奶粉及奶制品中穩(wěn)定碳同位素比值的測定.doc

奶粉及奶制品中穩(wěn)定碳同位素比值的測定編制說明一、 任務(wù)來源本標(biāo)準(zhǔn)為陜西省技術(shù)監(jiān)督局辦公室關(guān)于下達(dá)2017年第一批地方標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目計(jì)劃的通知，陜質(zhì)監(jiān)辦發(fā)2017132號，（SDBXM103-2017）由陜西出入境檢驗(yàn)檢疫局負(fù)責(zé)進(jìn)行方法研究及標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿和送審稿的草擬整理工作。二、 標(biāo)準(zhǔn)制訂的目的、意義陜西是我國第二大嬰幼兒配方乳粉生產(chǎn)省份，目前全省有乳品加工企業(yè)45家，其中嬰幼兒乳粉生產(chǎn)企業(yè)19家，生產(chǎn)嬰幼兒羊乳粉的企業(yè)16家。資料顯示，羊乳是更接近母乳的乳品，其營養(yǎng)價(jià)值高，易被人體吸收。業(yè)界專家認(rèn)為，我國羊奶消費(fèi)已經(jīng)開始從導(dǎo)入期走向成長期。據(jù)了解，羊奶主要分布在我國陜西、山東、云南等地，最具規(guī)模的當(dāng)屬陜西省，所以業(yè)界有“世界羊奶看中國，中國羊奶看陜西”的說法。據(jù)西安乳業(yè)協(xié)會(huì)秘書長王偉民介紹，中國每年羊奶粉產(chǎn)量約為6萬多噸，產(chǎn)生銷售額為30多億元，但陜西作為主產(chǎn)區(qū)，卻盈利不到1個(gè)億。羊奶的主要需求主要還是來自東南沿海等地區(qū)，陜西本地人尚未認(rèn)可羊奶的價(jià)值，但實(shí)際上，羊奶顆粒小，易吸收，適合嬰兒食用，是最接近人奶的奶品。然而，因羊奶粉生產(chǎn)參照國家牛奶粉的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，給生產(chǎn)企業(yè)、經(jīng)銷商、消費(fèi)者、監(jiān)管部門帶來諸多盲區(qū)和缺位，制定羊奶粉生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)不僅是當(dāng)務(wù)之急的大事，也是陜西羊奶業(yè)人士應(yīng)擔(dān)當(dāng)?shù)呢?zé)任。頒布于今年6月8日的嬰幼兒配方乳粉產(chǎn)品配方注冊管理辦法新政正式實(shí)施，一些配套文件也將正式落地。其中關(guān)于乳制品原料的動(dòng)物性來源的規(guī)定將對羊奶粉市場帶著較大影響。根據(jù)配套文件，產(chǎn)品名稱中有動(dòng)物性來源的，應(yīng)當(dāng)在配方組成中標(biāo)明使用的生乳、乳粉、乳清(蛋白)粉等。同一乳制品原料有兩種以上動(dòng)物性來源的，應(yīng)當(dāng)標(biāo)明各種動(dòng)物性來源原料所占比例。嬰幼兒奶粉的質(zhì)量安全問題是一個(gè)關(guān)乎下一代國民健康安全的大問題，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國有一半左右的新生兒無法接受母乳喂養(yǎng)，對于這些嬰幼兒來說，奶粉就是他們的糧食，奶粉的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到他們的健康和安全，所以可以毫不夸張地說：嬰幼兒奶粉的質(zhì)量關(guān)系到中華民族的未來。在經(jīng)歷了“大頭娃娃”、“三聚氰胺”、“激素門”事件，吃了太多虧后，內(nèi)地家長們實(shí)在是對國產(chǎn)奶粉失去了信心，開始由心理恐慌向行動(dòng)恐慌，寧愿搭上時(shí)間成本、金錢成本，也要遠(yuǎn)赴港澳搶購寶寶的口糧。”國外奶粉備受追捧，為了迎合消費(fèi)心理，許多遭遇行業(yè)瓶頸的國內(nèi)乳企紛紛轉(zhuǎn)向海外建廠，企圖借助“進(jìn)口奶源”“國外奶源”來獲取消費(fèi)者信任，其中不乏貼牌生產(chǎn)、假冒偽劣等市場亂象。目前奶粉假造有兩種：國外造假和國內(nèi)造假。國外造假主要是在東南亞和墨西哥。國內(nèi)造假主要是用其他奶粉冒充品牌奶粉 。不法分子利用國產(chǎn)庫存奶粉重新?lián)Q包裝，借助大數(shù)據(jù)分析消費(fèi)者喜好，通過跨境購代購等渠道進(jìn)行銷售，使這些假大牌在市場上流通銷售。穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜（IRMS）技術(shù)可以應(yīng)用于追溯不同來源的食品、鑒別不同的種類和實(shí)施原產(chǎn)地地理位置保護(hù)等方面。IRMS技術(shù)在鑒別食品成分摻假方面的研究報(bào)道比較多，且多集中在鑒別果汁加水、加糖分析，葡萄酒中加入劣質(zhì)酒、甜菜糖、蔗糖等的分析以及蜂蜜加糖分析等方面，還可鑒別不同植物混合油、高價(jià)值食用醋中加入廉價(jià)醋酸等摻假分析。但應(yīng)用于奶制品方面還未見報(bào)道。測定乳制品碳十三值可以作為原料來源的指示指標(biāo)。EA-IRMS可以用其作為監(jiān)控原料乳粉來源和質(zhì)量品質(zhì)穩(wěn)定性的方法。三、編制依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)GBT 1.1-2009 標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫的要求的基本規(guī)定進(jìn)行編寫的。四、分析步驟4.1 樣品前處理牛乳、羊乳、酸奶等液態(tài)樣品: 用柱塞式移液器移取待測樣品1L注入錫杯(5 mm8 mm), 用鑷子將錫杯的上端閉合, 然后反復(fù)折疊彎曲將其疊成小方塊或小圓球狀, 并將其壓緊。盡量將錫杯中的空氣排擠干凈。奶粉等粉狀樣品: 用去離子水稀釋3倍后, 方法同上。4.2 試樣測定調(diào)整儀器至最佳狀態(tài), 設(shè)置燃燒爐溫度為960 , oven溫度55 , 參考?xì)饬髁?00 mL/min, 屏蔽氣流量200 mL/min, 氧氣流速175 mL/min。首先測定CO2-ZERO, 待參考?xì)獾亩ㄐ缘臉?biāo)準(zhǔn)偏差小于0.06()后開始建立序列, 依次輸入空白、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)名稱、待測樣品信息等(每10個(gè)待測樣品插入一個(gè)質(zhì)控樣品), 在計(jì)算機(jī)軟件Isodat控制下, 對建好的序列進(jìn)行測定, 測定完成后, 用已知能溯源的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對待測樣品進(jìn)行標(biāo)定, 算出12C和13C同位素的比值。4.3 計(jì)算碳是宇宙中豐度最大的元素之一，是生物圈最重要的元素，也是生命賴以存在的基礎(chǔ)。碳有三種同位素：12C、13C和14C，前兩種是穩(wěn)定同位素，后一種是放射性同位素。通常所說的 質(zhì)量豐度（在原子中的），也叫值，是表征同位素的另一種單位。在自然界同位素豐度中值是代表特有的變量，13C值為樣品13C和12C的比率的千分之相對差與標(biāo)準(zhǔn)（PDB標(biāo)準(zhǔn)）。這是美國南Carolina州白堊紀(jì)Pee Dee組的美洲擬箭石化石，并假定其13C值為0， 以PDB表示。1980年，PDB碳酸鹽標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)已被用完，國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）于1987年建議，同位素分析數(shù)據(jù)以V-PDB (Vienna-PDB)表示，其釋放的CO2的同位素比(13C/12C)PDB=0.0112372。這個(gè)值是一個(gè)參考點(diǎn)，國際公認(rèn)PDB13C值用下列方程計(jì)算的千分?jǐn)?shù)： （1）常用的二級標(biāo)準(zhǔn)是從國際原子能機(jī)構(gòu)得到的酪蛋白標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（英國Elemental Microanalysis公司），其13C相對于PDB為（(13C: -26.98）。 五、結(jié)果討論5.1 樣品進(jìn)樣量的選擇對DELTA V Advantage儀器來說, 碳同位素比的信號范圍200010000 mV, 進(jìn)樣量對測定結(jié)果影響較大, 由于所測定的值為碳同位素比值13C, 樣品同位素比值與標(biāo)樣同位素比值間的千分差, 其12C與13C測定值的微小差別, 就會(huì)引起13C值較大的變化, 所以進(jìn)樣量過小或進(jìn)樣量過大, 都會(huì)造成結(jié)果的偏差。進(jìn)樣量少, 稱量誤差大, 檢測信號低, 測量偏差大; 稱樣量多, 容易造成錫杯包裹不嚴(yán), 樣品溢出容易污染、燃燒不完全等, 造成檢測結(jié)果不穩(wěn)定, 偏差大。實(shí)驗(yàn)對于液態(tài)樣品分別進(jìn)行稀釋1倍后移取1 mL、直接移取原液1 L、直接移取原液2 L等3種不同方案進(jìn)行比較, 結(jié)果表明稀釋一倍后樣品信號值較低, 直接移取原液2 L后測定信號值高于測定信號范圍, 因此, 實(shí)驗(yàn)選用液體樣品稱樣量為1 L。對于粉狀樣品采取直接進(jìn)樣, 稀釋1倍、3倍、5倍等進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明: 直接稱取粉狀樣品進(jìn)樣, 要使信號范圍位于200010000 mV, 則稱樣量過低, 對天平精度以及稱量環(huán)境要求高, 稀釋后測定方法簡單易操作。結(jié)果表明: 隨著稀釋比例的不斷增大, 信號值不斷降低, 粉狀樣品稀釋3倍后, 移取1 L后測定的的信號在要求范圍內(nèi), 因此, 實(shí)驗(yàn)選用粉狀樣品前處理方法為稀釋3倍后, 移取1 L。5.2 載氣、參考?xì)鈼l件的選擇儀器使用高純氦氣作為載氣, 其作用是將樣品燃燒生成的氣體輸送到EA的氣體凈化系統(tǒng), 然后將樣品氣體或調(diào)諧用參考?xì)怏w輸送到質(zhì)譜儀。載氣的流量影響樣品產(chǎn)生的離子流強(qiáng)度、峰形以及本底值。結(jié)果表明: 使用較大的載氣壓力, 反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳被稀釋, 降低了本底值; 離子流強(qiáng)度過小, 可能達(dá)不到質(zhì)譜要求碳的信號范圍。使用的載氣壓力過小出現(xiàn)樣品峰加寬拖尾, 造成樣品氣體的殘留, 實(shí)驗(yàn)選擇載氣流速為100 mL/min。二氧化碳作為參考?xì)庖ㄆ?一般每3個(gè)月)進(jìn)行標(biāo)定。另外, 當(dāng)?shù)托盘柕臉悠窚y試時(shí), 應(yīng)適當(dāng)降低標(biāo)樣氣的信號量, 使參考樣品的信號強(qiáng)度與樣品信號強(qiáng)度相當(dāng)。實(shí)驗(yàn)選擇參考?xì)饬魉贋?00 mL/min。5.3 不同標(biāo)樣的選擇與待測樣品結(jié)果相近的3種不同標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)咖啡因、小麥粉、酪蛋白等稱取0.00030.0007 mg進(jìn)行測定并用不同標(biāo)物對樣品進(jìn)行標(biāo)定, 結(jié)果表明: 稱樣量相近時(shí), 小麥粉標(biāo)樣信號低, 要使信號達(dá)到要求范圍需增加稱樣量, 隨著稱樣量的增大信號增強(qiáng), 但容易造成樣品包裹不嚴(yán)、漏出, EA漏氣等問題。酪蛋白標(biāo)樣、咖啡因標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱樣量一定時(shí), 信號范圍在測定范圍內(nèi), 且穩(wěn)定性好。因酪蛋白基體與待測樣品相近, 所以實(shí)驗(yàn)選取酪蛋白為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。5.4精密度選擇羊奶、牛奶、金典牛奶、阿斯達(dá)部分脫脂牛奶及酪蛋白, 連續(xù)測定6 , 每天每個(gè)樣平行測定6次, 計(jì)算其平均值及SD值(n=36)。結(jié)果如表1所示, 從表1可以看出, 所有樣品SD值均優(yōu)于0.3(n=36)。因此, 該方法具有良好的日間精密度。5.5穩(wěn)定性 穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀的靈敏度高, 易受外界條件及儀器本身狀態(tài)的影響, 因此, 在測定樣品前要確定儀器的穩(wěn)定性20。為了檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性, 樣品測試前需進(jìn)行CO2參考?xì)夥€(wěn)定性、線性測試。參考?xì)夥€(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)偏差0.06()。在進(jìn)行樣品測試過程中, 每組樣品中間測定一次酪蛋白, 從而對系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià), 以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。酪蛋白的圖譜見圖1. 圖1、酪蛋白的圖譜表1 奶樣品及酪蛋白碳同位素比值平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=36)Table 1 Average value and SD of 13C values of milk samples and casein (n=36)樣品名稱13C值()SD值()羊奶牛奶金典牛奶阿斯達(dá)部分脫脂牛奶酪蛋白(標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì))-22.47-16.78-19.31-18.81-26.980.190.240.100.140.05為評價(jià)方法的穩(wěn)定性, 將羊奶、牛奶、金典牛奶、阿斯達(dá)部分脫脂牛奶和酪蛋白每天各平行測6次, 并計(jì)算13C平均值, 連續(xù)測定6 d, 將6次平均值取平均并計(jì)算其SD(n=6)值, 所有樣品的SD值均優(yōu)于0.3(n=6), 結(jié)果見表2。因此本方法具有良好的穩(wěn)定性。表2 奶樣品及酪蛋白碳同位素比值平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)Table 2 Average value and SD of 13C values of milk samples and casein (n=6)樣品名稱13C值()SD值()羊奶牛奶金典牛奶阿斯達(dá)部分脫脂牛奶酪蛋白(標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì))-22.42-16.71-19.36-18.86-26.980.180.220.110.170.045.6樣品的測定5.6.1 液態(tài)乳制品用本方法分析液態(tài)乳及其制品。結(jié)果見表3。表3 不同樣品的13C測定值Table 3 Determination value of 13C in different samples分類樣品名稱13C值()羊乳及其制品生鮮羊奶-22.38熟羊奶-22.95牛乳及其制品生鮮牛奶-16.50阿斯達(dá)部分脫脂牛奶-18.76金典牛奶-19.18蒙牛風(fēng)味發(fā)酵酸奶-18.89光明莫斯利安-16.73蒙牛純甄酸奶-20.42由表3可見: 液態(tài)乳的13C值在-16.50-22.95范圍。牛乳、羊乳樣品13C值差別較大, 牛乳及其制品13C值位于-16.50-20.42, 已發(fā)酵的酸奶和牛奶差別不大。羊乳13C值位于-22.38-22.95。5.6.2 粉狀乳制品對市售牛奶粉、羊奶粉進(jìn)行測定, 檢測結(jié)果見表4。表4 粉狀樣品中13C值Table 4 The 13C values in powder samples分類樣品名稱13C()羊奶粉美羚全脂純羊奶粉-19.73養(yǎng)多慧嬰兒配方羊奶粉1段-21.77養(yǎng)多慧嬰兒配方羊奶粉2段-22.34牛奶粉惠民全脂鈣鐵鋅營養(yǎng)奶粉(牛奶粉)-21.12惠民全家營養(yǎng)配方奶粉(牛奶粉)-24.15乳基粉一段-26.82乳基粉二段-26.60乳清蛋白粉-22.30羊奶粉、牛奶粉混合牛奶粉+羊奶粉-20.11由表4可知, 羊奶粉、牛奶粉13C值沒有顯著差異, 可能是因其原料奶的產(chǎn)地、加工方式、以及添加其他物質(zhì)等導(dǎo)致結(jié)果差異性不明顯。5.6.3 混比實(shí)驗(yàn)從表36可以看出, 乳及乳制品的13按大小可大致分為3塊: 見圖2, 第一塊: 液態(tài)牛乳及其制品13C: -16.50-20.42, 第二塊: 液態(tài)羊乳及其制品+固態(tài)羊奶粉13C: -19.73-22.60; 第三塊: 牛奶粉+母乳13C: -21.12-26.82。圖2 乳及乳制品的13C值因此液態(tài)牛乳及其制品與固態(tài)牛奶粉混合是容易做到與羊乳及其制品在13C值上相近的, 只要在貴的羊乳中摻入一定比例的液態(tài)牛乳及其制品+固態(tài)牛奶粉的混合物。實(shí)驗(yàn)將生鮮牛、羊乳按不同比例進(jìn)行混合, 對13C測定結(jié)果進(jìn)行分析比較, 檢測結(jié)果見圖2。圖2 不同比例混合奶中13C值變化規(guī)律()(n=9)由圖2可見: 隨著羊乳比例的增大, 13C絕對值逐漸增大, 當(dāng)生鮮羊乳中混入牛乳的比例達(dá)到25%時(shí), 13C為-22.47, 與羊乳接近, 難以區(qū)分, 當(dāng)牛乳比例為33%75%時(shí), 13C實(shí)驗(yàn)結(jié)果為-21.93-20.01, 此時(shí)檢測結(jié)果可疑。當(dāng)牛乳比例大于75%時(shí), 13C大于-20.0, 可判定摻入牛乳。六、驗(yàn)證情況因?yàn)榉€(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀是比較昂貴的儀器，目前國內(nèi)外擁有的數(shù)量還不是很多，我們在系統(tǒng)內(nèi)找了4家機(jī)構(gòu)對3個(gè)樣品進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，這4家檢測機(jī)構(gòu)分別是吉林出入境檢驗(yàn)檢疫局、大連局、重慶局和江蘇局。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5.表5.乳粉13C室間驗(yàn)證試驗(yàn) 樣品號1#13C 2#13C 3#13C 吉林局-29.229-21.496-17.644-29.103-21.401-17.765重慶局-29.119-21.495-17.782-29.047-21.528-17.515江蘇局大連局-29.142-21.643-17.876-29.179-29.131 -29.181-21.757-21.574-21.759-17.624-17.886-17.681陜西局-29.029-21.372-17.794-29.201-21.514-17.548平均值-29.136-21.554-17.712RSD %0.0320.0200.082 經(jīng)過不同的地域、不同的人員和不同的儀器進(jìn)行對該方法進(jìn)行驗(yàn)證，從驗(yàn)證的結(jié)果來看，該方法的精密度和準(zhǔn)確度都很好，可以作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行推廣和應(yīng)用。七 參考文獻(xiàn)1 Eric Jarnina, Javier Gonzaleza, GCrald Remauda,etc Improved detection of sugar addition to apple juices and concentrates using internal standard 13C IRMS J. 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