牛奶中矿物质元素含量测定的研究

何立荣 李爱华 辛国省 李正娟 伏映萍 王 斌

牛奶中的矿物质种类非常丰富，除了我们所熟知的钙以外，磷、铁、锌、铜、锰、钼的含量都很多。矿物质也称为无机盐或灰分。奶中的无机盐大部分与有机酸结合成盐,其含量约为0.70%～0.75%[1]。难得的是，牛奶中的矿物质元素和微量元素都是溶解状态，而且钙、磷的比例比较合适，很容易消化吸收。钾、钠、钙、镁等矿物质元素作为人体所需常量元素，对维持人体正常的生理机能起着重要的作用；铁、锰、铜、锌等微量元素在人体内含量虽然甚微，但在保护人体健康方面却发挥着特殊的作用[2]。

随着人们生活质量的提高，对健康的关注也越来越重视，影响人类健康的因素很多，食物是其中最主要的因素。乳类食品是营养丰富的食物,世界上有许多关于科学的营养改变一个民族、一个国家前途的事例。印度就是一个众所周知的例子,印度用牛奶完成了“白色革命”,健康了整个印度民族[3]。因此，对牛奶营养成分检测技术的研究就显得很必要。常用于测定矿物质元素的方法主要有火焰原子吸收法、分光光度法和极谱法等[4－6]。火焰原子吸收法是最常见的金属元素分析法之一，它具有快速、灵敏、准确和干扰少等特点[7]。本试验采用干法消化法对牛奶进行消化，然后用火焰原子吸收法测定牛奶中的钾、钠、钙、镁、铁、锰、锌、铜等元素的含量。为人们对奶中矿物质元素含量的了解，提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

原子吸收分光光度计（TAS－990）；万用电炉（0～1000 W）；马福炉（SX2－4－10）；盐酸为分析纯。

1.2 试验动物及分组

银川市西夏区某典型奶牛养殖场,由于养殖场是按每个月的日均产奶量的不同对奶牛进行分栏饲喂，鉴次，本试验动物分为三组：高产组、中产组、低产组。其中高产组日均产奶量大于等于30 kg；中产组日均产奶量在20～30 kg之间；低产组日均产奶量小于20 kg。试验动物的选择，按照分栏的不同，根据每栏饲喂奶牛头数的比例随机选择年龄、体重、胎次、产奶量、泌乳期及生理状态相近的健康荷斯坦泌乳奶牛，共30头，高产组12头，中产组12头，低产组6头。

1.3 样品采集

2010年的9月、10月、11月每个月的月底采集一次奶样，每次采集奶牛的耳号一致，用鱼骨式挤奶台专用采样瓶，早、中、晚分别进行采集，按早、中、晚产奶比进行混合，然后进行样品的测定。共采集到奶样90个。

1.4 样品处理

用移液管准确量取10.0 ml牛奶于25 ml陶瓷坩埚中，置于电炉上用适宜的温度进行浓缩以及碳化，直至坩埚中的牛奶都变成固态，然后继续缓缓加热，直到固态的牛奶全部变成黑色，不再产生浓烟，即此时碳化完毕。再将坩埚放到马福炉中进行灰化，650℃灼烧3～4 h，直至黑色的固态变成灰色的粉末，则灰化完全。取出坩埚冷却至室温，加入5 ml（1：3）盐酸，充分溶解后在电炉上煮沸，用定量滤纸过滤，移入25 ml容量瓶中，定容，此时容量瓶中的液体为透明液体，用于测定铁、锰、铜、锌的含量，然后用25倍稀释液测定钙，用500倍稀释液测定钾、钠、镁。

表1 仪器的工作条件

1.5 仪器工作条件

选定钾、钠、镁、钙、铁、锰、铜、锌的标准系列，通过改变乙炔流量、灯电流、燃烧头高度等仪器条件,测其吸光度,确定各元素测定的最佳仪器条件(见表1)。

1.6 线性回归方程、相关系数R2、线性范围及检出限

选定钾、钠、镁、钙、铁、锰、铜、锌的标准系列,在上述最佳仪器和试验条件下,测定钾、钠、镁、钙、铁、锰、铜、锌的线性范围及检测限。

1.7 样品测定

在选定的仪器工作条件下，对处理好的样品测其吸光度，并用标准曲线法进行分析。

1.8 结果计算

1.9 数据处理

测定数据用Excel（2003）分别进行整理统计后，利用DPS软件(7.0版)，采用单因素完全随机设计，LSD多重比较法进行方差分析，其中，P＜0.05表示处理组间差异显著，P＞0.05表示处理组间差异不显著。

2 结果

2.1 线性回归方程、相关系数、线性范围及检出限

在上述最佳仪器和试验条件下,测定钾、钠、镁、钙、铁、锰、铜、锌的线性范围及检出限，见表2。

2.2 样品分析结果

表2 线性回归方程、相关系数及线性范围和检测限

将处理好的待测牛奶样品，在仪器最佳工作条下，用原子吸收分光光度计（TAS－990）测定钾、钠、镁、钙、铁、锰、铜、锌各元素的吸光度和样品中各元素的含量，测定结果见表3。

表3 牛奶中钾、钠、镁、钙、铁、锰、铜、锌测定结果(mg/l)

本研究按奶牛日均产奶量的不同，运用火焰原子光谱吸收法（AAS）分别对牛奶中的矿物质元素进行测定，结果显示各组间的各种矿物质元素含量差异都不显著（P>0.05）。采用火焰原子光谱吸收法测定矿物质有着相对偏差较低，方法灵敏、准确、干扰少等特点。

3 讨论

各组间矿质元素含量无显著差异（P>0.05），但随着日均产奶量的减少，钠、铁、锰元素的含量有增加的趋势，镁元素的含量随着产奶量的减少而降低，可能与奶牛饲喂的日粮营养成分和饲喂量不同有关。在采样过程中了解到日均产奶量不同的奶牛进行分栏饲养，并且饲喂的全混合日粮也不相同。不同日粮的营养成分见表4。

研究结果表明，牛奶中钾的含量最为丰富；其次为钠、钙和镁；同时还有相当量的锌、铁、铜、锰等微量元素。因此,牛奶中的矿物质元素含量丰富。这些元素在人体内都发挥着非常重要的作用。其中,钾和钠是人体内两种非常重要的常量元素,共同维护着细胞内外环境的平衡和稳定。钙是人体含量最多的矿物质元素,构成骨盐并维持其正常生理功能,少量钙在体液中,对体内的生理和生化反应起着重要的调节作用[8]。镁在人体中表现出多种生物学作用，参与人体多种生理活动，能维持DNA和RNA结构的稳定性，激活体内多种酶，抑制神经的兴奋性，参与蛋白质合成和肌肉收缩，是人体内多种酶的重要激活剂。镁在人体内失衡，会引起多种疾病[9]。铁主要分布在血红细胞中,它是人体血液中交换与输送氧气的必需成分,也是体内许多氧化还原体系所不可缺少的一种元素，锰在人体内参与很多酶促反应，铜是体内30多种酶的组成成分，锌是体内羧肽酶、醇脱氢酶、碳酸酐酶等多种酶的一个组分[10]。人体缺铁将导致免疫功能下降,贫血、疲倦、抵抗力降低、发育不良等，人体内铜缺乏可严重影响儿童大脑发育而导致门凯氏病，人体缺锌的典型病状是皮肤受损及骨骼变异[11]，锰的缺乏是极为罕见，只有在试验条件下才会出现鳞片皮疹症状和低血浆胆固醇[12]。随着社会的发展，人们对健康的重视，牛奶作为营养丰富的食品，需求量在生活中一定会越来越高。本研究为人们进一步对牛奶营养成分的了解提供了一定的理论数据，同时也表明，饮用牛奶能很好的为人体补充所需的多种矿物质元素。

表4 日均产奶量不同的奶牛饲喂的日粮营养成分

[1]韩刚.浅谈牛奶的营养价值[J].中国奶牛,1997,3:46-48.

[2]夏敏.必需微量元素的生理功能[J].微量元素与健康研究,2003,20(3):41-44.

[3]梁明振,杨炳壮,苏安伟,等.水牛奶营养价值评价[J].广西畜牧兽医,2007,23(3):124-126.

[4]陈少东,陈福北,张利敏,等.FASS法测定高良姜中八种金属元素含量[J].现代科学仪器,2010,6:110-111.

[5]李人宇,李咏梅,卢洋,等.Zn2+-硫氰酸铵-瑞士色素体系褪色光度法测定食盐中锌[J].中国调味品,2010,35(5):89-92.

[6]么淑珍,何莉萍.半微分极谱法连续测定食物中锌铁锰和铜[J].理化检验:化学分册,2000,36(6):271-272.

[7]董顺福.火焰原子吸收法测定11种中成药钾、钠、铬和镍的含量[J].光谱与光谱分析,1999,19(31):409.

[8]蔺晓忠,许小红,牛继伟,等.FAAS法测定羊奶中矿物质元素的含量[J].动物医学进展,2008,29(11):47-49.

[9]李青仁,蒋君辉,高阳等.镁对人体健康的影响[J].世界元素医学,2007,14(1、2):37-40.

[10]张继剀,毛淑贤.人体必需微量元素与人类健康[J].甘肃科技,2005,21(3):183-184.

[11]陈秀宇.几种人体必需微量元素与人体健康[J].福建师范大学福清分校学报,2006,73(2):94-96.

[12]胡安新.微量元素的生理功能及元素间的相互作用[J].第三届泰山微量元素高级论坛汇编:177-179.