基于两种检测方法对特膳食品渗透压测定的比对

潘丽蓉，吴 媛，赵子彦，袁文萱，方恩华，徐敦明

（厦门海关技术中心，福建 厦门 361013）

渗透压是生物体内渗透的必要条件，是生物化学涉及的一项重要指标，它与人体的代谢系统和健康密切相关，在生物体中参与到溶质的扩散、生物膜的液体转运各种生物的过程[1-2]。正常人体血浆的渗透压范围为（300±20）mOsmol/kg（37 ℃体温下）[3]，高渗透压会让细胞内的水分被吸出，造成不同程度萎缩[4]；低渗透压的产品则会使细胞内充满水分，严重可至涨破[4]，因此在生物制药（制备静脉输液、营养液、电解质溶液或者利尿药等制剂）中应用广泛[5]。随着人们对渗透压深入研究发现：高渗透压的配方食品被婴幼儿食用吸收后，会引起血液黏稠的渗透压升高，肾血流动力学改变，使肾小球、肾小管处于高渗状态，高渗状态过长会引起胃食管反流[6]，肾小球、肾小管坏死[7-8]，对婴幼儿健康的造成损害[9]，因此渗透压也受到各大特医食品企业的广泛关注，正逐渐将产品渗透压作为产品研发、配方制定等方面的重要参考指标之一，以确保能够满足特医人群身体健康需求。

我国GB 25596—2010《特殊医学用途婴儿配方食品通则》[10]中明确规定“早产/低出生体重儿配方乳粉的标签应标注产品的渗透压值”（截止到2021年底，我国已批准注册的71 个特殊医学用途配方食品中有35 个在产品标签标注了渗透压值；在国际食品法典委员会、欧盟、澳新食品标准等规定需要在标签中标注渗透压值的产品范围。但在现行的标准中，并没有食品中渗透压的检测标准，中国药典[11]、美国药典[12-13]、欧洲药典[14]、日本药典[15]等国内外医学典籍文件中，也只规定了药品中冰点渗透压检测方法。

渗透压的检测方法有冰点法和露点法，但国内外关于食品中渗透压的检测方法主要集中在冰点法，对于露点法的报道很少，研究方向多为原料各组分对样品渗透压[16-18]的影响和乳粉的开发[19-21]。贾宏信等[22]通过冰点法的测定结果发现益生菌粉的加入会导致婴儿配方粉冲调液的渗透压升高；王双佳等[23]分析膳食营养素的摄入情况对母乳渗透压的影响，发现膳食钾、铁、叶酸摄入量与渗透压呈正相关，而VB2、VC等摄入量与渗透压呈负相关；申雪然等[3]发现婴幼儿配方粉中各原料中对于渗透压影响较大的原料组分是碳水化合物的种类、总碳水化合物及灰分含量；在基于Nair[24]和Magan[25]等的研究基础上，赵善舶等[26]发现豆基婴儿配方粉的渗透压值更接近母乳渗透压值（270～310 mOsmol/kg），更加容易被婴幼儿吸收；傅骏青等[27]仅从仪器使用角度分析冰点仪和露点仪，比对了两种仪器在使用上的优劣势。

目前，渗透压的研究也局限于各种原料配比对渗透压的影响，忽略了在实际食用过程中，因个人习惯的不同对冲泡溶液渗透压情况所带来的影响。本研究从实际食用情况出发，考察冲泡温度和冲泡方式两个方面对于渗透压测定值的影响。并针对两种检测方法之间的差异性进行分析研究，提出样品溶液是否为理想稀溶液状态是影响两种检测方法出现显著差异的原因，旨在为后续渗透压的研究提供理论基础和方向，为特膳食品中渗透压研究提供一些技术支持和研究思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选择市面在售的粉状特殊膳食用食品，样品类别涵盖目前已获得产品注册证书的产品，同时还有选择了部分国外市场销售的婴幼儿特殊食品，本次共收集样品46 份，9 种类型样品，包括氨基酸配方粉7 份，乳蛋白深度水解配方粉4 份，乳蛋白部分水解配方粉4 份，早产/低出生体质量配方粉9 份，无乳糖配方粉3 份，全营养配方粉4 份，苯丙酮尿症配方粉4 份，成人营养品3 份，0～6 个月婴幼儿配方粉8 份，共计46 份。

氯化钠校正基准溶液（渗透压摩尔浓度50、100、290、850、1 000 mOsmol/kg）中国计量科学研究院；氯化钠校正基准溶液（100、290、1 000 mmol/kg）美国ELITech Group公司；氯化钠（工作基准试剂）国药集团化学试剂有限公司；实验室用水为GB/T 6682—2008《分析实验室用水》规定的一级水。

1.2 仪器与设备

VAPRO 5600露点渗透压仪 美国WESCOR公司；YASN 210冰点渗透压仪 英国雅森公司。

1.3 方法

1.3.1 冰点法

1.3.1.1 仪器校正

按照仪器校正规程，使用50、850、290 mOsmol/kg三种氯化钠基准试剂标准溶液对冰点渗透压仪器进行校正，测试样品的渗透压值应在校正溶液的范围内。

1.3.1.2 试样测定

按照仪器操作规程，精确吸取50 µL的测试样品加入样品管中（避免产生气泡）后，按照仪器的操作规程进行实验操作测定数据，待测定完成后记录数据。测定完成后，纸巾轻轻擦拭干净探针，静置待仪器稳定后，再进行下一样品的测试。

1.3.2 露点法

1.3.2.1 仪器校正

按照仪器校正规程，使用100、1 000、290 mmol/kg氯化钠基准试剂标准溶液对于露点渗透压仪器进行校正，测试的样品应在校正溶液的范围内。

1.3.2.2 试样测定

按照仪器规程要求，用移液器准确吸取10 µL的测试样品，使待测样液被载片纸均匀吸附后，按照仪器的操作规程进行实验操作测定，待测定完成后记录数据。

测定完成后，擦拭干净样品池，并等仪器稳定后，再进行下一样品的测试。

2 结果与分析

2.1 测试样品的测定结果

采用冰点法和露点法对同一样品的测定数据如表1所示，平均每个样品测定3 次，冰点法平均检测范围为195～763 mOsmol/kg，相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）为0.20%～4.08%；露点法平均检测范围为197～649 mmol/kg，RSD为0.00%～3.66%。对于婴幼儿而言，乳液的渗透压在正常的母乳范围（286～319 mOsmol/kg）[22]最容易被吸收，最高不能超过有400 mOsmol/kg[18]，否则会有腹泻的风险，在43 个样品（3 个成人营养品除外），共有11 个样品采用两种渗透压检测方法，其检测数据均高于400 mOsmol/kg。

表1 市售样品渗透压的测定Table 1 Results of determination of the osmolality of commercially available samples

2.2 测定结果影响分析

吴国辉[28]采用冰点法测定同一类型不同冲调浓度的婴幼儿配方食品的渗透压，得出冲调比例在1∶6左右时测定的渗透压值更接近正常人体生理的渗透压值。该研究关注到样品与水的冲调比例对渗透压的影响，对于设计配方粉的冲调方式提供理论基础。但在实际冲调过程中，消费者是按照标示的冲调比例进行冲调乳粉，不会重新进行调整比例，因此本实验是对实际冲调过程中存在影响渗透压的因素进行研究。通过研究发现：实际冲调过程中，采用建议冲调方式会由于人为习惯的不同，影响每次奶粉的冲泡质量出现上下浮动，从而导致样品溶液的渗透压出现较大的波动，会对食用者带来不良影响，若要降低该种情况的发生，建议按照标签上标示的质量进行准确称量；在测定过程中，溶液温度会逐渐降低，则会导致样品溶液的均一性降低，会对样品测定结果的稳定性产生影响，因此，在测定过程中建议保持恒温进行测定。

2.2.1 冲调方式的影响

在实验过程中发现，通常实验样品外包装标识两种冲调方式：一种为标准冲调方式，详细标识所需克数和冲调水量，见图1；还有一种为建议冲调方式，提示消费者使用随附量勺的操作要求和冲调水量，见图2。通过对两种冲调方式冲泡的样品进行测定（表2），从结果可以看出，冲调方式的不同要求导致渗透压的测定值出现偏差。

图1 标准冲调方式图Fig.1 Standard reconstitution method

图2 建议冲调方式图Fig.2 Recommended reconstitution method

表2 不同冲泡方式测定值Table 2 Measured osmolality of formulated foods with different reconstitution methods

通过调研发现，对于同一乳粉，部分婴幼儿在食用后会出现腹泻等情况，结合上述对于冲泡方式的结论，对造成该腹泻情况进行研究。对于建议冲调方式所称取的质量与标准冲调方式所要求的质量进行情况比对，分析二者的差异性，选择3 位实验者，对同一样品进行称取，每位实验者平行操作2 次，结果见表3、图3。从图3可以看出，按照建议冲调方式所称取质量无法准确达到理论质量，且同一实验人员每次称取的质量也无法完全一致。因为称量会对渗透压的值带来影响。Pascale[29]、Sutphen[6]和Tolia[30]等研究表明，如果喂养时的渗透压过高，会影响婴儿的胃排空时间，进而影响胃食管反流的发生率，会对婴幼儿的健康带来影响，因此，在食用时，建议称量尽量与其标准质量保持一致，从而减少胃食管反流的发生率。

图3 6 份乳粉理论质量与实际质量比对Fig.3 Comparison of theoretical and actual masses of six kinds of milk powder

表3 实验标准质量参数Table 3 Experimental standard grammage parameters

2.2.2 溶液温度影响

在实验过程中，样品冲泡温度一般是在40～55 ℃之间，遇水后会形成乳白色液体，但部分实验样品溶液在放置过程中，随着放置时间延长，溶液温度下降，会逐渐出现明显的分层情况，造成样品的均一性较差。对于冰点仪器的测定是依据金属探针诱导溶液结冰，若样品的均一性较差，形成样品不同层面冰点差异，导致无法稳定诱导结晶，易出现冰点检测结果不稳定。露点法是依据样品中水分凝结在热敏电阻上方，使热敏电阻在露点温度下进行冷却。若样品均一性较差，取样部分水分含量较低或者较高，也会对数值存在影响。为进一步验证上述情况，对保持在样品标识冲调温度的试样，以及按照标识方式冲调后静置降至室温的实验样品，分别进行检测。通过表4汇总比对的检测结果可以看出，稳定在样品标识食用温度状态下的实验样品，测定值平行性更好，因为在渗透压的测定过程中，尽量维持在冲泡时的温度（恒温）。

表4 不同温度下的测定数据Table 4 Measured osmolality at different temperatures

2.3 两种检测方法的差异性分析

对于46 个样品分别采用冰点法和露点法进行测定，从表1可以看出，冰点法和露点法的测定结果并不一致，精密度在0.2%～16.2%（分布情况见图4）。利用统计学分析（t检验）法对结果进行检验，在显著性水平α=0.05时，样品t检验结果小于临界值2.776，说明样品的均匀性良好，从表1可以看出共有31 个样品具有显著差异。

图4 样品精密度分布图Fig.4 Precision distribution of samples

基于渗透压的研究，对测定的46 个样品的配料及营养成分表（蛋白质、乳糖、微量元素含量等）进行分析，发现该分析方法不仅耗费大量时间与精力，且部分样品不能获得全面准确的信息，通过现有的数据也并未发现有较为明显的规律。通过两种检测方法所遵循的拉乌尔定律，结合两种检测仪器的使用原理，推测造成两种方法测定结果差异性的原因和溶液本身的性质有关。

2.4 两种方法结果一致性考察

蒸汽压下降、沸点升高、凝固点下降和渗透压是稀溶液依数性的主要体现[31]，而渗透压的两种测定方法：冰点法和露点法，其测定原理也均符合拉乌尔定律。冰点法测定结果的表示单位为mOsmol/kg，而露点法的测定结果表示单位为mmol/kg，两种结果的表述单位并不相同，无法直接判断两者的测定结果是否具有一致性。因此采用间接法验证两者测定结果是否具有一致性。

本实验配制质量浓度为0.3～2.5 g/100 mL的氯化钠溶液，分别采用冰点渗透压仪和露点渗透压仪进行测定，不同浓度的氯化钠溶液相对应的渗透压值结果如表5、图5所示。从图5可以看出，两种方法的渗透压测定值基本重合，可以间接推断出：对于0.3～2.5 g/100 mL氯化钠溶液两种方法的渗透压测定结果具有一致性。

图5 不同氯化钠溶液的渗透压值检测值Fig.5 Measured osmolarity of NaCl solutions of different concentrations

表5 不同氯化钠溶液的渗透压检测值Table 5 Measured osmolarity of NaCl solutions of different concentrations

拉乌尔定律使用的前提为理想稀溶液。理想稀溶液是指由溶液由一种溶质分子和一种溶剂分子组成，若两种分子的大小相等，并且同种分子和异种分子之间的相互作用也相同，在等温和等压的条件下，将两种分子混合是没有体积变化，同时也没有焓变。而氯化钠溶液符合理想溶液的定义，溶液中仅有氯化钠一种溶质。但对于实际样品，基质结构复杂，成分繁多（含有维生素、蛋白质、脂肪等），各个物质之间的相互作用力不同，很难符合理想稀溶液的定义，因此，两种测定方法在实际检测中的结果具有差异性。

3 讨论与结论

本研究对9 种类型特殊膳食用食品分别采用冰点法和露点法进行测定，测定结果表示：冰点渗透压值检测范围为195～763 mOsmol/kg，RSD为0.20%～4.08%；露点法检测范围为197～649 mmol/kg，RSD 为0.00%～3.66%。其中有18 个样品的两种方法的测定结果精密度大于5%。本研究发现在实际冲调过程中，溶液的冲调方式对检测结果影响较大；样品溶液温度波动会造成溶液的均一性降低，从而对样品测定结果的稳定性产生影响，因此在实验中需要保持溶液的温度。测定结果通过t检验分析，发现有31 个样品两种测定方法比对存在显著差异，实验对该种情况进行研究，推断当样品溶液达到理想状态下的稀溶液时，两种检测方法不存在显著差异。本研究从实际食用角度出发，对特殊膳食用食品的产品生产设计过程中，提供了一些亟需注意的关键点：例如在生产过程中不仅需要注意原料配比的科学性，关注冲调后溶液的均一性，更要谨慎看待冲调方式的标识和取粉勺误差情况的存在，从而减少对食用人群不必要的伤害。本研究立足于两种检测方法差异性比对，并提出稀溶液状态是导致两种检测方法的出现显著差异的主要因素，为渗透压后续的研究提供一种新思路，为后续两种检测方法的测定范围提供新的方向。随着社会各界对食品中渗透压检测的关注，未来需要进一步开展研究，为国民食品安全的发展建设提供理论基础。