL三乙醇胺溶液和15 mL氢氧化钠溶液，摇匀。用氢氧化钠溶液调节至pH>13，加入约0.1 g钙指示剂，用乙二胺四乙酸二钠标准溶液滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色为终点。同时做空白实验。

试样中柠檬酸钙(四水)的质量分数w1，数值以%表示，按公式(1)计算：

(1)

试样中柠檬酸钙(三水)的质量分数w2,数值以%表示，按公式(2)计算：

(2)

式中：c——乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液实际浓度，mol/L

V——试样溶液消耗乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液体积的数值，mL

V0——空白溶液消耗乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液体积的数值，mL

M——柠檬酸钙的摩尔质量，g/mol，{M[1/3Ca3(C6H5O7)2]=166.14}

m——试样的质量，g

1000——体积换算系数

1.2.2 干燥减量(水分)的测定

(1)四水柠檬酸钙(干燥减量)

四水柠檬酸钙干燥减量方法参照GB5009.3[8]直接干燥法。

(2)三水柠檬酸钙(水分)

称取0.03～0.04 g(精确至0.0001 g)样品，置于卡尔费休加热炉用进样瓶中，迅速将进样瓶盖紧密封。同时取相同进样瓶，盖紧作为空白。进样瓶置于卡尔费休库伦法水分测定仪中，自动测定水分，仪器自动进行载气校正。检测结果需要扣除空白。

仪器自动计算样品水分含量w3，数值以%表示，如仪器无自动计算功能，按公式(3)计算：

(3)

式中：C1——载气校正后样品瓶水分总量，μg

C0——载气校正后空白瓶水分总量，μg

m——试样质量，g

1000000——系数，将μg转换为g

1.2.3 盐酸不溶物的测定

准确称取5 g试样，精确至0.001 g。加10 mL盐酸溶液和50 mL水，加热溶解，置于用预先于105±2 ℃下已恒重的玻璃砂芯坩埚并采用真空泵抽滤，用热水洗涤滤液至无氯离子(用硝酸银溶液检验)，玻璃砂芯坩埚同沉淀物于105 ℃烘箱内干燥至恒重。

试样中盐酸不溶物质量分数w4，数值以%表示，按公式(4)计算：

(4)

式中：m1——玻璃砂芯坩埚和残渣的质量的数值，g

m2——玻璃砂芯坩埚的质量的数值，g

m——试样的质量的数值，g

1.2.4 氟化物的测定

参照5009.18[9]进行检测。

1.2.5 铅的测定

参照GB 5009.12[10]或 GB 5009.75[11]进行检测。

1.2.6 总砷的测定

参照GB 5009.11[12]或 GB 5009.76[13]进行检测。

1.2.7 总汞的测定

参照GB 5009.17[14]进行检测。

1.2.8 重金属(以Pb计)的测定

参照GB 5009.74[15]进行检测。

2 结果与讨论

2.1 国内外相关法规比较

目前国内柠檬酸钙标准有《食品安全国家标准 食品营养强化剂 柠檬酸钙》(GB 1903.14-2016)和原卫生部公告2012年第15号(柠檬酸钙)。国际上有食品添加剂联合专家委员会(JECFA、2002)、欧盟委员会实施条例(Regulation(EU) No 231/2012)、美国食品化学品法典》(FCC 12)、美国药典USP-NF(2018)、日本食品添加剂公定书(第九版)、韩国食品添加剂公典(2019)等。原卫生部公告2012年第15号(柠檬酸钙)指代三水柠檬酸钙，其余皆指代四水柠檬酸钙。

表1 国内外食品营养强化剂柠檬酸钙相关法规

续表1

从表1可以看出，柠檬酸钙国家标准中的相关指标要求与国外指标基本一致，安全指标方面，欧盟和韩国更为严格，多了对汞指标的规定。原卫生部公告2012年第15号(三水柠檬酸钙)相较国标GB 1903.14-2016，多了盐酸不溶物、重金属(以Pb计)、溶解度和澄清度，其他指标一致。通过查阅国内外柠檬酸钙标准以及实际检测数据确定了合并后的柠檬酸钙标准指标和实验方法，指标分别是柠檬酸钙(Ca3(C6H5O7)2)含量(以干基计)、干燥减量、盐酸不溶物、氟化物、铅、总砷、总汞、重金属(以Pb计)，检测方法按照2.2部分实验方法。

2.2 样品检测

柠檬酸钙生产企业提供了三水和四水柠檬酸钙样品各 10批次，按照设定的实验方法检测，检测结果均符合设置的指标要求。

表2 三水柠檬酸钙实验检测结果

表3 四水柠檬酸钙实验检测结果

2.3 情况说明

2.3.1 柠檬酸钙含量

原卫生部公告中柠檬酸钙含量检测需要先干燥，因为其干燥减量检测结果极不稳定，平行性较差，因而改为直接称样测定，结果以干燥减量值折算，同时含量由以三水柠檬酸钙计修改为以干基计、柠檬酸钙计，标准值由98.0%～100.5%修改为97.5%～100.5%，与四水柠檬酸钙保持一致。四水柠檬酸钙不做改变。

2.3.2 柠檬酸钙干燥减量

除欧盟外(180 ℃, 4 h)，四水柠檬酸钙干燥减量方法皆相同(150 ℃, 4 h)。三水柠檬酸钙干燥减量方法(105 ℃, 2 h)与四水柠檬酸钙相比，干燥温度和干燥时间皆不同。根据实际检测发现三水柠檬酸钙干燥减量指标无法满足公告要求。经过反复测试试验，将三水柠檬酸钙干燥减量方法改为卡尔费休库伦法，指标改为水分，同时将标准值由1.0%～1.5%修改为8.0%～12.0%。四水柠檬酸钙不做改变。

2.3.3 柠檬酸钙总汞

目前国内柠檬酸钙生产工艺为化学合成法，以柠檬酸和碳酸钙为主要原料，经化学合成而制得。碳酸钙的来源中可能含有贝壳类等海产品原料，且GB 1886.214-2016《食品添加剂 碳酸钙》中也对汞做了规定，因此合并的标准增加了总汞的限值指标，限量值与欧盟和韩国食品添加剂公典(2019)保持一致。

2.3.4 柠檬酸钙盐酸不溶物以及重金属(以Pb计)

GB 1903.14-2016无盐酸不溶物以及重金属(以Pb计)指标，原卫生部公告包含两指标。基于添加指标汞的理由，保证产品纯度和质量，本标准保留盐酸不溶物以及重金属(以Pb计)指标，标准值与原卫生部公告保持一致。

2.3.5 柠檬酸钙氟化物

原卫生部公告以及国标GB 1903.14-2016 中氟化物检测方法为硝酸钍比色法，美国食品化学品法典(FCC 10)、美国药典USP-NF(2018)以及韩国食品添加剂公典(2019)中采用的方法为离子选择电极法，且硝酸钍比色法操作繁琐(装置复杂，蒸馏时控温135～140 ℃)，所用试剂硝酸钍有毒危险有放射性，而电极法操作简易、安全。合并后标准氟化物检测方法采用GB/T 5009.18(含离子选择电极法)。

2.3.6 柠檬酸钙溶解度以及溶液澄清度

溶解度以及溶液澄清度是原卫生部公告(三水柠檬酸钙)中特有的指标，四水柠檬酸国内外标准中都无此指标。但是在实际检测中发现两指标都无法满足标准要求，因为是非安全标准，因此在合并的标准中删除了这两项指标。

2.4 合并后的理化指标

与整合的两个标准相比，柠檬酸钙(四水)增加了总汞、盐酸不溶物和重金属(以Pb计)限量指标，氟化物检验方法直接引用相应的国家标准，砷指标改为总砷并增加一个检验方法(GB 5009.11)，指标设置为：总汞≤1.0 mg/kg、重金属(以Pb计)≤20 mg/kg、盐酸不溶物≤0.1%；柠檬酸钙(三水)增加了总汞限量指标，删除了溶解度和溶液澄清度，柠檬酸钙含量由以三水柠檬酸钙计修改为以干基计、柠檬酸钙计，指标由98.0%～100.5%修改为97.5%～100.5%，干燥减量指标改为水分，方法由烘箱法改为卡尔费休库伦法，指标由1.0%～1.5%修改为8.0%～12.0%，铅增加一个检验方法(GB 5009.75)，砷指标改为总砷并增加一个检验方法(GB 5009.76)，氟化物检验方法直接引用相应的国家标准。

表4 柠檬酸钙理化指标

3 结 论

本标准将《食品安全国家标准 食品营养强化剂 柠檬酸钙》(GB 1903.14-2016)和原卫生部公告2012年第15号(柠檬酸钙)合并，同时参照食品添加剂联合专家委员会(JECFA、2002)、欧盟委员会实施条例(Regulation(EU) No 231/2012)、《美国食品化学品法典》(FCC 12)、日本食品添加剂公定书(第九版)、韩国食品添加剂公典(2020)、USP-NF(2018)等关于柠檬酸钙质量规格的相关国际标准，以及对国内企业柠檬酸钙样品质量检测的基础上拟形成新的柠檬酸钙标准。同时，进行验证的所有批次产品均符合拟设置的技术指标，说明柠檬酸钙产品标准拟设置的技术指标和建立的试验方法具有可行性。