基于ICP-OES评估口服抗糖产品中金属元素健康风险

吴竹莲; 申佳禾

doi:10.13718/j.cnki.xdzk.2024.05.012

基于ICP-OES评估口服抗糖产品中金属元素健康风险

西南大学化学化工学院, 重庆 400715

基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金项目(22201235); 重庆市高等教育教学改革研究项目(233077); 重庆市自然科学基金面上项目(cstc2021jcyj-msxmX0278)

详细信息

作者简介:
吴竹莲, 硕士, 实验师, 主要从事环境和食品安全检测研究 .

中图分类号: O657.31;R155.5⁺9

Evaluation of Health Risks of Metal Elements in an Anti-sugar Product Based on ICP-OES

School of Chemistry and Chemical Engineering, Southwest University, Chongqing 400715, China

摘要:
以口服抗糖产品为研究对象, 建立电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES), 同时测定样品溶液中铬、镁和锌含量. 结果表明, 在一定浓度范围内, 各元素线性相关系数均为0.999 9, 平均加标回收率为88.21%~97.95%; 检出限为0.000 6~0.003 3 μg/mL, 精密度为0.25%~0.55%; 表明该方法简便、准确, 精密度高. 同时, 依据国家相关标准的规定对测试结果进行分析, 得到3种金属元素的健康风险评估, 其含量均在安全范围之内, 并给出了饮用建议, 即需注意铬的总摄入量.
- 电感耦合等离子体发射光谱法 /
- 抗糖产品 /
- 金属元素 /
- 健康风险评价
Abstract:
In this paper, an inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) method was established for the simultaneous determination of chromium, magnesium, and zinc in an oral antisugar product. In a certain concentration range, the linear correlation coefficients of each element were 0.999 9, and the average recoveries ranged from 88.21% to 97.95%. The detection limit was between 0.000 6 and 0.003 3 μg/mL, and the precision was between 0.25% and 0.55%, indicating that the method was simple, accurate and high precision. At the same time, the test results were analyzed according to the provisions of relevant national standards, and the health risk assessment of the three metal elements was obtained, and the advice was given for taking this product.
- inductively coupled plasma optical Emission spectroscopy /
- oral antisugar products /
- metal elements /
- health risks assessment .

图 1 样品溶液中Cr，Mg和Zn元素的检测浓度随时间变化图

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表 1 ICP-OES工作参数

参数	参数值	参数	参数值
泵速	50 r/min	雾化器气体流量	0.5 L/min
射频功率	1 150 W	冷却气流量	12 L/min
辅助气流量	0.5 L/min	垂直观测高度	12 mm

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表 2 3种元素的线性方程及方法检出限

元素	线性方程	相关系数(r)	线性范围/(μg·mL^-1)	检出限/(μg·mL^-1)
Cr	y=9.965 35+1 086.406 25x	0.999 9	0.03~0.15	0.003 3
Mg	y=10 325.933 33+50 700.04x	0.999 9	5.0~30	0.000 6
Zn	y=13.239 59+1 162.568 69x	0.999 9	0.5~3.0	0.001 1

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表 3 方法的精密度试验

元素	质量浓度/(μg·mL^-1)						RSD/%
元素	重复1	重复2	重复3	重复4	重复5	重复6	RSD/%
Cr	0.0707	0.0701	0.0705	0.0705	0.0708	0.0712	0.38
Mg	18.70	18.84	18.90	18.85	18.80	18.83	0.25
Zn	1.851	1.856	1.861	1.879	1.872	1.879	0.55

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表 4 样品1重复性试验

元素	质量浓度/(μg·mL^-1)				RSD/%
元素	重复1	重复2	重复3	平均值	RSD/%
Cr	0.060 6	0.059 1	0.060 0	0.059 9	0.89
Mg	12.76	12.76	12.91	12.81	0.52
Zn	0.722 2	0.725 0	0.721 1	0.722 8	0.21

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表 5 样品2重复性试验

元素	质量浓度/(μg·mL^-1)				RSD/%
元素	重复1	重复2	重复3	平均值	RSD/%
Cr	0.046 7	0.047 4	0.048 2	0.047 4	1.07
Mg	11.81	11.78	11.82	11.80	0.13
Zn	1.289	1.319	1.295	1.301	0.92

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表 6 加标回收试验

元素	样品含量/(μg·mL^-1)	加标量/(μg·mL^-1)	检出量/(μg·mL^-1)	加标回收率/%	平均加标回收率/%
Cr	0.059 9	0.04	0.094	84.50	88.21
		0.06	1.136	89.50
		0.08	1.324	90.63
Mg	12.81	10	22.70	98.90	97.95
		12	24.60	98.25
		14	26.26	96.07
Zn	0.722 8	0.5	1.177	90.85	94.47
		0.7	1.404	97.32
		0.9	1.580	95.25

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表 7 样品中元素含量分析

元素	样品1		样品2
元素	质量浓度/(μg·mL^-1)	单袋含量/(μg·袋^-1)	质量浓度/(μg·mL^-1)	单袋含量/(μg·袋^-1)
Cr	0.059 9	118.96	0.047 4	94.47
Mg	12.810 0	25 439.38	11.800 0	23 524.27
Zn	0.722 8	1 435.41	1.301 0	2 592.93

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[1]	潘丹峰. 抗糖等于抗衰老? [J]. 健康中国观察, 2021, 1(1): 96-96. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JZCG202101043.htm
[2]	DUYCK C, MIEKELEY N, PORTO DA SILVEIRA C L, et al. The Determination of Trace Elements in Crude Oil and Its Heavy Fractions by Atomic Spectrometry [J]. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 2007, 62(9): 939-951. doi: 10.1016/j.sab.2007.04.013
[3]	张金生, 李丽华. 微波消解试样-火焰原子吸收光谱法测定原油和渣油中铁、镍和铜[J]. 理化检验-化学分册, 2007, 43(12): 1065-1067. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-LHJH200712025.htm
[4]	彭辉. 电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定地表水中的微量铅、铬、钴、铁、锰[J]. 化学分析计量, 2018, 27(3): 89-91. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HXFJ201803053.htm
[5]	ZHAO L L, ZHONG S X, FANG K M, et al. Determination of Cadmium(II), Cobalt(II), Nickel(II), Lead(II), Zinc(II), and Copper(II) in Water Samples Using Dual-Cloud Point Extraction and Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry [J]. Journal of Hazardous Materials, 2012, 206(12): 239-240.
[6]	张胜帮, 郭玉生. ICP-AES法测定干姜中多种微量元素的研究[J]. 食品科学, 2005, 26(9): 395-397. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SPKX200509100.htm
[7]	冯凤, 刘婧, 陶曦东. 电感耦合等离子体–原子发射光谱法同时测定铝合金中9种元素[J]. 化学分析计量, 2020, 29(1): 87-90. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HXFJ202001029.htm
[8]	侯敏, 李志, 孙啸涛, 等. ICP-MS直接进样法测定白酒中24种金属元素[J]. 中国食品学报, 2017, 17(5): 239-246. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGSP201705031.htm
[9]	王倩, 直俊强, 石奥, 等. 微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法同时测定土壤中11种金属元素[J]. 中国无机分析化学, 2021, 11(1): 7-11. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WJFX202101002.htm
[10]	严腊梅, 赵静, 汪地强. 微波消解-原子荧光光谱法测定白酒中的总砷[J]. 酿酒科技, 2009(5): 107-109. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NJKJ200905039.htm
[11]	唐莲仙, 吴晓, 郑绍成. 氢化物发生-原子荧光光谱法测定白酒中的痕量铅[J]. 化学分析计量, 2008, 17(2): 34-36. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HXFJ200802012.htm
[12]	阮桂色. 电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)技术的应用进展[J]. 中国无机分析化学, 2011, 1(4): 15-18. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WJFX201104004.htm
[13]	杨红本, 杨凡, 胡赠彬, 等. 食品中无机元素分析方法研究进展[J]. 食品安全质量检测学报, 2017, 8(10): 3935-3943. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SPAJ201710052.htm
[14]	李秀林, 田先娇, 田孟华, 等. 电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定胡蜂酒中无机元素[J]. 中国无机分析化学, 2022, 12(1): 155-162. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WJFX202201025.htm
[15]	李爱阳, 陈宇, 殷子懿, 等. 糙米中多元素的原子发射光谱快速分析[J]. 食品与发酵工业, 2023, 49(5): 275-281. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SPFX202305038.htm
[16]	高若梅, 刘鸿皋. 检出限概念问题讨论——IUPAC及其它检出限定义的综合探讨和实验论证[J]. 分析化学, 1993, 21(10): 1232-1236. doi: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FXHX199310029.htm
[17]	国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 实验室质量控制规范食品理化检测: GB/T 27404—2008 [S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.
[18]	国家卫生和计划生育委员会. 中国居民膳食营养素参考摄入量第3部分: 微量元素: WS/T 578.3—2017 [S]. 北京: 中国标准出版社, 2017.
[19]	中国营养学会. 中国居民膳食营养素参考摄入量: 2013版[M]. 北京: 科学出版社, 2014.
[20]	国家卫生健康委员会. 中国居民膳食营养素参考摄入量第2部分: 常量元素: WS/T 578.2—2018 [S]. 北京: 中国标准出版社, 2018.

图( 1) 表( 7)

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糖化反应是蛋白质或脂质分子上附加糖类分子，产生糖基化终产物AGEs的过程. 研究发现，AGEs正是皮肤衰老的加速器，随着年龄增长，AGEs聚集堆积，导致皮肤松弛、黯淡发黄、长痘粗糙、出现皱纹等^[1]. 近年来，随着“戒糖、抗糖”概念的流行，各种抗糖产品在美容界掀起了热潮，受到爱美人士的追捧. 它们都是通过活性成分作用，减少身体内糖化反应，或者快速代谢掉糖化产物，达到美白皮肤、淡斑和减缓衰老等功效.

选取市面上流行的某口服抗糖产品(非食健类)作为研究对象，成分表显示其含有铬(Cr)、镁(Mg)和锌(Zn)，它们是参与生命活动、维持生命健康不可或缺的金属元素. 在此产品中，Cr元素协同生物素切断蛋白质和糖分的结合，降低血液中的含糖量，以达到减少AGEs的作用；Mg元素参与调节皮肤细胞DNA修复所需要的酶，促进分解身体中的AGEs；Zn元素促进机体内新陈代谢过程，加速AGEs代谢. 因此，Cr，Mg和Zn在该产品“抗糖”中起着关键作用，但若过量摄入也会给人体带来一定的危害，如高镁血症、锌中毒和铬中毒. 故准确测定该抗糖产品中Cr，Mg和Zn的含量并对其健康风险进行评估具有重要意义.

目前，对金属元素的分析检测，已有较为成熟的方法，如原子吸收光谱法^[2-3]、电感耦合等离子体发射光谱法^[4-7]、电感耦合等离子体质谱法^[8-9]、原子荧光法^[10-11]等. 其中，电感耦合等离子体发射光谱法具有分析速度快、灵敏度高、选择性好、线性范围宽、样品消耗量少、可同时对多元素进行定性和定量分析等优点，常用于食品中金属元素的检测^[12-13].

因此，本研究利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪，探索建立可靠的分析方法以检测该抗糖产品中Cr，Mg和Zn的含量. 同时，分析测试结果与国家标准对比，判断其含量是否在人体安全范围内，并给出服用建议^[14].

1. 材料与方法

1.1. 试验材料

试验所用器材主要有：ThermoFisher ICAP 7000系列电感耦合等离子体发射光谱仪(赛默飞世尔科技(中国)有限公司)；普利赛斯Precisa LS120A电子分析天平321系列(上海天美天平仪器有限公司)；集热式恒温加热磁力搅拌器DF-101(海予英仪器有限公司)；超纯水机(重庆博创水处理设备有限公司).

三价Cr，Mg，Zn单元素溶液标准物质质量浓度均为1 000 mg/L，标准物质编号分别为BW20203-1000-50，GBW(E)082779，GBW(E)082778，坛墨质检科技股份有限公司生产；超纯水；浓硝酸优级纯；抗糖产品有两种口味，样品1为莓果味，样品2为菠萝味.

1.2. 试验方法

1.2.1. 标准溶液配置

Cr标准中间液(1 000 μg/L)：准确量取0.1 mL Cr标准溶液于100 mL容量瓶中，用5%稀硝酸定容.

Mg标准中间液(100 μg/mL)：准确量取10 mL Mg标准溶液于100 mL容量瓶中，用5%稀硝酸定容.

Zn标准中间液(20 μg/mL)：准确量取2.0 mL Zn标准溶液于100 mL容量瓶中，用5%稀硝酸定容.

标准工作溶液配置：用5% 稀硝酸溶液逐级稀释3种元素标准中间液，配制Cr元素质量浓度为0.03，0.04，0.05，0.08和0.15 μg/mL；Mg元素含量为5.0，10，15，20和30 μg/mL；Zn元素含量为0.5，1.0，1.5，2.0和3.0 μg/mL的系列混合标准工作溶液.

1.2.2. 样品前处理

精确称量1.007 g样品1和1.004 g样品2于两个干净烧杯中，加入38 mL浓硝酸，搅拌至几乎溶解，继续在加热台上加热搅拌5 min，至淡黄色澄清透明溶液，转移至500 mL容量瓶中，加入超纯水定容即得样品母液. 后续试验所使用的样品溶液，均由5%稀硝酸稀释母液所得.

1.2.3. 仪器工作条件

为得到准确可靠的测定结果，保证试验过程在最佳状态下进行，对仪器的测定条件进行优化，最终确定ICP-OES仪器工作条件如表 1所示.

3. 讨论

3.1. 抗糖产品里Cr元素健康风险评价

由试验结果可得，样品1中Cr元素含量约为120 μg/袋，样品2所对应的含量为94 μg/袋. 根据产品包装上的使用说明：成人每天最大剂量为两袋，舌尖含服或倒入250~600 mL水后搅拌均匀、充分溶解后服用，即每日最大服用量约为188~240 μg.

中华人民共和国卫生行业标准《中国居民膳食营养素参考摄入量第3部分：微量元素》(WS/T 578.3—2017)规定了三价Cr元素的适宜摄入量：14岁以上男女为30 μg/d (孕妇除外)，但没有规定可耐受的最高摄入量^[18]. 中国营养学会发布的《中国居民膳食营养素参考摄入量》中规定了Cr元素的安全最大可耐受剂量，即成年人500 μg/d ^[19].

由以上分析可知，该抗糖产品里Cr含量虽超过现行国家卫生标准中成人每日适宜摄入量，但仍在最大限量之下. 日常饮食中，如果服用此类抗糖产品，需留意摄入Cr元素的总量，谨慎服用并对自身健康状态多加观测，如果身体出现异常，应立即停止服用，如情况严重，需及时就医.

3.2. 抗糖产品里Mg元素健康风险评价

Mg元素是人体所需的常量元素，中华人民共和国卫生行业标准《中国居民膳食营养素参考摄入量第2部分：常量元素》(WS/T 578.2—2018)中规定了Mg元素的平均需要量(Estimated Average Requirement，EAR；群体中各个体营养素需要量的平均值)和推荐摄入量(Recommended Nutrient Intake，RNI；可以满足某一特定性别、年龄及生理状况群体中绝大多数个体需要的营养素摄入水平)：18周岁以上，65周岁以下人群(孕妇除外)Mg元素EAR为280 mg/d，RNI为330 mg/d ^[20].

经计算可得，产品1中Mg元素含量约为25.4 mg/袋，产品2中Mg元素含量约为23.5 mg/袋，根据产品服用说明，Mg的摄入量为23.5~50 mg/d，远低于RNI值(330 mg/d). 故本产品可作为成年人日常生活中的补镁剂，能够适当补充身体所需的Mg元素.

3.3. 抗糖产品里Zn元素健康风险评价

本产品里，Zn是以葡萄糖酸锌的形式存在，我国常用葡萄糖酸锌作为营养强化剂，治疗由于缺锌所引起的营养不良、口腔溃疡和儿童生长发育迟缓等. 我国卫生行业标准WS/T 578.3—2017对不同年龄段男女性Zn元素RNI参考量做了规定：14岁到18岁男性，Zn元素RNI为12 mg/d，18岁以上男性为12.5 mg/d；14周岁到18周岁女性，RNI值为8.5 mg/d，18周岁以上女性(孕妇除外) RNI值为7.5 mg/d. 同时，该标准明确规定了Zn元素的可耐受最高摄入量(tolerable upper intake level，UL；平均每日可以摄入营养素的最高量)：14周岁到18周岁青年，Zn元素UL值为35 mg/d；18周岁以上个体(孕妇除外)Zn元素UL值为40 mg/d.

分析检测结果可知，产品1 Zn元素含量约为1.44 mg/袋，产品2 Zn元素含量约为2.59 mg/袋，根据每日推荐服用量，日服用Zn元素量为1.4~5.2 mg，低于RNI值(7.5~8.5mg/d)，故严格按照说明服用，该产品中Zn元素不会带来健康风险.

4. 结论

本研究建立ICP-OES法同时测定口服抗糖产品中Cr，Mg和Zn元素含量. 该方法线性关系好、准确度和精密度高，简便快捷. 同时，基于国家标准评估3种元素的健康风险，其含量均在安全范围之内，但饮用该产品时需注意Cr的总摄入量. 本研究对于评价此类产品的健康风险，提供了思路和科学依据.

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基于ICP-OES评估口服抗糖产品中金属元素健康风险

西南大学化学化工学院, 重庆 400715

作者简介:
吴竹莲, 硕士, 实验师, 主要从事环境和食品安全检测研究 .

Evaluation of Health Risks of Metal Elements in an Anti-sugar Product Based on ICP-OES

School of Chemistry and Chemical Engineering, Southwest University, Chongqing 400715, China

计量

基于ICP-OES评估口服抗糖产品中金属元素健康风险

作者简介: 吴竹莲, 硕士, 实验师, 主要从事环境和食品安全检测研究
西南大学化学化工学院, 重庆 400715

English Abstract

Evaluation of Health Risks of Metal Elements in an Anti-sugar Product Based on ICP-OES

全文HTML

1.1. 试验材料

1.2. 试验方法

1.2.1. 标准溶液配置

1.2.2. 样品前处理

1.2.3. 仪器工作条件

2.1. 元素分析谱线选择

2.2. 方法的稳定性考察

2.3. 方法的线性和检出限

2.4. 测定方法的精密度

2.5. 重复性试验

2.6. 回收率测定

2.7. 样品分析结果

3.1. 抗糖产品里Cr元素健康风险评价

3.2. 抗糖产品里Mg元素健康风险评价

3.3. 抗糖产品里Zn元素健康风险评价

目录

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作者简介: 吴竹莲, 硕士, 实验师, 主要从事环境和食品安全检测研究 .

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出版历程

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作者简介: 吴竹莲, 硕士, 实验师, 主要从事环境和食品安全检测研究 西南大学 化学化工学院, 重庆 400715

English Abstract

Evaluation of Health Risks of Metal Elements in an Anti-sugar Product Based on ICP-OES

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1.1. 试验材料

1.2. 试验方法

1.2.1. 标准溶液配置

1.2.2. 样品前处理

1.2.3. 仪器工作条件

2.1. 元素分析谱线选择

2.2. 方法的稳定性考察

2.3. 方法的线性和检出限

2.4. 测定方法的精密度

2.5. 重复性试验

2.6. 回收率测定

2.7. 样品分析结果

3.1. 抗糖产品里Cr元素健康风险评价

3.2. 抗糖产品里Mg元素健康风险评价

3.3. 抗糖产品里Zn元素健康风险评价

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西南大学化学化工学院, 重庆 400715

作者简介:
吴竹莲, 硕士, 实验师, 主要从事环境和食品安全检测研究 .

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