乳制品中乳糖測定方法研究進展

◎ 李 卓，張建雄，張彩華，翟子陽

（1.河北大學，河北 保定 071000；2.唐山市食品藥品綜合檢驗檢測中心，河北 唐山 063000）

1 乳糖概述

乳糖屬于雙糖，主要存在于乳制品中。乳制品主要可以分為液體乳類、乳粉類、煉乳類、乳脂肪類，牛奶屬于液體乳類，嬰兒所飲用的奶粉屬于乳粉類[1]。乳糖在嬰幼兒配方奶粉中占比較大，這是因為乳糖有利于促進嬰幼兒對鈣等營養素的吸收，促進骨骼發育，能夠有效預防佝僂病；對大腦發育、調節腸道功能及人體能量供應等也具有重要作用。嬰兒配方奶粉是對母乳的補充，是嬰幼兒在生命早期乃至脫離母乳后一段時間內的主要營養來源。攝入體內的乳糖會被乳糖酶水解為半乳糖和葡萄糖，如果飲用者體內缺乏乳糖酶或者乳糖酶活性偏低，則會產生乳糖不耐癥，主要表現為腹脹、腹痛、腹瀉等消化道癥狀。目前我國乳制品行業發展快速，各企業之間的競爭持續升級，對于準確高效測定乳制品中各物質含量，保證乳制品質量安全具有重要作用。由于乳糖在產品中含量比較穩定，通過測定乳糖的含量，既可以檢測乳糖含量是否達標，又可以確定市面上所銷售的零乳糖牛奶是否合格，為乳糖不耐癥個體提供購買及飲用參考。

2 測定方法

2.1 高效液相色譜法

高效液相色譜法是目前被廣泛應用的技術之一，在《食品安全國家標準 嬰幼兒食品和乳品中乳糖、蔗糖的測定》（GB 5413.5—2010）中測定乳制品中乳糖含量第一法即為高效液相色譜法[2]，通常選用示差折光或蒸發光散射檢測器。陳星蓉等[3]對高效液相色譜法前處理方法進行了優化，采用乙酸鋅、亞鐵氰化鉀代替乙腈作為沉淀劑，既減少了乙腈對操作人員的危害，又避免了使用國標方法進行前處理時溶液會出現混濁的現象。張玲等[4]則采用高效液相色譜法-蒸發光檢測器對奶粉中乳糖含量進行了測定，相較于國標第一法，此方法測定結果的相對誤差小于5%，說明此類方法具有可行性，同時線性范圍良好、操作簡單、精密度高、結果可靠，可以滿足實際檢驗分析的需要。然而高效液相色譜儀較大且價格昂貴，適合實驗室分析，不適合普遍使用。

2.2 離子色譜法

離子色譜法主要應用于陰、陽離子及碳水化合物的分析測定，具有前處理簡單、可實現多種離子同時測定及靈敏度高等優點。離子色譜法測定乳糖含量可以采用離子色譜儀，配備電化學檢測器，離子色譜儀由脫氣裝置、色譜泵系統、進樣系統、分離系統、檢測系統和數據處理系統等組成[5]。使用最多的方法為高效陰離子交換色譜-脈沖安培檢測法，該法不僅可以用于測定乳制品中乳糖、蔗糖的含量，還可用于測定食品中的果糖、葡萄糖、蔗糖和麥芽糖等[6]。胡雪等[7]應用ICS-5000+型離子色譜儀，使用冰乙酸對樣品進行前處理，目的是沉淀樣品中蛋白質等物質，使用3 mm×150 mm 的CarboPacTMPA20 作為分析柱分離乳糖，并進行梯度洗脫，最后使用電化學檢測器進行檢測，根據色譜峰的保留時間進行定性，峰高或者峰面積進行定量分析。結果表明，峰面積與乳糖質量濃度之間具有良好的線性關系，此方法的檢出限為50 mg·kg-1，加標回收率在92.32%～103.40%，相對標準偏差在1.44%～4.43%，說明使用離子色譜法測定乳制品中乳糖含量時能實現有效分離且具有較高的準確度和精密度。同時，離子色譜法還可以測量乳制品中添加劑的含量，為確保乳制品質量安全提供了保障，該方法操作簡單且安全，測定結果準確可靠，得到了廣泛使用。

2.3 核磁共振波譜法

核磁共振技術包括核磁共振波譜技術和核磁共振成像技術兩類。核磁共振波譜法（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy，NMRS）是一種將核磁共振現象應用于測定分子結構的譜學技術，目前關于核磁共振波譜的研究主要集中在氫譜和碳譜兩方面。目前我國已將高分辨率核磁共振技術應用在食品質量安全控制領域。例如，趙程祥等[8]論述了利用NMRS 對乳制品中脂肪酸、代謝物及奶酪中組胺等的檢測。樊雙喜等[9]利用核磁共振波譜儀，根據脈沖寬度、外標和內標定量法，建立了一種高效、準確測定牛奶中乳糖含量的方法。利用NMRS 對牛奶中乳糖進行定量分析，對于內標和外標物的選擇應滿足化學結構簡單、易溶于牛奶且不與牛奶發生化學反應、產生的信號不與待測物質發生重合，通過一系列的實驗，最后選擇檸檬酸和煙酰胺作為內標和外標參考物。通過重復實驗測得內標和外標的日內、日間精密度均小于1%；采用統計學方法分析可知，日內、日間的檢測結果之間無顯著性差異，由此說明NMRS 檢測牛奶中乳糖含量具有較高的精密度且符合要求。高分辨NMRS 避免了國標液相色譜法復雜的前處理方式及樣品處理過程，所使用的試劑也較為安全、重現性好、靈敏度高，能夠滿足對乳糖的檢測。核磁共振波譜技術具有上述優點，將會促使其在食品質量安全控制方面具有更廣闊的發展前景。

2.4 電位滴定法

電位滴定法的原理是在滴定過程中根據電位變化來定位滴定終點[10]，其理論基礎結合了待測離子的活度與電極電位之間的關系。結合能斯特方程，可以建立待測物質含量和電位變化之間的聯系[11]。相較于傳統的檢測方法，電位滴定法對外部環境的要求較低，可在溫度和濕度不適宜的情況下實現準確的檢測，檢測也更為方便，大幅度提升了檢測效率。王亞飛[12]運用全自動電位滴定法對嬰幼兒奶粉中乳糖含量進行測定，檢測過程中首先對樣品進行了預處理，再用斐林試劑進行標定，正式滴定及計算等步驟嚴格按照國標手動滴定方法進行，最后達到最大等電點時即為指示終點，通過消耗滴定液的體積計算乳糖含量。與國標方法（萊茵-埃農氏法）測定結果相比，萊茵-埃農氏法的相對標準偏差在0.41%～1.01%，而全自動電位滴定法的相對標準偏差在0.17%～0.36%，說明該方法可行，且重現性更好。全自動電位滴定法相較于國標法，檢測乳糖更為快速，操作簡單，基本實現自動化，可有效避免由于手工滴定、終點的判斷及讀數所引起的誤差，可以實現大批量樣品的分析測定，但是該方法目前在我國還沒有形成一套較為成熟完整的體系。

2.5 生物傳感器差分法

上述檢測方法都需要進行樣品的預處理，儀器設備較為復雜且不能用于現場的快速檢測，生物傳感器作為現代新興的檢測技術具有簡單快速、低成本、高靈敏度等優勢。目前國內外生物傳感器的發展極為迅速，在食品安全方面的應用主要體現在農藥殘留、食源性致病菌及有害添加劑的檢測。1962 年，Clark和Lyon 研制出了能夠測定葡萄糖含量的酶電極[13]，由此打開了生物傳感器的大門。生物傳感器是能夠實現實時采集和處理信息的設備，其主要組成包括分子識別元件和信號轉換器兩部分[14]。選擇酶、抗原抗體、微生物等作為識別元件，當被測樣品與之接觸時，會發生生化反應或特異性結合，信號轉換器可將這種特異的信息轉換為可以檢測到的光信號或電信號，從而完成對待測物質的檢測。杜祎等[15]采用復合膜生物傳感器差分法對牛奶中乳糖含量進行測定。采用酶固定化技術，乳糖在乳糖酶作用下分解為半乳糖和葡萄糖，葡萄糖進一步被葡萄糖氧化酶分解產生過氧化氫，在過氧化氫電極下產生電信號，從而確定乳糖含量。乳糖濃度與響應信號之間具有良好的線性關系且穩定性良好，在測定乳糖含量時，該方法體現出良好的選擇性，具有更大的優勢。

3 結語

食品安全是每個人都重視的問題，乳糖是生長發育的必需營養素之一，所以對乳制品中乳糖含量的測定顯得尤為重要。本文綜述了目前較為新穎的乳糖檢測方法，實際生活中，可以根據自己的需求選擇最佳的檢測方法。例如，生物傳感器因其操作簡單、靈敏度高、儀器小巧，適用于現場檢測；高效液相色譜法被廣泛應用于食品、藥品等檢測，但由于儀器設備較大，有時還需與質譜等聯用，成本較高，所以更適用于實驗室檢測。隨著核磁共振技術的完善和更新，核磁共振波譜技術在實驗過程中操作安全、試劑無毒及測定結果準確度高，因此在分析復雜混合物等方面具有廣闊前景。