長白山杜香植物營養成分及微量元素測定

姜瑋，于一丁，張燕，王二雷，劉靜波

（吉林大學軍需科技學院營養與功能食品研究室，吉林長春130062）

杜香（Ledum palustre L.），又名細葉杜香、白山苔、喇叭茶、絆腳絲，杜鵑花科（Ericaceae）杜香屬（Ledum palustre）植物，常綠小灌木[1]。杜香屬植物耐蔭喜水濕，分布在北半球溫帶或寒溫帶地區；在我國主要分布于大、小興安嶺和長白山地區[2]。18 世紀末，經過瑞典醫生的實驗證明，被列為藥用植物；19 世紀初，俄國本草中記載了杜香的醫療作用。加拿大把杜香稱為“拉布拉多茶”，具有抗氧化、消炎和抑癌作用[3]。目前，俄羅斯、韓國有學者將杜香提取物添加到食品中，制作多種功能食品如軟飲料[4]、冰激淋、酸奶、罐頭、面條等[5-6]。我國自20 世紀70年代對杜香的揮發油就進行了開發利用，據《長白山植物藥志》記載，杜香提取物具有多種生理活性。目前，我國已有杜香揮發油止咳平喘[7]、解酒作用[8]以及用杜香嫩葉制作保健茶的專利[9]。

然而，根據文獻研究表明，杜香中所含化學物質的成分組成和含量與生長環境、采收時間、營養器官有很大關系，本文采用ICP-MS 法[10-11]測定我國長白山地區初冬季節杜香中微量元素種類和含量，為杜香的廣泛、合理開發研究提供基礎材料，并且在不破壞生態環境的前提下最大程度開發長白山的野生植物資源提供一些參考。

1 材料與方法

1.1 材料

杜香，采自長白山地區；室內常溫風干；枝葉分開粉碎，收集過20 目篩粉末，塑封袋密封室溫保存，備用；金屬元素標準品溶液，國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院提供；內標溶液安捷倫公司提供；其他試劑均為優級純。

1.2 儀器

FW-200 萬能粉碎機：北京中興偉業儀器有限公司生產；QSY 凱式定氮儀：北京強盛分析設備有限公司；ZF－06B 脂肪測定儀、CXC－06 纖維素測定儀：上海瑞正儀器設備有限公司；TDW 馬弗爐：上海浦東精達儀表儀器廠；AG204 型電子天平：METTLE TOLEDO，瑞士生產；752pc 紫外分光光度計：上海光譜儀器有限公司生產；MD6C-6H 微波消解系統：北京盈安美誠科學儀器有限公司；電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）：Agilent 7500a；所有玻璃儀器均用50%的HNO3浸泡過夜，用超純水沖洗干凈備用。

1.3 方法

1.3.1 杜香營養成分測定方法

蛋白質的測定（GB5009.5-2003 凱式定氮法）、脂肪的測定（GB5009.6-2003 索氏抽提法）、水分測定（GB5009.3-2003 蒸餾法）、灰分的測定（GB5009.4-2003）、粗纖維的測定（GB5009.10-2003）、水溶性糖的測定（蒽酮硫酸法）、氨基態氮（甲醛滴定法）。

1.3.2 杜香中礦物質元素測定

1.3.2.1 標準溶液制備

吸取不同體積的各標準溶液混合，用5%的硝酸定容至100 mL，再用5 %的硝酸稀釋成不同的濃度梯度。

1.3.2.2 杜香枝、葉樣品溶液制備

分別稱取枝、葉粉末，各做兩個平行樣，每個樣品稱取0.5 g 左右置于微波消解專用聚四氟乙烯瓶中，加入濃硝酸5 mL 于微波消解系統中消解，消解后定容至50 mL，備用。

1.3.3 杜香葉片可溶性礦物質測定

稱取一定質量的杜香葉用沸水90 mL 浸泡30 min，過濾。收集濾液定容至100 mL，各取5 mL 液體同杜香枝、葉同法消解，后測定。

1.4 儀器工作參數

1.4.1 微波消解

采用三段式消解。第一階段，溫度120 ℃、壓強730 kPa、時間3 min；第二階段，溫度150 ℃、壓強1 200 kPa、時間3 min；第三階段，溫度175℃、壓強1500 kPa、時間5min；消解完畢待溫度降至60 ℃，壓強降為200 Pa，打開微波樣品處理系統，將消解溶液轉移至50 mL 聚四氟乙烯容量瓶中，用超純水定容至刻度，待測。

1.4.2 ICP-MS 測定條件

RF 功率1 300 W，霧化室溫度2 ℃，采樣錐孔徑1.0 mm，截取錐孔徑0.4 mm，載氣氬氣流速1.18 L/min，冷卻氣氬氣流速12 L/min，采樣深度7.8 mm，全定量采樣模式，掃描方式跳峰，每點停留時間0.1 s～0.5 s，測量點/峰3，重復3 次，元素積分時間0.3 s～1.5 s，質譜計數模式脈沖/模擬（P/A），質量分辨率0.65 amu～0.8 amu。

2 結果與分析

2.1 營養成分測定結果

杜香葉片、枝干中的纖維、水溶性糖、粗脂肪含量較高；與枝干部分相比，葉片的纖維含量較少外，其它的成分均相對較高；葉片、枝干中氨基態氮含量較低，換算為游離的蛋白質含量即游離氨基酸含量分別為0.769、0.113 mg/100 g，說明杜香中的蛋白質多以結合蛋白形式存在。

圖1 杜香枝、葉營養成分分析（g/100 g）Fig.1 Nutritional ingredient in leaves and twigs of ledum palustre（g/100 g）

2.2 微量元素測定結果

采用內標法做金屬元素的標準曲線，從表1 可以看出，所有金屬元素標準曲線的R2＞0.999 6，標準曲線方程擬合度好，為準確檢測我國長白山地區杜香中的金屬元素種類含量奠定了基礎。

表1 ICP-MS 測定金屬元素標準曲線繪制Table 1 Standard lines of elements

根據標準曲線，計算出杜香葉片、枝干中金屬元素的含量，從表2 可以看出。杜香中含較豐富的人體必須微量元素Cu、Fe、Zn、Mn，且葉片中的含量比枝干高（見表3），尤其是Zn 和Fe 元素，葉片是枝干的2 倍多，這個測量結果，可以指導采取更加合理的方式利用杜香的葉片和枝干。

表2 杜香枝、葉中金屬元素的含量（x±RSD%，mg/kg）Table 2 Content of elements in branches and leaves of Ledum palustre L.

表3 杜香枝干、葉片中金屬元素的比較Table 3 Compared of Content of Elements in Branches and Leaves of Ledum Palustre L.

用杜香枝葉中金屬元素含量與一些茶葉[12-13]中相應金屬元素含量進行比較，結果見表4。杜香葉片中、Mn、Fe、Zn 比較高，是元陽云霧茶等的0.7 倍～3.5 倍，杜香枝干中的金屬元素的含量就相對較少。用杜香與某些名茶進行比較，發現杜香葉片中的Mn、Fe、Zn 含量較高，鋅含量幾乎是福建鐵觀音茶的3 倍。可見，長白山杜香植物中的金屬元素含量豐富。

2.3 杜香葉片中可溶性微量元素的檢測

杜香中微量元素水溶性如表5 所示，K、Na、Ca、Zn溶出率較高，分別為47.941%、18.637%、19.645%和19.736%，金屬礦物質元素對機體生命健康具有非常重要的作用。大家熟知的K、Na 是重要的電解質，有利于體液的平衡及血壓的平衡；Ca、Mg 是骨骼的重要組成部分，是眾多酶的組成部分及激活劑；Se 具有良好的抗氧化作用，是谷胱甘肽過氧化物酶的必需組分，能夠保護細胞和細胞膜免受氧化損傷，可以通過調節甲狀腺素來影響人體代謝，此外還能提高機體免疫、抑制癌細胞生長和拮抗重金屬毒性作用；Fe 是人體必需的微量元素，也是體內含量最多的微量元素，多存在于血紅蛋白中，是過氧化氫酶的主要組成成分，不僅參與氧的運送、交換和組織呼吸過程，也可清除體內的過氧化氫有利身體健康[15]；Zn 在人體內的含量僅次于Fe，主要集中在肝臟、肌肉、骨骼、皮膚和毛發中，是乙醇脫氫酶、堿性磷酸酶等200 多種酶的組成成分，參與維生素和激素的代謝，還能促進生物膜的穩定、增強機體免疫功能和食欲[15]；Cu 也是賴氨酸氧化酶、超氧化物歧化酶等多種酶的組成部分，發揮重要的生理作用，如參與Fe 的代謝和紅細胞的生成，維持正常的造血功能；促進骨膠原蛋白和彈性蛋白的交聯、促進結締組織形成[15]；Mn 是各種生物體代謝的必需元素，參與多種酶的激活，調節糖類、脂肪、蛋白質的代謝，對機體繁殖、神經、心血管系統等有重要作用，缺少錳會引起細胞功能和超微結構的異常，導致機體生長發育不正常，近年有研究表明與腫瘤、骨質疏松、動脈硬化等疾病有關系，因此，錳被稱為與長壽相關的元素[14]。

表4 杜香葉片、枝干與不同種茶葉金屬元素含量比值Table 4 Comparison of elements Ledum palustre L.leaves and different tea-leaves

表5 杜香葉中可溶性微量元素的檢測Table 5 Content of elements in leaves of Ledum palustre L.prepared with boiled-water

此外，通過杜香葉片水溶性金屬元素的檢測，發現大部分金屬元素都能被沸水短時溶解出來，雖然杜香葉片浸提液中的重金屬Hg、As 溶出率也較高，但是其含量也仍比比茶飲料相關衛生標準低（GB19296-2003 茶飲料衛生標準規定，Cu ≤5 mg/L，Pb ≤0.3 mg/L，As ≤0.2 mg/L）。

3 討論

張敏[16]測定了安圖縣地區的細葉杜香和寬葉杜香的基本成分，與之相比，結果有一些差異，分析原因，這可能有兩個原因：一是地域差異，其次張敏采用重量法測定杜香中的水分含量，但筆者認為杜香含有較多的揮發性成分，采用重量法測定會導致水分含量測量結果的準確性，故采用蒸餾法測定水分含量，盡可能提供較為準確的分析結果。

從長白山杜香檢測結果可知，長白山秋冬季節的杜香植物灰分含量較高，尤其是杜香葉片；此外，通過杜香葉片水溶性金屬元素的檢測，發現大部分金屬元素都能被沸水短時溶解出來，因此，單就杜香植物中所含的人體必需的微量元素來說，杜香尤其是杜香葉片具有潛在的研究價值，并且實驗研究原料還是處于秋冬季節落葉狀態，不會破壞生態平衡。

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