西部小品種鮮乳及其發酵酸乳中礦物元素和維生素含量差異分析

王海燕，溫 榮，劉登麗，馬筱怡，王歡紫，范澍田，孫奇武，葛武鵬,*

（1.西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西 楊凌 712100；2. 陜西省標準化研究院，陜西 西安 710000；3.陜西秦龍乳業集團有限公司，陜西 西安 710000）

礦物元素和維生素是維持人體生理功能的重要物質。乳及乳制品中含有多種礦物元素和維生素，乳品及其發酵制品的攝入對達到礦物質及維生素的每日推薦膳食攝入量的貢獻十分重要。鈣（Ca）是人體中的常量必需元素，具有構成人體組織、調節機體系統、組織、器官正常生理功能及細胞活動的功能，還有激活機體內多種酶系統的功能，如琥珀酸脫氫酶、脂肪酶及三磷酸腺苷酶等[1-2]；當Ca攝入不足時可造成Ca代謝紊亂，進而引發骨質疏松、內分泌失調、心腦血管及神經系統等疾病[3]。鐵（Fe）和鋅（Zn）是人體必需的微量元素，Fe是一些酶類的重要組成成分，如過氧化氫酶，參與氧的運輸及多種代謝[4]，Zn作為多種酶的輔助因子參與糖類、脂質、蛋白質和核酸代謝[5]。Fe缺乏會引起貧血、神經節能紊亂，Zn缺乏會引起生長遲緩、食欲不振、免疫功能受損等問題[5-6]。VA又名視黃醇，具有維持視覺功能正常、上皮細胞結構完整與健康、增強機體造血功能及促進機體正常生長發育的功能[7]。VE又名生育酚，可增強機體免疫力，具有抗氧化、抗衰老、抗不育等作用[8]。VA缺乏易引起夜盲癥、干眼病，VE缺乏會引起細胞損傷、影響生殖功能及機體免疫[7-8]。

馬乳、駝乳和牦牛乳作為我國西部特色小品種乳，近年來因其高營養價值成為研究開發的熱點，但由于經濟條件、傳統觀念、地域條件和生產水平等因素的制約，此類天然綠色乳品的開發利用仍處于初級階段[9]。本研究對中國西部牧區的馬乳、駝乳、牦牛乳及其發酵乳的Ca、Fe、Zn 3 種礦物元素及VA、VE含量進行差異性分析，探討地域、品種、發酵因素對西部特色小品種乳礦物元素和維生素含量的影響，為西部特色小品種乳的開發與利用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

于青海牧區采集13 份鮮牦牛乳和10 份酸牦牛乳，甘肅牧區采集7 份鮮牦牛乳和6 份酸牦牛乳；內蒙古和新疆牧區各采集10 份鮮馬乳、10 份酸馬乳、10 份鮮駝乳和10 份酸駝乳；西北農林科技大學畜牧教學實驗基地采集10 份鮮羊乳；共計采集樣品86 份。密封并迅速冷卻，在冰盒內4 ℃冷藏運至實驗室，于-80 ℃冰箱凍藏備用。

1.1.2 試劑

Ca、Fe、Zn、銠（Rh）元素標準溶液 國家標準物質研究中心；液氬、硝酸（優級純）、無水乙醇（色譜純）、VA標準品（C20H30O，純度≥95%）、VE標準品（α-生育酚，C29H50O2，純度≥95%） 美國Sigma-Aldrich公司；甲醇（色譜純） 美國Tedia公司；石油醚（分析純） 天津市科密歐化學試劑有限公司；抗壞血酸 美國Aladdin公司。

1.2 儀器與設備

ICAPQ01807電感耦合等離子體質譜（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）儀 美國賽默飛世爾公司；AUY220電子精密天平 日本島津公司；Mutiwave PRO高通量微波消解儀 奧地利安東帕公司；趕酸板 博通實驗儀器有限公司；DHP-140電熱恒溫干燥箱 中儀國科（北京）科技有限公司；1260 Infinitely二維高效液相色譜儀、Extend C18色譜柱（4.6 mm×12.5 mm，5 μm） 美國安捷倫公司；SHZ-82恒溫振蕩器 常州國華電器有限公司；YRE-2000A旋轉蒸發儀 河南鞏義玉華儀器有限公司；UGC-24CF氮吹儀 北京優晟聯合科技有限公司；UPK超純水機 西安優普儀器設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 Ca、Fe、Zn含量測定

1.3.1.1 微波消解

移取液體樣品2 mL于微波消解罐中，加入8 mL硝酸，加蓋放置1 h，旋緊罐蓋，按照微波消解儀的標準操作步驟進行消解；冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內蓋，將消解罐放在150 ℃的趕酸板中，趕去棕色氣體，取出消解內罐，將消化液轉移至25 mL比色管中，并定容至刻度，混勻備用；同時做試劑空白實驗。微波消解儀消解條件如表1所示。

表 1 微波消解儀消解條件Table 1 Microwave digestion conditions

1.3.1.2 標準溶液的配制

Ca、Fe、Zn系列標準溶液的質量濃度如表2所示。內標使用液：所用內標元素為Rh，內標使用液質量濃度為10 μg/L。

表 2 Ca、Fe、Zn系列標準溶液質量濃度Table 2 Concentrations of Ca, Fe and Zn in standard solutions

1.3.1.3 ICP-MS測定

利用ICP-MS儀（標準模式下）對Ca、Fe、Zn系列標準工作溶液進行測定，得到信號響應值。以元素的質量濃度為橫坐標，相應元素與所選內標元素響應值比-離子每秒計數值（每秒撞擊到的樣品中離子數，反映強度值）比為縱坐標，繪制標準曲線。將消解后的樣品溶液在ICP-MS儀中進行測定，根據標準曲線計算樣品溶液中Ca、Fe、Zn元素的含量。

1.3.2 VA、VE含量測定

1.3.2.1 皂化

稱取40 g（精確至0.000 1 g）液體試樣于150 mL平底燒瓶，加入50 mL VC-乙醇溶液（15 g VC用無水乙醇定容至1 L），再加入25 mL氫氧化鉀溶液，邊加邊振搖，混勻后于53 ℃恒溫水浴中振蕩（110 r/min）皂化50 min，冷卻至室溫。

1.3.2.2 提取、洗滌

將皂化液用30 mL水轉入分液漏斗中，加入50 mL石油醚，振蕩萃取10 min；將下層溶液轉移并重復萃取，合并醚層；用約100 mL水重復洗滌醚層，直至將醚層洗滌至中性，去除下層水相。

1.3.2.3 濃縮

將洗滌后的醚層經無水硫酸鈉（約3 g）濾入旋轉蒸發瓶中，用約15 mL石油醚沖洗分液漏斗及無水硫酸鈉2 次，并入蒸發瓶內，在旋轉蒸發儀上55 ℃水浴減壓蒸餾，待瓶中醚液剩下約2 mL時，取下蒸發瓶，氮吹至近干。用2.5 mL乙醇將蒸發瓶中殘留物溶解并過0.22 μm有機系濾膜后供高效液相色譜測定。

1.3.2.4 標準溶液的配制

用甲醇作為溶劑，配制質量濃度分別為1、2、4、8、16 μg/mL的VA系列標準溶液和質量濃度分別為1.6、3.2、6.4、12.8、25.6 μg/mL的VE系列標準溶液。

1.3.2.5 色譜條件

色譜柱：C18柱（4.6 mm×12.5 mm，5 μm）；柱溫35 ℃；流速1 mL/min；紫外檢測波長：VA為325 nm、VE為294 nm；進樣量10 μL；流動相A為水，流動相B為甲醇。梯度洗脫程序如表3所示。

表 3 梯度洗脫程序Table 3 Gradient elution procedure

1.3.2.6 高效液相色譜測定

采用外標法定量。將VA、VE系列標準工作溶液分別注入高效液相色譜儀中，以標準工作液質量濃度為橫坐標，以峰面積為縱坐標繪制標準曲線。試樣中VA、VE的含量按下式計算。

式中：X為試樣中VA、VE的含量/（μg/100 g）；ρ為根據標準曲線計算得到的試樣中VA、VE的質量濃度/（μg/mL）；V為定容體積/mL；m為試樣質量/g。

1.4 數據處理

采用SPSS 18.0和Excel 2007軟件對數據進行統計分析，結果以平均值±標準差表示，顯著性水平設定為P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 不同牧區鮮乳中礦物元素含量的差異性分析

表 4 不同牧區鮮乳中礦物元素的含量Table 4 Contents of mineral elements in fresh milk samples from different regions

由表4可知：采自新疆和內蒙古2 個牧區的鮮馬乳中Ca、Fe、Zn的含量均不存在顯著差異（P＞0.05）；新疆和內蒙古牧區鮮駝乳中Ca、Fe含量均存在顯著差異

（P＜0.05），新疆牧區鮮駝乳中Ca、Fe含量均顯著高于內蒙古牧區鮮駝乳，而Zn含量差異不顯著（P＞0.05）；青海和甘肅牧區鮮牦牛乳中Ca含量差異不顯著（P＞0.05），而不同牧區鮮牦牛乳中Fe和Zn含量差異顯著（P＜0.05），這與羅玉珠等[10]的研究結果一致，其中甘肅牧區鮮牦牛乳中Fe含量顯著高于青海牧區（P＜0.05），青海牧區鮮牦牛乳中Zn含量顯著高于甘肅牧區（P＜0.05）。

2.2 不同品種鮮乳及其發酵乳中礦物元素含量的差異性分析

表 5 不同品種鮮乳及其發酵乳中礦物元素的含量Table 5 Contents of mineral elements in milk samples from different animals species

由表5可知：4 種鮮乳中，牦牛乳與羊乳Ca含量差異不顯著（P＞0.05），但與馬乳和駝乳差異顯著（P＜0.05），且牦牛乳和羊乳Ca含量顯著高于駝乳和馬乳；駝乳Ca含量顯著高于馬乳，這與蔣曉梅等[11]的結論一致；馬乳Ca含量最低，僅為（0.60±0.10） mg/g。4 個不同品種鮮乳中Fe含量存在顯著差異（P＜0.05），且牦牛乳Fe含量顯著高于羊乳、駝乳和馬乳，牦牛乳Fe含量達到（1.92±0.22） mg/kg，約為馬乳Fe含量的2 倍，馬乳Fe含量最低，僅為（0.90±0.09） mg/kg，這與林波等[12]的結論一致。牦牛乳、駝乳和羊乳的Zn含量均有顯著差異（P＜0.05），羊乳與馬乳Zn含量差異不顯著（P＞0.05）；牦牛乳Zn含量顯著高于駝乳、羊乳與馬乳，與李亞茹等[13]的研究結果一致，牦牛乳Zn含量達到（5.20±0.63） mg/kg，約為馬乳、羊乳Zn含量的2 倍，駝乳Zn含量僅次于牦牛乳，酸馬乳Zn含量最低。馬乳、駝乳、牦牛乳發酵后，其礦物元素含量變化均不顯著（P＞0.05）。

由以上分析可知，4 種鮮乳中，牦牛乳中礦物元素含量最為豐富，駝乳和羊乳次之，馬乳中礦物元素含量最低。乳中礦物元素含量的差異由多種因素造就，如環境、遺傳因素、營養水平等[13]，而發酵不影響乳中礦物元素的含量。

2.3 不同牧區鮮乳中VA、VE含量的差異性分析

由表6可知，內蒙古牧區鮮馬乳中VA、VE的含量略高于新疆牧區（P＞0.05），而內蒙古牧區鮮駝乳中VA、VE的含量顯著低于新疆牧區（P＜0.05），甘肅牧區鮮牦牛乳中VA、VE的含量略低于青海牧區（P＞0.05），這可能是由于牦牛乳中VA、VE的含量隨海拔的升高而增加[14]。乳中的VA、VE來自于飼料和牧草，氣候、放牧及飼養管理等因素會影響其含量[13]，牧場草地營養水平直接影響動物的營養狀況，進而間接影響乳中維生素的含量[15]。本研究中馬乳、駝乳和牦牛乳樣品采集地的氣候類型、海拔、草場類型、牧草種類及生長狀況均有所不同，降雨量和日照時間存在差異，使乳中VA、VE的含量存在差異[16]。

表 6 不同牧區鮮乳中VA、VE的含量Table 6 Contents of VA and VE in fresh milk samples from different regions μg/100 g

2.4 不同品種鮮乳及其發酵乳中VA、VE含量的差異性分析

表 7 不同品種鮮乳及其發酵乳中VA、VE的含量Table 7 Contents of VA and VE in milk samples from different animal speciesμg/100 g

由表7可知：不同品種鮮乳間VA的含量存在顯著性差異（P＜0.05），羊乳中VA的含量最高，其次為駝乳；除馬乳和駝乳中VE的含量無顯著性差異外（P＞0.05），其余乳種間VE的含量差異顯著（P＜0.05）；牦牛乳中VE的含量最高，為60.41 μg/100 g，羊乳次之；馬乳中VA、VE的含量均最低，這是由于脂溶性維生素需以脂肪為載體[17-18]，馬乳為低脂乳類，因此馬乳VA、VE的含量低于駝乳、羊乳和牦牛乳。牧草、飼料先后被胃蛋白酶、腸蛋白酶作用，其中的維生素在小腸中被酯化吸收[19]，不同品種動物的胃腸環境不同，對草料中維生素的吸收利用率也不同，這也可能是造成乳中維生素含量差異顯著的原因之一[16]。

鮮乳及其發酵乳間VA的含量無顯著性差異（P＞0.05），且鮮乳中VA的含量略高于發酵乳，但發酵過程對其含量影響較小。駝乳和牦牛乳發酵后VE含量均有不同程度降低（P＜0.05），可能是因為VE對酸性環境敏感，遇酸類易被破壞[16]。目前的研究表明，由于酸乳發酵過程中微生物的利用以及維生素的化學分解，發酵乳中脂溶性維生素的含量會有一定程度的減少[20]。本研究中，酸駝乳和酸牦牛乳中VA、VE以及酸馬乳中VA的含量均低于發酵前，但酸馬乳中VE的含量高于發酵前，這可能是由牧民制作傳統酸馬乳的發酵環境不同導致的[16]，發酵菌種、時間和溫度等發酵條件對維生素含量的影響較大[19]。

3 結 論

地域、乳種及發酵因素對小品種鮮乳（馬乳、駝乳、牦牛乳）及其傳統發酵酸乳Ca、Fe、Zn元素和VA、VE的含量有著不同的影響：1）地域差異：新疆牧區的鮮駝乳中Ca和Fe含量均顯著高于內蒙古牧區（P＜0.05）；甘肅牧區鮮牦牛乳中Fe含量顯著高于青海牧區（P＜0.05），青海牧區鮮牦牛乳中Zn含量顯著高于甘肅牧區（P＜0.05）。內蒙古牧區鮮馬乳中VA、VE的含量均略高于新疆牧區（P＞0.05），新疆牧區鮮駝乳中VA、VE的含量顯著高于內蒙古牧區（P＜0.05），青海牧區鮮牦牛乳中VA、VE的含量均高于甘肅牧區。2）品種差異：牦牛乳和羊乳中Ca含量顯著高于駝乳和馬乳（P＜0.05），馬乳中Ca含量最低；4 個品種乳的Fe含量均存在顯著差異（P＜0.05），牦牛乳中Fe含量顯著高于羊乳、駝乳和馬乳（P＜0.05），馬乳中Fe含量最低；牦牛乳中Zn含量顯著高于駝乳和馬乳（P＜0.05），牦牛乳Zn含量最高，馬乳中Zn含量最低；不同品種乳的VA含量差異顯著（P＜0.05），馬乳中含量最低；牦牛乳中VE的含量與其他乳差異顯著（P＜0.05），牦牛乳中含量最高，馬乳中含量最低。3）發酵差異：發酵不影響乳中礦物元素的含量。除酸馬乳中VE的含量顯著高于鮮馬乳（P＜0.05）外，其余乳種發酵后VA、VE含量均有不同程度的降低。