功能性運(yùn)動(dòng)飲料中微量元素的測定及其潛在風(fēng)險(xiǎn)的研究

高原 鞍山師范學(xué)院

功能性運(yùn)動(dòng)飲料最初起源于西方，直至二十一世紀(jì)才正式走入中國市場，并逐漸受到中國飲料市場的廣泛青睞，功能性運(yùn)動(dòng)飲料能夠及時(shí)補(bǔ)充能量，具有抗疲勞、提神醒腦的顯著效果，因此，受到年輕群體，特別是易勞群體的鐘愛，在飲料市場中具有十分廣闊的發(fā)展前景。

一、功能性運(yùn)動(dòng)飲料的基本現(xiàn)狀

功能性運(yùn)動(dòng)飲料是二十一世紀(jì)后才正式引入中國市場，在近些年中得到了飛速的發(fā)展，并逐漸搶占了巨大的飲料市場份額。隨著當(dāng)前我國飲料市場消費(fèi)者對產(chǎn)品多元化的需求發(fā)展，以及人民不斷增強(qiáng)的健身健康意識(shí)，功能性運(yùn)動(dòng)飲料將具備十分廣闊的發(fā)展前景。然而，當(dāng)前我國功能性運(yùn)動(dòng)飲料市場監(jiān)督管理工作尚屬于初級階段，雖然功能性運(yùn)動(dòng)飲料一直以其抗疲勞、提神醒腦的優(yōu)點(diǎn)展示在消費(fèi)者面前，但是其涵蓋的微量元素在攝入人體后會(huì)產(chǎn)生哪些潛在的風(fēng)險(xiǎn)其實(shí)并沒有被嚴(yán)苛的論證，產(chǎn)品的發(fā)展存在一定的安全隱患。

二、功能性運(yùn)動(dòng)飲料中微量元素的測定

依據(jù)調(diào)查顯示：市場中存在的全部功能性運(yùn)動(dòng)飲料所涵蓋的微量元素出了有益于人體的咖啡因、維生素B1、維生素B2、肌醇等物質(zhì)外，還涵蓋一些丙酮醛、3-脫氧葡萄糖酮醛、5-羥甲基糠醛和丙烯酰胺，此外，還會(huì)存在一些茶多酚和蘆丁元素，這些微量元素在進(jìn)入人體后隨著人體新陳代謝的進(jìn)行會(huì)存在一些潛在風(fēng)險(xiǎn)，本文進(jìn)行的微量元素測定將重點(diǎn)放在這些存在潛在風(fēng)險(xiǎn)的微量元素測定當(dāng)中。

（一）丙酮醛和3-脫氧葡萄糖酮醛的檢測方法

首先，前處理衍生方法。丙酮醛和3-脫氧葡萄糖酮醛的衍生反應(yīng)采用60mg/mL的鄰苯二胺水溶液，衍生劑與樣品溶液依照適當(dāng)比例在反應(yīng)瓶中進(jìn)行混合，整個(gè)反應(yīng)條件為：50rpm/min和60攝氏度，經(jīng)過30分鐘水浴反應(yīng)后立即進(jìn)行HPLC分析檢測。

其次，進(jìn)行丙酮醛和3-脫氧葡萄糖酮醛檢測需采用高效液相色譜儀器，該儀器選用的參數(shù)為：固定相為HYPERSIL ODS-2C18（5μm，4.6mm*250mm）；流動(dòng)相為A溶液為0.15%的醋酸，B溶液為乙腈，進(jìn)行二元高壓梯度洗脫，具體的梯度洗脫程序?yàn)椋?到10分鐘為8%-40%的B；10到12分鐘為40%-48%的B；12到13分 鐘 為48%-60%的B；13到15.5分鐘為60%-80%的B；15.5到20.5分鐘為80%的B；20.5到25.5分鐘為80%-45%的B；25.5到30.5分鐘為45%-8%的B，充分平衡。柱溫為25攝氏度，進(jìn)樣量為20μL，流速為0.8mL/min，紫外檢測波長為313nm。

（二）丙烯酰胺和5-羥甲基糠醛的檢測方法

首先，固相萃取凈化條件。對丙烯酰胺和5-羥甲基糠醛富集純化采用HLB固相萃取柱。第一步：用5mL甲醇對固相萃取柱進(jìn)行活化；第二步：用5mL超純水以1-2秒/滴的液體流速對固相萃取柱進(jìn)行平衡淋洗；第三步：在保持固相萃取柱濕潤的條件下，用1mL樣品溶液進(jìn)行上樣，并用5mL甲醇以2-3秒/滴的速度進(jìn)行洗脫；第四步：將洗脫的液氮進(jìn)行吹干，再經(jīng)1mL甲醇溶液進(jìn)行復(fù)溶；最后進(jìn)行HPLC分析檢測。

其次，進(jìn)行丙烯酰胺和5-羥甲基糠醛檢測需采用高效液相色譜儀器，該儀器選用的參數(shù)為：固定相為HYPERSIL ODS-2C18（5μm，4.6mm*250mm）；流動(dòng)相為采用5/95的乙腈和v/v的水進(jìn)行等度洗脫，柱溫為40攝氏度，進(jìn)樣量為10μL，流速為0.6mL/min，丙烯酰胺的紫外檢測波長為210nm，5-羥甲基糠醛的紫外檢測波長為284nm。

（三）功能性運(yùn)動(dòng)飲料中丙酮醛、3-脫氧葡萄糖酮醛、5-羥甲基糠醛和丙烯酰胺的含量測定

在選定完功能性運(yùn)動(dòng)飲料中存在的四種主要微量原色的檢測方法后，就要選擇科學(xué)的方式進(jìn)行丙酮醛、3-脫氧葡萄糖酮醛、5-羥甲基糠醛和丙烯酰胺的含量測定。本文隨機(jī)抽選市場中存在的6中不同類型的，且不同貨架期的在售功能性運(yùn)動(dòng)飲料，并分別準(zhǔn)確提取0.900mL的飲料溶液置于衍生反應(yīng)瓶當(dāng)中，并將0.100mL的鄰苯二胺衍生劑加入衍生反應(yīng)瓶中，兩者混合后進(jìn)行衍生反應(yīng)，之后進(jìn)行HPLC分析檢測，該項(xiàng)操作需要對每一個(gè)待測定樣本進(jìn)行3次檢測，碳酸型功能性運(yùn)動(dòng)飲料樣品在操作前需要進(jìn)行5min以上的脫氣處理，經(jīng)過分析處理后的HPLC測定色譜圖如下：

圖1 丙酮醛、3-脫氧葡萄糖酮醛標(biāo)準(zhǔn)液HPLC色譜圖

圖2 丙烯酰胺和5-羥甲基糠醛標(biāo)準(zhǔn)液HPLC色譜圖

依照三倍信噪比計(jì)算得出方法的檢出限，丙酮醛、3-脫氧葡萄糖酮醛、5-羥甲基糠醛和丙烯酰胺分別為：42.2μg/L、96.8μg/L、4.66μg/L、6.90μg/L；依照十倍信噪比計(jì)算得出方法檢出限，丙酮醛、3-脫氧葡萄糖酮醛、5-羥甲基糠醛和丙烯酰胺分別為：128μg/L、293μg/L、14.1μg/L、20.9μg/L。

三、功能性運(yùn)動(dòng)飲料中微量元素的潛在風(fēng)險(xiǎn)分析

（一）丙酮醛和3-脫氧葡萄糖酮醛對人體的潛在風(fēng)險(xiǎn)分析

丙酮醛、3-脫氧葡萄糖酮醛具有生物活性和化學(xué)活性兩種結(jié)構(gòu)，是美拉德反應(yīng)中的重要中間活性產(chǎn)物，但是，丙酮醛、3-脫氧葡萄糖酮醛很容易導(dǎo)致食品營養(yǎng)的損失，進(jìn)而產(chǎn)生有害物質(zhì)。首先，丙酮醛、3-脫氧葡萄糖酮醛兩種微量元素可以很容易的進(jìn)行蛋白修飾，進(jìn)而發(fā)生蛋白反應(yīng)，引起功能性運(yùn)動(dòng)飲料中的蛋白質(zhì)變性，該反應(yīng)的最終代謝產(chǎn)物為末期糖化終產(chǎn)物，能夠誘導(dǎo)細(xì)胞損傷并存在潛在毒性；其次，丙酮醛、3-脫氧葡萄糖酮醛極易對DNA進(jìn)行修飾，進(jìn)入人體后，與DNA進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生末期糖化終端產(chǎn)物，同時(shí)還能夠發(fā)生磷脂反應(yīng)，誘導(dǎo)具有慢性疾病史的產(chǎn)生；此外，部分科學(xué)家還認(rèn)為丙酮醛與牙周炎的發(fā)病有著不可分割的關(guān)系，該來誘導(dǎo)因素還需要進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)。

（二）丙烯酰胺和5-羥甲基糠醛對人體的潛在風(fēng)險(xiǎn)分析

首先，科研證明，5-羥甲基糠醛能夠誘發(fā)并且促進(jìn)結(jié)腸小囊的異常生長，且具備一定程度的基因毒性，人體過量攝入含有5-羥甲基糠醛的飲料容易導(dǎo)致DNA突變或者基因鏈斷裂，因此，5-羥甲基糠醛對腫瘤的惡化具有一定程度的誘導(dǎo)作用。同時(shí)，5-羥甲基糠醛會(huì)對上呼吸道、眼睛、皮膚等粘膜產(chǎn)生刺激，同時(shí)對人體內(nèi)臟以及橫紋肌造成損傷，雖然5-羥甲基糠醛的毒副作用在科學(xué)理論中還不夠明確，但是一旦長時(shí)間積累后，它的對人體的潛在危害是毋庸置疑的，5-羥甲基糠醛也具備神經(jīng)毒性。

其次，功能性運(yùn)動(dòng)飲料中的丙烯酰胺微量元素具有較強(qiáng)的組織滲透性，能夠通過人體口腔和呼吸道進(jìn)入人體，由于丙烯酰胺是世界衛(wèi)生組織公認(rèn)神經(jīng)毒素，該微量元素進(jìn)入人體后會(huì)通過選擇性抑制中樞神經(jīng)和外周系統(tǒng)酶來對糖的代謝過程進(jìn)行干擾。同時(shí)，丙烯酰胺還會(huì)通過影響細(xì)胞蛋白的方式對神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生損害。此外，丙烯酰胺還兼具遺傳毒性和生殖毒性等多重毒性，不僅能夠?qū)ι窠?jīng)系統(tǒng)造成損傷，產(chǎn)生幻覺和頭暈的現(xiàn)象，還會(huì)具備致癌的潛在威脅。

（三）功能性運(yùn)動(dòng)飲料中各種組成對有害微量元素的影響

首先，市場中存在的多數(shù)功能性運(yùn)動(dòng)飲料會(huì)添加?；撬岷唾嚢彼犷惖陌被?，在果葡萄糖漿保持不變的條件下，加入?；撬岷唾嚢彼釙?huì)對丙酮醛、3-脫氧葡萄糖酮醛、5-羥甲基糠醛和丙烯酰胺等微量元素的產(chǎn)生有不同的促進(jìn)作用，這些有害微量元素的產(chǎn)生會(huì)給人體帶來潛在風(fēng)險(xiǎn)。

其次，茶多酚多數(shù)由茶葉中提取出來，具有多種活性物質(zhì)，具備較強(qiáng)的抗氧化能力，目前市場中多數(shù)的功能性運(yùn)動(dòng)飲料都會(huì)添加不同量的茶多酚，然而茶多酚會(huì)對丙酮醛、3-脫氧葡萄糖酮醛、5-羥甲基糠醛和丙烯酰胺等有害微量元素產(chǎn)生影響。研究表明：茶多酚能夠阻斷丙酮醛的生成，3-脫氧葡萄糖酮醛和5-羥甲基糠醛的生成量也不會(huì)產(chǎn)生明顯變化，但是會(huì)大幅提升丙烯酰胺的生成量，會(huì)給人體神經(jīng)系統(tǒng)帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

第三，蘆丁是一種黃酮類的天然化合物，其自身具有清除自由基的能力，可以幫助人類抑制慢性疾病，但是與茶多酚相同的是，功能性運(yùn)動(dòng)飲料添加蘆丁后會(huì)不同程度的降低丙酮醛、3-脫氧葡萄糖酮醛以及5-羥甲基糠醛的產(chǎn)生量，但是在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析中，該變化數(shù)值P并不具備顯著成果，相反，蘆丁的加入會(huì)加速丙烯酰胺的產(chǎn)生量，增強(qiáng)美拉德反應(yīng)的初始階段反應(yīng)速率，進(jìn)而給人體健康帶來一定的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，功能性運(yùn)動(dòng)飲料是近年來我國飲料市場中誕生的一種新興產(chǎn)品，在我國未來飲料市場當(dāng)中具有十分廣闊的發(fā)展前景，雖然功能性運(yùn)動(dòng)飲料具有諸多優(yōu)勢，但是其內(nèi)含的微量元素對人體帶來的潛在影響尚不得而知，因此，相關(guān)部門要加強(qiáng)對功能性運(yùn)動(dòng)飲料中微量元素的測定以及潛在風(fēng)險(xiǎn)分析，進(jìn)而全面推動(dòng)我國功能性運(yùn)動(dòng)飲料的高質(zhì)量發(fā)展，為我國消費(fèi)者創(chuàng)造一個(gè)更加安全和健康的市場消費(fèi)環(huán)境。