新疆6種辣椒籽中礦質元素測定及聚類分析

李慕春，蘆 云，趙林同

(1.新疆維吾爾自治區(qū)分析測試研究院，新疆 烏魯木齊 830011；2.新疆教育學院理學分院，新疆 烏魯木齊 830043)

新疆6種辣椒籽中礦質元素測定及聚類分析

李慕春1，蘆 云2，趙林同1

(1.新疆維吾爾自治區(qū)分析測試研究院，新疆 烏魯木齊 830011；2.新疆教育學院理學分院，新疆 烏魯木齊 830043)

目的：分析不同品種辣椒籽中的礦質元素含量，并進行聚類分析，評價其營養(yǎng)價值。方法：采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry，ICP-AES)法測定Zn、Cu、Fe、Mn、Ca、Mg、Na、K。結果：辣椒籽中富含多種礦質元素，常量元素K/Na、Mg/Na比值高，微量元素Fe含量最為豐富，Zn、Cu含量相對較少，Zn/Cu比值在2.01～1.36之間；從元素含量的角度進行聚類分析，6個辣椒籽品種可以分為兩大類。結論：辣椒籽中礦質元素含量高，具有食品開發(fā)的價值。

辣椒籽；礦質元素；電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)；聚類分析；食品

辣椒(Capsicum spp.)屬于茄科辣椒屬，一年生草本植物，在世界范圍內廣泛種植[1]。近年來，隨著人們對食品營養(yǎng)價值的關注以及加工技術的進步，辣椒加工逐漸形成一種產(chǎn)業(yè)，開發(fā)了辣椒堿、辣椒紅色素、辣椒油樹脂、凍干辣椒丁、辣椒醬等產(chǎn)品[2]，但是占干辣椒質量最高可達50%的辣椒籽除了個別企業(yè)用來提取辣椒籽油外[3]，一般作為廢棄物處理。而且對于辣椒籽內含物的報道相對較少，尤其是其中礦質元素含量的研究更是鮮見于文獻。本實驗對新疆主栽的6種辣椒的辣椒籽中微量元素含量進行測定，以期為探索辣椒開發(fā)利用的新途徑提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

辣椒籽品種：天鷹椒 河北青縣神華種子有限責任公司；豐力1號 陜西省岐山縣蔬菜研究所；厚皮甜椒、牛角王、七寸紅 武威市祥林種苗責任有限公司；平頭辣椒 新疆昌吉州西亞種子有限責任公司。辣椒籽用清水清洗至表面無肉眼可見附著物，然后用蒸餾水清洗2遍，再用去離子水清洗2遍，瀝去水分，自然晾干，研磨至約4 0目，放入干燥器中待用。

鹽酸、硝酸、高氯酸均為優(yōu)級純；二次去離子水。標準儲備溶液：Zn、Cu、Fe、Mn、Ca、Mg、Na、K標準溶液(1000mg/L)(國家鋼鐵材料測試中心)。標準溶液：將標準儲備溶液稀釋成質量濃度分別為：Zn 10.0mg/L、Cu 10.0mg/L、Fe 20.0mg/L、Mn 10.0mg/L、Ca 50.0mg/L、Mg 100mg/L、Na 10mg/L、K 100mg/L。

1.2 儀器與設備

Varian 725-ES全譜直讀型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，電荷耦合固體檢測器，ICP-ExpertⅡsoftware(專家Ⅱ軟件)。

1.3 樣品處理

精確稱取各樣品1g(精確至0.0001g)于125mL高型燒杯(實驗中所有器皿在使用前于3%硝酸中浸泡過夜)中，加入15mL硝酸、1mL高氯酸蓋上表面皿，浸泡過夜。放置電熱板上加熱消解(溫度控制在180～200℃)至冒高氯酸白煙繼續(xù)加熱近干，取下，稍冷后加入王水(1:1)5mL，放置電熱板上繼續(xù)加熱，煮沸約10min左右，取下冷卻至室溫，用二次去離子水定容至25mL容量瓶中，待測。同時做平行、空白實驗。

1.4 元素檢測條件

經(jīng)優(yōu)化后的工作條件為功率1.30kW、冷卻氣流速l5L/min、輔助氣流速0.2L/min、載氣流速0.8L/min、樣品提升量(進樣量)1.50mL/min。各元素測定波長及檢出限見表1。

表1 元素檢測的波長和檢測限Table 1 Wavelength setting and detection limits for minerals

1.5 聚類分析

采用DPS 6.55統(tǒng)計軟件聚類分析模塊進行。利用DPS 6.55統(tǒng)計軟件將8種微量元素含量進行數(shù)據(jù)規(guī)格化處理，聚類距離采用卡方距離，用最短距離法進行分析。

2 結果與分析

2.1 測定結果及方法的精密度

對6種供試樣品在不同時間，相同條件下重復測定6次，所測元素的平均含量及含量的相對標準偏差見表2。從表2可知，所測結果的相對標準偏差均在5%以內，表明實驗數(shù)據(jù)的精密度較好。

2.2 辣椒籽常量元素的含量

由表2可知，供試的6種辣椒籽中均含有常量元素Ca、K、Na、Mg，按含量高低排列為K＞Mg＞Ca＞Na，K/Na的比值在600.6～38.9之間，Mg/Na的比值在186.3～16.7之間，說明供試樣均具高鉀、高鎂、低鈉的特征[4]。鉀有利于降低血壓，減少心血管疾病，促進糖類代謝[5]。鎂如果發(fā)生嚴重缺乏，常常出現(xiàn)感覺異常、肌肉痙攣、易怒、注意力下降和精神錯亂[6-8]。鈣在人體中的作用表現(xiàn)在骨骼鈣保持動態(tài)平衡，為維持所有細胞的正常狀態(tài)所必需，在體內發(fā)揮極為重要的生理作用[9-10]。供試品鈣含量均大于4.4×102mg/kg，最高為7.28×102mg/kg，與蕓豆、紅棗中鈣含量相當，是普通大米的4～7倍[11]，因此辣椒籽又是一種很好的鈣營養(yǎng)補充物。

2.3 辣椒籽微量元素的含量

由表2可知，供試的6種辣椒籽中均含有微量元素Zn、Fe、Mn、Cu，且元素含量由高到低排列均為Fe＞Mn＞Zn＞Cu，F(xiàn)e元素含量最豐富，含量最高達2.95×102mg/kg，最低為56.9mg/kg，不同品種間差異非常大。其中平頭辣椒籽中Fe元素含量是海帶的2倍、紫菜的10倍，遠超日常食物中Fe元素的含量[11]。若以平頭辣椒中Fe元素含量為100%，則天鷹椒、豐力1號、厚皮甜椒、牛角王，七寸紅中Fe元素含量只有19.2%、41.0%、55.8%、31.4%、44.8%。鐵是組織代謝不可缺少的物質，缺鐵可引起多種組織改變和功能失調[12-13]，而辣椒籽中含有較為豐富的Fe元素，因此辣椒有作為Fe營養(yǎng)補充物的潛在價值。

供試辣椒籽中Zn/Cu比值在2.01～1.36之間，理論上，作為食物時，不利于穩(wěn)定體內合理的鋅銅比值[14-15]，但是其絕對含量較少，影響也相對較小。特別要注意的是各品種Cu含量均低于13mg/kg，鋅含量均低于24mg/kg，近期衛(wèi)生部經(jīng)研究并參考國際食品法典標準，擬不再將鋅、銅作為污染物指標，擬廢止GB 13106—91《食品中鋅限量衛(wèi)生標準》、GB 15199—94《食品中銅限量衛(wèi)生標準》兩項標準[16]，因此，辣椒籽中所含鋅和銅可以作為有益的微量元素補充物存在。

表2 6個品種辣椒籽中元素含量分析結果(n=6)Table 2 Mineral contents in the seeds of 6 species of hot pepper seeds grown in Xinjiang (n=6)

錳與蛋白質生物合成、生長發(fā)育密切相關[17]，錳攝入過多也會引起中毒[18]。供試辣椒籽中錳含量差異不大，均在20mg/kg左右，約為茶葉中錳含量的1/4～1/70[19]，參考錳的我國正常成人攝入標準為5.0～10.0mg/d，兒童約需0.2～0.3mg/d[20]，發(fā)現(xiàn)供試辣椒籽中錳含量較高，可以作為缺錳地區(qū)人們的錳元素補充物，但給兒童食用則應慎重。

2.4 6個品種辣椒籽的聚類分析

圖1 6種辣椒籽聚類分析結果Fig.1 Cluster analysis of 6 species of hot pepper seeds grown in Xinjiang

辣椒籽中元素含量的數(shù)據(jù)較為離散，不易直觀地進行元素及含量的相近程度的比較。因此采用聚類分析的辦法，將樣本劃為不同類群進行相似性評價，聚類結果如圖1所示。當距離是0.54時，可以將6個辣椒籽品種分成2類，第一類是天鷹椒、牛角王，表明其相似度很高；第二類是厚皮甜椒、七寸紅、平頭辣椒、豐力1號。第一類中Zn/Cu比值較小，而且Zn、Mn、Ca、Mg的含量均較低，第二類則相反。第二類中豐力1號和平頭辣椒距離更近，它們的Fe、K、Mg、Mn含量均較同類中其他二者高。在辣椒籽資源開發(fā)中，聚類分析的方法可以為選擇適宜的原料提供有效的指導。

3 結 論

采用ICP-AES法進行辣椒籽中主要礦質元素含量的測定，RSD均小于5%，精密度較好，方法具有快速、方便、準確的特點。

以往關于辣椒開發(fā)的文獻很少關注辣椒籽的開發(fā)，本項實驗較為詳細地對辣椒籽中礦質元素的含量進行測定和分析，發(fā)現(xiàn)供試各品種辣椒籽中均含有人體必需的常量元素Ca、K、Na、Mg和微量元素Zn、Fe、Mn、Cu，其中K、Mg、Fe的含量非常豐富，對比《中國食物成分表》(2004)中的數(shù)據(jù)可知，辣椒籽在開發(fā)成為礦質元素補充食品方面有很大的潛力。

需要注意的是不同品種的辣椒籽中同種礦質元素的含量差異較大，這同不同品種間對礦質元素的吸收特性有關，也與生長環(huán)境中礦質元素的含量有關。這就需要在資源開發(fā)的過程中一方面考慮辣椒品種本身對礦質元素的吸收特性，還要將種植環(huán)境中礦質元素的分布和含量因素考慮在其中。

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Mineral Content Determination and Cluster Analysis of Six Species of Hot Pepper Seeds Grown in Xinjiang

LI Mu-chun1，LU Yun2，ZHAO Lin-tong1
(1. Xinjiang Uygur Autonomous Academy of Instrumental Analysis,rümqi 830011, China；
2. School of Science, Xinjiang Education Institute,rümqi 830043, China)

objectives: The mineral contents were determined in 6 species of hot pepper seeds grown in Xinjiang and a cluster analysis was conducted to evaluate their nutritional values. Methods: The contents of Zn, Cu, Fe, Mn, Ca, Mg, Na and K were determined by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES). Results: These species of hot pepper seeds were all rich in several mineral elements with high ratios of K/Na and Mg/Na, and the most abundant element was Fe, while Zn and Cu demonstrated a relatively smaller content, with a Zn/Cu ratio of 2.01 to 1.36. The 6 species of hot pepper seed could be divided into two groups from the perspective of mineral elements. Conclusions: As an abundant source of mineral elements,the species of hot pepper seeds grown in Xinjiang deserve to be developed into foods.

hot pepper seed；mineral content；inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES)；cluster analysis；food

TS207.3

A

1002-6630(2011)10-0145-03

2010-06-23

新疆科學研究與技術開發(fā)計劃項目(200632122)

李慕春(1978—)，男，助理研究員，碩士，研究方向為天然產(chǎn)物開發(fā)。E-mail：lmcly@vip.sina.com