孟君 郭全海 陳晨 張峻松

摘要：選取相同生長環(huán)境下的荊芥、藿香和小茴香3種蔬菜，以微波消解法對樣品進行前處理，在優(yōu)化的測定條件下采用原子吸收光譜法測定樣品中鉀（K），鈣（Ca），鎂（Mg），鉛（Pb）4種元素含量.結(jié)果表明：荊芥、藿香和小茴香的莖和葉中均含有較豐富的K，Ca，Mg.同時，3種蔬菜全株中均檢測到一定含量的重金屬元素Pb.4種元素在蔬菜中不同部位的富集特性具有明顯差異.其中，K較易富集在荊芥莖、藿香莖和小茴香葉中，Ca和Mg較易富集在3種蔬菜葉中.在日常生活中，人們可以根據(jù)不同蔬菜所含微量元素、礦物質(zhì)的不同，針對自身的需求選擇蔬菜，保持微量元素在體內(nèi)的平衡，促進身體健康.

關(guān)鍵詞：蔬菜;礦質(zhì)元素;富集;微波消解;原子吸收

中圖分類號：TS201.6文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.2096-1553.2019.01.003

文章編號：2096-1553（2019）01-0021-06

0 引言

隨著人們對食品營養(yǎng)安全的日益重視，了解蔬菜礦物質(zhì)元素含量及其種植土壤中是否存在重金屬污染顯得十分重要.

荊芥（Nepeta cataria L.），原名假蘇，土名姜芥，屬唇形科植物，其干燥莖葉和花穗可入藥，具有發(fā)汗、解熱等功效，是中華常用草藥之一.此外，荊芥因含有特殊的芳香氣味，也可作為烹飪原料，是夏季綠葉蔬菜絕佳的調(diào)味品，不僅味道鮮美，還具有防暑、開胃健脾、抗菌抗炎等作用[1-2].

藿香（Agastache rugosa），別名排草香、大葉薄荷、山薄荷等，屬唇形科藿香屬芳香草本植物，是我國傳統(tǒng)的藥食同源植物，在全國各地廣泛分布.藿香具有芳香化濕、祛暑解表、和中止嘔等功效，可全草入藥，食用價值也較高.由于藿香氣味清爽甘甜，用其制作的菜肴風味獨特，成為近幾年在烹飪行業(yè)用得較多的中草藥調(diào)味品之一[3-6].

小茴香（Foeniculum vulgare），別名茴香、甜茴香等，屬傘形科茴香屬，多年生草本植物，現(xiàn)在我國各地區(qū)均有栽培.小茴香具有特殊的香味，其種子和揮發(fā)油是重要的調(diào)味香料，可直接用于烹調(diào)和制作調(diào)味品.小茴香的嫩莖葉也是一種芳香性蔬菜，可直接食用，在我國主要用于餡食[7].小茴香是我國衛(wèi)生部于2002年公布的《關(guān)于進一步規(guī)范保健食品原料管理的通知》中規(guī)定的藥食同源植物.作為中藥，小茴香具有明目健腦、消咳止喘、緩解胃病和腎病等重要的藥理作用[8].

以上3種調(diào)味品蔬菜都是藥食同源的常見植物，其中藥作用的發(fā)揮主要依賴于多種活性成分的協(xié)同作用，而礦物質(zhì)元素作為中藥歸經(jīng)和藥性物質(zhì)基礎(chǔ)的組成部分，也是該調(diào)味品蔬菜發(fā)揮藥效的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一[9].

礦物質(zhì)元素與人體健康關(guān)系密切，攝入過量或不足都會使機體產(chǎn)生不同程度的生理異常甚至引發(fā)疾病[10].

在人體內(nèi)，鉀元素（K）能夠維持細胞的內(nèi)外滲透平衡和神經(jīng)細胞膜的生物興奮性，具有信息傳遞的作用[11];鈣元素（Ca）除作為骨質(zhì)的主要成分外，還能夠降低毛細血管壁的通透性，有抗炎消腫、抗組織胺作用;鎂元素（Mg）是體內(nèi)重要的電解質(zhì)，在細胞外液中的含量僅次于K，廣泛參與蛋白質(zhì)合成和能量代謝，是許多酶的活化因子， 還是神經(jīng)細胞中含量最多的礦物質(zhì)元素，能保證神經(jīng)機能正常運行[12];而重金屬中污染環(huán)境最普遍的元素之一鉛（Pb）[13]，在人體內(nèi)不能被降解，容易蓄積，從而使蛋白質(zhì)變性，酶失去活性，對組織細胞造成結(jié)構(gòu)和功能上的損害.

鑒于此，本文選取相同生長環(huán)境條件下的荊芥、藿香和小茴香3種藥食同源的調(diào)味品蔬菜，以微波處理樣品，采用火焰原子吸收光譜法對其莖、葉中的K，Ca，Mg 3種礦物質(zhì)元素含量和重金屬元素Pb含量進行比較分析，以期考察藥食同源蔬菜中礦物質(zhì)和重金屬元素的富集特性，并為安全營養(yǎng)藥食同源蔬菜的篩選和日常生活中合理的膳食選擇提供理論指導(dǎo).

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料與試劑

實驗材料：荊芥、藿香、小茴香，均采自駐馬店市自耕土地.

主要試劑：濃HNO3（GR），煙臺市雙雙化工有限公司產(chǎn);K，Ca，Mg，Pb元素標準儲備溶液（1000 μg/mL），北京中治標準樣品有限公司產(chǎn);La（NO3）3，CsCl，上海阿拉丁生化科技股份有限公司產(chǎn).

1.2 實驗儀器與設(shè)備

DHG-9145A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器公司產(chǎn);CP214型電子天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司產(chǎn);Speed Wave MWS-3型微波消解儀，德國Berghof公司產(chǎn);AA240FS型和AA240Z型原子吸收光譜儀，

Pb空心陰極燈，

美國瓦里安公司產(chǎn);K，Ca，Mg空心陰極燈，威格拉斯儀器（北京）有限公司產(chǎn).實驗所用玻璃儀器均用體積分數(shù)為10%的HNO3溶液浸泡24 h，并用去離子水清洗干凈后烘干備用.

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品前處理

將采集于相同生長環(huán)境條件下的新鮮荊芥、藿香、小茴香，分別用不銹鋼剪刀分成莖、葉兩部分，依次用自來水、蒸餾水和去離子水沖洗干凈，自然晾曬后置于80 ℃烘箱中烘干，再用研缽粉碎，過100目篩子，最后將過篩樣品裝入塑料保鮮袋中備用.

蔬菜中的礦物質(zhì)元素與有害重金屬元素主要以有機物的狀態(tài)存在，為準確測定其含量，需將有機態(tài)金屬離子消解為無機態(tài)金屬離子.樣品的消解方法通常有干法消解、濕法消解和微波消解[14-15].微波消解法是近年來興起的樣品前處理方法，因其是在封閉環(huán)境下完成消解的，故能同時克服干法消解易造成元素損失和濕法消解易帶入污染物的缺點.此外，樣品在高溫、高壓同時作用下，消解速度大幅度提高，被廣泛應(yīng)用于生物[16]、食品[15]等領(lǐng)域.因此本實驗選取微波消解法對樣品進行前處理.

1.3.2 微波消解程序的選擇

稱取荊芥葉 0.203 6 g，荊芥莖0.200 2 g，藿香葉0.204 5 g，藿香莖0.200 5 g，小茴香葉0.200 2 g，小茴香莖0.200 8 g，分別置于消解罐中，加入6 mL濃HNO3，過夜.次日將經(jīng)過夜反應(yīng)的消解罐置于微波消解儀中，在優(yōu)化后的消解條件（見表1）下進行樣品消解處理.將得到的澄清透明消解液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，用去離子水定容至刻度，同時做空白試劑，置于4 ℃冰箱中保存，待測.

1.3.3 蔬菜樣品中的4種元素含量測定的最佳工作條件

采用火焰原子吸收光譜法測定蔬菜樣品中的K，Ca，Mg和Pb含量，4種元素測定的最佳工作條件見表2.

1.3.4 4種元素標準系列溶液的配制

質(zhì)量濃度為100 μg/mL的 K，Ca，Mg，Pb標準儲備液的配制：準確移取5.0 mL各元素標準溶液（1000 μg/mL）置于50 mL容量瓶中，用體積分數(shù)為1%的HNO3定容至刻度線，搖勻，待用.

分別取上述4種元素的標準儲備液（100 μg/mL）配制各元素的標準系列溶液.其中，Ca和Mg的標準系列溶液中要加入釋放劑La（NO3）3溶液，并使其最終質(zhì)量濃度為6.65 g/L;K的標準系列溶液中要加入抑制K電離的抑制電離劑CsCl，并使其最終質(zhì)量濃度為3 g/L.4種元素標準系列溶液的具體配制見表3.

1.4 加標回收試驗和精密度考察

選擇將測定過程中干擾因素多、靈敏度低的Ca作為加標元素進行實驗，研究所測樣品的加標回收情況，以進一步驗證測定結(jié)果的準確性.取1.3.2制備的6種消解液各5 mL，分別加入一定質(zhì)量濃度的Ca標準溶液，按照表2所示的儀器工作條件，測定加標后各樣品中Ca的含量，加標公式[17]如下：

R=C2V2-C1V1/C0V0

式中，R為回收率/%，C2為加標后測得質(zhì)量濃度/（mg·L-1），V2為加標后樣品體積/mL，C1為加標前（第1次）測得質(zhì)量濃度/（mg·L-1），V1為加標前樣品體積/mL，C0為加入Ca標準溶液后的質(zhì)量濃度/（mg·L-1），V0為加入Ca標準溶液后的體積/mL.

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品中4種元素含量的分析

2.1.1 4種元素的線性回歸方程與線性相關(guān)系數(shù)

在最佳的測定條件下，采用火焰原子吸收法對4種元素的標準系列溶液進行測定，得到各元素的線性回歸方程和線性相關(guān)系數(shù)，如表4所示.由表4可知，在4種元素的標準系列溶液濃度范圍內(nèi)，所得線性回歸方程的相關(guān)系數(shù)在0.990 4～0.999 5之間，表明此方法穩(wěn)定性較好.

2.1.2 樣品中各元素含量的測定結(jié)果與分析

3種蔬菜全株樣品、莖和葉中4種元素的含量如圖1和圖2所示.

1）由圖1可知，K，Ca，Mg在3種蔬菜中的含量均較為豐富，同時在樣品中也檢測出一定量的重金屬元素Pb.4種元素在測定的3種蔬菜樣品中的含量高低分別為：荊芥中K>Mg>Ca>Pb，藿香中K>Ca>Mg>Pb，小茴香中 K>Ca>Mg>Pb.

2）由圖2可知，3種蔬菜的莖、葉對同種元素的富集特性不同，荊芥和藿香莖中K含量遠高于其在葉中的含量，約是葉中含量的3倍;而小茴香葉中K元素含量約是其在莖中含量的2倍，這可能是由于土壤中K在不同植物中的遷移速度不同所致.Ca在3種蔬菜葉中的含量均高于其在莖中的含量，荊芥葉中Ca含量是在莖中含量的7倍;藿香葉中的Ca含量是其在莖中含量的1.6倍;小茴香葉中Ca含量是其在莖中含量的2.8倍.

Mg在3種蔬菜葉中的含量均高于其在莖中的含量，

說明Mg元素主要富集在光合作用強的葉部位，由此看出，蔬菜中的Mg不僅來自土壤中Mg元素的遷移，還與植物的光合作用有關(guān).葉中含有大量的葉綠素，而Mg是葉綠素的主要成分.Pb主要富集在荊芥和藿香的莖中，含量分別為0.15 mg·g-1和 0.094 mg·g-1.在小茴香莖中檢測到Pb，而小茴香葉中Pb的含量高達0.482 mg·g-1.參考GB 2762—2005的有關(guān)規(guī)定[18]，球莖和葉類蔬菜中的有害重金屬元素指標：Pb含量≤0.3 mg·kg-1.由此看出，在所測的3種蔬菜中，小茴香葉中Pb含量超出了國家規(guī)定的衛(wèi)生標準，表明蔬菜的生長已受到土壤和空氣等環(huán)境介質(zhì)的污染.從所測得的3種蔬菜中Pb的含量來看，相同生長環(huán)境條件下，小茴香具有較強的富集Pb的能力，其中葉子是Pb元素的主要富集部位.這可能是小茴香生長過程中，土壤中Pb較易遷移到小茴香葉中，也可能是小茴香葉較容易從污染的空氣中吸收并富集Pb的緣故.

元素進入植物的主要途徑有兩種：一是被植物根部吸收;二是被植物的葉面吸收.蔬菜是最易吸收重金屬元素的農(nóng)作物，蔬菜中的重金屬含量超標主要是空氣、土壤污染所致[19].

2.2 加標回收實驗和精密度實驗結(jié)果

樣品中Ca元素的加標回收率和測定的精密度如表5所示.由表5可知，各樣品的Ca回收率在86%～119%之間，精密度在 0.1%～1.0%之間，表明本實驗方法精密度較好，準確性較高.

2.3 樣品測定的干擾因素與消除方法

因K在空氣-乙炔火焰中易電離，測定時在K標準溶液與樣品溶液中均需加入比K更易電離的Cs+溶液，以有效抑制K的電離.本實驗結(jié)果表明，在標準溶液和樣品中加入3 g/LCsCl溶液可大大提高測定的靈敏度.

Ca，Mg在空氣-乙炔火焰中測定有干擾產(chǎn)生，這種干擾需在溶液中加入釋放劑來消除.該實驗在系列標準溶液和樣品中均加入6.65 g/L硝酸鑭溶液作為釋放劑，以滿足測定的要求.

未見Pb在空氣-乙炔火焰中有關(guān)陽離子干擾的報道，在波長217.0 nm下，非特征吸收較強.本實驗采用扣除背景方法以消除相應(yīng)的干擾.

3 結(jié)論

本文采用火焰原子吸收光譜法對相同生長環(huán)境條件下3種蔬菜荊芥、藿香、小茴香中4種金屬元素K，Ca，Mg，Pb的含量進行測定，比較4種元素分別在3種蔬菜全株、莖和葉中的富集特性.結(jié)果表明，K，Ca，Mg含量在3種蔬菜全株中的含量均較為豐富，但同時也檢測到一定含量的重金屬元素Pb.各種重金屬元素在蔬菜不同生長部位的富集量有一定的差異，反映出這些元素在不同植物體內(nèi)的代謝和遷移能力不同.其中，K較易富集在荊芥莖、藿香莖和小茴香葉中，Ca和Mg較易富集在3種蔬菜葉中.

3種蔬菜中都含有一定量的重金屬元素Pb，其中小茴香葉中的Pb含量已超過了國家規(guī)定的衛(wèi)生標準，應(yīng)引起注意.

本文研究結(jié)果顯示，生長環(huán)境條件相同的不同植物，其微量元素種類和含量均有較大差別，這為研究蔬菜中微量元素與生長環(huán)境之間的關(guān)系，進而促進其合理食用和藥用，指導(dǎo)人們健康飲食提供了理論參考.在日常生活中，人們可以根據(jù)不同蔬菜所含微量元素、礦物質(zhì)的不同，針對自身的需求進行選擇，保持微量元素在體內(nèi)的平衡，促進身體健康.

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