泌乳期对德州驴乳和血液中矿物质元素含量的影响

■ 杜兴兰 王春雷 胡雨生 周苗苗 刘桂芹* 王泽芳

（1.聊城市检验检测中心，山东聊城 252000；2.聊城大学，山东聊城 252000）

随着驴产业的发展，驴奶的营养价值不断被发掘，《本草纲目》记载：“驴乳热频饮之可治气郁，解小儿热毒，不生痘疹”[1]。驴奶被认为是功能性食品，长期饮用对身体大有裨益。现代研究表明，驴乳中富多种营养素和矿物质[2-3]，其中乳清蛋白中的溶菌酶具有很好的抑菌[4]、抗肿瘤[5]和抗氧化[6]作用，高比例的不饱和脂肪酸（亚麻酸和亚油酸）可促进新生儿的认知发育[7]，低含量的乳酪蛋白可降低乳制品致敏风险[8]。李墨翰等[9]将驴乳中蛋白质、氨基酸、脂肪、矿物质、维生素等成分与人乳、牛乳、水牛乳、羊乳和骆驼乳进行比较，结果表明驴乳和人乳高度相似，与其他乳源相比，驴乳富含较多的乳糖、乳清蛋白、必需脂肪酸、VC、钙等。驴奶的营养作用与矿物质元素的种类、浓度以及元素之间的比例密切相关，马宇轩等[10]认为，导致乳中矿物质元素含量差异的主要因素有物种[11-13]、地区来源[14-15]及泌乳期[16-17]等，系统研究泌乳期驴奶中矿物质元素含量的影响可以对驴奶的开发利用起到重要的支撑作用。此外，对乳及乳制品中矿物质元素含量的研究还可用于区别乳制品产地，国内外多名学者也通过测定乳中矿物质含量来对不同来源的乳进行有效判别[18-20]，这对于建立乳品质量安全追溯体系和快速应对突发乳制品安全事件起到了关键作用。

此外，乳中矿物质元素浓度与血液中矿物质元素的浓度密切相关[21]，深入研究驴产后不同时间乳和血液中矿物质元素含量的变化规律，对评估母驴的健康状况、提高驴乳质量和幼驴科学饲养均具有重要意义。目前人们对于奶及奶制品的研究还主要是牛奶、羊奶和马奶，对于小品种奶类（如驴奶、驼奶、鹿奶等）的研究相对较少，且对驴奶的研究多集中在营养成分[22-23]、生物活性成分[3]、乳清蛋白[24]等方面，对于无机元素的浓度和种类虽有研究，但相对较少。

目前对矿物质元素检测的方法有很多，前处理方法主要有干灰化法[25-26]、湿法消解[27]和微波消解法[28-29]。其中干灰化法虽操作简单，但不适用于Hg、As、Se等易挥发元素的检测，且易引入外来污染；湿法消解的分解速度快，回收率高，但空白值较高，试剂消耗量大；微波消解法效率高，酸消耗量低，检验速度快，但仪器昂贵。检测方法主要有原子吸收光谱法（AAS）[30]、原子发射光谱法（AES）[31-32]、原子荧光光谱法(AFS)[33]和电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)[34-35]。AAS 法选择性强，常规分析可达1 mg/kg 数量级，但对难熔元素灵敏度低且无法实现多元素同时测定；AES法虽可同时检测多种元素，但主要适用于工业生产中的常量检测，不适合微量、痕量元素分析；AFS 法只对As、Hg、Se、Sn 的检测有较大优势；ICP-MS 法灵敏度高，适用于各类元素从痕量到微量的分析，尤其是痕量重金属的分析，但样品受介质影响较大且运行费用高。为建立驴乳和血液中矿物质元素的高通量快速检测方法，最终选择微波消解和ICP-MS 相结合的方法测定元素含量。

本试验以年龄、体重和预产期相近的德州驴为研究对象，在其产后定期采集静脉血和中段驴乳，测定其所含的22 种矿物质元素，系统分析乳和血液中矿物质元素在不同泌乳期的变化规律，为幼驴饲养、驴乳应用及加工和驴乳及其制品的溯源提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验动物和样品采集

试验选取9 头年龄、体重和预产期相近的德州驴，每日饲喂玉米青贮、混合精料和粗料各4 kg，精、粗饲料原料组成和营养水平见表1。分别在驴分娩当天（1 天）、产后1 月、2 月、3 月、4 月、5 月、6 月7 个时间点采集中间段驴乳50 mL，静脉血液10 mL，采用微波消解和ICP-MS相结合的技术系统检测分析驴乳和血液中22种矿物质元素。

表1 饲粮组成及营养水平（风干基础，%）

1.2 仪器与设备

电感耦合等离子质谱仪（型号为7500），购自安捷伦科技（中国）有限公司；微波消解仪（CEM，MARS6）、电子天平（型号为ML204T），购自梅特勒-托利多仪器有限公司；纯水仪（型号为Milli-QIQ7005）、微量移液器（100、200、1 000 μL）、容量瓶（5、10、100 mL），均为市购。

1.3 试剂与用品

硝酸，购自默克化工技术（上海）有限公司，为优级纯；65%硝酸（1 L/瓶）、实验室专用一级纯化水、27种金属混标（BWT30131-100-100，B21080174，100 mg/L）、多元素标准物质（SDS1300243，22090600243，100 mg/L）、6 种金属混标（BWT30018-100-NC-100，B210808187，100 mg/L）、多元素标准物质（GNM-M0411920-2013，23D40009，100 mg/L）、磷单元素标准溶液[GSB04-1741-2004（a）、21B012-1，100 mg/L]、内 标（ICP-MS Internal Std Mix5188-6525，100 μg/mL）、调谐液（AG 7500 Series Tuning Solution Sol A & B in HNO3+HCl+TrHF）、高纯氩气（99.999%）、高纯氦气（99.999%）等均为市购。

1.4 试验方法

1.4.1 样品前处理

分别称取驴乳和血液各2.00 g（精确至0.01 g）于微波消解内罐中，加入10 mL 硝酸，加盖后放置1 h，旋紧罐盖，按照微波消解仪标准操作步骤进行消解（消解条件见表2），冷却后取出消解罐，缓慢打开罐盖排气，用少量水冲洗内盖，将消解罐放在控温电热板上，160 ℃加热30 min，用水定容至50 mL，混匀供上机测试，同时做空白试验。

表2 微波消解条件

1.4.2 参数设置

微波消解条件和仪器条件如表2和表3所示。

表3 仪器条件

1.4.3 标准曲线的建立

标准溶液的配制：用移液枪准确移取100 μL 混标溶液于10 mL 容量瓶中，用2%的HNO3溶液定容至刻度线，制得1 mg/L 的混合标准工作液，将混合标准工作液逐级稀释成浓度分别为0.1、0.5、1、2.5、5、10、20、50、100、200、500 ng/mL的标准曲线。

内标溶液的配制：精密移取200 μL 内标溶液于100 mL 容量瓶中，用2%的HNO3溶液定容至刻度线，制得0.2 μg/L的内标工作液。

1.5 数据处理与统计分析

数据经Excel系统整理后，结果用平均值表示，采用单因素方差分析和Duncan’s 法分析平行数据，采用Pearson 法分析驴乳中各元素的相关性，P<0.05 表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 驴乳和驴血中矿物质检测方法的建立

从表4 可知，不同元素在驴乳和血液中的回收率为87.60%～107.10%，检出限和定量限分别为0.12～4.23 μg/kg 和0.36～13.25 μg/k，所有参数均能满足试验要求。

表4 各元素的回归方程、相关系数、回收率、检出限和定量限

2.2 不同泌乳期对驴乳和血液中常量元素含量的影响

由表5 可知，随着泌乳时间的不断延长，驴乳中5 种常量元素的均呈现下降的趋势，K、Na 和Mg 三种元素在初乳中的含量最高，初乳和产后1 月元素含量显著高于产后2～6月（P<0.000 1），Ca和P两种元素均在产后1 月含量达到最高，此后含量逐渐下降，从产后2 月开始，5种常量元素含量虽略有下降，但趋势缓和，到产后6个月时5种元素含量达到最低。

表5 不同泌乳期驴乳中常量元素含量变化(mg/kg)

由表6 可知，随着产后时间的不断增加，驴血液中5 种元素产后初期含量最高，此后5 种元素含量虽呈下降趋势，但下降幅度不明显，特别是从产后1 个月开始，5种元素的含量呈现不规则变化，K 元素产后5 个月含量显著高于产后1、2、3、4、6 个月；Ca 元素产后4 个月含量要高于产后1、2、3、5、6 个月；Na 元素在整个泌乳期血液中含量未出现明显变化；Mg 元素产后3 个月含量要高于产后1、2、4、5、6 个月；P 元素产后1个月含量要高于产后2、3、4、5、6个月。

表6 不同泌乳期驴血液中常量元素含量变化(mg/kg)

2.3 不同泌乳期驴乳和血液中微量元素含量变化

由表7可知，随着泌乳期的延长，驴乳中14种微量元素含量基本呈现逐渐降低的趋势，从总含量来看，Sr、Fe、Ba、Se和Mn在所研究的微量元素中含量较高，特别是Sr元素，其含量明显高于其他元素。在整个泌乳周期，Zn、Mn、Ni、Se、Cu、Sb、Cr、Fe、Li、V、Co和Ba元素均在产后初乳中含量最高，Cd和Sr元素最高含量出现在产后第3个月；Se、Sb、Cr、Fe和Co元素初乳和产后1月含量要高于产后2～6个月（P<0.05），Zn、Mn、Ni、Cu、Cd、Li、V和Ba元素产后虽有减少，但变化不明显（P>0.05），多数元素含量呈现先降低后升高彼此交替的趋势。

表7 不同泌乳期驴乳中微量元素含量变化(μg/kg)

由表8 可知，与驴乳中微量元素含量变化趋势略有不同的是，血液中各微量元素的最高含量不再主要集中在泌乳初期，Zn、Sb、Fe、Li 和Co 在泌乳初期血液含量最高，Mn、Ni、Sr 和Cu 在产后第4 个月含量最高，Se、V 和Ba 在产后第5 个月含量最高，Cr 和Cd 的最高含量分别出现在产后第3个月和第2个月。与血液中常量元素相类似，血液中微量元素在驴产后整个泌乳期含量变化也不显著。从总体含量来看，Sr 和Fe 在所研究的微量元素中含量较高，这与驴乳中微量元素含量变化一致。

表8 不同泌乳期血液中微量元素含量变化(μg/kg)

2.4 不同泌乳期驴乳和血液中重金属元素含量变化

从表9 可以看出，相较于As 和Pb 两种元素，Hg元素在产后第6 个月内含量变化较为明显（P<0.05）。总体而言，3 种重金属元素含量不高，且符合我国食品安全标准（GB 2762—2022 规定乳制品中As、Pb 和Hg 的最高限量分别为0.10、0.02、0.01 mg/kg）和欧盟的食品安全标准（EC 1881—2006 规定乳制品中Pb和Hg 的最高限量分别为0.02、0.50 mg/kg），但是3 种元素在驴产后的驴乳和血液中的各个泌乳周期均有检出。

表9 不同泌乳期驴乳和血液中重金属元素含量变化(μg/kg)

2.5 驴乳中不同元素含量的相关性分析

为了更好地探讨驴乳中各元素间的相关关系，对驴乳中各元素进行了Pearson 相关性分析，以各元素的平均浓度为基础，通过各元素的相关矩阵来分析元素间的相关性，以此来确定其他元素对某元素的贡献度大小，相关结果列于表10。由表10 可知，与K 元素正关联度极高的元素有Na、Mg、Se、Sb、Cd、Fe、Co 和Hg，正关联度较高的元素是Li，负关联的元素是Ni 和Sr；与Ca 元素正关联度极高的元素是P，正关联度较高的Ba，负关联的元素是Ni和V；与Na元素正关联度极高的元素有K、Mg、Se、Sb、Cd、Fe、Co、As和Hg，正关联度较高的Li，负关联的元素是Ni和Sr；与Mg元素正关联度极高的元素有K、Na、Se、Sb、Cd、Fe、Li、Co 和Hg，正关联度较高的元素是Zn和As，负关联的元素是Ni 和Sr；与P 元素正关联度极高的元素是Ca，负关联的元素是Ni、Cu 和V；与Zn 元素正关联度较高的元素是Mg、Se、Sb、Cd 和Co，负关联度较高的元素是Sr；与Mn 元素负关联的元素是Ni；Ni 元素除了与Zn、Cr、As和V 正关联之外，与其他元素均负关联；与Se 元素正关联度极高的元素有K、Na、Mg、Sb、Cd、Fe、Li、Co、As和Hg，正关联度较高的元素是Zn，负关联的元素是Ni和Sr；Sr 元素与Ca、P、Ba 和Mn 正关联之外，与其他元素均负关联；Cu元素除了与P、Ni和Sr负关联之外，与其他元素均正关联。

2.6 驴奶和血液中元素指纹图谱的建立

面临突发的乳制品安全事件时，通常需要追溯乳的来源，而且基于元素含量来进行乳制品溯源的研究[36-37]虽有很多，但大多数是对欧洲地区的奶酪进行溯源，尚未有对于驴奶的产地溯源。为实现驴奶及其制品的快速准确追溯，同时根据22 种元素的质量浓度测定结果，按照常量元素、微量元素和重金属元素的顺序，绘制了驴奶及其血液的元素指纹图谱，为了便于在同一图形中同时呈现各种元素，把质量浓度较小的元素同时扩大了相同的倍数，使各元素的数量级保持一致，其中Mn、Se 和Ba 元素扩大10 倍，Zn、Ni、Cu、Sb、Cr、Fe、Li、As、Pb 和Hg 元素扩大100 倍，V 和Co元素扩大1 000倍，绘制的图谱如图1所示。由图1可知，驴奶和血液中各元素的指纹图谱基本相似，不同点是驴血液中各元素浓度普遍低于驴奶中各元素浓度，这主要是幼驴在生长初期以驴乳为主要营养来源，乳中的元素浓度高有利于乳驴的快速生长。此外，由于本试验选取的研究对象数量有限，为更好地通过指纹图谱实现产地溯源，后续研究中还要增加产地和样本数量，使结果更具代表性。

图1 驴奶和血液中22种元素的指纹图

3 分析与讨论

3.1 不同泌乳期对驴乳和血液中常量元素含量的影响

在驴乳和驴血液中，常量元素K 在各泌乳期的含量最高，其他元素含量则相对较低，这与Nogalska等[38]对牛奶的研究结果一致，驴乳中初乳期各元素的含量从高到低依次是K、P、Mg、Na、Ca，此后各时期元素含量从高到低依次是K、P、Na、Ca、Mg，血液中5 种元素含量略有不同。在幼驴的生长过程中，主要以驴乳为主要营养和能量来源，对常量元素的需求量都很大，在K和P元素上的表现明显，这主要是因为K元素参与肌肉和神经组织的合成，参与蛋白质和糖的代谢，有助于调节体液的酸碱平衡和细胞的渗透压，而P 元素参与骨骼和牙齿的构成，参与人体内细胞核蛋白的构成，参与体内蛋白质、脂肪、碳水化合物的代谢反应，并在氧化分解中释放能量；组成体内多种酶，如碱性磷酸酶等，参与血液中酸碱平衡的维持等。

初乳中各常量元素含量明显高于其他泌乳期，主要是因为母驴在泌乳初期乳汁分泌较少，相对较浓稠，乳汁中水分含量较少[39]，随着泌乳期的延长，幼驴对母乳的需求量快速增加，驴乳分泌量也不断增加，乳中水分含量也大大增加，各元素的含量出现较为明显的降低。因此要保证幼驴早期的生长发育，驴驹出生后应尽早吃到初乳，同时要想获得营养成分齐全且元素含量较高的驴乳，就需要在泌乳初期加强对母驴的均衡饲养，满足其营养物质的摄入。此外，驴乳加工企业要注重对泌乳初期驴乳的精细化加工，保证驴乳原有营养元素的均一和稳定，尽量减少因加工过程而导致的营养物质损失。

3.2 不同泌乳期对驴乳和血液中微量元素含量的影响

对于驴乳和血液中微量元素含量的研究，在不同的报道中略有不同。本研究驴乳中Fe、Zn、Se、Cu 和Mn 的含量均高于杨浩峰[41]的研究结果，Co、Cr、Mn、Cd、Cu 和Se的含量要低于喻笑男[14]的研究结果；血液中Zn、Mn、Cu、Se 和Cr 含量低于Shawaf 等[40]的研究报道，Fe含量则高于Shawaf等[40]的研究结果。之所以会产生这种差异，主要是因为微量元素本身在乳和血液中的含量就少，而且会受物种、地域、年龄、胎次、饲养方式、季节和个体差异等诸多因素的影响。此外，血液中常量元素和微量元素的含量变化均没有驴乳中含量变化那么明显，这主要是因为驴体内的这些元素主要是通过血液运输，而且它们主要参与新陈代谢和驴体内的生化反应，如果某一元素的含量在短时间内发生较大变化不利于驴的生长发育和个体健康，所以在所研究的泌乳周期内血液中元素含量变化不显著。在所研究的微量元素中，Sr 元素的含量高，很可能是因为Sr 元素在生物体内的主要功能是骨骼和牙齿的正常组成部分，与骨骼的形成密切相关，与血管的功能及构造也有关系，可以帮助生物体减少对钠的吸收，增加钠的排泄，而幼驴在生长初期，由于骨骼和心脑血管的快速生长发育，对该元素的需求量大，驴乳的这一特点恰好能满足幼驴的生长需求。

3.3 不同泌乳期对驴乳和血液中重金属元素含量的影响

3种重金属元素在驴产后的驴乳和血液中的各个泌乳周期均能检出，这表明母驴饲养过程中的饲料、青贮、谷草和饮用水等物质中可能有重金属元素的存在，这会导致驴乳和血液中会有重金属元素残留，如果人类特别是婴幼儿长期饮用含有重金属元素的驴奶会损害中枢神经系统并产生肝肾毒性，影响智力和身体发育。因此在母驴饲养和驴奶的生产加工过程中，应该严格检测重金属元素，同时要在驴乳加工过程中加入重金属脱除工艺，确保驴乳及其加工制品的质量安全。

3.4 各矿物质元素的相关性分析

表10 中正值表示两种元素相互促进、相互协同的关系，负值表示两元素间相互抑制或颉颃的关系[42]。虽然目前对驴乳中不同元素相关性研究不多，但有报道指出[43]，反刍动物的饲料中的Mn 可以促进Cu 的吸收，Cd 可能不利于Se、Fe、Cu 的吸收利用，本试验结果与前人研究报道一致，可以为幼驴的科学饲养提供理论依据。

4 结论

本试验采用ICP-MS法，实现了驴乳和血液中22种矿物质元素的高通量快速检测，检出限、定量限和回收率等参数均能满足试验要求；在泌乳初期驴乳和血液中各元素的含量最高，随着泌乳时间的延长，驴乳中大部分元素呈现递减趋势，泌乳期对驴乳元素含量影响较大，血液中各元素在泌乳期呈不规则变化，泌乳期对其影响较小；元素间相关性的分析可以为幼驴科学饲养和驴乳精细加工提供理论参考；元素指纹图谱的建立可初步实现驴乳及其制品的快速溯源。