三種不同顏色藜麥的礦質(zhì)元素含量分析*

張國(guó)香，胡秋霞

(山西省科技資源與大型儀器開(kāi)放共享中心，山西 太原 030000)

隨著人們飲食結(jié)構(gòu)的改變，營(yíng)養(yǎng)健康的食品越來(lái)越受到關(guān)注。藜麥?zhǔn)俏ㄒ灰环N可滿(mǎn)足人體基本營(yíng)養(yǎng)需求的單體植物，在我國(guó)山西、新疆、青海、甘肅等地均有種植[1]。藜麥?zhǔn)乔{科藜亞科藜屬植物，是一種偽谷物[2]，相關(guān)研究表明藜麥籽粒營(yíng)養(yǎng)豐富，含有多種蛋白質(zhì)、氨基酸、礦物質(zhì)、維生素以及多酚類(lèi)、皂苷類(lèi)和黃酮類(lèi)化合物，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)抗氧化、抗腫瘤、抗病毒有很好的效果[3-5]。藜麥因具有全面且優(yōu)于大多數(shù)谷物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以及食用功能特性，被譽(yù)為適宜人類(lèi)食用的全營(yíng)養(yǎng)食物，并將其列為全球十大健康營(yíng)養(yǎng)食品之一[6]。

近年來(lái)，藜麥產(chǎn)量逐年上升，使得其營(yíng)養(yǎng)和安全性問(wèn)題備受關(guān)注。其種子顏色主要有黑、白、紅三種顏色，而不同顏色藜麥的口感、營(yíng)養(yǎng)、形狀均有差異[7]。

目前，有關(guān)藜麥礦質(zhì)元素含量與藜麥顏色的相關(guān)性研究較少。因此本研究以3種不同顏色的藜麥為研究對(duì)象，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測(cè)定了藜麥中的無(wú)機(jī)元素，比較分析3種不同顏色藜麥中礦質(zhì)元素含量，探究礦質(zhì)元素含量與藜麥顏色的關(guān)系，了解藜麥品種的品質(zhì)及安全性，為藜麥的種植資源的發(fā)掘和開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)小麥GBW 10010a (GSB-2a)(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究院)；樣品來(lái)自山西、山東、青海等地，見(jiàn)表1。

表1 樣品信息

多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(Agilent)：含有K、Ca、Fe、Mg、Na(1000 μg/mL)，Sr(100 μg/mL)，As、Pb、Cd、Zn(10 μg/mL)。Hg元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg/mL，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心)；濃硝酸(優(yōu)級(jí)純，成都市科龍化工試劑廠)；實(shí)驗(yàn)室自制超純水。

Perkin Elmer NexTON 300X ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國(guó)，PerkinElmer公司)；DigiBlock ED54電熱消解儀(Lab Tech公司)。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備

將干燥后的藜麥粉碎過(guò) 0.25 mm 篩，備用。稱(chēng)取 0.5 g 樣品于 50 mL 消解管中，加入少量超純水潤(rùn)濕，再加 5 mL 濃硝酸后加蓋，搖勻浸泡過(guò)夜后，置于電熱消解儀上，升溫至 120 ℃ 保溫 1 h，旋開(kāi)蓋子趕酸至近干，用純水定容至 50 mL，搖勻，待測(cè)。同時(shí)處理標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和試劑空白，每個(gè)樣品一式3份。

1.2.2 ICP-MS測(cè)定條件

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀工作條件設(shè)定：射頻功率 1100 W，等離子體氣流速度 15.0 L/min，霧化氣流速 1.0 L/min，輔助氣流速 1.0 L/min，每個(gè)樣品重復(fù)3次。

1.2.3 準(zhǔn)確度和精密度

為評(píng)價(jià)方法的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)采用生物成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 10010a (GSB-2a小麥)作為參考。經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)小麥對(duì)比分析證實(shí)本方法準(zhǔn)確性良好，可滿(mǎn)足藜麥樣品中無(wú)機(jī)元素含量測(cè)定的要求。

取混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，在1.3.2的條件下連續(xù)進(jìn)樣6次，計(jì)算可得各元素的SRSD為0.20%～0.95%，表明儀器的精密度良好。

2 結(jié)果與分析

2.1 藜麥樣品礦質(zhì)元素含量

由檢測(cè)結(jié)果可知(表2)，30份藜麥中均含有豐富的礦質(zhì)元素，尤其是K、Ca、Mg 3種元素，其中含量最多的是K元素，最高可達(dá) 11104 mg/kg，這可能與K是植物生長(zhǎng)的必需元素有關(guān)，K可以維持細(xì)胞的正常含水量，提高植物的抗寒、抗旱能力[8]。藜麥中K元素含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Na元素的含量，符合現(xiàn)在營(yíng)養(yǎng)健康學(xué)所提倡的高K低Na的要求，為有心血管、高血壓疾病的患者提供幫助[9]。鍶(Sr)元素具有抗癌、抗衰老等作用[10]，3種顏色的藜麥都具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，經(jīng)常食用可補(bǔ)充人體所需的礦質(zhì)元素。3種顏色藜麥相比，礦物質(zhì)平均含量相差不是很大，但同一顏色藜麥中礦物質(zhì)元素的含量差異較大，這可能因其品種和生長(zhǎng)壞境不同所造成的。

表2 樣品中各元素含量

2.2 藜麥中的重金屬元素種類(lèi)及質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由表3 可知，以 GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》為參照標(biāo)準(zhǔn)，30份藜麥中汞元素均未檢出，其它重金屬元素均未超過(guò)其限量，因此不同顏色的藜麥在有害元素方面具有食用安全性。

表3 樣品中的重金屬元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.3 元素含量間相關(guān)性分析

2.3.1 黑藜麥中元素含量間相關(guān)性分析

表4結(jié)果表明，黑藜麥中元素含量之間大部分呈一定的正相關(guān)，其中Fe-K、Sr-K有顯著的正相關(guān)，F(xiàn)e-Mg、Fe-Sr、Sr-Mg有極顯著的正相關(guān)，Zn與Ca、Sr沒(méi)有相關(guān)性，Na與Fe、Mg、Sr呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)。

表4 黑藜麥中各元素含量間的相關(guān)性

2.3.2 白藜麥中元素含量間相關(guān)性分析

表5結(jié)果表明，白藜麥中元素含量之間大部分呈一定的正相關(guān)，F(xiàn)e-Mg有極顯著的正相關(guān)，Na與K、Ca沒(méi)有相關(guān)性，Na與Fe、Mg、Sr呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)。

表5 白藜麥中各元素含量間的相關(guān)性

2.3.3 紅藜麥中元素含量間相關(guān)性分析

表6結(jié)果表明，紅藜麥中元素含量之間大部分呈一定的正相關(guān)，其中Ca-K、Fe-K有顯著的正相關(guān)，Zn-K、Zn-Ca、Fe-Mg、Zn-Mg、Zn-Fe有極顯著的正相關(guān)。Zn與大部分元素有協(xié)同吸收作用。

表6 紅藜麥各元素間的相關(guān)性

3種不同顏色藜麥中Fe和Mg元素都呈極顯著相關(guān)性。Mg 是細(xì)胞新陳代謝過(guò)程中各種酶的活化劑，對(duì)人體正常生理功能有重要作用。 Fe 則是細(xì)胞色素氧化酶的輔基，具有良好的補(bǔ)血功能[11]。

2.4 不同顏色藜麥中礦質(zhì)元素的方差分析

通過(guò)對(duì)30份藜麥樣品進(jìn)行方差分析(表7)發(fā)現(xiàn)，P值均大于0.05，所以7種元素在不同顏色藜麥之間不具有顯著差異，推測(cè)7種礦質(zhì)元素含量的累積可能受很多因素的影響，受藜麥顏色的影響較小，可能與品種、生長(zhǎng)環(huán)境等因素有關(guān)。通過(guò)對(duì)比3種顏色藜麥中各元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，黑藜麥和紅藜麥中Ca、Mg、Sr 3種元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)均比白藜麥高，白藜麥中K元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)(6160.8 mg/kg)最高，其次是黑藜麥，紅藜麥最低。紅藜麥中Zn元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，其次是黑藜麥，白藜麥最低。

表7 不同顏色藜麥中礦質(zhì)元素的方差分析

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)30份三種不同顏色藜麥中11種無(wú)機(jī)元素含量分析發(fā)現(xiàn)，黑色、白色和紅色藜麥中K、Ca、Mg、Fe、Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，都是人體健康必須的元素，且不同顏色藜麥中的有害元素均未超標(biāo)，具有食用安全性。3種不同顏色藜麥中大多數(shù)礦質(zhì)元素間有協(xié)同作用，但是黑藜麥中Zn與Ca、Sr相關(guān)性較少，Na與Fe、Mg、Sr存在拮抗吸收作用；白藜麥中除Zn元素外，Na與其他元素相關(guān)性較差；紅藜麥中Zn與大部分元素有協(xié)同吸收作用。通過(guò)方差分析發(fā)現(xiàn)，7種元素在三種顏色藜麥中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不存在顯著差異性。因此，推測(cè)不同顏色的藜麥之間存在礦質(zhì)元素較大的含量差異和一定程度的品質(zhì)差異，可能與品種、生長(zhǎng)環(huán)境等因素有關(guān)，受藜麥顏色的影響較小。

本研究選用黑、白、紅3種不同顏色藜麥為研究對(duì)象，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法對(duì)其礦質(zhì)元素含量進(jìn)行了測(cè)定，但試驗(yàn)所選取的樣本較少，對(duì)不同顏色藜麥中礦質(zhì)元素差異情況的解釋具有一定的局限性。后續(xù)將進(jìn)一步擴(kuò)大不同顏色的樣本量，對(duì)其礦質(zhì)元素含量及其他營(yíng)養(yǎng)功能組成差異情況進(jìn)行更加全面深入的研究，為藜麥健康食品加工、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以及優(yōu)良品種選育提供數(shù)據(jù)支撐。