蛤蜊中金属营养元素的影响因素及来源

赵海燕，张双灵，杨　若，于志州

（青岛农业大学食品科学与工程学院，山东 青岛 266109）

蛤蜊中金属营养元素的影响因素及来源

赵海燕，张双灵，杨若，于志州

（青岛农业大学食品科学与工程学院，山东 青岛 266109）

探讨产地、季节、品种对蛤蜊中金属营养元素含量的影响，解析蛤蜊中金属营养元素含量与养殖地淤泥和海水中相关元素含量间的关系。于2014年5月和9月在青岛市、南通市和大连市海岸采集花蛤、文蛤及养殖地淤泥和海水样品，测定样品中金属营养元素含量，分别进行方差分析和Pearson相关分析。结果显示，蛤蜊中Mg、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn含量受产地的影响，Ca、Cu、Zn含量受季节的影响，Mg、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn含量与品种有关；Na、Mg、Ca、Co、Cu含量与淤泥中相关元素的含量密切相关，而10 种金属营养元素含量与海水中相关元素含量相关性均不显著。本研究表明，蛤蜊中金属营养元素含量受产地、季节、品种的影响，其来源除淤泥、海水外，还有其他途径。

蛤蜊；金属营养元素；产地；季节；品种；淤泥；海水

食物中天然存在的金属营养元素种类较多，如Na、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Mo、Co等，它们与人类的生命活动及健康关系极为密切。适当的摄入能维持人体的正常生理功能，摄入过量、不足或不平衡都会在不同程度上引起人体生理的异常，影响人的发育、智力、精神状况等，并且它们在抵抗疾病方面也起着非常重要的作用［1-3］。而这些营养元素大多数在体内不能自行合成，主要来自外来食物的摄入。蛤蜊生活于浅海泥沙滩之中，其肉可食，肉质细嫩、味道鲜美，营养成分丰富，高蛋白、低脂肪，且富含Fe、Ca、Zn、Se、维生素等多种成分，具有抗肿瘤、抗凝血等生理功能［4-6］，是中国重要的海产经济贝类之一，市场上较为常见的品种如花蛤（Ruditapes philippinarum）和文蛤（Meretrix meretrix）。目前，国内外关于蛤蜊中金属元素方面的研究主要集中于重金属污染方面，分析人们通过消费蛤蜊而摄入重金属的健康风险，或评估其作为海洋环境污染指示器的可行性［7-11］，关于其金属营养元素研究方面鲜有报道。

蛤蜊中的金属营养元素含量可能受生长环境的影响，不同养殖地淤泥、海水等金属营养元素含量不同，可能导致蛤蜊中元素含量不同［12-13］。不同季节的气候条件不同，蛤蜊的生理活动不同，可能也会导致其中元素含量的差异［14-16］。另外，不同品种的蛤蜊由于代谢的差异，金属营养元素的含量也可能不同［17］。本研究主要调查蛤蜊中金属营养元素的含量，分析不同产地、季节、品种蛤蜊间金属营养元素含量的差异，并解析蛤蜊中的这些元素含量与养殖地淤泥和海水中相关元素含量的关系，为蛤蜊中金属营养元素的研究提供理论基础，为人们日常消费蛤蜊提供参考。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

分别于2014年的5月和9月从青岛市、大连市、南通市海岸采集花蛤（Ruditapes philippinarum）、养殖地淤泥和海水样品。在南通市海岸采集文蛤（Meretrix meretrix）样品。

硝酸（含量70%）、双氧水（含量30%）、高氯酸（含量70%）、氢氟酸（含量40%）（均为MOS级） 北京化学试剂研究所；标准物质（GBW08571和GBW07314）、内标72Ge、115In、209Bi和外标 中国标准物质采购中心。

1.2仪器与设备

Synergy超纯水机 美国密理博公司；SIM FD5-3B真空冷冻干燥机 美国西盟国际集团；DV4000精确控温电热消解器 北京安南科技有限公司；CEM Mars密闭微波消解系统 美国CEM公司；7700电感耦合等离子体质谱（inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS）仪 美国安捷伦公司。

1.3方法

1.3.1样品采集

在每个地区选择6 个面积较大的花蛤（Ruditapes philippinarum）养殖场作为采样点，每个养殖场采集1.5 kg的花蛤样品、0～20 cm的淤泥样品、500 mL海水样品。另外，在南通市选择5 个面积较大的文蛤（Meretrix meretrix）养殖场，在每个养殖场采集1.5 kg的文蛤样品。将样品放入保温箱，运回实验室预处理。

1.3.2样品预处理

1.3.2.1蛤蜊样品预处理

将蛤蜊样品放在去离子水中暂养24 h吐沙和排除肠道中的内容物，打开蛤蜊的外壳取出蛤蜊肉，将取出的蛤蜊肉放在去离子水中冲洗干净。将清洗干净的蛤蜊肉样品用陶瓷刀切丁，将肉丁平铺于玻璃培养皿中，用保鲜膜封口，用牙签在保鲜膜表层扎孔，然后放入冰柜中预冷冻12 h。将预冻好的样品放入-80 ℃的真空冷冻干燥机中，冷冻72 h至恒质量。将干样用研钵研成粉状，过100 目筛备用。

利用ICP-MS测定样品中的金属营养元素含量前需对样品进行消解，步骤如下：准确称取约0.250 0 g的蛤蜊样品，放入聚四氟乙烯消解管中，加6 mL硝酸静置1 h；加2 mL双氧水，静置30 min。然后放入CEM Mars微波消解仪中，按照消解程序设定步骤进行升温消解。

微波消解仪工作条件：功率为1 600 W，消解温度为180 ℃。样品消解完冷却后，从密闭微波消解仪中取出微波消解管，在通风厨内将微波消解管的外塞旋开，将消解完毕的样品（微波消解管）置于DV4000精确控温电热消解器上180 ℃进行赶酸。根据定容体积，将微波消解管中的酸赶至0.5～1 mL，用超纯水定容至100 g后待测。

1.3.2.2淤泥样品预处理

淤泥样品自然风干，然后用研钵碾碎，过100 目筛备用。

对淤泥粉末样品进行消解，步骤如下：准确称取约0.050 0 g的淤泥样品，放入聚四氟乙烯消解管中，加入8 mL硝酸、2 mL氢氟酸。然后放入微波消解仪中，按照消解程序设定的步骤进行升温消解。

微波消解仪工作条件：功率为1 600 W，消解温度为185 ℃。样品消解完冷却后，从密闭微波消解仪中取出微波消解管，在通风厨内将微波消解管的外塞旋开，加入1 mL高氯酸，置于精确控温电热消解器上180 ℃进行赶酸，将微波消解管中的酸赶至1 滴，用超纯水定容至100 g后待测。

1.3.2.3海水样品预处理

海水样品用0.45 μm的密理博滤膜过滤，称取100 g，添加6 mL质量分数5%硝酸后待测。

1.3.3金属营养元素检测

利用ICP-MS测定样品中元素Na、Mg、K、Ca、Mn、Fe、Co、Cu、Zn和Mo含量。ICP-MS工作条件及参数：射频功率1 280 W，雾化室温度2 ℃，辅助气体流量0.98 L/min，补偿气体流量1.0 L/min，载气流量1.0 L/min，采样深度8 mm。以元素72Ge、115In和209Bi作为内标，每个样品或标准物质重复3 次，当内标的相对标准偏差大于5%，对样品重新测定。

1.4数据分析

利用SPSS 21.0统计分析软件分别对样品中金属营养元素含量数据进行方差分析（P＜0.05和P＜0.01）、Duncan多重比较分析（P＜0.05）和Pearson相关分析。利用方差分析检验不同产地、不同季节或不同品种蛤蜊样品中金属营养元素含量间是否存在显著差异；利用Duncan多重比较分析探讨不同产地间花蛤和淤泥中金属营养元素含量特征；利用Pearson相关分析研究蛤蜊中的金属营养元素含量与养殖地淤泥、海水中的相关元素含量是否存在显著线性相关关系。数据以±s表示。

2　结果与分析

2.1不同产地、季节、品种蛤蜊样品间金属营养元素含量分析

标准物质的检测结果显示，其回收率均在90%～110%之间，且标准偏差低于10%，说明检测结果准确可靠。

不同地区、不同季节的花蛤及南通市文蛤样品中10 种金属营养元素的含量如表1所示。Li Yu等［18］分析了青岛市海岸花蛤（R. philippinarum）中元素Cu、Zn和Mn的含量，范围分别为6.41～19.76、35.5～85.5、27.45～67.6 µg/g；Wang Xiaoyu等［19］也测定了青岛市海岸花蛤（R. philippinarum）中元素Cu、Zn和Mn的含量，范围分别为5.70～26.03、52.12～110.33、10.30～72.34 µg/g。本实验样品中相关元素的含量处于此范围中。

表1　不同产地、不同季节花蛤及文蛤中金属营养元素含量Table1　The contents of metal nutrient elements in R. philippinarum from different geographical origins and seasons and M. meretrix µg/g

对不同产地花蛤样品中的10 种金属营养元素含量进行方差分析，结果显示，元素Mg、K、Ca、Mn、Cu、Zn含量在不同产地间差异极显著（P＜0.01）；Fe含量在不同产地间差异显著（P＜0.05）；Na、Co和Mo含量在不同产地间差异不显著。Duncan多重比较分析结果显示，不同产地花蛤中的金属营养元素含量有其各自的特征（表1）。青岛市花蛤中元素Mg含量最高，K和Ca含量最低；南通市花蛤中元素Mg和Zn含量最低；大连市花蛤中元素K含量最高，Mn、Fe和Cu含量最低。

对不同季节采集的花蛤样品中10 种元素含量进行方差分析，结果显示，Ca、Cu、Zn含量在不同季节间差异显著（P＜0.05），其他元素含量在不同季节间均差异不显著。Zhao Liqiang等［20］分析了来自不同季节辽宁省鹿儿岛的花蛤（R. philippinarum）中Cu和Zn元素的含量，研究发现它们的含量在不同季节间存在显著差异，与本实验研究结果相符。

对在南通市采集的花蛤和文蛤样品中的10 种元素含量进行方差分析，结果显示，文蛤中Mg、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn元素的含量极显著高于花蛤（P＜0.01）；Na、K、Co和Mo含量在品种间差异不显著。说明文蛤比花蛤更容易富集某些金属营养元素。

2.2蛤蜊中金属营养元素含量与养殖地淤泥和海水中元素含量关系分析

不同地域蛤蜊养殖地淤泥和海水中的金属营养元素含量如表2、3所示。Zhao Liqiang等［20］测定了青岛蛤蜊养殖地淤泥中的Cu和Zn元素的平均含量，分别为6.43、53.08 mg/kg，与本实验结果相似。

表2　不同养殖地淤泥中金属营养元素含量Table2　The contents of metal nutrient elements in surface sediment samples from different clam growing areasµg/g

对不同地域蛤蜊养殖地淤泥和海水中的金属营养元素含量分别进行方差分析，结果发现，不同产地淤泥中的10 种元素含量均存在极显著差异（P＜0.01）；不同产地海水中的10 种元素含量均差异不显著，可能是由于本研究的采样地点均临近黄海，采集的海水均为黄海水，元素含量特征相似。Duncan多重比较分析结果显示，不同产地淤泥中的金属营养元素含量有其各自的特征（表2）。青岛市淤泥中元素Na含量最高，Mg、Mn、Fe、Co、Zn和Mo含量最低；南通市淤泥中元素Mg、Ca、Fe和Co含量最高，Na和K含量最低；大连市淤泥中元素Cu和Mo含量最高，Ca含量最低。

表3　不同养殖地海水中金属营养元素含量Table3　The contents of metal nutrient elements in seawater samples from different clam growing areas

为了进一步了解蛤蜊中金属营养元素含量与养殖地淤泥和海水中相关元素含量之间的关系，对蛤蜊和淤泥或海水中的各元素含量分别进行Pearson相关分析。结果表明，蛤蜊与淤泥中的元素Ca（r=0.332，P＜0.05）和Co（r=0.397，P＜0.05）含量显著正相关，Na（r=-0.480，P＜0.01）、Mg（r=-0.657，P＜0.01）和Cu（r=-0.373，P＜0.05）含量显著负相关，其他元素含量相关性不显著。说明蛤蜊中的元素Ca、Co含量随着淤泥中Ca、Co含量的增加而增加，而蛤蜊中Na、Mg和Cu的含量随着淤泥中相关元素含量的增加而降低。蛤蜊中的金属营养元素与海水中的元素相关性均不显著。Madkour等［21］发现蛤蜊（Galatea Paradoxa）和养殖地淤泥中Mn、Zn和Fe含量间不存在简单的线性关系。Zhao Liqiang［22］、Cheggour［23］等发现蛤蜊与淤泥中的元素Zn含量不存在线性相关关系。这些发现与本实验的结果一致。蛤蜊中K、Mn、Fe、Zn和Mo的含量与养殖地淤泥和海水中相关元素的含量相关性均不显著，说明蛤蜊中的金属营养元素来源除了淤泥、海水，可能还有其他来源，如食物、悬浮物等；也可能蛤蜊与养殖地淤泥和海水中的金属营养元素含量间不是简单的线性关系，而是呈现非线性关系，需要进一步研究。另外，为了深入了解蛤蜊中金属营养元素的来源，淤泥和海水中金属营养元素被蛤蜊摄入的方式和途径等还需要进一步探究。

3　结 论

蛤蜊中金属营养元素Mg、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn的含量受产地的影响，Ca、Cu、Zn的含量受季节影响，Mg、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn的含量与品种有关；Na、Mg、Ca、Co、Cu含量与养殖地淤泥中相关元素含量密切相关，10 种金属营养元素含量与养殖地海水中相关元素含量均不存在显著线性相关关系。表明蛤蜊中金属营养元素含量受产地、季节、品种的影响，其来源不仅包括淤泥、海水，可能还有其他途径。

［1］ 黄作明， 黄珣. 微量元素与人体健康［J］. 微量元素与健康研究， 2010，27（6）: 58-62.

［2］ TURCONI G， MINOIA C， RONCHI A， et al. Dietary exposure estimates of twenty-one trace elements from a Total Diet Study carried out in Pavia， Northern Italy［J］. British Journal of Nutrition， 2009， 101: 1200-1208. DOI:10.1017/S0007114508055670.

［3］ GOLDHABER S B. Trace element risk assessment: essentiality vs. toxicity［J］. Regulatory Toxicology and Pharmacology， 2003， 38（2）: 232-242. DOI:10.1016/S0273-2300（02）00020-X.

［4］ 栾合密， 吴皓， 方东， 等. 蛤蜊化学成分及其生物活性研究进展［J］. 中国海洋药物杂志， 2008， 27（6）: 57-61. DOI:10.3969/ j.issn.1002-3461.2008.06.013.

［5］ 王彩理， 秦小明， 沈建， 等. 四角蛤蜊的无机元素含量分析和评价［J］. 生物学杂志， 2012， 29（4）: 36-38. DOI:10.3969/ j.issn.2095-1736.2012.04.036.

［6］ 江莉， 崔艳， 夏昆， 等. 不同贮藏条件对四角蛤蜊存活率和感官品质的影响［J］. 食品科学， 2008， 29（8）: 621-623. DOI:10.3321/ j.issn:1002-6630.2008.08.151.

［7］ MENG Fanping， WANG Zhifeng， CHENG Fenglian， et al. The assessment of environmental pollution along the coast of Beibu Gulf，northern South China Sea: an integrated biomarker approach in the clam Meretrix meretrix［J］. Marine Environmental Research， 2013， 85: 64-75. DOI:10.1016/j.marenvres.2013.01.003.

［8］ ALYAHYA H， el-GENDY A H， FARRAJ S A， et al. Evaluation of heavy metal pollution in the Arabian Gulf using the clam Meretrix meretrix Linnaeus， 1758［J］. Water Air and Soil Pollution， 2011， 214: 499-507. DOI:10.1007/s11270-010-0441-x.

［9］ TARIQUE Q， BURGER J， REINFELDER J R. Metal concentrations in organs of the clam Amiantis umbonella and their use in monitoring metal contamination of coastal sediments［J］. Water Air and Soil Pollution， 2012， 223: 2125-2136. DOI:10.1007/s11270-011-1009-0.

［10］ JI Chenglong， CAO Lulu， LI Fei. Toxicological evaluation of two pedigrees of clam Ruditapes philippinarum as bioindicators of heavy metal contaminants using metabolomics［J］. Environmental Toxicology and Pharmacology， 2015， 39: 545-554. DOI:10.1016/ j.etap.2015.01.004.

［11］ 郑伟， 董志国， 李晓英， 等. 海州湾养殖四角蛤蜊体内组织中重金属分布差异及安全评价［J］. 食品科学， 2011， 32（3）: 199-203.

［12］ COSTAS-RODRİGUEZ M， LAVILLA I， BENDICHO C. Classification of cultivated mussels from Galicia （Northwest Spain）with European Protected Designation of Origin using trace element fingerprint and chemometric analysis［J］. Analytica Chimica Acta，2010， 664: 121-128. DOI:10.1016/j.aca.2010.03.003.

［13］ LIU Xiaofang， XUE Changhu， WANG Yuming， et al. The classification of sea cucumber （Apostichopus japonicus） according to region of origin using multi-element analysis and pattern recognition techniques［J］. Food Control， 2012， 23: 522-527. DOI:10.1016/ j.foodcont.2011.08.025.

［14］ GARCİA-RICO L， TEJEDA-VALENZUELA L， BURGOSHERNÁNDEZ A. Seasonal variations in the concentrations of metals in Crassostrea corteziensis from Sonora， México［J］. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology， 2010， 85（2）: 209-213. DOI:10.1007/s00128-010-0055-4.

［15］ SAEKI K， KUMAGAI H. Seasonal variations of nutritive components and several nutritive elements in short-neck clam， Tapes japonica［J］. Bulletin of the Japanese Society of Scientific Fisheries， 1980， 46（3）: 341-344.

［16］ 王李宝， 凌云， 黎慧， 等. 不同季节四角蛤蜊软体中主要营养成分分析［J］. 水产养殖， 2013， 34（1）: 4-6. DOI:10.3969/ j.issn.1004-2091.2013.01.002.

［17］ 胡笑丛. 牡蛎、文蛤、缢蛏中十种无机元素的质量比分析［J］. 集美大学学报（自然科学版）， 2005， 10（4）: 311-313. DOI:10.3969/ j.issn.1007-7405.2005.04.005.

［18］ LI Yu， YU Zhiming， SONG Xiuxian， et al. Trace metal concentrations in suspended particles， sediments and clams （Ruditapes philippinarum）from Jiaozhou Bay of China［J］. Environmental Monitoring and Assessment， 2006， 121: 491-501. DOI:10.1007/s10661-005-9149-6.

［19］ WANG Xiaoyu， ZHOU Yi， YANG Hongsheng， et al. Investigation of heavy metals in sediments and Manila clams Ruditapes philippinarum from Jiaozhou Bay， China［J］. Environmental Monitoring and Assessment， 2010， 170: 631-643. DOI:10.1007/s10661-009-1262-5.

［20］ ZHAO Liqiang， YANG Feng， WANG Yuan， et al. Seasonal variation of metals in seawater， sediment， and Manila Clam Ruditapes philippinarum from China［J］. Biological Trace Element Research，2013， 152: 358-366. DOI:10.1007/s12011-013-9628-5.

［21］ MADKOUR H A， OBIRIKORANG K A， AMISAH S， et al. Relationship between heavy metal concentrations in bottom sediments and the clam， Galatea Paradoxa （Born 1778） from the Volta Estuary，Ghana［J］. Journal of Environmental Protection， 2011， 2: 720-728. DOI:10.4236/jep.2011.26083.

［22］ ZHAO Liqiang， YANG Feng， YAN Xiwu， et al. Heavy metal concentrations in surface sediments and Manila clams （Ruditapes philippinarum） from the Dalian coast， China after the Dalian port oil spill［J］. Biological Trace Element Research， 2012， 149（2）: 241-247. DOI:10.1007/s12011-012-9412-y.

［23］ CHEGGOUR M， CHAFIK A， FISHER N S， et al. Metal concentrations in sediments and clams in four Moroccan estuaries［J］. Marine Environmental Research， 2005， 59: 119-137. DOI:10.1016/ j.marenvres.2004.04.002.

Identification of Influencing Factors and Sources of Metal Nutrient Elements in Clams

ZHAO Haiyan， ZHANG Shuangling， YANG Ruo， YU Zhizhou
（College of Food Science and Engineering， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China）

The objectives of this study were to investigate the effects of geographical origin， growing season， and variety on the contents of metal nutrient elements in clams， and to analyze the relationships of the contents of metal nutrient elements in clams with those in sediment or seawater. Samples of Ruditapes philippinarum， sediment， and seawater were collected from the coasts of Qingdao， Nantong， and Dalian while samples of Meretrix meretrix were obtained from the coast of Nantong in May and September 2014， separately， for the determination of metal nutrient elements. The data obtained were analyzed by analysis of variance and Pearson correlation analysis. The results showed that the contents of Mg， K， Ca， Mn， Fe， Cu， and Zn in clams were affected by geographical origin； the contents of Ca， Cu， and Zn were influenced by growing season； and the contents of Mg， Ca， Mn， Fe， Cu， and Zn were affected by variety. In addition， the contents of Na， Mg， Ca， Co， and Cu in clams were significantly associated with those in sediment but no significant correlation existed between clams and seawater for the 10 elements. This study indicated that the contents of metal nutrient elements in clams were affected by geographical origin， season， and variety. Their sources included sediment and seawater as well as others.

clam； metal nutrient elements； geographical origin； season； variety； sediment； seawater

10.7506/spkx1002-6630-201618015

TS254.1

A

1002-6630（2016）18-0091-05

赵海燕， 张双灵， 杨若， 等. 蛤蜊中金属营养元素的影响因素及来源［J］. 食品科学， 2016， 37（18）: 91-95. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201618015. http://www.spkx.net.cn

ZHAO Haiyan， ZHANG Shuangling， YANG Ruo， et al. Identification of influencing factors and sources of metal nutrient elements in clams［J］. Food Science， 2016， 37（18）: 91-95. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618015. http://www.spkx.net.cn

2016-01-11

国家自然科学基金青年科学基金项目（31401574）；青岛农业大学高层次人才科研基金项目（1113349）；国家级大学生科技创新项目（201510435040）

赵海燕（1984—），女，讲师，博士，研究方向为食品质量与安全。E-mail：xinyuyuanyin@163.com