16個燕麥品種中5種金屬元素含量的比較

(呂梁學(xué)院生命科學(xué)系，山西 呂梁 033000)

燕麥(AvenasativaL.)為禾本科植物，又稱為莜麥、油麥、玉麥、雀麥、野麥、鈴鐺麥，是我國種植歷史悠久、種植面積廣泛的一種高寒作物，具有抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)[1-2]。燕麥具有較高的經(jīng)濟(jì)價值和營養(yǎng)價值，燕麥中各種氨基酸的比例相對均衡，同時，燕麥又是一種功能性食品，所含的β-葡聚糖和膳食纖維，可以預(yù)防糖尿病、心血管疾病和大腸癌；燕麥也可以作為畜牧業(yè)的飼料[1-9]。隨著生活水平提高，對健康飲食的要求越來越高，因此，作為功能性食品的燕麥成為了一種人們喜愛的小雜糧和補(bǔ)品。

對生物體而言，金屬元素適量時可以作為金屬元素的一種補(bǔ)充，缺乏或過量時會產(chǎn)生不利的影響[10-16]。研究表明，一些金屬元素與藥效的有效發(fā)揮密切相關(guān)[17]。已有研究對燕麥中的金屬元素含量進(jìn)行了測定[18-23]，但并未涉及到具體品種，因此，對不同燕麥品種中金屬元素含量的了解十分有必要。另外，對燕麥營養(yǎng)價值的進(jìn)一步研究以及金屬元素含量在疾病預(yù)防中所起的作用也有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1主要儀器

AA-7021型原子吸收分光光度計(jì)，F(xiàn)A 2104 N型電子天平，DS-T 250型粉碎機(jī)，RJX-4-9型高溫電阻爐等。

1.1.2試驗(yàn)材料

白燕2號(1)，定燕系列：定燕1號(2)、定燕2號(3)，晉燕系列：晉燕8號(4)、晉燕14號(5)、晉燕17號(6)，冀張莜系列：冀張莜3號(7)、冀張莜5號(8)、冀張莜12號(9)、寧莜1號(10)，壩莜系列：壩莜1號(11)、壩莜3號(12)、壩莜4號(13)、壩莜8號(14)、壩莜12號(15)、農(nóng)旱2號(16)。將燕麥品種進(jìn)行編號，括號內(nèi)的數(shù)字為其編號。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1樣品處理

1) 測定K、Ca、Mg的樣品處理：稱取樣品0.200 0 g，放入高溫電阻爐300 ℃下灰化1 h，550 ℃下灰化3 h，樣品呈白色即可，用1∶5鹽酸5 mL將灰分溶解，定容于50 mL容量瓶，待測。

2) 測定Fe、Zn的樣品處理：稱取樣品1.000 0 g，灰分用1∶5鹽酸2 mL溶解，并定容至20 mL，其余步驟與測定K、Ca、Mg的樣品處理相同。

1.2.2測量時儀器的最佳工作條件

為得到符合實(shí)際樣品的測定條件，在空氣流量不變的條件下(5.5 L·min-1)，采用3因素3水平的正交試驗(yàn)，具體設(shè)計(jì)見表1。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

元素及標(biāo)液濃度/(μg·mL-1)水平A:燈電流/mAB:乙炔流量/(L·min-1)C:燃燒器高度/mm181.85Ca(0.5)29263102.27161.55.5Mg(0.5)271.66381.76.5181.15Zn(0.5)291.263101.3711225Fe(1.2)2132.263142.47171.05K(0.5)281.26391.47

1.2.3標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

在儀器的最佳工作條件下繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)溶液購自國家鋼鐵材料測試中心。標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度

元素濃度/(mg·mL-1)Fe0.00000.10000.20000.50001.00002.00003.0000Zn0.00000.10000.50001.0000K0.00000.05001.00002.0000Mg0.00000.05000.20000.50001.0000Ca0.00000.10002.00005.00008.000010.000020.0000

1.2.4加標(biāo)回收試驗(yàn)

稱取樣品1.000 0 g(或0.200 0 g)，按1.2.1步驟處理樣品，并分別加入各金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)液，使之成為高、中、低(分別為已知濃度的120%、100%、80%)3個不同濃度的加標(biāo)樣品，每個濃度3次重復(fù)，測定其吸光值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

不同品種金屬元素含量的方差分析、多重比較(LSD)使用SPSS 17.0軟件，繪圖使用Origin 8.0軟件。

2 結(jié) 果

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)合表3、表4，根據(jù)吸光度，確定Ca、Mg、Fe、K、Zn的最佳工作條件(表5)。

2.2 各金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線

由表6可知，各金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線具有較好的線性關(guān)系(r在0.993 30～0.999 60之間)。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)號 影響因素 吸光度 ABCKCaMgZnFe11110.1390.2220.1890.1230.12121220.1360.3150.1310.1400.43231330.1380.1210.2840.2250.32742120.1490.4300.1290.2870.32352230.1310.2250.1450.2510.22162310.1330.2720.2350.1890.25973130.1380.2630.2880.4290.10883210.1330.3580.2410.1240.14793320.1410.3760.1880.3250.129

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果

類別K的吸光度ABCk10.1380.1420.135k20.1380.1330.142k30.1370.1370.136R0.0010.0090.007類別Ca的吸光度ABCk10.2190.3050.284k20.3090.2990.374k30.3320.2560.203R0.1130.0490.171類別Mg的吸光度ABCk10.2010.2020.222k20.1700.1720.149k30.2390.2360.239R0.0690.0640.090類別Zn的吸光度ABCk10.1630.2800.145k20.2420.1720.251k30.2930.2460.302R0.1300.1080.157類別Fe的吸光度ABCk10.2930.1840.176k20.2680.2670.295k30.1280.2380.219R0.1650.0830.119

表5 火焰原子吸收法的最佳工作條件

元素波長/nm燈電流/mA光譜通帶/nm燃燒器高度/mm乙炔流量/(L·min-1)空氣流量/(L·min-1)K766.5081.461.05.5Ca422.70100.761.85.5Mg285.2080.76.51.05.5Zn213.90100.771.05.5Fe248.30120.262.25.5

表6 各金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線

元素波長/nm線性方程相關(guān)系數(shù)rCa422.70Y=0.02303X0.99910Mg285.20Y=0.76401X0.99960Fe248.30Y=0.10538X0.99960Zn213.90Y=0.35051X0.99330K766.50Y=0.19729X0.99810

2.3 燕麥的Fe含量

由圖1可知，壩莜1號的Fe含量顯著高于其它燕麥品種的；定燕2號的Fe含量顯著高于定燕1號的；晉燕系列品種中的Fe含量差異不顯著；冀張莜5號的Fe含量顯著低于冀張莜3號和冀張莜12號的；壩莜3號、壩莜4號和壩莜8號的Fe含量差異不顯著。

注：不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。下同。圖1 燕麥中Fe的含量

2.4 燕麥的Zn含量

由圖2可知，定燕1號的Zn含量顯著低于定燕2號的；晉燕系列品種的Zn含量差異不顯著；壩莜系列品種中中壩莜1號的Zn含量最低；農(nóng)旱2號在所有的燕麥品種中Zn含量最低。

圖2 燕麥中Zn的含量

2.5 燕麥的K含量

由圖3可知，定燕1號的K含量顯著高于定燕2號的；晉燕14號的K含量顯著低于晉燕8號和晉燕17號的；冀張莜5號的K含量顯著低于冀張莜3號和12號的；壩莜系列品種的K含量差異不顯著。

圖3 燕麥中K的含量

2.6 燕麥的Mg含量

由圖4可知，定燕1號的Mg含量顯著高于定燕2號的；晉燕8號的Mg含量顯著高于晉燕14號和晉燕17號的；冀張莜12號的Mg含量顯著高于冀張莜5號的；壩莜系列品種的Mg含量差異不顯著。

圖4 燕麥中Mg的含量

2.7 燕麥的Ca含量

由圖5可知，定燕1號的Ca含量顯著高于定燕2號的；晉燕系列品種和冀張莜系列品種的Ca含量差異顯著；壩莜8號的Ca含量顯著低于其它燕麥品種的。

圖5 燕麥中Ca的含量

2.8 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

各金屬元素的回收率在94.3%～102.5%之間，RSD<2.5%(表7)，說明結(jié)果可靠。

表7 5種元素的回收率試驗(yàn)結(jié)果 單位：%

元素回收率低濃度中濃度高濃度均值RSDCa102.6101.298.2100.72.22Mg92.096.094.894.32.17Fe95.294.896.295.40.76K96.599.297.897.81.37Zn102.0103.7101.8102.51.02

3 討 論

與前人研究相比，16個燕麥品種的Fe含量和Zn含量均高于國家限量標(biāo)準(zhǔn)[24-25]；且已報道的Fe含量均高于本試驗(yàn)中燕麥品種的Fe含量(壩莜1號除外)[18-22]；而Ca含量高于已報道的Ca含量，16個燕麥品種中Ca含量最低的壩莜8號中的Ca含量為呂琳琳等[20]研究中Ca含量最高的遼寧臺安燕麥的3.03倍；Mg含量顯著低于湖北燕麥、甘肅燕麥、河北燕麥的Mg含量[19]。無論哪一種金屬元素，缺乏或攝入過多都不利于身體健康。

對于不同類型的試驗(yàn)樣品、不同型號的原子吸收儀，同一元素的測定條件是不一樣的[17,26-35]。試驗(yàn)材料相同，不同型號的原子吸收儀測定同一元素的測定條件不同，不同的參數(shù)組合代表了不同型號儀器的最佳工作條件[26,32-33]。同一型號的原子吸收儀在測定同一類型的樣品時，測試條件有可能會不同[27-28]。另外，同一型號的原子吸收儀在測定不同種類的樣品時，測試條件也不同[30-31,33]。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際樣品，優(yōu)化原子吸收儀的工作條件。

本研究未采用流行的濕法消解和微波消解[27-28]，而是采用了干法消解樣品，干法消解操作簡單、安全系數(shù)高、污染少，加標(biāo)回收率在94.3%～102.5%之間，RSD<2.5%，較好地達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。不同的樣品消解方法有各自的?yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的方法，同時達(dá)到試驗(yàn)要求。

4 結(jié) 論

定燕1號的Ca、Mg、K含量顯著高于定燕2號的，定燕1號的Fe、Zn含量顯著低于定燕2號的；晉燕系列品種的Fe、Zn含量差異不顯著；冀張莜系列品種的Ca含量差異顯著；壩莜系列品種的Mg、K含量差異不顯著，壩莜8號的Ca含量顯著低于其它燕麥品種的。已報道的Fe含量均高于本試驗(yàn)中燕麥品種的Fe含量(壩莜1號除外)；而Ca含量高于已有研究中的Ca含量。人體必需的微量金屬元素有10種，本試驗(yàn)測定了人體必需的微量金屬元素中的鐵和鋅，剩余的微量金屬元素有必要在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行測定。