HORIBA 紧凑型台式 X 射线荧光光谱仪（EDXRF）：简便快速测定牛奶钙含量

牛奶是钙（Ca）的重要来源，钙对维持骨骼健康、肌肉功能和神经传导等多种身体机能至关重要。牛奶中的钙含量是牛奶包装上标示的关键营养成分之一。^[1]

测定牛奶中钙含量的典型分析方法有滴定法^[2]、原子吸收分光光度法(AAS) ^[3]和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES) ^[4]。然而，这些方法需要耗时的样品制备、专门的实验室设备以及使用有毒的化学试剂。

本文将介绍 HORIBA 台式 X 射线荧光光谱仪（EDXRF）MESA-50，它是一种简便、快速、安全的测定牛奶中钙含量的方法。

MESA-50 是一款紧凑型台式 X 射线荧光光谱仪（EDXRF），占地面积与 A4 纸张相当，可提供快速、无损的元素分析。

MESA-50 从下方照射初级 X 射线，并使用硅漂移探测器检测荧光 X 射线。液体样品（例如牛奶）可放入样品杯中进行分析。

X射线荧光光谱（XRF）会显示对应于样品中元素发射的峰值。峰值强度与X射线束作用体积内的元素含量成正比。因此，MESA-50可用于测定钙含量。

我们制备了五种钙含量不同的市售乳制品（表 1）。

表 1. 为本应用说明制备的 5 种不同牛奶样品列表

用于能量色散X射线荧光光谱（EDXRF）分析的样品制备过程简单、快捷且安全。它无需使用天平、烧瓶或烧杯等实验室设备，从而降低了玻璃碎片破损造成污染的风险。此外，也无需使用有毒的强酸或强碱试剂，这使得该过程对操作人员来说更安全、更经济。

测试过程

1. 将牛奶包带到实验室，使其达到室温。
2. 将每包牛奶轻轻摇晃几次，以确保均匀性并防止沉淀（图 3a）。
3. 将牛奶倒入样品杯（图 3b）中，用薄膜覆盖，并用外框固定。
4. 测量前轻轻摇晃样品杯，以免产生沉淀。
5. 立即将样品杯放在分析仪的测量位置上（图 3c）。

研究人员按图 4 图注中所述的测量条件开展实验。关键操作在于，由于 X 射线发生器采用钯（Pd）作为阳极靶材，其荧光峰可能产生意外干扰，因此我们使用了初级 X 射线滤光片来降低这种影响。同时，为减少测量过程中牛奶的分层现象，每次测量均控制在 30 秒的短时间间隔内完成。每个样品均重复测量 3 次。n= 3)。

图 4a 显示了五种不同乳制品的 EDXRF 光谱。可以看到，钙含量较高的乳制品具有更高的 Ca 峰强度。图 4b 显示了包装上标示的钙浓度与 Ca-Kα 峰强度之间的相关性图，结果显示回归系数良好（0.999 > ^R²）。这表明EDXRF是适用于此类应用的合适方法。

根据实验，可以证明紧凑型台式 X 射线荧光光谱仪（EDXRF）MESA-50 是一种简便快速测定牛奶中钙含量的方法。

参考资料

[1] 哈佛大学陈曾熙公共卫生学院。（无日期）。钙。营养来源。https://nutritionsource.hsph.harvard.edu/calcium/
[2] 国际标准 ISO 12081:2010 “牛奶——钙含量测定滴定法”
[3] 国际标准 ISO 8070:2007 “牛奶和奶制品——钙、钠、钾和镁含量的测定——原子吸收光谱法”
[4] 国际标准 ISO 15151:2018 “牛奶、奶制品、婴幼儿配方奶粉和成人营养品——矿物质和微量元素的测定——电感耦合等离子体原子发射光谱法 (ICP-AES)”

应用说明 XRF25 (2025)