食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑檸檬酸鈣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定研究*

張玉柱，肖 融，嚴(yán) 睿，戴玉婷，李芩雯，馮 俊

(上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院，上海 200233)

鈣是維持生命活動的必需元素之一，也是人體內(nèi)易缺乏的礦物元素。人體中鈣的含量占總體重的1.5%～2%，是人類骨、齒的主要無機(jī)成分，也是神經(jīng)傳遞、肌肉收縮、血液凝結(jié)、激素釋放和乳汁分泌等所必需的元素，對于人體代謝、細(xì)胞功能、神經(jīng)系統(tǒng)運作、蛋白激素合成等起到重要作用。人體中鈣含量不足或過剩都會影響生長發(fā)育和健康[1-2]。

檸檬酸鈣，白色晶體或結(jié)晶性粉末，含有三個或四個結(jié)晶水，是常用的鈣營養(yǎng)強(qiáng)化劑[3]。檸檬酸鈣作為一種有機(jī)酸鈣，較無機(jī)酸鈣有更高的溶解性和生物利用性，無需經(jīng)過胃酸中和，可直接被人體吸收，是食品類補(bǔ)鈣品的良好選擇[4]。

檸檬酸鈣已被納入GB 14880-2012[5]《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)》“表B.1 允許使用的營養(yǎng)強(qiáng)化劑化合物來源名單”、“表C.1 允許用于特殊膳食用食品的營養(yǎng)強(qiáng)化劑及化合物來源”，可作為“營養(yǎng)強(qiáng)化劑鈣”的化合物來源。可見，檸檬酸鈣是一種重要的鈣營養(yǎng)強(qiáng)化劑。2012年8月17日，原衛(wèi)生部發(fā)布了2012年第15號公告[6]，規(guī)定了檸檬酸鈣(三水)的使用范圍和質(zhì)量規(guī)格要求。2016年12月23日，衛(wèi)健委和食藥總局發(fā)布了GB 1903.14-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑檸檬酸鈣》[7]，規(guī)定了檸檬酸鈣(四水)來源和技術(shù)要求。公告和標(biāo)準(zhǔn)在含量、干燥減量等指標(biāo)上存在差異，給相關(guān)行業(yè)帶來了不利的影響。因此，進(jìn)行國標(biāo)和公告的整合和修訂，可進(jìn)一步促進(jìn)我國食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑行業(yè)的健康發(fā)展，更好地保障消費者的身體健康。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗樣品：檸檬酸鈣由企業(yè)提供。

設(shè)備與儀器：MS304S電子天平，瑞士梅特勒-托利多公司；Binder FED53烘箱，德國Binder集團(tuán)；852卡爾費休水分滴定儀，瑞士萬通公司；5300DV電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀。

1.2 實驗方法

1.2.1 檸檬酸鈣含量的測定

準(zhǔn)確稱取0.35～0.40 g預(yù)先在150 ℃下烘干至恒重的檸檬酸鈣(四水)試樣或直接稱取0.35～0.40 g 檸檬酸鈣(三水)試樣，精確至0.0001 g，加10 mL水和2 mL鹽酸溶液，溶解后加水稀釋至100 mL，再加5 mL三乙醇胺溶液和15 mL氫氧化鈉溶液，搖勻。用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至pH>13，加入約0.1 g鈣指示劑，用乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紫紅色變?yōu)榧兯{(lán)色為終點。同時做空白實驗。

試樣中檸檬酸鈣(四水)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w1，數(shù)值以%表示，按公式(1)計算：

(1)

試樣中檸檬酸鈣(三水)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w2,數(shù)值以%表示，按公式(2)計算：

(2)

式中：c——乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液實際濃度，mol/L

V——試樣溶液消耗乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積的數(shù)值，mL

V0——空白溶液消耗乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積的數(shù)值，mL

M——檸檬酸鈣的摩爾質(zhì)量，g/mol，{M[1/3Ca3(C6H5O7)2]=166.14}

m——試樣的質(zhì)量，g

1000——體積換算系數(shù)

1.2.2 干燥減量(水分)的測定

(1)四水檸檬酸鈣(干燥減量)

四水檸檬酸鈣干燥減量方法參照GB5009.3[8]直接干燥法。

(2)三水檸檬酸鈣(水分)

稱取0.03～0.04 g(精確至0.0001 g)樣品，置于卡爾費休加熱爐用進(jìn)樣瓶中，迅速將進(jìn)樣瓶蓋緊密封。同時取相同進(jìn)樣瓶，蓋緊作為空白。進(jìn)樣瓶置于卡爾費休庫倫法水分測定儀中，自動測定水分，儀器自動進(jìn)行載氣校正。檢測結(jié)果需要扣除空白。

儀器自動計算樣品水分含量w3，數(shù)值以%表示，如儀器無自動計算功能，按公式(3)計算：

(3)

式中：C1——載氣校正后樣品瓶水分總量，μg

C0——載氣校正后空白瓶水分總量，μg

m——試樣質(zhì)量，g

1000000——系數(shù)，將μg轉(zhuǎn)換為g

1.2.3 鹽酸不溶物的測定

準(zhǔn)確稱取5 g試樣，精確至0.001 g。加10 mL鹽酸溶液和50 mL水，加熱溶解，置于用預(yù)先于105±2 ℃下已恒重的玻璃砂芯坩堝并采用真空泵抽濾，用熱水洗滌濾液至無氯離子(用硝酸銀溶液檢驗)，玻璃砂芯坩堝同沉淀物于105 ℃烘箱內(nèi)干燥至恒重。

試樣中鹽酸不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)w4，數(shù)值以%表示，按公式(4)計算：

(4)

式中：m1——玻璃砂芯坩堝和殘渣的質(zhì)量的數(shù)值，g

m2——玻璃砂芯坩堝的質(zhì)量的數(shù)值，g

m——試樣的質(zhì)量的數(shù)值，g

1.2.4 氟化物的測定

參照5009.18[9]進(jìn)行檢測。

1.2.5 鉛的測定

參照GB 5009.12[10]或 GB 5009.75[11]進(jìn)行檢測。

1.2.6 總砷的測定

參照GB 5009.11[12]或 GB 5009.76[13]進(jìn)行檢測。

1.2.7 總汞的測定

參照GB 5009.17[14]進(jìn)行檢測。

1.2.8 重金屬(以Pb計)的測定

參照GB 5009.74[15]進(jìn)行檢測。

2 結(jié)果與討論

2.1 國內(nèi)外相關(guān)法規(guī)比較

目前國內(nèi)檸檬酸鈣標(biāo)準(zhǔn)有《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑 檸檬酸鈣》(GB 1903.14-2016)和原衛(wèi)生部公告2012年第15號(檸檬酸鈣)。國際上有食品添加劑聯(lián)合專家委員會(JECFA、2002)、歐盟委員會實施條例(Regulation(EU) No 231/2012)、美國食品化學(xué)品法典》(FCC 12)、美國藥典USP-NF(2018)、日本食品添加劑公定書(第九版)、韓國食品添加劑公典(2019)等。原衛(wèi)生部公告2012年第15號(檸檬酸鈣)指代三水檸檬酸鈣，其余皆指代四水檸檬酸鈣。

表1 國內(nèi)外食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑檸檬酸鈣相關(guān)法規(guī)

續(xù)表1

從表1可以看出，檸檬酸鈣國家標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)指標(biāo)要求與國外指標(biāo)基本一致，安全指標(biāo)方面，歐盟和韓國更為嚴(yán)格，多了對汞指標(biāo)的規(guī)定。原衛(wèi)生部公告2012年第15號(三水檸檬酸鈣)相較國標(biāo)GB 1903.14-2016，多了鹽酸不溶物、重金屬(以Pb計)、溶解度和澄清度，其他指標(biāo)一致。通過查閱國內(nèi)外檸檬酸鈣標(biāo)準(zhǔn)以及實際檢測數(shù)據(jù)確定了合并后的檸檬酸鈣標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)和實驗方法，指標(biāo)分別是檸檬酸鈣(Ca3(C6H5O7)2)含量(以干基計)、干燥減量、鹽酸不溶物、氟化物、鉛、總砷、總汞、重金屬(以Pb計)，檢測方法按照2.2部分實驗方法。

2.2 樣品檢測

檸檬酸鈣生產(chǎn)企業(yè)提供了三水和四水檸檬酸鈣樣品各 10批次，按照設(shè)定的實驗方法檢測，檢測結(jié)果均符合設(shè)置的指標(biāo)要求。

表2 三水檸檬酸鈣實驗檢測結(jié)果

表3 四水檸檬酸鈣實驗檢測結(jié)果

2.3 情況說明

2.3.1 檸檬酸鈣含量

原衛(wèi)生部公告中檸檬酸鈣含量檢測需要先干燥，因為其干燥減量檢測結(jié)果極不穩(wěn)定，平行性較差，因而改為直接稱樣測定，結(jié)果以干燥減量值折算，同時含量由以三水檸檬酸鈣計修改為以干基計、檸檬酸鈣計，標(biāo)準(zhǔn)值由98.0%～100.5%修改為97.5%～100.5%，與四水檸檬酸鈣保持一致。四水檸檬酸鈣不做改變。

2.3.2 檸檬酸鈣干燥減量

除歐盟外(180 ℃, 4 h)，四水檸檬酸鈣干燥減量方法皆相同(150 ℃, 4 h)。三水檸檬酸鈣干燥減量方法(105 ℃, 2 h)與四水檸檬酸鈣相比，干燥溫度和干燥時間皆不同。根據(jù)實際檢測發(fā)現(xiàn)三水檸檬酸鈣干燥減量指標(biāo)無法滿足公告要求。經(jīng)過反復(fù)測試試驗，將三水檸檬酸鈣干燥減量方法改為卡爾費休庫倫法，指標(biāo)改為水分，同時將標(biāo)準(zhǔn)值由1.0%～1.5%修改為8.0%～12.0%。四水檸檬酸鈣不做改變。

2.3.3 檸檬酸鈣總汞

目前國內(nèi)檸檬酸鈣生產(chǎn)工藝為化學(xué)合成法，以檸檬酸和碳酸鈣為主要原料，經(jīng)化學(xué)合成而制得。碳酸鈣的來源中可能含有貝殼類等海產(chǎn)品原料，且GB 1886.214-2016《食品添加劑 碳酸鈣》中也對汞做了規(guī)定，因此合并的標(biāo)準(zhǔn)增加了總汞的限值指標(biāo)，限量值與歐盟和韓國食品添加劑公典(2019)保持一致。

2.3.4 檸檬酸鈣鹽酸不溶物以及重金屬(以Pb計)

GB 1903.14-2016無鹽酸不溶物以及重金屬(以Pb計)指標(biāo)，原衛(wèi)生部公告包含兩指標(biāo)?；谔砑又笜?biāo)汞的理由，保證產(chǎn)品純度和質(zhì)量，本標(biāo)準(zhǔn)保留鹽酸不溶物以及重金屬(以Pb計)指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)值與原衛(wèi)生部公告保持一致。

2.3.5 檸檬酸鈣氟化物

原衛(wèi)生部公告以及國標(biāo)GB 1903.14-2016 中氟化物檢測方法為硝酸釷比色法，美國食品化學(xué)品法典(FCC 10)、美國藥典USP-NF(2018)以及韓國食品添加劑公典(2019)中采用的方法為離子選擇電極法，且硝酸釷比色法操作繁瑣(裝置復(fù)雜，蒸餾時控溫135～140 ℃)，所用試劑硝酸釷有毒危險有放射性，而電極法操作簡易、安全。合并后標(biāo)準(zhǔn)氟化物檢測方法采用GB/T 5009.18(含離子選擇電極法)。

2.3.6 檸檬酸鈣溶解度以及溶液澄清度

溶解度以及溶液澄清度是原衛(wèi)生部公告(三水檸檬酸鈣)中特有的指標(biāo)，四水檸檬酸國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中都無此指標(biāo)。但是在實際檢測中發(fā)現(xiàn)兩指標(biāo)都無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，因為是非安全標(biāo)準(zhǔn)，因此在合并的標(biāo)準(zhǔn)中刪除了這兩項指標(biāo)。

2.4 合并后的理化指標(biāo)

與整合的兩個標(biāo)準(zhǔn)相比，檸檬酸鈣(四水)增加了總汞、鹽酸不溶物和重金屬(以Pb計)限量指標(biāo)，氟化物檢驗方法直接引用相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，砷指標(biāo)改為總砷并增加一個檢驗方法(GB 5009.11)，指標(biāo)設(shè)置為：總汞≤1.0 mg/kg、重金屬(以Pb計)≤20 mg/kg、鹽酸不溶物≤0.1%；檸檬酸鈣(三水)增加了總汞限量指標(biāo)，刪除了溶解度和溶液澄清度，檸檬酸鈣含量由以三水檸檬酸鈣計修改為以干基計、檸檬酸鈣計，指標(biāo)由98.0%～100.5%修改為97.5%～100.5%，干燥減量指標(biāo)改為水分，方法由烘箱法改為卡爾費休庫倫法，指標(biāo)由1.0%～1.5%修改為8.0%～12.0%，鉛增加一個檢驗方法(GB 5009.75)，砷指標(biāo)改為總砷并增加一個檢驗方法(GB 5009.76)，氟化物檢驗方法直接引用相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。

表4 檸檬酸鈣理化指標(biāo)

3 結(jié) 論

本標(biāo)準(zhǔn)將《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑 檸檬酸鈣》(GB 1903.14-2016)和原衛(wèi)生部公告2012年第15號(檸檬酸鈣)合并，同時參照食品添加劑聯(lián)合專家委員會(JECFA、2002)、歐盟委員會實施條例(Regulation(EU) No 231/2012)、《美國食品化學(xué)品法典》(FCC 12)、日本食品添加劑公定書(第九版)、韓國食品添加劑公典(2020)、USP-NF(2018)等關(guān)于檸檬酸鈣質(zhì)量規(guī)格的相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)，以及對國內(nèi)企業(yè)檸檬酸鈣樣品質(zhì)量檢測的基礎(chǔ)上擬形成新的檸檬酸鈣標(biāo)準(zhǔn)。同時，進(jìn)行驗證的所有批次產(chǎn)品均符合擬設(shè)置的技術(shù)指標(biāo)，說明檸檬酸鈣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)擬設(shè)置的技術(shù)指標(biāo)和建立的試驗方法具有可行性。