牛奶中礦物質(zhì)元素含量測(cè)定的研究

何立榮 李愛華 辛國(guó)省 李正娟 伏映萍 王 斌

牛奶中的礦物質(zhì)種類非常豐富，除了我們所熟知的鈣以外，磷、鐵、鋅、銅、錳、鉬的含量都很多。礦物質(zhì)也稱為無機(jī)鹽或灰分。奶中的無機(jī)鹽大部分與有機(jī)酸結(jié)合成鹽,其含量約為0.70%～0.75%[1]。難得的是，牛奶中的礦物質(zhì)元素和微量元素都是溶解狀態(tài)，而且鈣、磷的比例比較合適，很容易消化吸收。鉀、鈉、鈣、鎂等礦物質(zhì)元素作為人體所需常量元素，對(duì)維持人體正常的生理機(jī)能起著重要的作用；鐵、錳、銅、鋅等微量元素在人體內(nèi)含量雖然甚微，但在保護(hù)人體健康方面卻發(fā)揮著特殊的作用[2]。

隨著人們生活質(zhì)量的提高，對(duì)健康的關(guān)注也越來越重視，影響人類健康的因素很多，食物是其中最主要的因素。乳類食品是營(yíng)養(yǎng)豐富的食物,世界上有許多關(guān)于科學(xué)的營(yíng)養(yǎng)改變一個(gè)民族、一個(gè)國(guó)家前途的事例。印度就是一個(gè)眾所周知的例子,印度用牛奶完成了“白色革命”,健康了整個(gè)印度民族[3]。因此，對(duì)牛奶營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)技術(shù)的研究就顯得很必要。常用于測(cè)定礦物質(zhì)元素的方法主要有火焰原子吸收法、分光光度法和極譜法等[4－6]。火焰原子吸收法是最常見的金屬元素分析法之一，它具有快速、靈敏、準(zhǔn)確和干擾少等特點(diǎn)[7]。本試驗(yàn)采用干法消化法對(duì)牛奶進(jìn)行消化，然后用火焰原子吸收法測(cè)定牛奶中的鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅等元素的含量。為人們對(duì)奶中礦物質(zhì)元素含量的了解，提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

原子吸收分光光度計(jì)（TAS－990）；萬用電爐（0～1000 W）；馬福爐（SX2－4－10）；鹽酸為分析純。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物及分組

銀川市西夏區(qū)某典型奶牛養(yǎng)殖場(chǎng),由于養(yǎng)殖場(chǎng)是按每個(gè)月的日均產(chǎn)奶量的不同對(duì)奶牛進(jìn)行分欄飼喂，鑒次，本試驗(yàn)動(dòng)物分為三組：高產(chǎn)組、中產(chǎn)組、低產(chǎn)組。其中高產(chǎn)組日均產(chǎn)奶量大于等于30 kg；中產(chǎn)組日均產(chǎn)奶量在20～30 kg之間；低產(chǎn)組日均產(chǎn)奶量小于20 kg。試驗(yàn)動(dòng)物的選擇，按照分欄的不同，根據(jù)每欄飼喂奶牛頭數(shù)的比例隨機(jī)選擇年齡、體重、胎次、產(chǎn)奶量、泌乳期及生理狀態(tài)相近的健康荷斯坦泌乳奶牛，共30頭，高產(chǎn)組12頭，中產(chǎn)組12頭，低產(chǎn)組6頭。

1.3 樣品采集

2010年的9月、10月、11月每個(gè)月的月底采集一次奶樣，每次采集奶牛的耳號(hào)一致，用魚骨式擠奶臺(tái)專用采樣瓶，早、中、晚分別進(jìn)行采集，按早、中、晚產(chǎn)奶比進(jìn)行混合，然后進(jìn)行樣品的測(cè)定。共采集到奶樣90個(gè)。

1.4 樣品處理

用移液管準(zhǔn)確量取10.0 ml牛奶于25 ml陶瓷坩堝中，置于電爐上用適宜的溫度進(jìn)行濃縮以及碳化，直至坩堝中的牛奶都變成固態(tài)，然后繼續(xù)緩緩加熱，直到固態(tài)的牛奶全部變成黑色，不再產(chǎn)生濃煙，即此時(shí)碳化完畢。再將坩堝放到馬福爐中進(jìn)行灰化，650℃灼燒3～4 h，直至黑色的固態(tài)變成灰色的粉末，則灰化完全。取出坩堝冷卻至室溫，加入5 ml（1：3）鹽酸，充分溶解后在電爐上煮沸，用定量濾紙過濾，移入25 ml容量瓶中，定容，此時(shí)容量瓶中的液體為透明液體，用于測(cè)定鐵、錳、銅、鋅的含量，然后用25倍稀釋液測(cè)定鈣，用500倍稀釋液測(cè)定鉀、鈉、鎂。

表1 儀器的工作條件

1.5 儀器工作條件

選定鉀、鈉、鎂、鈣、鐵、錳、銅、鋅的標(biāo)準(zhǔn)系列，通過改變乙炔流量、燈電流、燃燒頭高度等儀器條件,測(cè)其吸光度,確定各元素測(cè)定的最佳儀器條件(見表1)。

1.6 線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)R2、線性范圍及檢出限

選定鉀、鈉、鎂、鈣、鐵、錳、銅、鋅的標(biāo)準(zhǔn)系列,在上述最佳儀器和試驗(yàn)條件下,測(cè)定鉀、鈉、鎂、鈣、鐵、錳、銅、鋅的線性范圍及檢測(cè)限。

1.7 樣品測(cè)定

在選定的儀器工作條件下，對(duì)處理好的樣品測(cè)其吸光度，并用標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行分析。

1.8 結(jié)果計(jì)算

1.9 數(shù)據(jù)處理

測(cè)定數(shù)據(jù)用Excel（2003）分別進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)后，利用DPS軟件(7.0版)，采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，LSD多重比較法進(jìn)行方差分析，其中，P＜0.05表示處理組間差異顯著，P＞0.05表示處理組間差異不顯著。

2 結(jié)果

2.1 線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)、線性范圍及檢出限

在上述最佳儀器和試驗(yàn)條件下,測(cè)定鉀、鈉、鎂、鈣、鐵、錳、銅、鋅的線性范圍及檢出限，見表2。

2.2 樣品分析結(jié)果

表2 線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)及線性范圍和檢測(cè)限

將處理好的待測(cè)牛奶樣品，在儀器最佳工作條下，用原子吸收分光光度計(jì)（TAS－990）測(cè)定鉀、鈉、鎂、鈣、鐵、錳、銅、鋅各元素的吸光度和樣品中各元素的含量，測(cè)定結(jié)果見表3。

表3 牛奶中鉀、鈉、鎂、鈣、鐵、錳、銅、鋅測(cè)定結(jié)果(mg/l)

本研究按奶牛日均產(chǎn)奶量的不同，運(yùn)用火焰原子光譜吸收法（AAS）分別對(duì)牛奶中的礦物質(zhì)元素進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示各組間的各種礦物質(zhì)元素含量差異都不顯著（P>0.05）。采用火焰原子光譜吸收法測(cè)定礦物質(zhì)有著相對(duì)偏差較低，方法靈敏、準(zhǔn)確、干擾少等特點(diǎn)。

3 討論

各組間礦質(zhì)元素含量無顯著差異（P>0.05），但隨著日均產(chǎn)奶量的減少，鈉、鐵、錳元素的含量有增加的趨勢(shì)，鎂元素的含量隨著產(chǎn)奶量的減少而降低，可能與奶牛飼喂的日糧營(yíng)養(yǎng)成分和飼喂量不同有關(guān)。在采樣過程中了解到日均產(chǎn)奶量不同的奶牛進(jìn)行分欄飼養(yǎng)，并且飼喂的全混合日糧也不相同。不同日糧的營(yíng)養(yǎng)成分見表4。

研究結(jié)果表明，牛奶中鉀的含量最為豐富；其次為鈉、鈣和鎂；同時(shí)還有相當(dāng)量的鋅、鐵、銅、錳等微量元素。因此,牛奶中的礦物質(zhì)元素含量豐富。這些元素在人體內(nèi)都發(fā)揮著非常重要的作用。其中,鉀和鈉是人體內(nèi)兩種非常重要的常量元素,共同維護(hù)著細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境的平衡和穩(wěn)定。鈣是人體含量最多的礦物質(zhì)元素,構(gòu)成骨鹽并維持其正常生理功能,少量鈣在體液中,對(duì)體內(nèi)的生理和生化反應(yīng)起著重要的調(diào)節(jié)作用[8]。鎂在人體中表現(xiàn)出多種生物學(xué)作用，參與人體多種生理活動(dòng)，能維持DNA和RNA結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，激活體內(nèi)多種酶，抑制神經(jīng)的興奮性，參與蛋白質(zhì)合成和肌肉收縮，是人體內(nèi)多種酶的重要激活劑。鎂在人體內(nèi)失衡，會(huì)引起多種疾病[9]。鐵主要分布在血紅細(xì)胞中,它是人體血液中交換與輸送氧氣的必需成分,也是體內(nèi)許多氧化還原體系所不可缺少的一種元素，錳在人體內(nèi)參與很多酶促反應(yīng)，銅是體內(nèi)30多種酶的組成成分，鋅是體內(nèi)羧肽酶、醇脫氫酶、碳酸酐酶等多種酶的一個(gè)組分[10]。人體缺鐵將導(dǎo)致免疫功能下降,貧血、疲倦、抵抗力降低、發(fā)育不良等，人體內(nèi)銅缺乏可嚴(yán)重影響兒童大腦發(fā)育而導(dǎo)致門凱氏病，人體缺鋅的典型病狀是皮膚受損及骨骼變異[11]，錳的缺乏是極為罕見，只有在試驗(yàn)條件下才會(huì)出現(xiàn)鱗片皮疹癥狀和低血漿膽固醇[12]。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)健康的重視，牛奶作為營(yíng)養(yǎng)豐富的食品，需求量在生活中一定會(huì)越來越高。本研究為人們進(jìn)一步對(duì)牛奶營(yíng)養(yǎng)成分的了解提供了一定的理論數(shù)據(jù)，同時(shí)也表明，飲用牛奶能很好的為人體補(bǔ)充所需的多種礦物質(zhì)元素。

表4 日均產(chǎn)奶量不同的奶牛飼喂的日糧營(yíng)養(yǎng)成分

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