不同地區(qū)野生蛤蔞葉中多種元素的比較與分析

陳偉珍，楊桂珍，黎洪玲，王錦輝

（1.嶺南師范學院化學化工學院，廣東湛江524048；2.嶺南師范學院新材料研究院，廣東湛江524048）

蛤蔞（Piper sarmentosum Roxb）又名蒟醬、假蔞、假蒟、山蔞等，為胡椒科屬（Piperaceae）植物，主要分布在福建、廣東、海南、廣西、貴州及西藏南部等地，其味微辛、性溫。蛤蔞的葉子有一股很香的味道，葉子的表面堅韌且光滑[1-2]。云南、廣東民間常取其莖葉及果穗治腹脹、腹痛、腸炎腹瀉、食欲不振、風濕痛、疝氣痛，外用治外傷出血、跌打癆傷、凍瘡等。蛤蔞主要生長在自然無公害環(huán)境中，比如生于山谷密林中或村旁濕潤處，具有無污染、鮮嫩、清醇、芳香等特點，還具有極高的藥用價值和相應的保健作用，因此被譽為“天然綠色食品”。因而，蛤蔞作為現代人渴求“回歸自然”的野味食品越來越受到人們的青睞，其常用來包粽子、蒸肉餅、炒田螺、煮米飯、煮湯、面食小吃等。在當地的各大酒家都有一種美食叫“蛤蔞飯”——用蛤蔞的葉子和大米、豬肉、蝦仁等食材混在一起來做飯，具有特殊香味，很受市民的歡迎。蛤蔞的葉子含有豐富的礦物質營養(yǎng)元素、揮發(fā)油、氨基酸、蛋白質以及維生素等[3-5]。現代研究表明蛤蔞葉提取物具有抑制α-葡萄糖苷酶活性，降低血糖的作用[6]；對H2O2誘導的人臍靜脈內皮細胞具有顯著的抗氧化活性[7]；對切除卵巢引起骨質疏松有促進骨折愈合的作用[8]；此外，它還具有抗結核桿菌、殺瘧原蟲活性及抗真菌的作用[9-10]。蛤蔞是少有的“無毒藥”，因為其內所含豐富營養(yǎng)，是不可多得的食材和藥材。因此，蛤蔞葉具有高養(yǎng)生保健價值和十分廣闊的開發(fā)前景。當前野生蛤蔞已經不能滿足市場的需求，為了保護和利用蛤蔞這一珍貴藥用植物資源，發(fā)展蛤蔞的人工栽培勢在必行。組織快繁種質資源選擇是關鍵，因而對不同生長地野生蛤蔞主要礦質元素進行測定具有一定的現實意義。目前比較分析湛江不同地區(qū)野生蛤蔞葉多種礦質元素含量的文獻未見報道。

本試驗以湛江市廉江市、遂溪縣和赤坎區(qū)這3 個地方的野生蛤蔞葉為研究對象，采用微波消解法對蛤蔞葉進行預處理，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP-AES）測定野生蛤蔞葉中 Ca、Mg、Zn、Mn、Cr、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb 和 As 等 11 種礦質元素的含量，比較這3 個地方的野生蛤蔞葉中11 種礦質元素含量的差異并分析這種差異可能存在的原因，以期為蛤蔞葉的安全食用、藥用及進一步開發(fā)利用和栽培該藥材資源提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

蛤蔞葉：采摘于湛江市的廉江市、遂溪縣和赤坎區(qū)寸金公園，廉江市的標為樣品A，遂溪縣的標為樣品B，赤坎區(qū)寸金公園的標為樣品C。

Ca、Mg、Zn、Mn、Cr、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb 和 As 等 11種元素的標準貯備液（1 000 g/mL）：國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院；濃HNO3（優(yōu)級純）：廣州化學試劑廠；H2O2（30%，優(yōu)級純）：天津市科密歐化學試劑有限公司；氬氣（純度99.999%）：湛江市氧氣廠。

1.1.2 儀器

微波樣品處理系統(tǒng)（MD6A-6H）：北京盈安美誠科學儀器有限公司；電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（HK-9600 型）：北京華科天成科技有限公司；超純水機（Master-D 型）：上海和泰儀器有限公司；固體樣品粉碎機（XA-1 型）：常州榮冠實驗分析儀器廠；數顯鼓風干燥箱（GZX-9070MBE）：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；電子天平（AUY120）：島津企業(yè)管理有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品消解

新鮮的蛤蔞葉用自來水沖洗，再分別用蒸餾水、超純水沖洗干凈葉子。分別將3 種樣品放在用超純水沖洗過的干凈的托盤上面，置于80 ℃的烘箱中烘干、粉碎、過60 目篩，備用。準確稱取樣品0.3 g（準確至0.000 1 g）于聚四氟乙烯消解罐中，加入5 mL HNO3和5 mL H2O2，輕輕晃動使混合均勻，蓋好蓋子，放入微波消解儀中，對儀器的工作參數進行優(yōu)化，按表1 的參數至消解完全。冷卻后旋開活塞排氣，把溶液轉移到50 mL 的小燒杯中，用少量超純水沖洗消解罐2 次～3 次。放在電熱板上進行水浴趕酸，趕至剩余 1 mL～2 mL 溶液，冷卻至室溫（25 ℃），轉移到 25 mL 的比色管中，定容，待測[11]。

表1 微波消解條件Table 1 Microwave digestion program for the decomposition

1.2.2 建立標準曲線

分別取 Zn、Mn、Cr、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb 和 As 等 11種元素的標準貯備液，加體積分數5%的HNO3溶液配制成 0.00、0.10、0.50、1.00、5.00、10.00 g/mL 的混合標準液，用于測定 Zn、Mn、Cr、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb 和 As 元素的標準曲線。取Ca、Mg 元素標準儲備液，加體積分數5%的 HNO3溶液，配制成 0.00、10.00、50.00、100.0 g/mL 的混合標準液。

1.2.3 各元素含量的測定

對儀器的工作參數進行優(yōu)化：以標準溶液系列中濃度最高的溶液作譜圖分析，選擇測定Ca、Mg、Zn、Mn、Cr、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb 和 As 等 11 種元素適合的波長及各元素適合的負高壓，根據各元素譜線強度的大小選擇冷卻氣流量、載氣流量、溶液提升量等參數，選擇的原則是檢出限要低，靈敏度高，干擾少等。得到該儀器的最佳工作條件是：陽極電壓3 900 V；陽極電流0.29 mA；柵極電流0.24 mA；積分時間0.5 s；溶液提升量1.5 mL/min；冷卻氣流量800 L/h；載氣壓力0.15 MPa；載氣流量20 L/h。按照選定的儀器工作條件，測定各元素的含量，各試樣重復測定3 次。

1.2.4 方法精密度和加標回收率

準確稱取 0.3 g（準確至 0.000 1 g）樣品 A6 份，進行平行測定，加入到6 個干凈且干燥的聚四氟乙烯消解罐底部，再加入5 mL HNO3和5 mL H2O2，輕輕晃動使混合均勻，蓋好蓋子，并在副罐加入防爆膜，旋緊塞子。按1.2.1 方法進行。計算相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）。

準確稱取0.3 g（準確至0.000 1 g）樣品A 于聚四氟乙烯消解罐底部，加入5 mL HNO3和5 mL H2O2，各元素的標準加入量見表4。按1.2.1 方法進行，計算加標回收率。

1.3 數據分析

采用Excel 2010 軟件進行數據處理；采用SPSS 20.0 軟件進行數據的相關性比較分析。

2 結果與分析

2.1 消解液用量的探討

消解液用量的選擇及其消解效果見表2。

表2 消解液用量的探討Table 2 Discussion on the dosage of digestion solution

續(xù)表2 消解液用量的探討Continue table 2 Discussion on the dosage of digestion solution

由表2 可知，3 種不同的樣品中，每0.300 0 g 蛤蔞葉在HNO3和H2O2的加入量均為5.0 mL 時，采用微波消解法消解樣品，消解時間約為15 min，樣品消解完全，消解液透明澄清，消解效果理想。

2.2 分析波長和標準曲線的線性回歸方程及相關系數

各元素波長、標準曲線的回歸方程和線性相關系數見表3。

表3 元素波長、線性方程及相關系數Table 3 Element wavelength，linear equation and correlation coefficient

由表3 可知，各元素的相關系數均R2≥0.999 5，線性范圍回歸較好。

2.3 方法檢出限、精密度和加標回收率

該方法的檢出限是通過測定空白溶液10 次，由10 次測量結果的標準偏差s 計算得來的。采用公式DL=k·s 計算[11]。

式中：DL表示檢出限，g/L；s 表示濃度測定結果的標準偏差，g/mL；k=3。

方法檢出限、精密度和加標回收率的測定結果見表4。

由表4 可知，該測定方法的RSD 在1.6%～6.4%之間，小于10%，方法的精密度較好。回收率在91.0%～103.2%之間，說明該測定方法準確性較好，基本符合分析要求。11 種元素的方法檢出限在2.2 g/L～13.0 g/L之間，符合要求。

表4 加標回收率及方法精密度的測定Table 4 Determination of the recovery rate and the precision of the method

2.4 樣品的測定結果

在選定的條件下測定3 種樣品中11 種礦質元素的含量，結果見表5。

由表5 可知，所測的3 個不同地區(qū)野生蛤蔞葉中礦質元素含量很豐富，平均含量的大小順序為Ca＞Mg＞Fe＞Mn＞Zn＞Cu＞Ni＞Cr＞Pb＞As＞Cd，其中 Ca 的含量最高，平均值為26 332.77 mg/kg。其次是Mg，平均值為2 869.29 mg/kg，Fe、Mn 和 Zn 元素的含量也較高，分別為 201.18、62.74、60.52 mg/kg，不同地區(qū)的蛤蔞葉各元素的含量有顯著性差異，其中，赤坎區(qū)的蛤蔞葉含Ca、Fe、Cu、Ni、Cr、Pb 和 As 的量最高，分別為 28 434.77、295.70、11.18、7.06、6.33、2.82、2.87 mg/kg，鐵含量分別是廉江樣品和遂溪樣品的2.4 倍和1.6 倍；廉江地區(qū)的蛤蔞葉中Mn 含量最高，為124.97 mg/kg，分別是遂溪樣品和赤坎樣品的5.7 倍和3.0 倍；遂溪地區(qū)的蛤蔞葉中Zn 含量最高，為82.79 mg/kg，分別是廉江樣品和赤坎樣品的1.6 倍和1.8 倍；廉江和遂溪兩個地區(qū)的Cu含量沒有顯著性差異，而赤坎區(qū)的Cu 含量相對高一點；遂溪和赤坎區(qū)的Mg 含量沒有顯著性差異，且比廉江地區(qū)的含量略高。所測定的蛤蔞葉樣品中Cd、Pb 和As，這3 種有毒重金屬元素含量均較低。

表5 3 種蛤蔞葉中11 種礦質元素的含量（n=3）Table 5 The contents of 11 mineral elements in the leaves of three species of Piper sarmentosum Roxb（n=3）

對同一樣品中不同元素之間的顯著性分析：樣品A（廉江地區(qū)）中各元素的含量大小順序為Ca＞Mg＞Mn＞Fe＞Zn＞Cu＞Ni＞Cr＞Pb＞As＞Cd，含量較高的 Ca 和Mg 均和其它元素有極顯著性差異，Mn 和Fe 的含量差不多，兩者沒顯著性差異，Pb、As 和Cd 三者沒顯著性差異，其它元素間都有顯著性差異；樣品B（遂溪地區(qū)）中各元素的含量大小順序為 Ca＞Mg＞Fe＞Zn＞Mn＞Cu＞Cr＞Ni＞As＞Pb＞Cd，含量較高的 Ca、Mg、Fe 和 Zn 均和其它元素有極顯著性差異，As、Pb 和Cd 三者沒顯著性差異，其它元素間都有顯著性差異；樣品C（赤坎地區(qū)）中各元素的含量大小順序為 Ca＞Mg＞Fe＞Zn＞Mn＞Cu＞Ni＞Cr＞As＞Pb＞Cd，含量較高的 Ca、Mg 和 Fe 均和其它元素有極顯著性差異，Zn 和Mn 的含量差不多，Ni 和Cr 的含量差不多，As 和Pb 的含量差不多，它們每兩者之間沒顯著性差異，其它元素間都有顯著性差異。總體表現出樣品C（赤坎地區(qū)）蛤蔞葉多種礦質元素的含量較高，具有一定開發(fā)和利用優(yōu)勢。

蛤蔞葉中 Ca、Mg、Fe、Zn 和 Mn 的含量很高，屬于超鈣富鉀富鋅超鐵蔬菜，而Ca/Mg 比值高，所以對缺鈣、鎂的人群，如兒童、中老年人和高血壓患者的健康十分有利[4，12-14]。現代科學證明，微量元素是人體新陳代謝中起著重要作用的化學元素，人體如果缺乏某種微量元素，就會降低免疫功能，導致一些疾病的發(fā)生。例如，鎂具有舒張血管而使血壓下降的作用，食用含鎂豐富的食品對高血壓及膽固醇引起的動脈硬化有一定的防治作用。鈣可以加強大腦皮層的抑制過程，調節(jié)興奮和抑制過程的平衡[15-18]。鐵是構成血紅蛋白、肌紅蛋白及一些酶的必要成分，人體內鐵的不足或缺乏可導致缺鐵性貧血，根據Hellry 報道[19]，成年女性周期性的月經血排出導致鐵失去的主要原因，蛤蔞葉中鐵的含量也較高，特別是赤坎區(qū)的樣品鐵含量高達295.70 mg/kg。鋅影響胰島素的合成、貯藏、分泌及其活性，對機體的生長發(fā)育非常重要，3 個不同地區(qū)的樣品中，遂溪地區(qū)蛤蔞葉中鋅的含量最高。銅是多種氧化酶的組成成分。錳能增強體內氧化磷酸化作用，與能量代謝關系密切，也是多種中藥生物酶的活性中心，參與蛋白質代謝[20-21]。

有研究表明，植物化學成分與不同生長環(huán)境顯著相關，至于其形成原因，普遍認為一方面與不同區(qū)域的生態(tài)環(huán)境不盡相同有關，另一方面也與遺傳背景差異有關[22-23]。本試驗研究結果顯示，3 個地區(qū)野生蛤蔞葉中礦質元素的含量有顯著差異。

3 結論

本試驗采用ICP-AES 對湛江市廉江、遂溪、赤坎3 個不同地區(qū)野生蛤蔞葉中 Ca、Mg、Zn、Mn、Cr、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb 和 As 等 11 種礦質元素的含量進行測定。分析結果顯示，樣品中 Ca、Mg、Fe、Mn、Zn 的含量較為豐富，3 個不同地區(qū)野生蛤蔞葉中礦質元素含量具有顯著差異（P＜0.05），其中赤坎地區(qū)的 Fe、Ni、Cu、Cr、Ca、Pb 和As 等6 種元素的含量均比其它兩個地區(qū)的高，廉江地區(qū)Mn 的含量最高，遂溪地區(qū)Zn 的含量最高。同一樣品中不同元素之間也存在顯著性差異，含量較高的Ca 和Mg 均和其它元素有極顯著性差異，差異原因除了與3 個地區(qū)生態(tài)環(huán)境不同有關外，其遺傳背景是否有差異有待進一步研究。總體表現出樣品C（赤坎地區(qū)）蛤蔞葉多種礦質元素的含量較高，具有一定開發(fā)和利用優(yōu)勢。本試驗研究結果對進一步開發(fā)利用野生蛤蔞資源，組織培養(yǎng)材料的選擇、良種篩選以及大量開發(fā)、發(fā)展蛤蔞產業(yè)具有一定指導意義。