王志昱，劉澤靜，王穎，孫兆鵬，張曉瑜，王乙惠，張桂芳

（煙臺市疾病預(yù)防控制中心，山東煙臺264003）

5種作物中9種有益元素含量的測定及比較

王志昱，劉澤靜，王穎，孫兆鵬，張曉瑜，王乙惠，張桂芳*

（煙臺市疾病預(yù)防控制中心，山東煙臺264003）

檢測煙臺市售的土豆與小麥粉、玉米粉、大米、小米等作物中鐵（Fe）、鈣（Ca）、鋅（Zn）、銅（Cu）、錳（Mn）、鋰（Li）、鎳（Ni）、鉻（Cr）和鈉（Na）等有益金屬元素的含量，并比較使用兩種消化方法后的檢測結(jié)果以及這些作物中有益金屬元素含量的差異。結(jié)果表明采用常規(guī)干式灰化法和簡化后的干法處理樣品對測定結(jié)果無顯著影響（P＞0.05），兩種方法的回收率和精密度均符合試驗要求；除了玉米粉和小麥粉中的Cr，這9種元素在5種作物中均有檢出；與其它作物相比土豆中除了Fe、Mn、Cr其他元素含量都相對較高。

土豆；小麥粉；玉米粉；大米；小米；干式灰化法；簡化后的干法；有益金屬元素

土豆，是世界第四大糧食作物，在我國種植歷史已有四百多年，2015年1月農(nóng)業(yè)部制定的《2015年種植業(yè)工作要點》已經(jīng)把土豆列為重點，今后土豆很有可能成為我國繼稻米、小麥、玉米后的第四大主糧作物。美國農(nóng)業(yè)部中心某報告指出，作為食品，土豆可以提供人體所需的全部營養(yǎng)物[1]；英國皇家科學(xué)院院士John Reader說：“馬鈴薯是集所有營養(yǎng)之大成的人類最佳營養(yǎng)來源[2]。土豆與小麥粉、玉米粉、大米、小米等谷物中都含有豐富的有益金屬元素，例如Ca、Na等常量元素，F(xiàn)e、Cu、Zn、Mn、Ni等微量元素，Li、Cr等據(jù)報道對人體有益的金屬元素[3-4]，這些金屬元素在人體內(nèi)通過與核酸、蛋白質(zhì)、酶、激素等生物有機物形成螯合物等形式參與人體正常的生理、生化過程對維持人體正常功能發(fā)揮著作用[5]。人體每天所需要的能量有三分之一由主食供給，主食是攝取有益金屬元素的一個重要途徑。因此，測定土豆與小麥粉、玉米粉、大米、小米等谷物中有益金屬元素元素的含量并進行比較對鑒定土豆與小麥粉、玉米粉、大米、小米等谷物的營養(yǎng)價值具有重要意義，也為在未來幾年使土豆成為中國第四大主糧作物提供理論依據(jù)，另外對調(diào)整煙臺地區(qū)農(nóng)作物種植的區(qū)域布局和作物結(jié)構(gòu)、煙臺市售農(nóng)作物的銷售結(jié)構(gòu)與人們的飲食結(jié)構(gòu)都有一定指導(dǎo)作用。

本文消化樣品采用的方法不同于以往常規(guī)的干式灰化法和濕式消解法，是在干式灰化法的基礎(chǔ)上進行了簡化，去掉了進馬弗爐灰化的過程，只進行了徹底的碳化，消化后的樣品用火焰原子吸收分光光度法進行測定，并將試驗結(jié)果與常規(guī)干式灰化法的試驗結(jié)果進行了比較分析，旨在為快速準確測定土豆與谷物中 Fe、Ca、Zn、Cu、Mn、Li、Ni、Cr、Na 等金屬元素提供一定的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要試劑與儀器

Hitachi Z-5000原子吸收光譜儀：深圳市圖為儀器設(shè)備有限公司；ELGA Classic DI MK2超純水機：濟南賽暢科學(xué)儀器有限公司；MMM Venticell電熱恒溫干燥箱：艾力特國際貿(mào)易有限公司；Thermo Scientific F6010CN馬弗爐：上海納锘實業(yè)有限公司。

硝酸（優(yōu)級純）：北京化學(xué)試劑研究所；鐵、鈣、鋅、銅、錳、鋰、鎳、鉻、鈉單元素標準溶液（濃度均為1 000 μg/mL）：國家標準物質(zhì)中心。

1.2 樣品與處理

土豆、小麥粉、玉米粉、大米、小米各10份：煙臺市售的主要品種。

處理方法1（常規(guī)干式灰化法）：土豆洗凈去皮，切成2 cm～3 cm的薄片，其他谷物進行粉碎處理，之后將樣品分別置于表面皿上，放入烘箱，65℃干燥至質(zhì)量恒定。取1.00 g樣品于25 mL瓷坩鍋中，電阻爐上碳化后移入馬弗爐里灰化，500℃消化5 h。冷卻后用3%的硝酸溶解并定容至10 mL。

處理方法2（簡化后的干法）：干燥過程同處理方法1。取1.00 g干燥后的樣品于25 mL瓷坩鍋中，電阻爐上碳化3h。冷卻后用3%的硝酸溶解并定容至10 mL。

1.3 方法評價

準確度試驗：試驗準確性采用加標回收率方法評價。分別計算經(jīng)過兩種不同消化方法后，測得的每份土豆、小麥粉、玉米粉、大米、小米的不同金屬元素的加標回收率，并進行匯總和分析。Fe、Ca、Zn、Cu、Mn、Li、Ni、Cr、Na 加標濃度分別為 10、50、10、2、5、5、1、0.1、50 mg/L。

精密度試驗：分別選土豆、小麥粉、玉米粉、大米、小米樣品各一份，各進行6次重復(fù)測定，分析結(jié)果并計算實驗室內(nèi)變異系數(shù)CV（%）。

1.4 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)使用SPSS 17.0進行獨立樣本Turkey’s差異檢驗（P＜0.05），分析用兩種方法處理樣品后元素檢測的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 準確度試驗

元素加標回收率見表1。

由表1可知用干式灰化法消化各元素加標回收率范圍為85.5%～103.7%，用簡化后的干法消化各元素加標回收率范圍為87.3%～101.8%，回收率滿足待測組分含量大于 100 mg/kg、1mg/kg～100 mg/kg 和 0.1mg/kg～1 mg/kg時回收率分別在95%～105%、90%～110%和80%～110%的要求[6]。結(jié)果表明，用兩種方法測定Fe、Ca、Zn、Cu、Mn、Li、Ni、Cr、Na等 9 種元素均有較好的回收率，兩種方法沒有顯著性差別。

表1 元素加標回收率Table 1 Recoveries of elements standard addition

2.2 測定結(jié)果及方法精密度

元素測定的試驗精密度見表2。

表2 元素測定的試驗精密度Table 2 Experimental precision of elements determination

由表2可知用干式灰化法消化各元素實驗室內(nèi)變異系數(shù)CV（%）的范圍為2.33%～3.84%，用簡化后的干法消化各元素實驗室內(nèi)變異系數(shù)CV（%）的范圍為2.24%～3.59%，滿足待測組分含量在100 μg/kg～1 mg/kg、1 mg/kg～10 mg/kg、10 mg/kg～100 mg/kg 及100 mg/kg～1 000 mg/kg的范圍時 CV（%）分別小于15%、11%、7.5%、5.3%、3.8%的要求[6]。結(jié)果表明，兩種方法用于測定土豆、小麥粉、玉米粉、大米、小米中Fe、Ca、Zn、Cu、Mn、Li、Ni、Cr、Na 等 9 種元素均有較好的精密度，對于土豆、小麥粉、玉米粉、大米、小米兩種方法的精密度沒有顯著性差別。

2.3 不同樣品消化方法測定的樣品中有益金屬元素比較

Fe、Ca、Zn、Cu、Mn、Li、Ni、Cr、Na 等元素的測定值經(jīng)過配對t檢驗可知，樣品經(jīng)過干式灰化法和簡化后的干法消化后測定的各元素的含量沒有顯著性差異（P>0.05）（見表3），結(jié)果與回收率試驗結(jié)果一致。

表3 兩種消化方法測定結(jié)果比較Table 3 Differences analysis of the results by two digestion methods

2.4 土豆、小麥粉、玉米粉、大米、小米中有益金屬元素含量分析

試驗結(jié)果表明，土豆、小麥粉、玉米粉、大米、小米中的 Fe、Ca、Zn、Cu、Mn、Li、Ni、Na 均有檢出，而玉米粉和小麥粉中的Cr均未檢出，見表4。

其中，F(xiàn)e含量為小米中最高，大米中最低；Ca含量為土豆中最高，小米中最低，小麥粉也具有比較高的Ca含量，僅次于土豆；Zn含量為土豆中最高，小麥粉中最低；Cu含量為土豆中最高，小麥粉中最低。Mn含量為大米中最高，土豆中最低。Li含量為土豆中最高，大米中最低。Ni含量為土豆中最高，小麥粉中最低。大米中的Cr含量較高。Na含量為土豆中最高，小麥粉中最低。

續(xù)表3 兩種消化方法測定結(jié)果比較Continue table 3 Differences analysis of the results by two digestion methods

表4 土豆、小麥粉、玉米粉、大米、小米中9種元素的含量Table 4 Contents of 9 kinds of elements in potato，wheat flour，corn flour，rice and millet

3 討論

本文對土豆、小麥粉、玉米粉、大米、小米的消化采用了常規(guī)干式灰化法和簡化后的干法，測定了Fe、Ca、Zn、Cu、Mn、Li、Ni、Cr、Na 等 9 種元素，試驗表明兩種方法的回收率精密度均符合試驗要求，測定結(jié)果都無顯著性差異，但是簡化后的干法省略了常規(guī)干式灰化法中灰化這一過程，即不需要放入馬弗爐消化，這樣就大大的節(jié)省了消化的時間，因為馬弗爐灰化不僅需要5 h的消化時間，灰化完畢后的散熱降溫也需要一段時間，因此簡化后的干法不僅保證了試驗結(jié)果的準確性，也提高了試驗的效率。在本試驗中，簡化后的干法之所以可以做到這一點可能是因為土豆、小麥粉、玉米粉、大米、小米的基質(zhì)較為簡單，比較容易消化，因此可以達到常規(guī)干式灰化法消化的程度，而測定的這9種元素沸點比較高，適當(dāng)延長碳化的時間不會導(dǎo)致元素的損失?？傊?，簡化后的干法可以運用于土豆、小麥粉、玉米粉、大米、小米中 Fe、Ca、Zn、Cu、Mn、Li、Ni、Cr、Na等9種金屬元素的測定，但是是否適合其他種類樣品中的金屬元素的測定還有待研究。

本文數(shù)據(jù)顯示，土豆含有豐富的Fe、Ca、Zn、Cu、Mn、Li、Ni、Cr、Na 等 9 種金屬元素，并且與小麥粉、玉米粉、大米、小米相比，Ca、Zn、Cu、Li、Ni、Na 的含量最高，同時鑒于其還含有15%～25%淀粉、2%～3%蛋白質(zhì)、0.7%脂肪[7]等可以為人體提供能量的物質(zhì)，土豆確實是可以作為人類主糧作物的不錯選擇。其他幾種糧食作物，大米具有較高的Mn含量，F(xiàn)e卻比較低，小米含Ca較低，但是含F(xiàn)e量高，小麥粉Zn、銅含量較低，但是卻有較高的Ca含量，雖然玉米粉的金屬元素含量比較均衡，但是相對于土豆、小麥粉、大米、小米蛋白質(zhì)和賴氨酸等某些成分含量較低，導(dǎo)致玉米營養(yǎng)質(zhì)量指數(shù)偏低[8]，因此不能單一的選用某種糧食作物作為主糧，多種選擇可以讓人體營養(yǎng)均衡。我國18歲～49歲成年居民膳食營養(yǎng)素中 Fe、Ca、Zn、Cu、Mn、Cr、Na的參考攝入量分別為 12/20 mg/d（男/女）、800 mg/d、12.5/7.5 mg/d、0.8 mg/d、4.5 mg/d、30μg/d、1 500 mg/d[9]，如果一個成年居民每天攝入500 g糧食，那么通過食用土豆、小麥粉、玉米粉、大米、小米均可達到Cu、Mn的參考攝入量，而僅有通過食用土豆可接近Fe、Zn的參考攝入量，玉米粉和小麥粉無法提供Cr，另外這5種作物均無法提供足夠的Ca和Na。綜上所述，土豆、小麥粉、玉米粉、大米、小米均可為人類提供Fe、Ca、Zn、Cu、Mn、Na、Li等有益金屬元素，但是個元素含量不同，因此5種作物相互不可取代，并且僅通過這5種作物的食用無法達到成年居民日常的 Fe、Ca、Zn、Cu、Mn、Cr、Na等元素的攝入，還需要其他食物，比如牛奶、蔬菜、水果等的攝入。

[1]方憲法,吳剛.馬鈴薯顆粒全粉生產(chǎn)工藝研究[J].糧油加工與食品機械,2002(1)：14-16

[2]John Reader.Man on Earth[M].Landon：University of texas press,1988

[3]吳永勝,董國忠.鉻營養(yǎng)的研究進展[J].動物營養(yǎng)學(xué)報,2000,12(1)：8-11

[4]江瀾.茶葉中硒鉻鋰的含量及生理功能[J].西南園藝,2001,29(2)：45-46

[5]王彩艷,石欣.寧夏鹽池縣7種小雜糧中微量元素鋅、錳、銅、鐵的初步調(diào)查[J].中國釀造,2012,31(8)：149-150

[6]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T 27404-2008實驗室質(zhì)量控制規(guī)范[S].北京：中國標準出版社,2008

[7]柳碩.土豆營養(yǎng)豐富可作主食[J].群文天地,2008(9)：106-106

[8]張娜,修琳,閔偉紅,等.多谷物全營養(yǎng)玉米粉的營養(yǎng)復(fù)配及其評價[J].食品工業(yè),2014(6)：98-101

[9]中國營養(yǎng)學(xué)會.中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量[M].北京：科學(xué)出版社,2014

Contents and Differences Analysis of 9 Kinds of Beneficial Elements in 5 Kinds of Crops

WANG Zhi-yu，LIU Ze-jing，WANG Ying，SUN Zhao-peng，ZHANG Xiao-yu，WANG Yi-hui，ZHANG Gui-fang*
（Yantai Center for Disease Control and Prevention，Yantai 264003，Shandong，China）

The beneficial metal elements such as Fe，Ca，Zn，Cu，Mn，Li，Ni，Cr，Na in potato，wheat flour，corn flour，rice and millet from markets of Yantai were tested and the detection results by using two digestion methods and the contents of these beneficial metal elements in these crops were compared.It turned out that there was no significant difference（P＞0.05）on the results by using conventional Dry-ash method and simplification of Dry-ash method and that the recovery and the precision of these two methods were both up to the requirement.The 9 kinds of beneficial metal elements in the 5 kinds of crops were all detected except Cr in wheat flour and corn flour.The contents of these elements in potato were higher than other crops except for Fe，Mn，Cr.

potato；wheat flour；corn flour；rice；millet；Dry-ash method；simplification of Dry-ash method；beneficial metal elements

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.17.033

2016-11-16

王志昱（1985—），女（漢），主管技師，碩士研究生，研究方向：食品安全檢驗、飲用水安全檢驗、職業(yè)衛(wèi)生檢驗等公共衛(wèi)生檢驗。

*通信作者：張桂芳（1976—），女（漢），副主任技師，碩士研究生，研究方向：食品安全檢驗、飲用水安全檢驗、職業(yè)衛(wèi)生檢驗等公共衛(wèi)生檢驗。