ISO 221842021 乳和乳制品.糖含量的测定.脉冲安培检测法高效阴离子交换色谱法（HPAEC-PAD）（ISO 22184-2021）标准立项发展报告

乳和乳制品糖含量的测定脉冲安培检测法高效阴离子交换色谱法（HPAEC-PAD）标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MilkandMilkProducts—DeterminationoftheSugarContents—HighPerformanceAnionExchangeChromatographywithPulsedAmperometricDetectionMethod(HPAEC-PAD)摘要随着全球乳制品贸易规模持续扩大及消费者对营养标签关注度的不断提升，乳及乳制品中糖类组分的精准定量分析已成为食品安全检测体系中的核心需求。糖含量不仅直接关系产品风味、品质与掺假鉴别，更与婴幼儿配方食品、低乳糖产品等特殊膳食食品的质量控制密切相关。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2021年发布ISO22184:2021《乳和乳制品糖含量的测定脉冲安培检测法高效阴离子交换色谱法（HPAEC-PAD）》，为乳及乳制品中葡萄糖、半乳糖、乳糖、蔗糖等主要糖类物质的定性定量分析提供了统一的技术规范。本报告围绕ISO22184:2021标准的立项背景、技术原理、适用范围、试验方法验证及国际适用性展开系统分析。该标准基于高效阴离子交换色谱（HPAEC）与脉冲安培检测（PAD）的联用技术，无需衍生化即可实现多种糖类的同时分离与高灵敏度检测，具有前处理简便、选择性好、灵敏度高等显著优势。报告重点阐述了标准的研制历程、关键技术指标及方法学验证结果，并结合国内外乳制品检测标准体系的现状，深入分析了该标准对国际贸易互认、实验室能力建设及我国相关标准制修订工作的借鉴意义与推动作用。研究表明，ISO22184:2021的发布填补了乳制品中多种糖类同步测定国际标准的空白，对提升全球范围内乳制品质量安全监测能力与技术协同水平具有重要的引领价值。关键词：乳和乳制品；糖含量测定；高效阴离子交换色谱；脉冲安培检测；国际标准；食品安全Keywords:milkandmilkproducts;determinationofsugarcontents;highperformanceanionexchangechromatography(HPAEC);pulsedamperometricdetection(PAD);internationalstandard;foodsafety一、引言1.1立项背景与行业需求乳及乳制品是人类膳食中优质蛋白质、脂肪和矿物质的重要来源，同时也是糖类物质（尤其是乳糖）的主要膳食载体。乳中天然存在的糖类主要包括乳糖、葡萄糖和半乳糖，而在调制乳、发酵乳、含乳饮料及甜味乳粉等产品中，蔗糖、果糖等外源添加糖亦为常见组分。不同糖类的种类与含量直接影响产品的营养价值、口感风味、加工特性及货架期稳定性，同时也是乳制品掺假鉴别、热损伤程度评估和低乳糖产品品质控制的重要指标。近年来，全球乳制品消费量持续增长，婴幼儿配方乳粉、运动营养乳粉等功能性乳制品对糖类组成提出了更为精准的控制要求。世界卫生组织（WHO）亦就游离糖摄入量发布膳食指南，建议成人和儿童将游离糖摄入量降至总能量摄入的10%以下，进一步推动了各国对食品中糖含量标识与检测的重视。在此背景下，建立一套可靠、统一、可国际互认的乳制品中糖含量测定方法，成为全球乳制品行业和食品安全监管机构的共同需求。1.2现有检测方法的局限乳制品中糖类的传统分析方法主要包括：费林试剂容量法（Lane-Eynon法）、气相色谱法（GC）、高效液相色谱法（HPLC）及酶学法。上述方法在应用中均存在不同程度的局限：-滴定法与比色法操作繁琐、特异性差，难以实现多种糖类的同时测定；-气相色谱法需对糖类进行衍生化处理，样品前处理步骤冗长，易引入人为误差；-常规高效液相色谱法采用示差折光检测器（RID）或蒸发光散射检测器（ELSD），灵敏度较低，且对某些基质复杂的乳制品样品，糖类色谱峰易受基质干扰，分离度难以满足准确定量需求；-酶学法虽特异性好，但每次仅能测定单一糖类组分，试剂成本较高，不适用于多组分同时分析。1.3标准立项的必要性鉴于上述技术瓶颈，国际社会迫切需要一种能够实现乳制品中多种糖类同步分离、高灵敏度检测、操作相对简便的标准化方法。高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测法（HPAEC-PAD）凭借其在糖类分析领域的突出技术优势——无需衍生化、碱性条件下对糖类具有优异分离选择性、脉冲安培检测灵敏度可达纳摩尔级——逐渐成为糖类分析的有力工具。ISO22184:2021正是在此技术基础上，由国际标准化组织乳和乳制品技术委员会（ISO/TC34/SC5）组织研制并于2021年正式发布的国际标准。二、标准概述2.1标准基本信息-标准编号：ISO22184:2021-标准名称：乳和乳制品糖含量的测定脉冲安培检测法高效阴离子交换色谱法（HPAEC-PAD）-英文名称：Milkandmilkproducts—Determinationofthesugarcontents—Highperformanceanionexchangechromatographywithpulsedamperometricdetectionmethod(HPAEC-PAD)-发布机构：国际标准化组织-ICS分类号：67.100.01（奶和奶制品综合）-发布日期：2021年2月3日-标准状态：现行-语言：英语2.2标准适用范围ISO22184:2021适用于以牛奶为原料的各类乳及乳制品中糖类含量的测定，包括但不限于生乳、巴氏杀菌乳、灭菌乳、调制乳、发酵乳、乳粉、乳清粉及部分含乳制品。该标准规定了采用高效阴离子交换色谱（HPAEC）结合脉冲安培检测器（PAD）测定乳和乳制品中葡萄糖、半乳糖、乳糖和蔗糖含量的方法原理、试剂与材料、仪器设备、样品制备、色谱条件、定量方法及精密度要求等技术内容。标准方法适用于糖含量在一定范围内的样品测定（依据方法验证数据，乳糖典型测定范围为0.5g/100g～55g/100g，葡萄糖、半乳糖和蔗糖的适用范围依据样品基质和稀释倍数而定）。对于糖含量超出线性范围的样品，可通过适当稀释或减少称样量进行调整。三、标准技术内容解析3.1方法原理HPAEC-PAD法的核心原理基于以下三个技术环节的协同：（1）高效阴离子交换分离。糖类分子含有多个羟基，在强碱性淋洗液（通常为NaOH或NaOH-醋酸钠体系）中，糖类羟基发生部分或完全解离，使糖分子带负电荷。不同糖类由于分子结构（如分子量、羟基数量与空间构型、糖苷键连接方式等）的差异，与阴离子交换色谱柱固定相之间的亲和力不同，从而实现分离。在较高pH（pH>12）条件下，糖类以氧阴离子形式存在，可采用强碱作为淋洗液在阴离子交换柱上进行高效分离。（2）脉冲安培检测。金电极（Au）在碱性条件下对糖类具有良好的电催化氧化活性。然而，糖类氧化产物在电极表面的吸附会导致电极污染和信号衰减。脉冲安培检测通过施加多步电位脉冲（典型三步脉冲序列包括检测电位E₁、氧化清洗电位E₂和还原清洗电位E₃），在检测的同时实现电极表面的在线清洗和再生，从而保证检测信号的长期稳定性和重现性。典型的脉冲电位程序为：E₁=+0.05V（检测，t₁=400ms），E₂=+0.75V（氧化清洗，t₂=200ms），E₃=-0.15V（还原清洗，t₃=400ms），参比电极为Ag/AgCl。（3）定量方式。采用外标法定量。将标准溶液和样品溶液在相同色谱条件下进行分析，以标准溶液浓度对峰面积（或峰高）绘制标准曲线，通过样品峰面积在标准曲线上查得相应浓度。必要时可采用内标法以提高定量准确性，特别是当样品基质复杂、存在进样误差或前处理损失时。3.2样品前处理ISO22184:2021规定了针对不同类型乳制品的前处理方案。液体乳类样品（如生乳、杀菌乳）需先经脱脂处理（离心或加入沉淀剂使脂肪上浮或凝集后去除），再用Carrez试剂（亚铁氰化钾和乙酸锌溶液）沉淀蛋白，定容后过滤，取滤液经适当稀释和过滤（0.45μm或0.22μm微孔滤膜）后进样分析。乳粉类样品需先用温水充分复溶，再参照液体乳的前处理流程操作。发酵乳等黏度较高的样品可适当增加稀释倍数，确保蛋白质和脂肪的完全沉淀。对于含有淀粉或其他多糖的样品，需注意防止多糖水解对单糖测定结果的干扰。3.3色谱条件标准推荐的色谱条件为：阴离子交换色谱柱（如CarboPacPA1、PA10或PA100等），柱温控制在25℃～30℃范围内以保证分离重现性；淋洗液为氢氧化钠溶液或氢氧化钠-醋酸钠梯度淋洗体系，流速通常为1.0mL/min。梯度洗脱程序需根据目标糖类的分离情况进行优化，确保各糖类色谱峰达到基线分离。标准同时规定了系统适用性要求。色谱柱的维护与再生程序在标准附录中一并给出，以保证方法的长期稳定性。3.4方法性能指标ISO22184:2021通过多实验室协同试验（interlaboratorystudy）对方法性能进行了系统验证。依据ISO5725系列标准统计方法，获得了各糖类组分在不同基质中的重复性限（r）和再现性限（R）。具体性能指标如下：-乳糖（典型含量约4.8g/100g的巴氏杀菌乳）：重复性变异系数（RSD_r）约1.5%～2.5%，再现性变异系数（RSD_R）约3.0%～4.0%；-葡萄糖、半乳糖、蔗糖：在加标浓度范围内，回收率介于95%～105%之间，RSD_r≤5%，RSD_R≤8%；-检出限（LOD）与定量限（LOQ）：在优化条件下，葡萄糖、半乳糖、蔗糖的检出限约为0.05mg/L～0.2mg/L（进样浓度），定量限约为0.2mg/L～0.5mg/L，完全满足乳制品中上述糖类实际含量水平的检测需求。四、标准研制过程与国际合作4.1研制历程ISO22184:2021的研制工作由国际标准化组织食品技术委员会乳和乳制品分技术委员会（ISO/TC34/SC5）归口管理。该标准项目历经以下主要阶段：|阶段|时间节点|工作内容||------|----------|----------||新工作项目提案（NWIP）|2016年|由相关成员国提出立项建议，经ISO/TC34/SC5投票通过||工作组草案（WD）|2017年|成立工作组（WG），起草标准技术文本||委员会草案（CD）|2018年|分发各成员国征求意见，组织实验室间验证||国际标准草案（DIS）|2019年|结合各成员国意见修改文本，再次征求意见||最终国际标准草案（FDIS）|2020年|进行最终投票||正式发布（IS）|2021年|标准正式出版|五、主要参与单位及其贡献5.1归口管理组织ISO/TC34/SC5（乳和乳制品分技术委员会）是ISO22184:2021标准的归口管理机构。该分技术委员会秘书处由荷兰标准化机构（NEN）承担，其工作范围涵盖乳和乳制品领域的术语、取样、试验方法和产品规范等标准的制修订工作。SC5下设多个工作组（WorkingGroup），各工作组分别负责不同方向的标准化工作。ISO22184:2021的研制即为SC5框架下糖类分析方法工作组的重要成果之一。5.2标准主要起草单位ISO22184:2021的研制汇聚了全球乳制品行业和食品分析领域的权威机构。以下是主要起草和参与的企事业单位及技术机构：（1）法国标准化协会（AFNOR）法国标准化协会作为欧洲标准化体系中的核心成员单位，在ISO/TC34/SC5的技术活动中承担了重要角色。法国作为全球重要的乳制品生产与贸易大国，在乳制品分析技术领域积累了大量经验和数据。AFNOR协调组织了法国境内的多家乳品企业、政府实验室和学术研究机构参与标准的实验室间验证工作，为方法精密度数据的统计分析提供了关键支撑。（2）国际乳品联合会（IDF）国际乳品联合会（InternationalDairyFederation，IDF）作为全球乳品行业最具影响力的非政府组织之一，与ISO之间建立了长期战略合作伙伴关系。在ISO22184:2021的研制过程中，IDF通过其分析方法标准常设委员会积极参与技术讨论和方案论证，为标准的适用范围界定、样品前处理方案优化等提出了大量建设性技术意见。IDF与ISO联合发布多项乳制品分析方法标准的模式，为本标准的制定和后续推广奠定了良好基础。（3）各国权威检测机构此外，德国DIN、美国AOACINTERNATIONAL（国际官方分析化学师协会）、中国标准化研究院等机构也在标准征求意见和实验室间验证阶段贡献了重要的技术数据与反馈意见。六、标准的意义与影响6.1技术引领与创新ISO22184:2021的发布标志着乳制品中糖类检测方法从传统化学法向现代仪器分析法的重大技术跨越。该标准所确立的HPAEC-PAD方法具有以下突出技术优势：（1）多组分同时测定。一次进样即可实现葡萄糖、半乳糖、乳糖、蔗糖等多种糖类的同步分离和定量，显著提高了检测效率。（2）无需衍生化处理。相比气相色谱法，简化了样品前处理流程，缩短了分析时间，降低了方法操作的复杂度。（3）灵敏度高、选择性好。脉冲安培检测对糖类物质具有极高的响应灵敏度，检测限可达纳摩尔级，远优于示差折光检测等方法。（4）抗干扰能力强。阴离子交换色谱的高分离效能结合安培检测的电化学选择性，可有效消除乳制品基质中共存组分的干扰。6.2国际贸易与质量安全在乳制品国际贸易中，检测方法的统一性和结果的可比性是打破技术性贸易壁垒的关键。ISO22184:2021作为国际公认的仲裁方法和质量监控工具，为各国乳制品进出口检验提供了统一的技术依据，有助于减少因检测方法差异导致的贸易争端。同时，该标准所提供的高灵敏度检测手段，为监管部门有效监测乳制品中糖类含量标识的真实性和准确性提供了可靠的技术支撑。6.3对国内标准体系建设的启示对我国而言，ISO22184:2021的发布对国内乳制品糖类检测标准体系的完善具有重要的参考价值。目前，我国现行有效的相关标准包括GB5009.8-2023《食品安全国家标准食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》等。上述标准在技术原理上与ISO22184存在一定交叉和差异，在标准修订过程中，可充分借鉴国际标准中的技术方案和验证数据，推动我国标准与国际标准体系的深度对接，提升我国在乳制品检测领域的国际话语权。七、结论与展望7.1结论ISO22184:2021《乳和乳制品糖含量的测定脉冲安培检测法高效阴离子交换色谱法（HPAEC-PAD）》是在全球乳制品行业对糖类精准检测需求日益迫切的背景下，由ISO/TC34/SC5组织多国专家历时五年研制完成的国际标准。该标准基于HPAEC-PAD技术，建立了乳制品中葡萄糖、半乳糖、乳糖和蔗糖同步测定的标准化方法，在分离效率、检测灵敏度、操作便捷性等方面较传统方法均有显著提升。通过多实验室协同试验验证，标准的重复性和再现性等性能指标满足国际通行的方法学要求。标准的发布填补了该领域国际标准体系的空白，为全球乳制品质量检测与技术互认提供了统一规范。7.2