干燥與蒸煮對香菇中微量元素溶出率及吸收率影響

， ,， ,， ， ， ,

(1.現(xiàn)代分離分析科學與技術(shù)福建省重點實驗室，閩南師范大學，福建漳州 363000；2.污染監(jiān)測與控制福建省高校重點實驗室，福建漳州 363000)

香菇是我國傳統(tǒng)栽培的食用菌，屬綠色保健食品，其微量元素豐富[1]。近年來,香菇微量元素方面研究多限于總量測定[2 - 5]。食品營養(yǎng)、保健價值和毒性受食品加工、制作、烹調(diào)等處理方式影響[6 - 7]。生物可利用性是元素吸收和安全性評價關(guān)鍵[8]，可用溶出率和吸收率來表征。溶出率、吸收率分別指食物經(jīng)胃腸消化后，可溶性食糜中微量元素含量或被生物體吸收量與食品中總含量的比值[9 - 10]。

體外仿生法可代替動物及體內(nèi)實驗，可快速、經(jīng)濟地評價給定元素溶出率和吸收率[11]。體外全仿生消化法，即在胃腸酸度下，加入胃腸所含無機物、有機物和消化酶，模擬食物在胃和腸消化過程。脂質(zhì)體因與胃腸消化道細胞膜結(jié)構(gòu)類似，可作為生物膜模型評價有機物或微量元素的吸收[11 - 13]。本文應(yīng)用體外全仿生消化-脂質(zhì)體吸收模型，對香菇進行預(yù)處理，以微量元素單層脂質(zhì)體結(jié)合態(tài)含量、溶解在食糜中含量分別與香菇總含量的比值評價微量元素的吸收率、溶出率，探討干燥與蒸煮對香菇中微量元素溶出率和吸收率的影響，為基于微量元素的香菇營養(yǎng)價值及危險性評價提供依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 主要儀器及工作條件

Agilent7500cxSeries電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)儀(美國,安捷倫公司)。ICP-MS工作條件：RF功率1.5kW；霧化器、載氣、冷卻器的氣流量分別為1.0、1.2、13L/min；霧化室溫度2℃；采樣深度7.6mm；采樣和截取錐均為鎳錐；數(shù)據(jù)采集重復(fù)次數(shù)20×1×5。Milli-Q凈水器。

1.2 試劑與材料

采用逐級稀釋方法，將多元素標準儲備溶液(10mg/L,)分別配制成濃度為0、10、20、50、100和200μg/L標準溶液，將內(nèi)標液(100mg/L45Sc,72Ge,103Rh,115In，209Bi)配制成500μg/L混合內(nèi)標溶液，將調(diào)諧溶液(10μg/L7Li,89Y,140Ce,204Tl,59Co)配制成1μg/L混合調(diào)諧溶液。上述初始溶液均購自美國安捷倫公司，再用5%HNO3稀釋配制。除HNO3和HCl為優(yōu)級純外，KSCN、KCl、Na3PO4、KH2PO4、NaOH、NaCl、CaCl2、NH4Cl、NaH2PO4、NaHCO3、MgCl2、H2O2(30%)、尿素、葡萄糖、葡萄糖胺、葡萄糖醛酸、尿酸、淀粉酶、牛血清蛋白、胃蛋白酶、粘液素、脂肪酶、胰液素、膽汁、卵磷脂均為分析純。

香菇(Lentinusedodes)購自福建省漳州市本地市場。果樹標準葉片(1571)購于國家標準物質(zhì)網(wǎng)(http://www.rmhot.com/)。

1.3 實驗方法

1.3.1香菇加工及其胃腸仿生消化將香菇實體去除泥沙、雜質(zhì)，得新鮮香菇樣品；再經(jīng)自然晾干，75 ℃烘干，粉碎得干燥香菇。

分別稱取新鮮香菇樣品10 g、干燥香菇樣品2 g，分別加超純水50 mL，加熱至沸騰，保持微沸約30 min，得新鮮香菇和干燥香菇水煮液。根據(jù)文獻報道方法[13]制備胃和腸仿生消化液。根據(jù)香菇在口腔、胃和腸中停留時間，以適度攪拌模擬胃腸節(jié)律性蠕動；將新鮮、干燥的香菇及其水煮樣品分別于37 ℃下，在胃腸酸度、有機無機成分及消化酶共同作用下仿生消化。具體方法如下：分別稱取新鮮香菇5 g、干燥香菇1 g、新鮮和干燥香菇水煮液各25 mL，分別加5 mL唾液，振蕩5 min，加胃液50 mL，繼續(xù)振蕩3 h，用0.45 μm濾膜抽濾，分別得新鮮、干燥的香菇及其水煮熟香菇胃仿生消化提取液；繼續(xù)添加十二指腸液30 mL 和膽汁15 mL，振蕩7 h，用0.45 μm濾膜抽濾，得不同香菇樣品對應(yīng)的腸體外仿生消化提取液。在不加香菇樣品情況下，按同法開展對照實驗。

1.3.2香茹胃腸仿生消化提取液中單層脂質(zhì)體結(jié)合態(tài)和水溶態(tài)微量元素分離參考文獻方法[13]，應(yīng)用單層脂質(zhì)體萃取技術(shù)，提取胃腸消化道細胞膜親合態(tài)微量元素。于圓底燒瓶中加蛋黃卵磷脂約0.25 mg，用5 mL氯仿溶解，于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上抽真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，制取多層脂質(zhì)體膜；取各類香菇樣品的胃腸仿生消化提取液25 mL，加至多層脂質(zhì)體膜中，充氮氣，水浴恒溫(37 ℃)振蕩，讓脂質(zhì)體膜全部進入香菇仿生消化提取液中，在超低溫冰箱(-71 ℃)中冷凍20 min，于37 ℃下融化，重復(fù)凍融3次，促進單層脂質(zhì)體的形成及仿生消化提取液在單層脂質(zhì)體-水體系中的分配。依次用孔徑為0.45 μm和0.22 μm的濾膜抽濾凍融液，分離出單層脂質(zhì)體膜，單層脂質(zhì)體結(jié)合態(tài)和水溶態(tài)微量元素分別存留于膜相和水相(即仿生消化吸收后濾液)中。

1.3.3香茹樣品消解、微量元素測定及其溶出率和吸收率計算方法分別準確稱取新鮮和干燥香菇0.1 g和0.2 g于消解罐中，加4.0 mL HNO3和2.0 mL H2O2，于75 ℃水浴中預(yù)處理20 min，待黃煙散去，補加2.0 mL HNO3和1.0 mL H2O2，微波消解10 min，冷卻，用1%HNO3定容至25 mL。

分別取5 mL香菇水煮液、香菇仿生消化提取液、香菇胃腸仿生消化提取液經(jīng)單層脂質(zhì)體萃取后濾液及其空白對照液，分別加入消解罐中，加4.0 mL HNO3和2.0 mL H2O2，消解10 min，冷卻后，定容至25 mL，ICP-MS法分別測定水煮液、仿生消化提取液、胃腸仿生消化吸收后濾液中微量金屬含量。單層脂質(zhì)體結(jié)合態(tài)金屬含量通過仿生消化提取液及經(jīng)單層脂質(zhì)體萃取后濾液金屬含量差值計得。

溶出率=(胃腸仿生消化提取液中金屬含量/香菇樣品中金屬總含量)×100%

(1)

吸收率=(胃腸仿生消化提取液中單層脂質(zhì)體結(jié)合態(tài)金屬含量/香菇樣品中金屬總含量)×100%

(2)

2 結(jié)果與討論

2.1 準確度實驗

本文利用與香菇相近的1571果樹標準葉片(Orchardleaves)為標準物質(zhì)，檢驗消解及測定方法的準確度。平行制備3個樣品，微波消解后重復(fù)測定3次，結(jié)果見表1。除V元素未測出外，其他元素測定結(jié)果均在標準值范圍內(nèi)，各元素相對標準偏差(RSD)在1.2%～3.8%之間。表明該法準確度好，符合痕量分析要求，可用于香菇樣品測定。

2.2 蒸煮對新鮮香菇中微量元素溶出率和吸收率的影響

新鮮香菇經(jīng)蒸煮后，胃腸仿生消化提取液中微量元素溶出率普遍高于未煮熟樣品(圖1)，說明蒸煮有利于微量元素溶出。在香菇仿生消化提取液中，Mg、Mn和Sr元素含量胃高于腸，即Mg、Mn和Sr元素主要被胃消化溶出；Zn和Se元素在胃和腸中溶出量相當；其他元素(Ca、V、Cr、Fe、Co、Cu、As和Cd)在胃中含量低于腸，說明腸消化有利于上述元素溶出。

表1 HNO3/H2O2微波消解、ICP-MS法測定標準果樹葉片中微量元素含量(n=3)

a.no certified values；b.concentrations are expressed as percentage.

由圖2可見，香菇蒸煮后，微量元素吸收率明顯高于未煮熟樣品，因為煮熟有利于香菇消化，促進微量元素溶出(圖1)，從而增強微量元素吸收率。Mg和Ca元素吸收率，胃高于腸，即Mg和Ca元素主要在胃被吸收；腸對V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、As、Se、Sr和Cd元素的吸收率均高于胃，說明這些元素主要在小腸吸收。

圖1 蒸煮對新鮮香菇中微量元素溶出率的影響Fig.1 Effect of cooking on dissolution rate of trace elements in fresh Lentinus edodes

圖2 蒸煮對新鮮香菇中微量元素吸收率的影響Fig.2 Effect of cooking on absorptivity of trace elements in fresh Lentinus edodes

2.3 蒸煮對干燥香菇中微量元素溶出率和吸收率的影響

干燥香菇，除Ca、Mn、Co、As和Sr元素煮熟后較未煮熟時在胃腸中溶出率稍有增加外，胃腸消化對微量元素溶出率影響不明顯(圖3)，有別于新鮮香菇。干燥香菇煮熟后微量元素吸收率較未煮熟的提高(圖4)，

圖3 蒸煮對干燥香菇中微量元素溶出率的影響Fig.3 Effect of cooking on dissolution rate of trace elements in dried Lentinus edodes

圖4 蒸煮對干燥香菇中微量元素吸收率的影響Fig.4 Effect of cooking on absorptivity of trace elements in dried Lentinus edodes

有利于有益微量元素吸收，提高營養(yǎng)價值，但有害元素As和Cd吸收也增強，食品安全風險增大。

2.4 干燥和蒸煮對香菇中微量元素溶出率和吸收率影響回歸統(tǒng)計分析

由回歸統(tǒng)計分析(表2)可得，煮熟對新鮮和干燥香菇中微量元素溶出率和吸收率的影響均存在顯著性差異(P<0.05)；干燥對香菇在胃、腸中的溶出率和吸收率均存在極顯著性差異(P<0.01)。由此可見，干燥和煮熟對于香菇中微量元素在胃腸中消化、吸收影響很大。微量元素溶出率和吸收率因香菇干燥和蒸煮等加工方式、消化方法、元素種類不同而異，加工和消化過程均會引發(fā)香菇有機成分變化及其配位的無機成分釋放，引發(fā)微量元素配位競爭反應(yīng)。不同元素和配位體的配位能力不同，同一元素不同配位體，不同元素同一配位體的水中溶解性和親細胞膜特性均不同，即溶出和吸收性能不同。

表2 干燥和蒸煮對香菇中微量元素溶出率和吸收率影響回歸統(tǒng)計分析

*NS,not significantly at the level 0.05.

3 結(jié)論

應(yīng)用體外仿生消化-單層脂質(zhì)體萃取技術(shù)、回歸統(tǒng)計分析法探究干燥和蒸煮等加工方式對香菇中微量元素溶出率和吸收率影響，結(jié)果表明香菇中微量元素溶出率和吸收率除因消化方法、元素種類不同而異外，香菇干燥和蒸煮等加工方式影響顯著，應(yīng)納入香菇等食品營養(yǎng)價值及安全風險評價影響要素中，同時必需元素的吸收率也可做為加工工藝優(yōu)化的重要依據(jù)。