明日葉中七種礦物質(zhì)元素含量測定及營養(yǎng)質(zhì)量指數(shù)分析

龐敏

(上海杉達(dá)學(xué)院，上海，200120)

明日葉(Ashitaba stem and leaf)是一種原產(chǎn)于日本的傘形科當(dāng)歸屬草本植物，現(xiàn)已在我國臺灣地區(qū)、山東、海南、云南等多省種植，2019年被國家衛(wèi)生健康委員會批準(zhǔn)為新食品原料。明日葉含有查爾酮[1-3]、香豆素[4]、類黃酮[5]等天然活性成分，具有抗血栓[6]、抗結(jié)核[7]、抗腫瘤[8]、增強(qiáng)免疫力和抗運動性疲勞[9]、抗氧化[10]等諸多功效。

明日葉作為藥食兼用的植物原料, 嫩莖葉可作蔬菜食用，也可用于泡騰片[11]、代茶飲[12]、保健面條[13]、保健番茄醬[14]等功能性食品領(lǐng)域，極具開發(fā)價值。目前有學(xué)者已經(jīng)對明日葉的栽培條件[15]、生長特性[16]、活性成分提取[17-18]、生理功效[6-10]、功能食品[13-14]等方面做了研究和探討，但明日葉中礦物質(zhì)元素的測定及其營養(yǎng)評價的研究卻鮮有報道。電感耦合等離子體發(fā)射光譜(inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy, ICP-AES)法能同時測定多種元素[19-21]，具有分析速度快，線性范圍寬，精密度高，檢出限低等優(yōu)點，非常適合明日葉這種常量和微量元素共存的樣品。因此，本研究利用ICP-AES法對明日葉的常量和微量元素進(jìn)行分析，同時測定鉀、鈣、鈉、鎂、鐵、鋅、銅7種礦物質(zhì)元素，并通過營養(yǎng)質(zhì)量指數(shù)法(index of nutritional quality，INQ)分析該7種元素的營養(yǎng)價值，為明日葉的營養(yǎng)評價提供依據(jù)，為居民均衡膳食營養(yǎng)，合理搭配提供參考，以促進(jìn)明日葉的多樣化研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮明日葉，產(chǎn)地為山東及福建。

HNO3(優(yōu)級純)，美國默克公司；H2O2(30%，優(yōu)級純)，上海國藥集團(tuán)；鉀、鈣、鈉、鎂、鐵、鋅、銅標(biāo)準(zhǔn)溶液(均為1 000 mg/L)，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心。

1.2 儀器與設(shè)備

Thermofisher-iCAP7200全譜直讀電感耦合等離子發(fā)射光譜儀,美國賽默飛公司；MARS微波消解儀,美國CEM公司；Millipore超純水制備系統(tǒng),美國Millipore公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品前處理

明日葉樣品粉碎研磨混勻，準(zhǔn)確稱取0.5 g(精確至0.000 1 g)于聚四氟乙烯消解罐中，同時做空白對照。向消解罐中依次加入5 mL HNO3，1 mL H2O2，靜置30 min后，于MARS 消解儀中按表1條件消解。消解完成后冷卻至室溫，趕酸至2 mL，冷卻后轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶，定容，混勻待測。

表1 微波消解程序參數(shù)Table 1 Microwave digestion program

1.3.2 儀器工作條件

使用前拆下并清洗儀器矩管、霧化器，將矩管、霧化器等安裝好后，調(diào)整矩管準(zhǔn)直，經(jīng)過對各個工作參數(shù)的調(diào)整預(yù)實驗，優(yōu)化之后的儀器工作參數(shù)見表2。

表2 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀工作參數(shù)Table 2 Instrumental parameters of ICP-AES

1.3.3 確定各元素分析譜線

肝癌肝切除術(shù)患者兩種營養(yǎng)風(fēng)險篩查工具的適用比較……………………… 陳大宇，卞曉潔，于冬悅，等（2·130）

不同元素有多條不同的特征發(fā)射波長，根據(jù)響應(yīng)值高，噪音較小，背景影響小，且干擾元素少等原則[22]，通過多次預(yù)實驗之后，選擇各個元素最佳測定譜線。

1.3.4 溶液配制

將各元素的標(biāo)準(zhǔn)儲備液用體積分?jǐn)?shù)為2%的HNO3溶液逐級稀釋，配制成適用的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在1.3.2條件下對標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行測定，繪制各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線，各元素濃度梯度見表3。

表3 各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液系列質(zhì)量濃度 單位：mg/L

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 礦物質(zhì)元素含量計算

儀器在1.4.2條件下依次對空白溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液溶液進(jìn)行測定，以元素濃度為橫坐標(biāo)，以信號響應(yīng)值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。同時測定樣品溶液，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出相應(yīng)質(zhì)量濃度，按公式(1)[23]計算試樣中礦物質(zhì)元素含量，每個樣品做3次平行，取其平均值為測定結(jié)果。

(1)

式中：X為明日葉中的被測元素含量，mg/100g；ρx為樣品中被測元素的質(zhì)量濃度，mg/L；ρ0為樣品空白中被測元素的質(zhì)量濃度,mg/L；V為樣品定容體積，mL；f為稀釋倍數(shù)；m為樣品質(zhì)量，g。

1.4.2 方法檢出限計算[24]

方法檢出限計算如 公式(2)所示：

(2)

1.4.3 營養(yǎng)質(zhì)量指數(shù)計算[25-29]

INQ計算如公式(3)所示：

(3)

式中：營養(yǎng)素密度為100 g食物中某營養(yǎng)素含量/指定人體每日所需該營養(yǎng)素量；熱量密度為100 g食物的熱量/指定人體每日所需熱量。

2 結(jié)果與分析

2.1 譜線選擇

在ICP-AES分析中，待測元素分析譜線的選擇直接影響到測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。根據(jù)譜線選擇的原則，優(yōu)先選擇具有較寬動態(tài)線性范圍，噪音較小，背景影響小，不受基體或共存元素干擾的靈敏線。各元素的譜線如表4所示。

表4 ICP-AES測定各元素的分析譜線Table 4 Optimal wavelengths for ICP-AES determination of minerals

2.2 線性方程和相關(guān)系數(shù)

由表5可以看出，在工作范圍內(nèi)，各個元素的線性回歸方程均具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均在0.99以上，可滿足明日葉中多種元素的檢測需求。

表5 各礦物質(zhì)元素的線性方程及相關(guān)系數(shù)Table 5 Linear correlation coefficients of minerals

2.3 檢出限和定量限

檢出限參考《實驗室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測》(GB/T 27404—2008)[24]，即連續(xù)檢測20個空白樣品，以此確認(rèn)檢出限，用3倍檢出限作為其定量限。明日葉中各元素的檢出限和定量限如表6所示，檢出限為0.001 1～0.012 1 mg/L，檢出限低，方法靈敏度較高。

表6 各礦物質(zhì)元素的檢出限和定量限Table 6 Limits of detection and quantitation of minerals

2.4 回收率和精密度

為了驗證該方法的可靠性和準(zhǔn)確性，對明日葉樣品進(jìn)行加標(biāo)回收和精密度實驗。取已知元素含量的樣品，各加入3個梯度標(biāo)準(zhǔn)液，按1.3方法處理分析，每個梯度平行測定5份，計算加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(relative standard deviations，RSD)，結(jié)果如表7所示。各元素的回收率為92%～105%， RSD<5%，符合《實驗室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測》(GB/T 27404—2008)[24]的分析要求，說明該方法測定明日葉中的礦物質(zhì)元素有良好的精密度和準(zhǔn)確度。

2.5 礦物質(zhì)元素含量分析

對福建和山東產(chǎn)地的明日葉各取4個批次進(jìn)行測定，7種礦物質(zhì)元素的含量如表8所示。明日葉中7種礦物質(zhì)元素含量的排序為鉀>鈣>鈉>鎂>鐵>鋅>銅，除鉀元素、鋅元素和銅元素外，其余的元素含量山東種植的明日葉均高于福建種植的明日葉，其中鈉元素含量差異較大，山東明日葉鈉元素含量是福建明日葉的4倍左右，福建明日葉中鉀元素與鈉元素含量具有高鉀低鈉的特點，對于預(yù)防高血壓和腎臟疾病有一定益處[30]。

表7 加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=5)Table 7 Recovery and relative standard deviations of minerals (n=5)

表8 明日葉中礦物質(zhì)元素含量Table 8 The content of minerals in Ashitaba stem and leaf

2.6 礦物質(zhì)元素的INQ值分析

元素含量多少并不能充分評價食物的礦物質(zhì)價值，各類食物為人體同時提供能量和營養(yǎng)素，如能量攝入過多會導(dǎo)致肥胖和各種慢性病發(fā)病率增加，而過少的營養(yǎng)素攝入也會帶來營養(yǎng)缺乏的風(fēng)險，因此在綜合評價一種食物時，常需要把食物中營養(yǎng)素含量結(jié)合該食物所能夠提供的能量來進(jìn)行綜合判斷。營養(yǎng)質(zhì)量指數(shù)(index of nutritional quality，INQ)的大小，可以很直觀看出該食物提供能量的能力和提供營養(yǎng)素能力的高低[31-32]，以反映該食物營養(yǎng)質(zhì)量，在美國得到廣泛應(yīng)用。每100 g明日葉提供的能量值為33 kcal[29]，根據(jù)明日葉中各元素含量的平均值計算得到的INQ值如表9所示。

表9 不同蔬菜礦物質(zhì)元素INQ值Table 9 INQ of minerals in different vegetables

山東和福建的明日葉中 7種礦物質(zhì)元素的INQ值均大于1，表明明日葉提供該7種礦物質(zhì)元素的能力大于提供能量的能力[33]，食用一定量的明日葉可滿足人體對這7種礦物質(zhì)的需求。山東種植的明日葉中7種礦物質(zhì)元素的INQ值均大于2，表明其營養(yǎng)價值突出，可作為這7種礦物質(zhì)元素的良好來源[34]，是一種寶貴的蔬菜資源。

明日葉在植物分類中與西芹同為傘形科，且明日葉的莖和葉均可食用，屬于嫩莖葉類蔬菜，為了了解明日葉與其他蔬菜在INQ值上的差異，本文將明日葉與幾種常見的嫩莖葉類蔬菜作比較分析。由表9可知，明日葉中7種礦物質(zhì)的INQ值均高于大白菜，其中山東產(chǎn)明日葉中鈣的INQ值是大白菜的4.9倍，鐵的INQ值是大白菜的6.3倍；除了鈉元素與鎂元素外，明日葉其余元素的INQ值均高于同為傘形科的西芹，且元素種類比西芹豐富。明日葉中鈣元素的INQ值較為突出，均高于其他4種蔬菜，鐵元素的INQ值低于菠菜，但高于西芹、芥菜及大白菜；鎂元素的INQ值低于西芹、菠菜和芥菜；福建產(chǎn)明日葉中鋅元素的INQ值均高于其他4種蔬菜，可作為特殊人群鋅元素補(bǔ)充的良好來源。由表9可以看出明日葉的礦物質(zhì)價值在常見的蔬菜中屬于較高水平，尤其是相較于最常見的西芹和大白菜，明日葉有更高的礦物質(zhì)營養(yǎng)水平。

3 結(jié)論

采用ICP-AES法對明日葉中的鉀、鈣、鈉、鎂、鐵、鋅、銅7種礦物質(zhì)元素進(jìn)行測定，該方法能實現(xiàn)多元素同時測定，靈敏度高，分析速度快，提高了檢測效率。同時該方法選擇的最佳測定譜線使樣品中共存基體對被測元素干擾最少，對樣品進(jìn)行加標(biāo)回收率和精密度實驗，結(jié)果均符合分析要求，說該方法對明日葉中礦物質(zhì)元素的測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，為進(jìn)一步研究和評價明日葉的礦物質(zhì)營養(yǎng)價值提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

對明日葉中7種礦物質(zhì)元素進(jìn)行營養(yǎng)質(zhì)量指數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)明日葉中7種礦物質(zhì)元素的INQ值均大于1，表明當(dāng)明日葉熱量滿足人體需要時，該礦物質(zhì)營養(yǎng)仍有盈余，可作為礦物質(zhì)元素的良好來源。同時通過與西芹、大白菜、菠菜、芥菜中礦物質(zhì)元素的INQ值比較，發(fā)現(xiàn)明日葉中各元素的 INQ 值整體水平較高，因此，基于礦物質(zhì)的營養(yǎng)價值考慮，明日葉可作為良好的蔬菜類食材選擇，為居民均衡營養(yǎng)結(jié)構(gòu)提供參考。