潘麗蓉，吳 媛，趙子彥，袁文萱，方恩華，徐敦明

（廈門(mén)海關(guān)技術(shù)中心，福建 廈門(mén) 361013）

滲透壓是生物體內(nèi)滲透的必要條件，是生物化學(xué)涉及的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它與人體的代謝系統(tǒng)和健康密切相關(guān)，在生物體中參與到溶質(zhì)的擴(kuò)散、生物膜的液體轉(zhuǎn)運(yùn)各種生物的過(guò)程[1-2]。正常人體血漿的滲透壓范圍為（300±20）mOsmol/kg（37 ℃體溫下）[3]，高滲透壓會(huì)讓細(xì)胞內(nèi)的水分被吸出，造成不同程度萎縮[4]；低滲透壓的產(chǎn)品則會(huì)使細(xì)胞內(nèi)充滿水分，嚴(yán)重可至漲破[4]，因此在生物制藥（制備靜脈輸液、營(yíng)養(yǎng)液、電解質(zhì)溶液或者利尿藥等制劑）中應(yīng)用廣泛[5]。隨著人們對(duì)滲透壓深入研究發(fā)現(xiàn)：高滲透壓的配方食品被嬰幼兒食用吸收后，會(huì)引起血液黏稠的滲透壓升高，腎血流動(dòng)力學(xué)改變，使腎小球、腎小管處于高滲狀態(tài)，高滲狀態(tài)過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起胃食管反流[6]，腎小球、腎小管壞死[7-8]，對(duì)嬰幼兒健康的造成損害[9]，因此滲透壓也受到各大特醫(yī)食品企業(yè)的廣泛關(guān)注，正逐漸將產(chǎn)品滲透壓作為產(chǎn)品研發(fā)、配方制定等方面的重要參考指標(biāo)之一，以確保能夠滿足特醫(yī)人群身體健康需求。

我國(guó)GB 25596—2010《特殊醫(yī)學(xué)用途嬰兒配方食品通則》[10]中明確規(guī)定“早產(chǎn)/低出生體重兒配方乳粉的標(biāo)簽應(yīng)標(biāo)注產(chǎn)品的滲透壓值”（截止到2021年底，我國(guó)已批準(zhǔn)注冊(cè)的71 個(gè)特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品中有35 個(gè)在產(chǎn)品標(biāo)簽標(biāo)注了滲透壓值；在國(guó)際食品法典委員會(huì)、歐盟、澳新食品標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)定需要在標(biāo)簽中標(biāo)注滲透壓值的產(chǎn)品范圍。但在現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)中，并沒(méi)有食品中滲透壓的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)藥典[11]、美國(guó)藥典[12-13]、歐洲藥典[14]、日本藥典[15]等國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)典籍文件中，也只規(guī)定了藥品中冰點(diǎn)滲透壓檢測(cè)方法。

滲透壓的檢測(cè)方法有冰點(diǎn)法和露點(diǎn)法，但國(guó)內(nèi)外關(guān)于食品中滲透壓的檢測(cè)方法主要集中在冰點(diǎn)法，對(duì)于露點(diǎn)法的報(bào)道很少，研究方向多為原料各組分對(duì)樣品滲透壓[16-18]的影響和乳粉的開(kāi)發(fā)[19-21]。賈宏信等[22]通過(guò)冰點(diǎn)法的測(cè)定結(jié)果發(fā)現(xiàn)益生菌粉的加入會(huì)導(dǎo)致嬰兒配方粉沖調(diào)液的滲透壓升高；王雙佳等[23]分析膳食營(yíng)養(yǎng)素的攝入情況對(duì)母乳滲透壓的影響，發(fā)現(xiàn)膳食鉀、鐵、葉酸攝入量與滲透壓呈正相關(guān)，而VB2、VC等攝入量與滲透壓呈負(fù)相關(guān)；申雪然等[3]發(fā)現(xiàn)嬰幼兒配方粉中各原料中對(duì)于滲透壓影響較大的原料組分是碳水化合物的種類(lèi)、總碳水化合物及灰分含量；在基于Nair[24]和Magan[25]等的研究基礎(chǔ)上，趙善舶等[26]發(fā)現(xiàn)豆基嬰兒配方粉的滲透壓值更接近母乳滲透壓值（270～310 mOsmol/kg），更加容易被嬰幼兒吸收；傅駿青等[27]僅從儀器使用角度分析冰點(diǎn)儀和露點(diǎn)儀，比對(duì)了兩種儀器在使用上的優(yōu)劣勢(shì)。

目前，滲透壓的研究也局限于各種原料配比對(duì)滲透壓的影響，忽略了在實(shí)際食用過(guò)程中，因個(gè)人習(xí)慣的不同對(duì)沖泡溶液滲透壓情況所帶來(lái)的影響。本研究從實(shí)際食用情況出發(fā)，考察沖泡溫度和沖泡方式兩個(gè)方面對(duì)于滲透壓測(cè)定值的影響。并針對(duì)兩種檢測(cè)方法之間的差異性進(jìn)行分析研究，提出樣品溶液是否為理想稀溶液狀態(tài)是影響兩種檢測(cè)方法出現(xiàn)顯著差異的原因，旨在為后續(xù)滲透壓的研究提供理論基礎(chǔ)和方向，為特膳食品中滲透壓研究提供一些技術(shù)支持和研究思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選擇市面在售的粉狀特殊膳食用食品，樣品類(lèi)別涵蓋目前已獲得產(chǎn)品注冊(cè)證書(shū)的產(chǎn)品，同時(shí)還有選擇了部分國(guó)外市場(chǎng)銷(xiāo)售的嬰幼兒特殊食品，本次共收集樣品46 份，9 種類(lèi)型樣品，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，早產(chǎn)/低出生體質(zhì)量配方粉9 份，無(wú)乳糖配方粉3 份，全營(yíng)養(yǎng)配方粉4 份，苯丙酮尿癥配方粉4 份，成人營(yíng)養(yǎng)品3 份，0～6 個(gè)月嬰幼兒配方粉8 份，共計(jì)46 份。

氯化鈉校正基準(zhǔn)溶液（滲透壓摩爾濃度50、100、290、850、1 000 mOsmol/kg）中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；氯化鈉校正基準(zhǔn)溶液（100、290、1 000 mmol/kg）美國(guó)ELITech Group公司；氯化鈉（工作基準(zhǔn)試劑）國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；實(shí)驗(yàn)室用水為GB/T 6682—2008《分析實(shí)驗(yàn)室用水》規(guī)定的一級(jí)水。

1.2 儀器與設(shè)備

VAPRO 5600露點(diǎn)滲透壓儀 美國(guó)WESCOR公司；YASN 210冰點(diǎn)滲透壓儀 英國(guó)雅森公司。

1.3 方法

1.3.1 冰點(diǎn)法

1.3.1.1 儀器校正

按照儀器校正規(guī)程，使用50、850、290 mOsmol/kg三種氯化鈉基準(zhǔn)試劑標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)冰點(diǎn)滲透壓儀器進(jìn)行校正，測(cè)試樣品的滲透壓值應(yīng)在校正溶液的范圍內(nèi)。

1.3.1.2 試樣測(cè)定

按照儀器操作規(guī)程，精確吸取50 μL的測(cè)試樣品加入樣品管中（避免產(chǎn)生氣泡）后，按照儀器的操作規(guī)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作測(cè)定數(shù)據(jù)，待測(cè)定完成后記錄數(shù)據(jù)。測(cè)定完成后，紙巾輕輕擦拭干凈探針，靜置待儀器穩(wěn)定后，再進(jìn)行下一樣品的測(cè)試。

1.3.2 露點(diǎn)法

1.3.2.1 儀器校正

按照儀器校正規(guī)程，使用100、1 000、290 mmol/kg氯化鈉基準(zhǔn)試劑標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)于露點(diǎn)滲透壓儀器進(jìn)行校正，測(cè)試的樣品應(yīng)在校正溶液的范圍內(nèi)。

1.3.2.2 試樣測(cè)定

按照儀器規(guī)程要求，用移液器準(zhǔn)確吸取10 μL的測(cè)試樣品，使待測(cè)樣液被載片紙均勻吸附后，按照儀器的操作規(guī)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作測(cè)定，待測(cè)定完成后記錄數(shù)據(jù)。

測(cè)定完成后，擦拭干凈樣品池，并等儀器穩(wěn)定后，再進(jìn)行下一樣品的測(cè)試。

2 結(jié)果與分析

2.1 測(cè)試樣品的測(cè)定結(jié)果

采用冰點(diǎn)法和露點(diǎn)法對(duì)同一樣品的測(cè)定數(shù)據(jù)如表1所示，平均每個(gè)樣品測(cè)定3 次，冰點(diǎn)法平均檢測(cè)范圍為195～763 mOsmol/kg，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（relative standard deviation，RSD）為0.20%～4.08%；露點(diǎn)法平均檢測(cè)范圍為197～649 mmol/kg，RSD為0.00%～3.66%。對(duì)于嬰幼兒而言，乳液的滲透壓在正常的母乳范圍（286～319 mOsmol/kg）[22]最容易被吸收，最高不能超過(guò)有400 mOsmol/kg[18]，否則會(huì)有腹瀉的風(fēng)險(xiǎn)，在43 個(gè)樣品（3 個(gè)成人營(yíng)養(yǎng)品除外），共有11 個(gè)樣品采用兩種滲透壓檢測(cè)方法，其檢測(cè)數(shù)據(jù)均高于400 mOsmol/kg。

表1 市售樣品滲透壓的測(cè)定Table 1 Results of determination of the osmolality of commercially available samples

2.2 測(cè)定結(jié)果影響分析

吳國(guó)輝[28]采用冰點(diǎn)法測(cè)定同一類(lèi)型不同沖調(diào)濃度的嬰幼兒配方食品的滲透壓，得出沖調(diào)比例在1∶6左右時(shí)測(cè)定的滲透壓值更接近正常人體生理的滲透壓值。該研究關(guān)注到樣品與水的沖調(diào)比例對(duì)滲透壓的影響，對(duì)于設(shè)計(jì)配方粉的沖調(diào)方式提供理論基礎(chǔ)。但在實(shí)際沖調(diào)過(guò)程中，消費(fèi)者是按照標(biāo)示的沖調(diào)比例進(jìn)行沖調(diào)乳粉，不會(huì)重新進(jìn)行調(diào)整比例，因此本實(shí)驗(yàn)是對(duì)實(shí)際沖調(diào)過(guò)程中存在影響滲透壓的因素進(jìn)行研究。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：實(shí)際沖調(diào)過(guò)程中，采用建議沖調(diào)方式會(huì)由于人為習(xí)慣的不同，影響每次奶粉的沖泡質(zhì)量出現(xiàn)上下浮動(dòng)，從而導(dǎo)致樣品溶液的滲透壓出現(xiàn)較大的波動(dòng)，會(huì)對(duì)食用者帶來(lái)不良影響，若要降低該種情況的發(fā)生，建議按照標(biāo)簽上標(biāo)示的質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確稱量；在測(cè)定過(guò)程中，溶液溫度會(huì)逐漸降低，則會(huì)導(dǎo)致樣品溶液的均一性降低，會(huì)對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此，在測(cè)定過(guò)程中建議保持恒溫進(jìn)行測(cè)定。

2.2.1 沖調(diào)方式的影響

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，通常實(shí)驗(yàn)樣品外包裝標(biāo)識(shí)兩種沖調(diào)方式：一種為標(biāo)準(zhǔn)沖調(diào)方式，詳細(xì)標(biāo)識(shí)所需克數(shù)和沖調(diào)水量，見(jiàn)圖1；還有一種為建議沖調(diào)方式，提示消費(fèi)者使用隨附量勺的操作要求和沖調(diào)水量，見(jiàn)圖2。通過(guò)對(duì)兩種沖調(diào)方式?jīng)_泡的樣品進(jìn)行測(cè)定（表2），從結(jié)果可以看出，沖調(diào)方式的不同要求導(dǎo)致滲透壓的測(cè)定值出現(xiàn)偏差。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)沖調(diào)方式圖Fig.1 Standard reconstitution method

圖2 建議沖調(diào)方式圖Fig.2 Recommended reconstitution method

表2 不同沖泡方式測(cè)定值Table 2 Measured osmolality of formulated foods with different reconstitution methods

通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同一乳粉，部分嬰幼兒在食用后會(huì)出現(xiàn)腹瀉等情況，結(jié)合上述對(duì)于沖泡方式的結(jié)論，對(duì)造成該腹瀉情況進(jìn)行研究。對(duì)于建議沖調(diào)方式所稱取的質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)沖調(diào)方式所要求的質(zhì)量進(jìn)行情況比對(duì)，分析二者的差異性，選擇3 位實(shí)驗(yàn)者，對(duì)同一樣品進(jìn)行稱取，每位實(shí)驗(yàn)者平行操作2 次，結(jié)果見(jiàn)表3、圖3。從圖3可以看出，按照建議沖調(diào)方式所稱取質(zhì)量無(wú)法準(zhǔn)確達(dá)到理論質(zhì)量，且同一實(shí)驗(yàn)人員每次稱取的質(zhì)量也無(wú)法完全一致。因?yàn)榉Q量會(huì)對(duì)滲透壓的值帶來(lái)影響。Pascale[29]、Sutphen[6]和Tolia[30]等研究表明，如果喂養(yǎng)時(shí)的滲透壓過(guò)高，會(huì)影響嬰兒的胃排空時(shí)間，進(jìn)而影響胃食管反流的發(fā)生率，會(huì)對(duì)嬰幼兒的健康帶來(lái)影響，因此，在食用時(shí)，建議稱量盡量與其標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量保持一致，從而減少胃食管反流的發(fā)生率。

圖3 6 份乳粉理論質(zhì)量與實(shí)際質(zhì)量比對(duì)Fig.3 Comparison of theoretical and actual masses of six kinds of milk powder

表3 實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量參數(shù)Table 3 Experimental standard grammage parameters

2.2.2 溶液溫度影響

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，樣品沖泡溫度一般是在40～55 ℃之間，遇水后會(huì)形成乳白色液體，但部分實(shí)驗(yàn)樣品溶液在放置過(guò)程中，隨著放置時(shí)間延長(zhǎng)，溶液溫度下降，會(huì)逐漸出現(xiàn)明顯的分層情況，造成樣品的均一性較差。對(duì)于冰點(diǎn)儀器的測(cè)定是依據(jù)金屬探針誘導(dǎo)溶液結(jié)冰，若樣品的均一性較差，形成樣品不同層面冰點(diǎn)差異，導(dǎo)致無(wú)法穩(wěn)定誘導(dǎo)結(jié)晶，易出現(xiàn)冰點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果不穩(wěn)定。露點(diǎn)法是依據(jù)樣品中水分凝結(jié)在熱敏電阻上方，使熱敏電阻在露點(diǎn)溫度下進(jìn)行冷卻。若樣品均一性較差，取樣部分水分含量較低或者較高，也會(huì)對(duì)數(shù)值存在影響。為進(jìn)一步驗(yàn)證上述情況，對(duì)保持在樣品標(biāo)識(shí)沖調(diào)溫度的試樣，以及按照標(biāo)識(shí)方式?jīng)_調(diào)后靜置降至室溫的實(shí)驗(yàn)樣品，分別進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)表4匯總比對(duì)的檢測(cè)結(jié)果可以看出，穩(wěn)定在樣品標(biāo)識(shí)食用溫度狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)樣品，測(cè)定值平行性更好，因?yàn)樵跐B透壓的測(cè)定過(guò)程中，盡量維持在沖泡時(shí)的溫度（恒溫）。

表4 不同溫度下的測(cè)定數(shù)據(jù)Table 4 Measured osmolality at different temperatures

2.3 兩種檢測(cè)方法的差異性分析

對(duì)于46 個(gè)樣品分別采用冰點(diǎn)法和露點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)定，從表1可以看出，冰點(diǎn)法和露點(diǎn)法的測(cè)定結(jié)果并不一致，精密度在0.2%～16.2%（分布情況見(jiàn)圖4）。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析（t檢驗(yàn)）法對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，在顯著性水平α=0.05時(shí)，樣品t檢驗(yàn)結(jié)果小于臨界值2.776，說(shuō)明樣品的均勻性良好，從表1可以看出共有31 個(gè)樣品具有顯著差異。

圖4 樣品精密度分布圖Fig.4 Precision distribution of samples

基于滲透壓的研究，對(duì)測(cè)定的46 個(gè)樣品的配料及營(yíng)養(yǎng)成分表（蛋白質(zhì)、乳糖、微量元素含量等）進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該分析方法不僅耗費(fèi)大量時(shí)間與精力，且部分樣品不能獲得全面準(zhǔn)確的信息，通過(guò)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)也并未發(fā)現(xiàn)有較為明顯的規(guī)律。通過(guò)兩種檢測(cè)方法所遵循的拉烏爾定律，結(jié)合兩種檢測(cè)儀器的使用原理，推測(cè)造成兩種方法測(cè)定結(jié)果差異性的原因和溶液本身的性質(zhì)有關(guān)。

2.4 兩種方法結(jié)果一致性考察

蒸汽壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)下降和滲透壓是稀溶液依數(shù)性的主要體現(xiàn)[31]，而滲透壓的兩種測(cè)定方法：冰點(diǎn)法和露點(diǎn)法，其測(cè)定原理也均符合拉烏爾定律。冰點(diǎn)法測(cè)定結(jié)果的表示單位為mOsmol/kg，而露點(diǎn)法的測(cè)定結(jié)果表示單位為mmol/kg，兩種結(jié)果的表述單位并不相同，無(wú)法直接判斷兩者的測(cè)定結(jié)果是否具有一致性。因此采用間接法驗(yàn)證兩者測(cè)定結(jié)果是否具有一致性。

本實(shí)驗(yàn)配制質(zhì)量濃度為0.3～2.5 g/100 mL的氯化鈉溶液，分別采用冰點(diǎn)滲透壓儀和露點(diǎn)滲透壓儀進(jìn)行測(cè)定，不同濃度的氯化鈉溶液相對(duì)應(yīng)的滲透壓值結(jié)果如表5、圖5所示。從圖5可以看出，兩種方法的滲透壓測(cè)定值基本重合，可以間接推斷出：對(duì)于0.3～2.5 g/100 mL氯化鈉溶液兩種方法的滲透壓測(cè)定結(jié)果具有一致性。

圖5 不同氯化鈉溶液的滲透壓值檢測(cè)值Fig.5 Measured osmolarity of NaCl solutions of different concentrations

表5 不同氯化鈉溶液的滲透壓檢測(cè)值Table 5 Measured osmolarity of NaCl solutions of different concentrations

拉烏爾定律使用的前提為理想稀溶液。理想稀溶液是指由溶液由一種溶質(zhì)分子和一種溶劑分子組成，若兩種分子的大小相等，并且同種分子和異種分子之間的相互作用也相同，在等溫和等壓的條件下，將兩種分子混合是沒(méi)有體積變化，同時(shí)也沒(méi)有焓變。而氯化鈉溶液符合理想溶液的定義，溶液中僅有氯化鈉一種溶質(zhì)。但對(duì)于實(shí)際樣品，基質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成分繁多（含有維生素、蛋白質(zhì)、脂肪等），各個(gè)物質(zhì)之間的相互作用力不同，很難符合理想稀溶液的定義，因此，兩種測(cè)定方法在實(shí)際檢測(cè)中的結(jié)果具有差異性。

3 討論與結(jié)論

本研究對(duì)9 種類(lèi)型特殊膳食用食品分別采用冰點(diǎn)法和露點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果表示：冰點(diǎn)滲透壓值檢測(cè)范圍為195～763 mOsmol/kg，RSD為0.20%～4.08%；露點(diǎn)法檢測(cè)范圍為197～649 mmol/kg，RSD 為0.00%～3.66%。其中有18 個(gè)樣品的兩種方法的測(cè)定結(jié)果精密度大于5%。本研究發(fā)現(xiàn)在實(shí)際沖調(diào)過(guò)程中，溶液的沖調(diào)方式對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響較大；樣品溶液溫度波動(dòng)會(huì)造成溶液的均一性降低，從而對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此在實(shí)驗(yàn)中需要保持溶液的溫度。測(cè)定結(jié)果通過(guò)t檢驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)有31 個(gè)樣品兩種測(cè)定方法比對(duì)存在顯著差異，實(shí)驗(yàn)對(duì)該種情況進(jìn)行研究，推斷當(dāng)樣品溶液達(dá)到理想狀態(tài)下的稀溶液時(shí)，兩種檢測(cè)方法不存在顯著差異。本研究從實(shí)際食用角度出發(fā)，對(duì)特殊膳食用食品的產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，提供了一些亟需注意的關(guān)鍵點(diǎn)：例如在生產(chǎn)過(guò)程中不僅需要注意原料配比的科學(xué)性，關(guān)注沖調(diào)后溶液的均一性，更要謹(jǐn)慎看待沖調(diào)方式的標(biāo)識(shí)和取粉勺誤差情況的存在，從而減少對(duì)食用人群不必要的傷害。本研究立足于兩種檢測(cè)方法差異性比對(duì)，并提出稀溶液狀態(tài)是導(dǎo)致兩種檢測(cè)方法的出現(xiàn)顯著差異的主要因素，為滲透壓后續(xù)的研究提供一種新思路，為后續(xù)兩種檢測(cè)方法的測(cè)定范圍提供新的方向。隨著社會(huì)各界對(duì)食品中滲透壓檢測(cè)的關(guān)注，未來(lái)需要進(jìn)一步開(kāi)展研究，為國(guó)民食品安全的發(fā)展建設(shè)提供理論基礎(chǔ)。