不同生长阶段盐地碱蓬矿物质元素和重金属含量分析

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  摘要:采用电感耦合等离子体质谱仪测定了盐地碱蓬生长期、开花期、结果期的矿物质元素和重金属含量,并进行了比较分析。结果表明:盐地碱蓬含有丰富的矿物质元素Na(13 203-49 166 mg/kg)、Mg(12792 -20242 mg/kg)、Ca(5133~6913 mg/kg)、K(1578~3368 mg/kg)、Fe(412~937 mg/kg)及一定量的重金属元素As(0.16-0.27 mg/kg)、C(l(0.21-0.49 mg/kg)、Pb(0.69~1.70 mg/kg)、Hg(0.012~0.026 mg/kg),其中Zn、K、Na含量在生长期最高,Mg含量在开花期最高,Fe、Mn、Cu、Ca、Se含量在结果期最高,结果期的盐地碱蓬对As、Cd、Hg的富集能力较强,并且各种矿物质元素和重金属在不同生长阶段含量高低次序基本一致。本研究为进一步探讨盐地碱蓬的药理作用和合理开发利用该植物资源提供一定的科学依据。
  关键词:盐地碱蓬;矿物质元素;重金属;电感耦合等离子体质谱仪(ICP - MS);含量
  Analysis of Contents of Mineral Elements and HeavyMetals in Suaeda salsa at Different Growth Phase Xu Jingl'2 , Wu Ruiliangl , Dai Yuehujl , Shen Xiaoyanl , Pang Weina
  Abstract The content of mineral elements and heavy metals in Suaeda salsa in different growth phase(growing stage, flowering stage, and fruiting stage) were determined by ICP - MS and were compared. Theresults showed that Suiaeda salsa contained high contents of mineral elements, such as Na ( 13203一49166mg/kg) , Mg (12792~20242 mg/kg) , Ca (5133~6913 mg/kg) , K (1578~3368 mg/kg) and Fe (412~937 mg/kg) , as well as a certain amount of heavy metals such as As (0.16~0. 27 mg/kg) , Cd (0.21~0.49 mg/kg) , Pb (0.69~ 1.70 mg/kg) and Hg (0.012~0.026 mg/kg) . The contents of Zn, K and Na inSuaeda salsa at growing stage were the highest, the Mg was rich at flowering stage and the Fe, Mn, Cu, Caand Se was rich at fruiting stage. As.Cd and Hg were enriched by Suaeda salsa at fruiting stage , and the orderof contents of mineral elements and heavy metals in different growth phases were basically the same. The re-sults would provide foundation for further exploitation and use of Suaeda salsa.
  Keywords Suaeda salsa; Mineral element; Heavy metal; Inductively coupled plasma mass spectrome-try ( ICP-MS) ; Content
  鹽地碱蓬(Suaeda salsa),又名赤碱蓬、黄须菜,为藜科碱蓬属植物。一般生于海滨、荒漠低处的盐碱荒地上,是一种典型的盐碱地指示植物[1],具有较强的抗盐和耐盐能力,对于海岸带生态系统的稳定性和演替起着重要作用。盐地碱蓬资源丰富,取材容易,味道鲜美,目前人们常把它作为一种野生蔬菜食用。2013年1月4日盐地碱蓬籽油被中国卫生部批准为中国新资源食品。盐地碱蓬5月下旬即可采摘上市,延续到8月中下旬,能采摘5~6次,采摘嫩芽长度一般不超过10cm,以确保其鲜嫩可口。8月中下旬大量开花,碱蓬由下往上分期成熟,成熟的种子呈黑色或棕色,易脱落,一般在10月下旬至11月上旬收获[2,3]。试验分析发现,碱蓬含有丰富的脂肪和蛋白质,其嫩茎叶中蛋白质含量占干物质的40%,与大豆相当。另外其矿物质、微量元素和维生素含量也很丰富,营养元素如Ca、P、Fe、Zn、Se等[4],含量均高于菠菜、番茄和胡萝卜等蔬菜[5]。碱蓬茎、叶和种子氨基酸含量高且结构均衡,优于螺旋藻、大豆、鸡蛋中氨基酸的组成。另外盐地碱蓬咸凉无毒,有清热、消积等功效,具有较高的药用价值。现代医学研究发现,碱蓬属植物种子油富含人体生长发育所必需的脂肪酸、亚油酸和亚麻酸,且不饱和脂肪酸含量高,具有降糖、降压、扩张血管、防治心脏病、增强人体免疫力和抗衰老等药用效能[7,8]。现代药理学研究表明,碱蓬提取物的甲酯化产物对急性炎症有明显的抑制作用,其幼苗的分离提取物也对机体具有增强非特异性免疫功能的作用[9]。
  目前,关于盐地碱蓬中矿物质元素和重金属元素含量的研究报道[10-13]较少,且尚未见有针对不同生长阶段盐地碱蓬的系统性研究报道。本研究采用电感耦合等离子体质谱仪(inductivelv cou-pled plasma mass spectrometry,ICP - MS)检测生长期、开花期、结果期盐地碱蓬的矿物质元素和重金属元素含量,对比分析其在不同生长阶段的富集,为进一步开发利用此资源提供理论依据。   1 材料与方法
  1.1 材料与试剂
  生长期、开花期、结果期盐地碱蓬分别于2017年7月22日、9月9日、11月27日采自山东省潍坊市滨海开发区沿海滩涂,采摘在早晨露水干后进行,采摘嫩芽长度不超过10cm,装袋保存。
  HNO3:优级纯,国药化学试剂集团生产;标准溶液:混合标准溶液( As、Pb、Hg、Se、Cd、Cu、Zn、Mn浓度均为10 mg/L,Fe、K、Ca、Na、Mg浓度均为1000 mg/L);内标溶液:10 mg/L(5% HN03介质);调谐溶液:1 μg/L(5% HN03介质)。以上药品均为Agilent公司生产。
  1.2 仪器
  Agilent 7500a电感耦合等离子体质谱仪(美国Agilent公司);Mars全自动微波消解仪(美国CEM公司);AB265 -S分析天平(瑞士METTLER公司);Element AlO超纯水机(美国Milliore公司);DHG - 9070电热鼓风干燥箱(上海精宏)。1.3测定方法
  采用微波消解的前处理方法消解样品,ICP -MS测定盐地碱蓬中的矿物质元素Fe、Mn、Cu、Zn、K、Mg、Ca、Na、Se和重金属元素As、Cd、Pb、Hg含量[13]。该法前处理简单、损失少、速度快;且检测元素简单、快速、检出限低、准确度好、精密度高。
  1.3.1 样品处理 盐地碱蓬采摘后即带回实验室,电热鼓风干燥箱80℃条件下烘干,用粉碎机粉碎,过60目筛,置干燥器内备用。精密称取约0.5g样品,使用微波消解仪进行消解,条件为消解功率1000W,在10 min内升温至180℃,保持5min,再在5min内升温至2000C,消解25min。冷却至室温后,将消解液转移至100mL容量瓶中,用超纯水洗涤消解罐3次,合并洗涤液于容量瓶中并定容至刻度,混匀备用,同时做空白试验。1.3.2标准溶液的配制 准确吸取标准储备液,用5% HN03分别配制As、Pb、Hg、Se、Cd、Cu、Zn、Mn、Fe、K、Ca、Na、Mg系列标准溶液。
  1.3.3 样品测定在仪器分析过程中,内标管始终插入内标液,样品管依次由小到大插入各个质量浓度的标准液中测定,得到标准曲线。样品测定时,将样品管插入供试样品溶液中,测定得到供试样品的质量浓度。
  2 结果与分析
  2.1 盐地碱蓬矿物质元素含量
  检测结果(表1)表明,不同生长阶段的盐地碱蓬中都含有人体必需的矿物质元素,所测的9种矿物质元素中,Na、Mg、Ca、K、Fe含量较高,各元素含量分别为:Na 13 203~49 166 mg/kg,Mg12792~20242 mg/kg,Ca 5133~6913 mg/kg,K1578~3 368 mg/kg,Fe 412—937 mg/kg。同时含有一定量的Zn、Mn、Cu、Se,其中Zn含量为3.0~63.0 mg/kg,Mn为24~38 mg/kg,Cu为8.4~10.0 mg/kg,Se为0.037~0.140 mg/kg。各种矿物质元素在不同生长阶段含量高低次序基本一致,其中生长期9种元素含量依次为Na>Mg>Ca>K>Fe>Zn>Mn>Cu>Se,开花期依次为Na>Mg>Ca>K>Fe>Mn>Cu>Zn>Se,结果期依次为Na>Mg>Ca>K>Fe>Mn>Cu>Zn>Se。同一元素在不同生长期含量不同,Zn、K、Na含量在生长期最高,Mg含量在开花期最高,Fe、Mn、Cu、Ca、Se含量在结果期最高。
  2.2盐地碱蓬重金属含量
  由表2看出,不同生长阶段的盐地碱蓬体内含有微量重金属Pb、Cd、As、Hg,其中Pb含量0.69~1.70 mg/kg, Cd 0.21~0.49 mg/kg, AsO.16~0.27 mg/kg, Hg0.012~0.026 mg/kg。同时不同生长阶段重金属含量高低次序一致,均为Pb>Cd>As>Hg,Pb含量明显高于其它元素。同一元素在不同生长期含量不同,As、Cd、Hg含量均在结果期最高,Pb含量在开花期最高。由此可以看出结果期重金属的富集能力最强,生长期和开花期重金属的富集能力较弱。
  3 讨论与结论
  本试验结果发现,矿物质元素中Zn、K、Na含量在生长期最高,Mg含量在开花期最高,Fe、Mn、Cu、Ca、Se含量在结果期最高,并且各种矿物质元素在不同生长阶段含量高低次序基本一致,Na含量明显高于其他元素。不同生长阶段盐地碱蓬中矿物质元素的差异性可能受到植物在不同生长期对矿物质吸附能力的内部因素以及温度、水分等外部环境的影响,同时由于盐地碱蓬生长在盐碱地上,因此吸附Na元素较多。从营养学角度来看,結果期盐地碱蓬营养价值相对高些,但是通常人们只选取结果期的种子用来榨取碱蓬籽油,造成浪费,可以把这个时期的盐地碱蓬收集作为食品加工的原料食用。从药理学角度来看,矿物质是药性物质基础的重要组成部分,对许多生物分子的活性起着关键的调控作用,并通过络合、螯合等方式发挥药效,盐地碱蓬的药用价值跟Ca、Zn、Fe、Mn、Mg等矿物质元素的存在密不可分。
  重金属含量测定结果表明,盐地碱蓬在不同生长阶段富集含量高低次序一致,Pb含量最高,同时不同生长阶段对比发现盐地碱蓬在结果期对As、Cd、Hg的富集能力较强,生长期和开花期重金属的富集能力较弱。这说明采集地土壤中存在一定的Pb污染,可根据产品的需要对重金属进行去除。
  总体看来,盐地碱蓬的各个生长阶段营养成分丰富齐全,是较好的天然营养保健食品资源,具有较高的食用和药用价值,可进一步开发成食品、保健品和药品等。例如大量运动后需要补充电解质,富含Na、Mg、K、Ca可用于开发电解质饮料,来稳定运动中的血钠、血钾、血镁浓度[15],同时可以开发成清脆可口的调味菜[16]。另外盐地碱蓬含有的重金属可通过合理选择栽培地域并进行科学的栽培管理进行去除,例如做好盐地碱蓬生产基地的选址,对土壤重金属残留状况进行定期的监测,对重金属污染的土壤采取合理的物理、化学及生物措施进行修复[17],同时可以通过食品深加工技术去除,以提高其食用安全性。本研究为进一步探讨不同生长阶段盐地碱蓬营养成分和药理作用提供理论依据,也为综合开发利用该植物资源提供一定的参考。 参考文献:   [1] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志(第二十五卷第二分册)[M].北京:科学出版社,1990:115 - 135.
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