乳制品中乳糖测定方法研究进展

◎ 李 卓，张建雄，张彩华，翟子阳

（1.河北大学，河北 保定 071000；2.唐山市食品药品综合检验检测中心，河北 唐山 063000）

1 乳糖概述

乳糖属于双糖，主要存在于乳制品中。乳制品主要可以分为液体乳类、乳粉类、炼乳类、乳脂肪类，牛奶属于液体乳类，婴儿所饮用的奶粉属于乳粉类[1]。乳糖在婴幼儿配方奶粉中占比较大，这是因为乳糖有利于促进婴幼儿对钙等营养素的吸收，促进骨骼发育，能够有效预防佝偻病；对大脑发育、调节肠道功能及人体能量供应等也具有重要作用。婴儿配方奶粉是对母乳的补充，是婴幼儿在生命早期乃至脱离母乳后一段时间内的主要营养来源。摄入体内的乳糖会被乳糖酶水解为半乳糖和葡萄糖，如果饮用者体内缺乏乳糖酶或者乳糖酶活性偏低，则会产生乳糖不耐症，主要表现为腹胀、腹痛、腹泻等消化道症状。目前我国乳制品行业发展快速，各企业之间的竞争持续升级，对于准确高效测定乳制品中各物质含量，保证乳制品质量安全具有重要作用。由于乳糖在产品中含量比较稳定，通过测定乳糖的含量，既可以检测乳糖含量是否达标，又可以确定市面上所销售的零乳糖牛奶是否合格，为乳糖不耐症个体提供购买及饮用参考。

2 测定方法

2.1 高效液相色谱法

高效液相色谱法是目前被广泛应用的技术之一，在《食品安全国家标准 婴幼儿食品和乳品中乳糖、蔗糖的测定》（GB 5413.5—2010）中测定乳制品中乳糖含量第一法即为高效液相色谱法[2]，通常选用示差折光或蒸发光散射检测器。陈星蓉等[3]对高效液相色谱法前处理方法进行了优化，采用乙酸锌、亚铁氰化钾代替乙腈作为沉淀剂，既减少了乙腈对操作人员的危害，又避免了使用国标方法进行前处理时溶液会出现混浊的现象。张玲等[4]则采用高效液相色谱法-蒸发光检测器对奶粉中乳糖含量进行了测定，相较于国标第一法，此方法测定结果的相对误差小于5%，说明此类方法具有可行性，同时线性范围良好、操作简单、精密度高、结果可靠，可以满足实际检验分析的需要。然而高效液相色谱仪较大且价格昂贵，适合实验室分析，不适合普遍使用。

2.2 离子色谱法

离子色谱法主要应用于阴、阳离子及碳水化合物的分析测定，具有前处理简单、可实现多种离子同时测定及灵敏度高等优点。离子色谱法测定乳糖含量可以采用离子色谱仪，配备电化学检测器，离子色谱仪由脱气装置、色谱泵系统、进样系统、分离系统、检测系统和数据处理系统等组成[5]。使用最多的方法为高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测法，该法不仅可以用于测定乳制品中乳糖、蔗糖的含量，还可用于测定食品中的果糖、葡萄糖、蔗糖和麦芽糖等[6]。胡雪等[7]应用ICS-5000+型离子色谱仪，使用冰乙酸对样品进行前处理，目的是沉淀样品中蛋白质等物质，使用3 mm×150 mm 的CarboPacTMPA20 作为分析柱分离乳糖，并进行梯度洗脱，最后使用电化学检测器进行检测，根据色谱峰的保留时间进行定性，峰高或者峰面积进行定量分析。结果表明，峰面积与乳糖质量浓度之间具有良好的线性关系，此方法的检出限为50 mg·kg-1，加标回收率在92.32%～103.40%，相对标准偏差在1.44%～4.43%，说明使用离子色谱法测定乳制品中乳糖含量时能实现有效分离且具有较高的准确度和精密度。同时，离子色谱法还可以测量乳制品中添加剂的含量，为确保乳制品质量安全提供了保障，该方法操作简单且安全，测定结果准确可靠，得到了广泛使用。

2.3 核磁共振波谱法

核磁共振技术包括核磁共振波谱技术和核磁共振成像技术两类。核磁共振波谱法（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy，NMRS）是一种将核磁共振现象应用于测定分子结构的谱学技术，目前关于核磁共振波谱的研究主要集中在氢谱和碳谱两方面。目前我国已将高分辨率核磁共振技术应用在食品质量安全控制领域。例如，赵程祥等[8]论述了利用NMRS 对乳制品中脂肪酸、代谢物及奶酪中组胺等的检测。樊双喜等[9]利用核磁共振波谱仪，根据脉冲宽度、外标和内标定量法，建立了一种高效、准确测定牛奶中乳糖含量的方法。利用NMRS 对牛奶中乳糖进行定量分析，对于内标和外标物的选择应满足化学结构简单、易溶于牛奶且不与牛奶发生化学反应、产生的信号不与待测物质发生重合，通过一系列的实验，最后选择柠檬酸和烟酰胺作为内标和外标参考物。通过重复实验测得内标和外标的日内、日间精密度均小于1%；采用统计学方法分析可知，日内、日间的检测结果之间无显著性差异，由此说明NMRS 检测牛奶中乳糖含量具有较高的精密度且符合要求。高分辨NMRS 避免了国标液相色谱法复杂的前处理方式及样品处理过程，所使用的试剂也较为安全、重现性好、灵敏度高，能够满足对乳糖的检测。核磁共振波谱技术具有上述优点，将会促使其在食品质量安全控制方面具有更广阔的发展前景。

2.4 电位滴定法

电位滴定法的原理是在滴定过程中根据电位变化来定位滴定终点[10]，其理论基础结合了待测离子的活度与电极电位之间的关系。结合能斯特方程，可以建立待测物质含量和电位变化之间的联系[11]。相较于传统的检测方法，电位滴定法对外部环境的要求较低，可在温度和湿度不适宜的情况下实现准确的检测，检测也更为方便，大幅度提升了检测效率。王亚飞[12]运用全自动电位滴定法对婴幼儿奶粉中乳糖含量进行测定，检测过程中首先对样品进行了预处理，再用斐林试剂进行标定，正式滴定及计算等步骤严格按照国标手动滴定方法进行，最后达到最大等电点时即为指示终点，通过消耗滴定液的体积计算乳糖含量。与国标方法（莱茵-埃农氏法）测定结果相比，莱茵-埃农氏法的相对标准偏差在0.41%～1.01%，而全自动电位滴定法的相对标准偏差在0.17%～0.36%，说明该方法可行，且重现性更好。全自动电位滴定法相较于国标法，检测乳糖更为快速，操作简单，基本实现自动化，可有效避免由于手工滴定、终点的判断及读数所引起的误差，可以实现大批量样品的分析测定，但是该方法目前在我国还没有形成一套较为成熟完整的体系。

2.5 生物传感器差分法

上述检测方法都需要进行样品的预处理，仪器设备较为复杂且不能用于现场的快速检测，生物传感器作为现代新兴的检测技术具有简单快速、低成本、高灵敏度等优势。目前国内外生物传感器的发展极为迅速，在食品安全方面的应用主要体现在农药残留、食源性致病菌及有害添加剂的检测。1962 年，Clark和Lyon 研制出了能够测定葡萄糖含量的酶电极[13]，由此打开了生物传感器的大门。生物传感器是能够实现实时采集和处理信息的设备，其主要组成包括分子识别元件和信号转换器两部分[14]。选择酶、抗原抗体、微生物等作为识别元件，当被测样品与之接触时，会发生生化反应或特异性结合，信号转换器可将这种特异的信息转换为可以检测到的光信号或电信号，从而完成对待测物质的检测。杜祎等[15]采用复合膜生物传感器差分法对牛奶中乳糖含量进行测定。采用酶固定化技术，乳糖在乳糖酶作用下分解为半乳糖和葡萄糖，葡萄糖进一步被葡萄糖氧化酶分解产生过氧化氢，在过氧化氢电极下产生电信号，从而确定乳糖含量。乳糖浓度与响应信号之间具有良好的线性关系且稳定性良好，在测定乳糖含量时，该方法体现出良好的选择性，具有更大的优势。

3 结语

食品安全是每个人都重视的问题，乳糖是生长发育的必需营养素之一，所以对乳制品中乳糖含量的测定显得尤为重要。本文综述了目前较为新颖的乳糖检测方法，实际生活中，可以根据自己的需求选择最佳的检测方法。例如，生物传感器因其操作简单、灵敏度高、仪器小巧，适用于现场检测；高效液相色谱法被广泛应用于食品、药品等检测，但由于仪器设备较大，有时还需与质谱等联用，成本较高，所以更适用于实验室检测。随着核磁共振技术的完善和更新，核磁共振波谱技术在实验过程中操作安全、试剂无毒及测定结果准确度高，因此在分析复杂混合物等方面具有广阔前景。