保健食品中钙含量的测定及风险分析_耿庆光

第7卷第6期食品安全质量检测学报Vol. 7 No. 6 2016 年 6 月Journal of Food Safety and Quality Jun. , 2016

保健食品中钙含量的测定及风险分析

耿庆光,郭建博,宋莉,吕卓,朱小红*,牟霄

(陕西省食品药品检验所, 西安710065)

摘要:目的建立保健食品中钙元素含量的测定方法,并评价保健食品中钙元素含量叠加普通膳食所造成的钙元素蓄积的风险性。方法采用火焰-原子吸收分光光度法测定保健食品中的钙元素含量。以微波消解法制备测定样品,通过实验优化确定火焰类型、空气-乙炔气流量比例、释放剂氧化镧用量。然后对2011~2014

年陕西省84批市售含钙保健食品中钙元素的含量进行测定。结果优化后的实验条件为:火焰类型为空气-

乙炔火焰,比例为2:1,氧化镧用量为0.2%。经测定, 84批含钙类的保健食品中钙元素日摄入剂量均值为

152±14.1 mg。结论本研究优化的方法能够快速、准确地测定保健食品中的钙元素含量。另外, 摄入含钙保健食品能够在一定程度上补充膳食中钙元素不足的现状,并且不会危害普通居民的膳食安全。

关键词:保健食品;钙元素;火焰原子吸收分光光度法;元素蓄积风险分析

Determination and risk evaluation for calcium element in health care food

GENG Qing-Gung, GUO Jian-Bo, SONG Li, LV Zhuo, ZHU Xiao-Hong*, MOU Xiao

(Shaanxi Institute for Food and Drug Control, Xi’an 710065, China)

ABSTRACT: Objective To establish a method of the determination of calcium element content in health food, and

evaluate its accumulated risk with overlaid daily meal intake. M ethods The flame atomic absorption spectrometry was used to determinate the amount of calcium element content in health food. Samples were digested by microwave digestion system, and then the optimized condition including the flame type, air-acetylene ratio and addition of releasing agent of La2O3 were determined. The calcium element content in 84 batches of health food samples obtained from the market in Shaanxi province during 2011~2014 were analyzed. Results The optimized conditions were as follows: the flame type was air-acetylene flame, the ratio was 2:1, and addition of releasing agent of La2O3 was 0.2%. The mean value of daily intake of calcium element from health care food was 152±14.1 mg. Conclusion The optimized method is rapid and accurate, which can be helpful for the determination of calcium element in health care foods. In addition, the intake of calcium in health care food can supplement the deficiency of dietary calcium in the status quo to some extent, and will not harm dietary safety of ordinary residents.

KEY WORDS: health care food; calcium element; flame atomic absorption spectrometry; risk analysis of element

accumulated

基金项目:陕西省社会科学基金项目(13G020)、陕西省社会发展科技攻关项目(2015SF273)

Fund: Supported by Shaanxi Social Science Fund Project (13G020) and Shaanxi Society Development Sci-Tech Research Project (2015SF273)

*通讯作者:朱小红, 主任药师, 主要研究方向为食品质量安全和风险分析评估。E-mail: 742653574@https://www.360docs.net/doc/a16198361.html,

*Corresponding author: ZHU Xiao-Hong, Chief pharmacist, Branch for Food Inspection, Shaanxi Institute for Food and Drug Control, No. 21, 5th Keji Road, Gaoxin District, Xi’an 710065, China. E-mail: 742653574@https://www.360docs.net/doc/a16198361.html,

第 6 期

耿庆光, 等: 保健食品中钙含量的测定及风险分析 2443

1 引 言

随着我国经济的发展和生活水平的提高, 人们对于保健食品的需求迅速增加。保健食品国家标准 GB 16740 《保健(功能)食品通用标准》[1]

对保健食品中的污染物和

营

养元素的使用量进行了具体规定。

我国市场上流通的保健食品主要分为 2 大类

[2,3]

, 一

类是宣称具有各种保健功能的保健食品, 其多含有中药组分或中药提取物; 另一类是含有各类营养素的营养补充剂。营养补充剂中很重要的一类是有益元素, 有益元素包括人体正常需要的多种元素, 例如钙、铁、锌等常量元素及铜、铬等其他微量元素。有益元素在人体的正常生理功能中发挥着重要作用。GB 16740

[1]

要求保健食品中的营养元素的使用量应按照 GB 14880-2012《食品安全国家标准食品营养强化剂使用标准》的规定

[4]

, 但在 GB 14880 中

并未收录“保健食品”这一分类, 因此保健食品中的有益元素的使用量并没有明确的规定, 这可能会造成普通膳食叠加而引起营养素日服用量超剂量的问题

[5,6]

。

本研究以2011~2014 年陕西省市售的保健食品为研

究对象, 根据保健食品基质的特点优化国标中测定食品中钙元素含量的方法。在获得钙元素含量的基础上进行统计分析, 评估保健食品中钙元素是否会因叠加普通膳食而造成元素蓄积的风险。

2 材料与方法

2.1 材料、试剂和仪器

2.1.1 材料与试剂

样品来自陕西省2011~2014 年市售的保健食品, 共

84批, 包括钙元素营养补充剂及其他类型的含钙元素的保

健食品。

钙元素标准物质 1000 μg/mL(中国计量科学研究院),硝酸(优级纯, 美国 Merck 公司), 盐酸(分析纯, 国药集团试剂公司), 柑橘叶标准物(地球物理地球化学勘查研究所)。

2.1.2 仪器与设备

PE AA900T 型原子吸收分光光度计(美国 PE 公司),

Mars-6 型微波消解仪(美国 CEM 公司), 精确控温电热

赶酸器(中国博通), Synergy 型超纯水仪(美国 Millpore

公司), 所有玻璃器皿以 20%硝酸浸泡过夜后以去离子水冲

洗备用。

2.2 实验方法

2.2.1 样品制备

钙是一种高温元素, 在高温情况下不会挥发, 并且在

保健食品中, 钙含量较高, 基本上达到 100 mg/kg 以上,

因此选择简单、易行的微波消解处理试样。微波消解程序

见表 1。

表1 微波消解程序

Table 1 The microwave digesting procedure

阶段功率程序升温时间温度保持时间/min /℃/min

1 05:00 120 02:00

2 1600 W 04:00 160 05:00

3 04:00 180 30:00

取混合均匀的试样约0.25~0.5 g(确保干物质在0.25 g 以下),精密称定后置于消解罐中,加入6 mL硝酸和 2 mL 双氧水,室温放置过夜进行预消解。将消解罐旋塞密闭后置于微波消解仪中,按程序进行微波消解。样品消解完成后,将消解罐置于电热赶酸器中,于130℃赶酸,至大量红棕色气体逸出结束,赶酸至剩余消解液不超过 1 mL。取下消解罐,用少量纯水冲洗消解罐,将消解液转移至25mL 刻度管中, 加入 5 mL 0.2%氧化镧-盐酸溶液(盐酸浓度为0.75%),用2%盐酸溶液定容至刻度,摇匀,待测。

2.2.2光谱仪条件

根据PE A900T光谱仪推荐的条件,确定灯电流为10mA, 光栅狭缝为 0.4 nm, 检测波长为 422.7 nm, 氘灯背景校正。

2.2.3检测火焰类型及气体比例的选择

根据火焰的反应特性,一般将火焰分为还原性火焰(富燃火焰)、中性火焰(化学计量火焰)和氧化性火焰(贫燃火

焰)[7]

。对于原子吸收光谱测定而言,一般选用还原性火焰

[8]

。其原因在于一方面容易使元素离子原子化,另一方面不会产生较多的C-O化物而产生较高的背景[9,10]。本实验考察

了不同类型的还原性火焰对钙含量测定的影响。还原性火焰的种类分别为空气-乙炔火焰(比例为2:1)、一氧化氮-乙炔火

焰(比例为2:1)和空气-氢气火焰(比例为2:1),以4μg/mL的钙元素单标溶液为测定试样,测定样品的吸光度。当确定火焰类型后,调节燃烧气中空气-乙炔的比例,通过样品吸光度值的变化,考察气体比例对钙元素测定的影响。

2.2.4释放剂氧化镧用量的选择

用原子吸收法测定钙元素时,由于铝、硫酸盐、磷酸

盐和硅酸盐等能抑制钙的原子化会产生干扰[11-13]

,所以需

要加入锶、镧或其他释放剂。通过选择试样中不同的氧化镧使用量,考察对钙含量测定的影响。

2.2.5系列标准溶液的配制及标准曲线的建立

精密移取钙元素标准溶液(浓度为1000μg/mL)1 mL置于50 mL量瓶中,用2%的硝酸溶液稀释至刻度,混匀,制成钙元素标准中间液,钙元素浓度为20μg/mL。分别精密移取钙元素标准中间液置于10 mL量瓶中,加入 5 mL0.2%氧化镧-盐酸溶液(盐酸浓度为0.75%), 用2%盐酸溶液定容至刻度,制成钙元素浓度分别为1、2、3、4和5μg/mL的钙元素单标使用液。将单标使用液注入分析仪,测得其吸光值并求得吸光值与浓度关系的一元线性回归方程。

2444

食品安全质量检测学报 第 7 卷

2.2.6 精密度测定

分别连续测定标准溶液和柑橘叶标准物质试样溶液 6 次, 计算精密度。 2.2.7 回收率测定

在柑橘叶标准物质中加入高、中、低浓度的钙元素标准溶液各 1 mL, 按照试样处理过程处理试样, 并计算回收率。

2.2.8 检出限

在本实验中, 测定 21 次空白试样, 按照 3 倍空白试样测定值标准误计算最低检出浓度, 最终计算试样钙元素的检出限。

2.3 数据统计方法

一般国家标准会对营养物质规定其含量范围即某一数值范围区间。在本研究中, 由于每一产品的标称限值不同, 难以用试样中的实际含量进行评价, 因此在用实际数值进行评价的同时, 选择表观值进行评价。

对于有益元素

Or mix C Or max

当 Or min ≤C ≤Or max 时, 表观值= C - Or min

?100 , 该

Or max - C

值是一个位于 0~100 之间的数值。

当C ≤Or min 时, 表观值= C -

Or min

?100 , 该值是一个

Or

min

负数。

当 Or max ≤C 时, 表观值= C

?100 , 该值是一个大

Or

max

于 100 的数值。

在实验中, 对于数字的描述采用频率描述, 统计量包括均值、标准偏差、中位值以及 25、50、75、90 分位数等;并考察了数值的偏度和峰度, 通过偏度和峰度数值评价数值是否呈现正态分布亦或存在偏态分布, 分析的置信区间均为 95%。对于多组数值之间的比较, 采用单因素方差分析, 以 P 值考察数组之间是否存在差异, 置信区间为 95%。本研究的统计结果均由 SPSS 统计软件计算得出。

在本研究中, 由于需要讨论保健食品中钙含量对膳食安全性的影响, 因此在数据处理过程中剔除了不合格样本数据(不符合企业标准规定的样本); 并且由于未检出样本的数据会影响整体统计的有效性, 因此在统计过程中剔除了未检出样本(低于检出限)的数据。

3 结果与分析

3.1 火焰类型的确定

在实验中考察不同类型的还原性火焰对钙含量测定

的影响。从结果(图 1)中可以看出, 空气-乙炔火焰和一氧化氮-乙炔火焰所测得的钙元素单标溶液的吸光值接近并明

[13-15], 造成背景值

显高于空气-氢气火焰的吸光度值。综合考虑,测定钙元素时,确定燃烧火焰类型为空气-乙炔火焰。

图1火焰类型对钙含量测定的影响(n=6)

Fig. 1 Effect of flame type on the determination of calcium content (n=6)

3.2燃烧气中空气-乙炔比例的选择

考察不同的空气-乙炔比例对钙元素测定的影响。从结果(图2)中可以看出,随着燃烧器中的空气比例减小,吸光度值逐渐增大,当空气-乙炔比例达到2:1后,吸光度值基本稳定,因此确定燃烧气中空气-乙炔比例为2:1。原因在于,当燃烧器中空气比例较高时,在燃烧过程中会形成

过多的C-O化合物和氧化型的金属颗粒

增加和待测元素形成氧化物而不会原子化,因此适当增加还原气能够提高该元素的响应值。

图2燃烧气中空气-乙炔比例对钙含量测定的影响(n=6)

Fig. 2 Effect of air-acetylene ratio on the determination of calcium

content (n=6)

第 6 期 耿庆光, 等: 保健食品中钙含量的测定及风险分析 2445

3.3 释放剂氧化镧用量的选择

考察试样中氧化镧的使用量对钙含量测定的影响。以柑橘叶标准物质为测定试样(标准值为 3.67 mg/kg)。从结果(图 3)中可以看出, 氧化镧的使用对钙元素含量产生的影响呈抛物线状, 存在极值。当氧化镧含量小于 0.2%时, 随着氧化镧用量的增加, 钙测定含量随之增加, 但当氧化镧含量超过 0.2%时, 随着氧化镧用量的增加, 钙测定含量随之减小。其原因可能在于, 随着氧化镧的使用, 背景值逐渐增高, 当使用过高量的氧化镧后, 高背景造成干扰, 使得测定值反而降低。

图 3 氧化镧含量对钙含量测定的影响(Ca 含量单位为 mg/kg, n =6) Fig. 3 Effect of La 2O 3 concentration on the determination of

calcium content (the unit of Ca content was mg/kg, n =6)

图 4 钙元素的标准曲线及回归方程

Fig. 4 The linear standard curve and regression equation of Ca

element

3.5 精密度与回收率

分别重复测定标准溶液(浓度 3 μg/mL)和柑橘叶(标准试样)6 次, RSD 分别为 0.31%和 0.66%。测定试样回收率,

高、中、低 3 个浓度的回收率在 95%~100%之间。结果表明, 优化的方法其精密度和回收率符合含量测定要求。

3.6 检出限

在本实验中, 测定 21 次空白试样, 计算试样钙元素的检出限为 1 mg/kg 。

3.7 陕西省 2011~2014 年国家抽检保健食品中钙含

3.4 系列标准溶液的配制及标准曲线的建立 量的测定

从结果(图4)中可以看出, 钙在浓度范围为1~5 μg/mL 从结果(表 2)中可以看出, 保健食品样本中钙含量标 时, 线性方程为 A =0.013φ+0.203, 相关系数为 0.9999, 线 准规定值具有较大的跨度范围, 统计分析后样本集的标准 性关系良好。 规定低限均值为 11.5 g/100 g, 标准规定高限均值为 19.3

表 2 保健食品中钙含量测定结果

Table 2 The Ca element content in health care foods

标准规定低限(g/100 g)

标准规定高限(g/100 g)

表观值(%)

日摄入剂量(g) 均值

11.507

19.312 44.174 0.1523 均值的标准误差 0.785

1.406 7.365 0.0141 中值 11.99 20.53 50.580 0.133 标准差 7.202 1

2.26 67.510 0.128 偏度 0.150 0.559 -0.042 4.108 偏度的标准误 0.263 0.276 0.263 0.263 峰度 -0.686 1.139

3.496 27.684 峰度的标准误 0.520 0.545 0.520 0.520 极小值 0.0668 0.1113 -173.08 0.001 极大值

28.64

64.44

277.33

1.049

备注: 统计时剔除不合格产品。

2446 食品安全质量检测学报

第 7 卷

g/100 g, 样本集的表观值的均数为 44%, 说明样本中钙含量一般处于该产品标准规定限值的 44%分位。通过计算日摄入剂量, 统计得到保健食品中钙元素日摄入剂量均值为

152±14.1 mg, 范围为 100~300 mg 。

3.8 保健食品中钙含量风险分析

根据样品中钙元素测定值和日服用剂量, 计算产品钙元素日摄入剂量。84 批保健食品中钙元素日摄入剂量均值为 152±14.1 mg 。根据我国《中国居民膳食营养素摄入量》

[16]

中表明钙元素的适宜摄入量为 800 mg/d, 最高可耐

受摄入量为 2000 mg/d [17]

。根据我国总膳食研究

[18,19]

,

我国居民钙摄入量约为 388.8 mg/d, 距离日适宜摄入量还存在较大差距。保健食品中的钙元素, 能够在一定程度上补充膳食中钙元素不足的现状, 可认为现在的市售保健食品中钙元素含量并不会危害普通居民的膳食安全。

4 结 论

本研究以2011~2014 年陕西省流通领域内采集的保健食品为样本集, 测定其中有益元素钙的含量。通过对检测方法的优化, 筛选出适合于大量样品中钙元素含量测定的方法, 该方法能够快速、准确的测定保健食品中的钙元素含量。通过对保健食品中所含的钙元素叠加普通膳食所造成的元素蓄积的风险性进行评价, 结果表明, 摄入保健食品能够在一定程度上补充膳食中钙元素不足的现状, 并且不会危害普通居民的膳食安全。

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(责任编辑: 姚菲)

作者简介

耿庆光, 副主任药师, 主要研究方向为食品药品检验。

E-mail: 554310029@https://www.360docs.net/doc/a16198361.html,

朱小红, 主任药师, 主要研究方向为食品质量安全和风险分析评估。

E-mail: 742653574@https://www.360docs.net/doc/a16198361.html,