3種大蒜中礦質元素含量的測定及分析

張玉娜，韓悅，白文強，趙海燕，張雙靈，*

（1.青島農業大學分析測試中心，山東青島266109；2.青島農業大學食品科學與工程學院，山東青島266109）

3種大蒜中礦質元素含量的測定及分析

張玉娜1，韓悅2，白文強2，趙海燕2，張雙靈2，*

（1.青島農業大學分析測試中心，山東青島266109；2.青島農業大學食品科學與工程學院，山東青島266109）

為了分析大蒜中礦質元素的含量差異，選用白皮、紫皮和黑皮3種大蒜，通過ICP-OES法測定了15種礦質元素的含量。結果表明，大蒜中礦質元素含量豐富，除Co、Ni未檢出外，K、Mg、Ca、P、Na、Fe、Mn、Zn、Cr、Cu、Cd、Se、Hg均有檢出。其中，K含量最為豐富，含量范圍為3 524 mg/kg～5 498 mg/kg，且不同品種間存在顯著差異（p<0.05）。有益元素Ca（102.8 mg/kg～212.3 mg/kg）、Fe（2.56 mg/kg～6.85 mg/kg）、Zn（2.64 mg/kg～3.73 mg/kg）含量均較為豐富，且鈣、鐵含量在不同品種間差異顯著（p<0.05）。山東萊蕪產白皮蒜中鈣、鐵含量均高于其他兩個品種。研究結果表明大蒜能作為一種補鐵補鋅功能性食品推廣深加工。

大蒜；礦質元素；電感耦合等離子體發射光譜法

大蒜為百合科蔥屬系草本植物，可以用于治療各種醫學疾病[1]。根據大蒜鱗莖外皮顏色，可分為紫皮和白皮兩種，也有這兩種發酵深加工成的黑皮蒜。大蒜富含多種營養物質、活性成分和常量及微量元素[2-3]。近年來，隨著對大蒜研究的逐步加深，礦質元素的作用越來越受到重視，特別是鉀、硒等元素的協調作用，鈣、鐵、鋅等元素的補充作用[4]。目前，國內外不少研究者曾采用火焰-原子吸收法、原子熒光光譜法、石墨爐-原子吸收法等傳統方法測定大蒜礦質元素含量，但這些方法都存在一定弊端。例如石墨爐-原子吸收法只能進行單元素分析，不適宜測定某些在原子化時容易形成難熔氧化物的元素，且分析速度較慢，結果精密度較差，分析步驟繁瑣，周期比較長，難于滿足快速檢驗的要求[5]。而ICP-OES法可以避免傳統方法的弊端。這種方法可以進行多元素同時分析，對元素周期表中70多種元素均具有較低檢出限，且分析速度快，結果精密度高，分析重現性好，能夠滿足快速檢驗的要求，因而在各類樣品元素分析中被廣泛應用[6-7]。通過ICP-OES法對白皮、紫皮和黑皮3種大蒜15種礦質元素含量的測定，分析大蒜中礦質元素含量的豐富性以及不同品種間的含量差異性，研究大蒜作為功能性食品深加工的推廣性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

北方（山東萊蕪）當年產白皮鮮蒜、南方（湖南茶陵）當年產紫皮鮮蒜、發酵獨頭黑大蒜（由普通白皮蒜發酵深加工而成）：2016年4月購自青島城陽批發市場。

optima 8000 ICP-OES：美國Perkin-Elmer公司；DT-208消解儀：丹麥Foss Tecator公司；SFH系列通風櫥：北京森雷普科學實驗室設備儀器公司；FA1004電子分析天平：奧豪斯國際貿易（上海）有限公司。ZMQS5V001超純水系統：美國Millipore公司；DHG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱：上海一恒科學儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 玻璃器皿的前處理

將與樣品直接接觸的消化管、容量瓶用30%分析純硝酸浸泡24 h，用自來水、蒸餾水以及超純水分別沖洗3次左右，烘干備用。

1.2.2 大蒜樣品的前處理

將大蒜放于室外（23℃）風干7 d，然后去皮、切片、磨碎，放入密封袋備用。

1.2.3 大蒜樣品的消解

準確稱取1 g左右樣品于消化管中，加入10 mL優級純HNO3和2 mL優級純HClO4，空白管只加入等量的優級純HNO3和優級純HClO4。打開通風櫥，于FOSS消化爐上消解。次日打開電源，調節電熱板溫度為160℃左右，消化樣品至液體澄清透明，反應完全冒白煙即為消化終點。保持冷卻通風1 h后，于通風櫥內將消化液用超純水轉移至25 mL容量瓶中，并用超純水定容。

1.2.4 元素含量的測定

本試驗根據各待測元素的化學兼溶性和測定的方便性將其分為4組進行測定：Hg、Se；Ni、Zn；Ca、K、Mg、Na、P；Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn。并以濃度為橫坐標，吸光強度為縱坐標繪制標準曲線。各元素標準曲線相關系數如表1所示。

表1 各元素標準曲線相關系數Table 1 Standard curve correlation coefficient of each element

續表1 各元素標準曲線相關系數Continue table 1 Standard curve correlation coefficient of each element

由表1可見，各元素標準曲線的相關系數介于0.998 378～0.999 978，表明在標準曲線的范圍內各元素具有較強的線性相關關系，所得標準曲線準確。

2 結果與討論

2.1 大蒜樣品中礦質元素含量

3種大蒜中15種礦質元素含量如表2所示。

表2 大蒜樣品中礦質元素含量Table 2 The average of the results of the three parallel experiments mg/kg

由表2可知，K、Mg、Ca、P、Na、Fe、Mn、Zn、Cr、Cu、Cd、Se、Hg13種元素的含量均高于檢測限，而Co、Ni這兩種元素的含量低于檢測限，不予分析。

由表2可知，K、Mg、Ca、P、Na 5種常量元素的含量均較高。其中，K的含量最為豐富，含量范圍為3 524 mg/kg～5 498 mg/kg；Mg的含量第二豐富，含量范圍為173 mg/kg～298mg/kg。有益元素Ca、Fe、Zn的含量均較為豐富，含量范圍依次為102.8 mg/kg～212.3 mg/kg、2.56 mg/kg～6.85 mg/kg和2.64 mg/kg～3.73 mg/kg。有害元素Cd、Hg的含量均較低。其中，Hg未超過0.5 mg/kg，Cd未超過0.1mg/kg，均在國家食品安全標準限量之內[8]。

由此可見，大蒜中的常量元素、有益元素含量都比較豐富，說明大蒜是補充人體所需元素的一個重要來源，可以作為補鐵補鋅功能性食品推廣深加工。

2.2 品種對大蒜礦質元素含量的影響

由表2可知，不同品種大蒜其礦質元素含量有所不同，說明品種對礦質元素的含量有一定的影響。因此，對不同品種大蒜中高于檢測限的13種礦質元素含量用SPSS17.0進行方差分析，結果如表3所示。

表3 大蒜礦質元素含量差異顯著性Table 3 Significant difference of mineral element contents in different garlic

由表3可見，Mg、Ca、P、Na、Fe、Mn、Se、Hg 8種礦質元素含量在不同品種間存在顯著差異（p＜0.05），而K、Zn、Cu、Cr、Cd 5種礦質元素含量在不同品種間差異不明顯。

由多重比較分析結果可知，不同品種大蒜其礦質元素含量有各自不同的特征。黑皮蒜中K、Cd、Hg含量最多，Fe、Mn、Zn、Cu、Se含量最少；白皮蒜中Na、Mg、Ca、Zn、P、Fe、Mn、Se含量最多，Cr含量最少；紫皮蒜中Cu、Cr含量最多，Na、K、Mg、Ca、P、Cd、Hg含量最少，且山東萊蕪產白皮蒜中有益元素Ca、Fe、Zn的含量均高于其他兩個品種，說明白皮蒜更有益于補充人體所需礦質元素，更有利于作為一種補鐵補鋅功能性食品推廣深加工。

3 討論

大蒜的食用和藥用價值正在逐步被人們所認識，在食品工業、現代醫學和生命科學領域均具有廣闊的應用前景[9]。通過ICP-OES法對大蒜礦質元素含量進行了測定，發現大蒜中常量元素、有益元素含量豐富，可以作為一種功能性食品推廣深加工。結合方差分析還發現不同品種大蒜礦質元素有其各自的特征。特別是山東萊蕪產白皮蒜有益元素含量豐富，明顯高于其他兩個品種。

生物體自身不能合成礦質元素，需從外界環境獲取，這導致不同地域來源生物體中礦質元素含量具有“指紋”特性，即與當地環境中的礦質元素有較強的相關性[10]。例如，成浩等人分析了3個產區扁形茶樣本的多元化學指紋圖譜，利用逐步判別技術對樣本產地的的判別正確率高于91.7%，表明采用化學指紋圖譜方法結合判別技術對茶產品的產地屬性進行鑒別或驗證分析是可行的[11]。因此大蒜品種間的元素含量差異可能也與產地環境相關，下一步我們可以利用這種品種間差異性進行大蒜產地溯源。

[1]岳田利．大蒜素液生產工藝試驗[J]．西北農業大學學報,1990(4)：111-114

[2]黎中良,黃志偉．微波消解-原子吸收光譜法測定大蒜中鎂鈣鋅銅錳鐵的含量[J]．微量元素與健康研究,2006,23(1)：40-42

[3]方曉玲．β-環糊精包合技術在大蒜精油新劑型研究中的應用[J]．上海醫科大學學報,1993(4)：285-288

[4]郭德威．生物無機化學概要[M]．天津：天津科學技術出版社,1990：12

[5]坎特爾JE,黃德玲．原子吸收光譜分析[M]．北京：科學技術文獻出版社,1990

[6]芮玉奎,孔祥斌,秦靜,等．應用ICP-MS檢測不同種植制度土壤中重金屬含量[J]．光譜學與光譜分析,2007(6)：50-54

[7]Mei E W,Liu H,Liao Z H,et al.Determination of Trace Rare Earth Elements in Biological Samples by ICP-AES with Tungsten-spiral Electrothermal Vaporization Sampling[J].Journal of Rare Earths, 1993(1)：30-35

[8]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫局．GB 18406.1-2001農產品安全質量無公害蔬菜安全要求[S]．北京：中國標準出版社, 2001：3-7

[9]馬麗娜,李峰杰,陳堅,等．大蒜主要活性成分及藥理作用研究進展[J]．中國藥理學通報,2014(6)：760-763

[10]陳秋生,張強,劉燁潼,等．礦質元素指紋技術在植源性特色農產品產地溯源中的應用研究進展[J]．天津農業科學,2014(6)：4-8

[11]成浩,王麗鴛,周健,等.基于化學指紋圖譜的扁形茶產地判別分析研究[J].茶葉科學,2008,28(2)：83-88

The Determination and Analysis of Mineral Elements Content in Three Kinds of Garlic（Allium sativum L）

ZHANG Yu-na1，HAN Yue2，BAI Wen-qiang2，ZHAO Hai-yan2，ZHANG Shuang-ling2，*
（1.Analysis and Test Center，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109，Shandong，China；2.College of Food Science and Engineering，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109，Shandong，China）

In order to analyze the different content of mineral elements in garlic，white skin garlic，purple skin garlic and black skin garlic were chosen，and the contents of 15 kinds of mineral elements were determined by ICP-OES.The results showed that the mineral elements in garlic were rich，K，Mg，Ca，P，Na，Fe，Mn，Zn，Cr，Cu，Cd，Se and Hg were checked out except Co and Ni.Among them，the most abundant element was K with 3 524 mg/kg-5 498 mg/kg，and there were significant differences between different varieties（p<0.05）. Beneficial elements of Ca（102.8 mg/kg-212.3 mg/kg），Fe（2.56 mg/kg-6.85 mg/kg）and Zn（2.64 mg/kg-3.73 mg/kg）were more abundant，and the content of Ca and Fe was significant different between different varieties（p<0.05）.The content of Ca and Fe in white skin garlic of Laiwu in Shandong province was higher than the other two varieties.The results showed that the garlic can be expanded as a functional food.

garlic（Allium sativum L）；mineral elements；ICP-OES

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.12.030

2016-09-30

張玉娜（1964—），女（漢），高級實驗師，本科，主要從事礦質元素分析測定工作。

*通信作者：張雙靈（1974—），女，副教授，研究方向：食品貯運安全控制技術、食品中活性成分提取。