不同魔芋品种硒含量差异分析
摘要
关键词
魔芋;硒含量;测定
正文
魔芋(Amorphophallus konjac)为天南星科(Araceae)魔芋属(Amorphophallus)多年生宿根性球茎草本植物,雌雄同株,起源于印度和斯里兰卡,魔芋在全球共有163个品种,现分布于印度半岛及东亚洲各国及非洲的部分国家,别名有“磨芋”、“鬼芋”、“蒟蒻”、“妖芋”、“花麻蛇”等[1]。是一种喜阴怕晒型植物,其主要成分为淀粉和葡甘聚糖(KGM)。中国是世界上第一个研究并利用魔芋的国家,明代时期李时珍著作的《本草纲目》中记载,是一种艰苦、有毒、凉性的中草药[2]。魔芋富含葡甘聚糖、生物碱及多种矿物质等成分,具有降压补钙、抗癌、补钙、减肥和洁胃通便等多种功效。
根据调查发现陕西安康处于我国四大富硒地区之一,境内土壤含硒量平均为0.5677mg/kg,浓度适中,易于被植物吸收,魔芋能够吸收相当数量的硒并能正常生长,因此安康本地种植的魔芋在硒含量上具有一定的优势。魔芋富含淀粉、纤维素、生物碱、蛋白质及多种矿物质,特点是低蛋白质、热量低、高膳食纤维和矿物质,食用功效在抗癌消肿、润肠通便、活血化瘀、减少对脂肪吸收和充饥减肥方面体现,是众多糖尿病患者和肥胖者的首选食品。
科研人员对魔芋的研究从未停止,作为一种经济型作物为广大种植户带来稳定的收入,魔芋的营养价值与种植户的收入息息相关。魔芋的特性使魔芋食品在肥胖者人群中深受欢迎,甚至有一部分人将魔芋作为主食食用,以达到减肥目的。但是人体对硒的中毒量与需求量十分相近,我国推荐成人每天的生理需求量为最少50μg,最多不超过400μg,未成年人每天为20~50μg,婴儿每天15μg[3]。我国人均硒摄入量在5~10μg之间,远远低于标准值,因此合理健康的补硒刻不容缓。本试验对安康本地常见的三个品种魔芋进行硒含量的测定,分析其硒含量在食用安全性方面的利害。测定富硒魔芋的硒含量对研究其营养价值有十分重大的意义。
1 材料与方法
1.1 试验地点
试验于2019年10月~2020年1月在安康学院现代农业与生物科技学院食品分析实验室以及中国富硒产业研究院进行。
1.2 试验材料
供试材料为本地花魔芋(采自安康市汉滨区)、新品系花魔芋(采自南宫山)和秦魔1号花魔芋(采自岚皋县四季镇)3个魔芋品种。
检测仪器:LC-AFS 6500液相色谱-原子荧光联用仪(北京海光)。
试验试剂:(详见表1)。
表1 主要试剂表
药品试剂 | 级别 | 生产商 |
硼氢化钠(NaBH4) | AR | 湖北鑫瑞德化工有限公司 |
硝酸(HNO3) | AR | 上海祯泰化工有限公司 |
过氧化氢(H2O2) | AR | 天津欧博凯化工有限公司 |
盐酸(HCl) | AR | 青州市圣阳化工有限公司 |
1.3 试验设计
选择大小、品质一致的3个供试魔芋品种各一个,分别洗净、擦干、切成均匀薄片,放入烘箱中80℃烘48h后将烘干后的魔芋干片放入粉碎机粉碎,过筛40目得到的魔芋粉装袋待用。
将准备好的魔芋粉经过强酸消解,以3个不同魔芋品种为处理,测定不同魔芋品种硒含量重复3次,结果与本地富硒食品硒含量标准值为参照值进行对比分析。
1.4 试验方法
1.4.1 原子荧光光谱法原理
样品在经过混酸(硝酸:高氯酸=9:1)加热消化后,在盐酸中将样品中的六价硒还原成四价硒,用硼氢化钠作还原剂将四价硒在盐酸中还原成硒化氢,由载气(氩气)带入原子点火器中进行原子化,在晒空心阴极灯照射下,基态硒原子被激发至高能态,在去活化回到基态时,发射出的荧光波长具有特征性,其荧光强度与硒含量成正比。
1.4.2 制作标准曲线
硒标准中间液配制:用移液枪吸取1.00mL硒标准溶液(1000mg/L)于10mL空容量瓶中,加(5+95)盐酸溶液定容至刻度处(100mg/L)摇匀待用。
硒标准使用液配制:用移液枪精确吸取配置好的硒标准中间液1.00mL于100mL空容量瓶中,用(5+95)盐酸溶液定容至刻度处(1.00mg/L)摇匀待用。
硒标准系列溶液:用移液枪分别精确吸取配置好的硒标准使用液0.10mL、0.20mL、0.40mL、0.80mL、1.20mL、2.00mL加入到标好号的100mL空容量瓶中,加入(5+95)盐酸溶液定容至刻度处摇匀,此时硒标准液浓度分别为1μg/L、2μg/L、4μg/L、8μg/L、12μg/L和20μg/L。
将配置好的硒标准系列溶液按质量浓度由低到高的规律依次放入自动进样机,测定硒标准系列溶液的荧光强度,以硒的浓度(μg/L)为X轴,荧光强度为Y轴,绘制出标准曲线(图1)。
从图1可以清晰看出,当硒浓度在1-20μg/L之间时,标准曲线具有良好的线性关系,得到回归方程:y=147.91x-132.3,相关系数为r=0.9991,标准偏差为6.596%,试验可以将其作为标准曲线使用。样品上机检测(待测样品管位为12-17号),检测两次荧光强度取平均值。
1.4.3 样品测定
测定样品硒含量前检验标准系的偏差,如达到规定标准则继续进行检测,反之则需重新建立标准系。将3个品种魔芋的粉分别放入105℃烘箱中烘至恒重,称样0.5000g进行上机测定前酸解消化处理,将处理过的待测样品上机测定其荧光强度(A.U.),计算样品中的硒含量。
1.5 数据处理
采用Microsoft Excel 2016和SPSS Statistics 19软件对试验数据进行整理、统计和分析。
2 结果与分析
2.1 不同魔芋品种硒含量差异性比较
表2 不同魔芋品种硒含量及差异性
魔芋品种 | 硒含量 (mg/kg) | 差异显著性 | |
0.05 | 0.01 | ||
秦魔1号花魔芋 | 0.4033±0.0048 | a | A |
新品系花魔芋 | 0.1065±0.0008 | b | B |
本地花魔芋 | 0.0732±0.0025 | c | C |
秦魔1号花魔芋的平均硒含量比新品系花魔芋和本地花魔芋分别高278.7%和451.0%(表2),新品系花魔芋平均硒含量比本地花魔芋高45.5%,在硒含量上秦魔1号花魔芋在三个品种中具有绝对的优势。
表3 不同魔芋品种硒含量方差分析
源 | df | SS | MS | F | F0.05 | F0.01 |
魔芋品种 | 2 | 0.099 | 0.0495 | 9699.446** | 5.14 | 10.29 |
误差 | 6 | 0.000 | ||||
总计 | 9 |
由表3可知:因为F>F0.01,P<0.01所以三个魔芋品种的硒含量差异极显著,即秦魔1号花魔芋硒含量极显著于新品系花魔芋和本地花魔芋,新品系花魔芋和本地花魔芋差异极显著。
2.2 不同魔芋硒含量与富硒食品标准对比分析
表4 不同魔芋硒含量与富硒食品标准值差异率
品种 | 样品硒含量(mg/kg) | 富硒食品标准 (mg/kg) | 差异率(%) |
秦魔1号花魔芋 | 0.4033 | 0.1000 | 303.3000 |
新品系花魔芋 | 0.1065 | 0.1000 | 6.5000 |
本地花魔芋 | 0.0732 | 0.1000 | -26.8000 |
与安康本地发布的富硒食品标准DB6124.01-2010[4]中蔬菜类的硒含量标准值(0.1mg/kg)为标准,对本试验所选用样品进行对比分析(表4),发现秦魔1号花魔芋和新品系花魔芋,达到了富硒食品的标准含量,因此可以将其作为富硒食品来命名和食用。
2.3 不同硒含量魔芋食用安全性分析
对三个魔芋品种在硒含量的食用安全方面进一步研究(结果见表5),参考《中国居民膳食营养素参考摄入量》[5]中建议我国成人每日摄入50μg的硒元素,每日摄入超过400μg就会对人体健康不利。
表5 不同硒含量魔芋成人每日建议及安全摄入量
品种 | 硒含量 (mg/kg) | 建议摄入量(kg) | 最高摄入量 (kg) |
秦魔1号花魔芋 | 0.4033 | 0.1240 | 0.9918 |
新品系花魔芋 | 0.1065 | 0.4695 | 3.7559 |
本地花魔芋 | 0.0732 | 0.6831 | 5.4645 |
我国居民膳食指南建议成人每日的蔬菜摄入量为300g-500g,结合表5数据分析,食用单一蔬菜补充硒元素时,秦魔一号花魔芋效果最佳,新品系花魔芋次之,而本地花魔芋的摄入量过多不建议单一食用。每日补硒的临界摄入量秦魔1号需要0.9918kg在三个品种中最少,按照膳食指南标准,每日摄硒量在安全范围之内,符和食用安全规范。
3 讨论
3.1 试验研究结果讨论
本试验研究以三个不同品种的花魔芋为试验材料,研究不同魔芋品种硒含量的差异以及对其食用评价的研究,在置信度为95%和99%检验其差异性,发现误差接近0,结果具有极高的可信度,所以认为不同魔芋品种之间硒含量的差异极显著,之后又将结果与多个标准进行对比,研究不同魔芋的食用评价,并对不同魔芋的硒含量是否超过安全阈值进行了研究,最终确定秦魔1号花魔芋在所测样品中最优。
3.2 试验误差原因分析
本试验建立的标准系相对标准偏差达到6.596%误差相对较大,通过与杨平[6]测阴地蕨的硒含量试验对比后发现,采用的检测方法都是原子荧光光谱法,但是建立的标准系不同,与《食品安全国家标准食品中硒的测定》[7]中规定的20%比较,本试验所测得的数据误差在规定范围内,试验数据具有研究价值。
3.3 影响魔芋硒含量的因素
安康市硒资源分布并不均匀,其中以紫阳县为最,在硒含量上比安康市其它区县高出35.95%-427.54%,而魔芋具有较强的吸收硒的能力,李彦军等测定花魔芋(采自紫阳富硒地带)硒含量为1.2mg/kg,与本试验数据的材料硒含量差异较大,超出品种对魔芋硒含量的影响,因此影响魔芋硒含量的因素与生长地区土壤的硒含量有一定关联。
3.4 试验设计可供改进的方案
本试验中所选用的三种试验材料分别来自岚皋县、南宫山和汉滨区,从试验结果可知,硒含量依次递增,但不能从根本上说明是由于品种不同导致的硒含量差异,也可能与当地土壤硒含量有关。因此在选择试验材料时应选用不同魔芋品种在同一土壤硒浓度下种植的魔芋为材料。而且本试验只测量了魔芋的硒含量,数据较为单一,应测量多个类型数据进行比较分析,分析数据之间的相关性,是否对魔芋硒含量产生影响。还可以在魔芋种植时进行不同处理,分析不同处理间的硒含量差异,提高试验结果可靠性。
4 结论
本试验检测硒含量方法采用原子荧光光谱法,以秦魔1号花魔芋、新品系花魔芋和本地花魔芋为试验材料,测定了三种魔芋的平均硒含量在0.40-0.07mg·kg-1之间。试验结果表明:该方法精密度和误差率符合检测要求;不同魔芋品种之间硒含量的差异极显著,结合安康市富硒食品标准,秦魔1号花魔芋与新品系花魔芋符合富硒食品命名及食用要求,在食用安全性方面,三个品种均未超标(最高硒含量不超过0.5mg/kg)。秦魔1号花魔芋所测指标均高于新品系花魔芋和本地花魔芋,在所测样品中营养价值更具优势。
参考文献
[1]周启武,桂云霞,李明灿,等.五种魔芋中主要营养成分及重金属元素分析[J/OL].食品工业科技:1-11[2020-04-30].
[2]黄晴.两种魔芋精粉的基础应用特性研究[D].华中农业大学,2016.
[3]吕战伟.牛奶中硒含量测定方法的分析[J].饲料博览,2010(08):39-41.
关玉梅.硒与缺硒对机体的影响[J].微量元素与健康研究,2002(04):84-85.
[4]安康市地方标准.DB6124.01-2010,富硒食品硒含量分类标准[S].安康:安康市质量技术监督局, 2010:2-4.
[5]程义勇.《中国居民膳食营养素参考摄入量》2013修订版简介[J].营养学报, 2014, 036(004): 313- 317.
[6]杨平,李红成,唐文华,等.原子荧光光谱法测阴地蕨的硒含量[J].凯里学院学报,2012, 30(3): 62- 64.
[7]GB/T 5009.93-2017,中国标准书号[S].北京:中国标准出版社,2017.
作者简介:王晓平,男,汉族,农艺师,1965年5月出生,大专学历,园艺专业毕业。1985年参加工作,一直从事新农药、器械引进试验、示范等推广工作。
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