FTIR在嬰幼兒配方乳粉中的鑒別研究

劉喚，章肇敏，2，*，徐德利，曾曉龍，王程，2

（1.江西金薄金生態(tài)科技有限公司，江西高安330812；2.金薄金數(shù)字化營(yíng)養(yǎng)研究院，江西南昌330003）

FTIR在嬰幼兒配方乳粉中的鑒別研究

劉喚1，章肇敏1，2，*，徐德利1，曾曉龍1，王程1，2

（1.江西金薄金生態(tài)科技有限公司，江西高安330812；2.金薄金數(shù)字化營(yíng)養(yǎng)研究院，江西南昌330003）

采用傅里葉變換紅外光譜法（fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR），以?xún)煞N品牌不同年齡段的嬰幼兒配方乳粉為例，進(jìn)行紅外光譜分析。研究表明，不同品牌和年齡段嬰幼兒配方乳粉的紅外光譜圖比較相似，其中2 926、2856cm-1和1746cm-1處為脂肪特征官能團(tuán)吸收峰，1 657 cm-1和1 541 cm-1處為蛋白質(zhì)特征官能團(tuán)吸收峰，3 383 cm-1、1 200 cm-1～1 029 cm-1和777 cm-1～769 cm-1處為碳水化合物特征官能團(tuán)吸收峰，890 cm-1處為β糖苷鍵特征吸收峰。根據(jù)紅外吸光度的差異，F(xiàn)TIR法可便捷的鑒別不同品牌和年齡段的嬰幼兒配方乳粉，為相關(guān)生產(chǎn)型企業(yè)提供了快速鑒別的方法，具有借鑒意義。

傅里葉變換紅外光譜；嬰幼兒配方奶粉；鑒別

目前，我國(guó)嬰幼兒配方乳粉監(jiān)管十分嚴(yán)格，實(shí)行月月抽檢制，產(chǎn)品合格率非常高。隨著國(guó)家嬰幼兒配方食品注冊(cè)制的實(shí)施，將有大量品牌消失，在未來(lái)市場(chǎng)需求依然旺盛、利潤(rùn)率高的趨勢(shì)下，有可能存在極個(gè)別不法人員試圖以次充好，特別是在信息不發(fā)達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)。因此，嬰幼兒配方乳粉生產(chǎn)企業(yè)有必要建立起有效的快速鑒定方法，不僅利于企業(yè)自身市場(chǎng)督查工作需要，還能保護(hù)消費(fèi)者權(quán)益。傅里葉紅外光譜法（fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）具有宏觀整體鑒定復(fù)雜體系的優(yōu)點(diǎn)和無(wú)損快速的特點(diǎn)[1]，無(wú)需對(duì)樣品進(jìn)行分離、提取，即可快速的對(duì)樣品進(jìn)行整體檢測(cè)。本研究隨機(jī)挑選兩種不同品牌不同年齡段的嬰幼兒配方乳粉，分析其主要營(yíng)養(yǎng)素含量，運(yùn)用FTIR光譜分析手段，初步建立起能快速評(píng)價(jià)不同品牌嬰幼兒配方乳粉的方法，為廣大嬰幼兒配方乳粉生產(chǎn)企業(yè)提供便捷、快速的鑒別應(yīng)用及理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

兩品牌1段～3段嬰幼兒配方奶粉，市售。

硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、乙醚、氨水、溴化鉀：西隴化工股份有限公司；硼酸、石油醚、氫氧化鈉、95%乙醇：天津福晨化學(xué)試劑廠；甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑：上海三愛(ài)思試劑有限公司；亞甲基藍(lán)指示劑：上海青析化工有限公司；淀粉酶：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；碘溶液：天津市永大化學(xué)試劑有限公司；剛果紅：天津博迪化工股份有限公司；鹽酸：上海遠(yuǎn)航試劑股份有限公司，所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

分析天平（ME104E）：梅特勒托利多公司；凱氏定氮儀（KDN-103F）：上海纖檢儀器有限公司；離心機(jī)（RF-GZ-530A）：哈爾濱乳品檢測(cè)技術(shù)研究所制造；恒溫水浴鍋（HH-4）：江蘇榮華儀器制造有限公司；氣相色譜儀（7820A）：美國(guó)安捷倫公司；氣相色譜柱（HP-88）：美國(guó)安捷倫公司；傅立葉交換紅外光譜儀（Nicolet 5700）：美國(guó)熱電尼高力公司。

1.3 方法

1.3.1 蛋白質(zhì)的測(cè)定

按凱氏定氮法[2-3]法測(cè)定。

1.3.2 脂肪的測(cè)定

按索氏提取法[4-5]法測(cè)定。

1.3.3 碳水化合物的測(cè)定

按GB/Z 21922-2008《食品營(yíng)養(yǎng)成分基本術(shù)語(yǔ)》[6]法計(jì)算。

1.3.4 乳糖的測(cè)定

按GB 5413.5-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嬰幼兒食品和乳品中乳糖、蔗糖的測(cè)定》[7]法測(cè)定。

1.3.5 亞麻酸和亞油酸的測(cè)定

按GB 5413.27-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嬰幼兒食品和乳品中脂肪酸的測(cè)定》[8]中第一法測(cè)定。

1.3.5.1 色譜條件

色譜柱HP-88，柱溫箱初始溫度140℃保持5 min，以4℃/min升溫至240℃保持15 min。進(jìn)樣量1.0 μL，進(jìn)樣口溫度260℃，檢測(cè)器溫度280℃，分流比30∶1，氮?dú)饬?.0 mL/min。

1.3.5.2 含量計(jì)算

按下列公式計(jì)算亞油酸和亞麻酸含量：

式中：Xi為試樣中各脂肪酸的含量，mg/100 g；Asi為試樣測(cè)定液中各脂肪酸的峰面積；Cstdi為吸取的脂肪酸甘油三酯標(biāo)準(zhǔn)工作液中所含有的標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)量，mg；Fj為各脂肪酸甘油三酯轉(zhuǎn)化為脂肪酸的換算系數(shù)；Astdi為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定液中各脂肪酸的峰面積；m為試樣的稱(chēng)樣質(zhì)量，g。

1.3.6 FTIR測(cè)定方法

分別取市售兩品牌嬰幼兒配方乳粉1、2、3段樣品各1 mg～2 mg，與KBr按質(zhì)量比1∶100的比例研磨均勻并進(jìn)行壓片，后放入FTIR儀中進(jìn)行測(cè)定，掃描范圍4 000 cm-1～400 cm-1。

2 結(jié)果與分析

2.1 嬰幼兒配方乳粉營(yíng)養(yǎng)成分分析

對(duì)兩品牌嬰幼兒配方乳粉中亞油酸和亞麻酸進(jìn)行了分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。

根據(jù)圖1中保留時(shí)間和峰面積可計(jì)算出各嬰幼兒配方乳粉中亞油酸和亞麻酸的含量，見(jiàn)表1。

（a-1）A品牌1段乳粉亞油酸和亞麻酸氣相色譜

圖1 兩品牌嬰幼兒配方乳粉亞油酸和亞麻酸氣相色譜Fig.1 GC spectra of linoleic acid and α-linolenic acid in infant andfollow-up formula milk powder of two brand

表1 兩品牌嬰幼兒配方乳粉亞油酸和亞麻酸含量Table 1 Content analysis of linoleic acid and α-linolenic acid in infant and follow-up formula milk powder of two brand g

對(duì)兩品牌嬰幼兒配方乳粉中蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物和乳糖進(jìn)行了測(cè)定，并結(jié)合表1結(jié)果獲得兩品牌嬰幼兒配方乳粉主要營(yíng)養(yǎng)素含量，見(jiàn)表2。

表2 兩品牌嬰幼兒配方乳粉主要營(yíng)養(yǎng)素含量Table 2 Content analysis of the main nutrient in infant and follow-up formula milk powder of two brand g

由表2可知，不同年齡段嬰幼兒配方乳粉中宏量營(yíng)養(yǎng)素存在一定差異，其中1段與2、3段在蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物的組成和含量上存在較大差異，2、3段差異性較小。這是由于0～6個(gè)月月齡的嬰兒攝入的營(yíng)養(yǎng)素需求應(yīng)當(dāng)接近母乳，在配方成分上1段產(chǎn)品更接近“母乳化”，同時(shí)考慮了該年齡段嬰兒的生長(zhǎng)發(fā)育及代謝負(fù)荷情況。而從6個(gè)月開(kāi)始，嬰幼兒已逐步開(kāi)始攝入輔食和主食，可以從更多的食物來(lái)源中攝入營(yíng)養(yǎng)素，并向成人化飲食過(guò)渡做準(zhǔn)備，因此2、3段的配方成分差異性不大，盡管如此，2、3段產(chǎn)品仍然能滿足嬰幼兒50%～80%[9]的日常營(yíng)養(yǎng)素需求。此外，也可以看出兩品牌1段中碳水化合物主要來(lái)源都是乳糖，與我國(guó)法規(guī)要求90%以上相符[10]，而2、3段則乳糖含量低且略有差異，這是由于其配方中添加了OPO結(jié)構(gòu)脂（1，3-二油酸-2-棕櫚酸甘油三酯）原料，該原料帶入了乳糖的本底值。

2.2 嬰幼兒配方乳粉的紅外圖譜透過(guò)率分析

分別對(duì)兩品牌嬰幼兒配方乳粉的紅外圖譜透過(guò)率進(jìn)行分析，見(jiàn)圖2。

圖2 兩品牌嬰幼兒配方乳粉透過(guò)率紅外圖譜Fig.2 FTIR spectra of transmission for infant andfollow-up formula milk powderof two brand

由圖2可以看出，嬰幼兒配方乳粉中脂肪CH2的伸縮振動(dòng)峰基本在（2 926±0.5）cm-1和（2 856±1）cm-1處，C=O 的伸縮振動(dòng)峰基本在（1 746±1）cm-1處；蛋白質(zhì)中酰胺Ⅰ帶的C=O吸收峰在（1 657±1）cm-1處，酰胺Ⅱ帶N-H和C-N的吸收峰大概在（1 541±1）cm-1；碳水化合物中OH伸縮振動(dòng)峰在（3 383±2）cm-1，C-O的伸縮振動(dòng)峰在1 200 cm-1～1 029 cm-1區(qū)域，環(huán)振動(dòng)峰在指紋區(qū) 777 cm-1～769 cm-1處[11]，890 cm-1處為乳糖的β糖苷鍵吸收峰。此外，無(wú)論是官能團(tuán)區(qū)還是指紋區(qū)嬰幼兒配方乳粉的紅外圖譜基本呈現(xiàn)一致性，表明在營(yíng)養(yǎng)素組成上差異性不大，即使存在個(gè)別選擇性添加的功能性成分，也由于含量低其紅外吸收特征不明顯。因此，從選擇性添加的成分上無(wú)法做出鑒別。

2.3 嬰幼兒配方乳粉的紅外圖譜吸光度分析

分別對(duì)兩品牌嬰幼兒配方乳粉的紅外圖譜吸光度進(jìn)行分析，見(jiàn)圖3。

圖3 兩品牌嬰幼兒配方乳粉吸光度紅外圖譜Fig.3 FTIR spectra of absorbancefor infant andfollow-up formula milk powderof two brand

由圖3可知，（1 746±1）cm-1處脂肪特征官能團(tuán)吸收峰要明顯高于（1 657±1）cm-1和（1 541±1）cm-1處蛋白質(zhì)的特征官能團(tuán)吸收峰，說(shuō)明同品牌不同年齡段的嬰幼兒配方乳粉中脂肪含量高于蛋白質(zhì)。（2 926±0.5）cm-1，（2 856±1）cm-1，（1 746±1）cm-1處脂肪特征官能團(tuán)吸收峰，1段～3段的吸光度也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，表明1段～3段嬰幼兒配方乳粉中脂肪含量依次降低。同時(shí)，3 008 cm-1處是C=C-H中的碳?xì)渖炜s振動(dòng)峰，表明不飽和脂肪酸的紅外吸收特征明顯，如亞油酸和亞麻酸[12]，且該處1段～3段吸收峰強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，表明同品牌1段比2、3段不飽和脂肪含量更高，與產(chǎn)品的特性相符。此外，在890 cm-1乳糖β糖苷鍵吸收峰處，1段比2、3段的吸收峰強(qiáng)度更高，表明1段乳糖含量明顯高于2、3段，這也與產(chǎn)品特性相吻合。

3 結(jié)論與討論

FTIR法能夠快速、直觀的表明不同嬰幼兒配方乳粉間的差異，可根據(jù)紅外譜圖吸光度的差異，便捷的鑒別出不同品牌和年齡段的嬰幼兒配方乳粉產(chǎn)品。不同品牌和年齡段嬰幼兒配方乳粉的紅外光譜圖比較相似，2 926 cm-1、2 856 cm-1和 1 746 cm-1處為脂肪特征官能團(tuán)吸收峰，1 657 cm-1和1 541 cm-1處為蛋白質(zhì)特征官能團(tuán)吸收峰，3 383 cm-1、1 200 cm-1～1 029 cm-1和777 cm-1～769 cm-1處為碳水化合物特征官能團(tuán)吸收峰，890 cm-1處為β糖苷鍵特征吸收峰。由于操作簡(jiǎn)單、分析速度快、費(fèi)用低廉，F(xiàn)TIR法可應(yīng)用于嬰幼兒配方乳粉這類(lèi)復(fù)雜營(yíng)養(yǎng)素體系的在線質(zhì)量控制和成品品質(zhì)的分析中，尤其是相關(guān)生產(chǎn)型企業(yè)進(jìn)行日常市場(chǎng)督查和監(jiān)管工作中。

[1]王香婷,高利峰.FTIR技術(shù)在嬰幼兒奶粉品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)乳品工業(yè),2016,44(6):48-51

[2]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB 5009.5-2010食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010

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[6]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB/Z21922-2008食品營(yíng)養(yǎng)成分基本術(shù)語(yǔ)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008

[7]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB 5413.5-2010食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嬰幼兒食品和乳品中乳糖、蔗糖的測(cè)定[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010

[8]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GB 5413.27-2010食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嬰幼兒食品和乳品中脂肪酸的測(cè)定[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010

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Study on Identification by FTIR in Infant and Follow-up Formula Powder

LIU Huan1，ZHANG Zhao-min1，2，*，XU De-li1，ZENG Xiao-long1，WANG Cheng1，2

（1.Jiangxi JinBoJin Eco-technology Co.，Ltd.，Gao'an 330812，Jiangxi，China；2.JinBoJin Institute of Digital Nutrition，Nanchang 330003，Jiangxi，China）

The fourier transform infrared spectroscopy（FTIR）was used to analyze the different ages infant and follow-up formula powder of two brand.Studies have shown that the infrared spectra of different ages infant and follow-up formula powder of different brands were similar，thecharacteristic functional group absorption peaks of fats were 2 926，2 856 cm-1and 1 746 cm-1，the characteristic functional group absorption peaks of proteins were 1 657 cm-1and 1 541 cm-1，the characteristic functional group absorption peaks of carbohydrates were 3 383 cm-1，1 200 cm-1～1 029 cm-1and 777 cm-1～769 cm-1，and the characteristic functional group absorption peak of beta-glycosidic bond was 890 cm-1.Based on the differences of infrared spectra，the method of FTIR is convenient to identify different ages infant and follow-up formula powder of different brands.This study provides a rapid identification method for the related production-oriented enterprises，which can be used for reference.

fourier transform infrared spectroscopy；infant and follow-up formula milk powder；identification

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.21.031

劉喚（1990—），女（漢），助理工程師，碩士，主要從事嬰幼兒配方食品的研究及其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

*通信作者：章肇敏（1981—），男（漢），高級(jí)工程師，碩士，主要從事特殊人群膳食營(yíng)養(yǎng)及其理論和應(yīng)用研究。

2017-02-07