干燥与蒸煮对香菇中微量元素溶出率及吸收率影响

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(1.现代分离分析科学与技术福建省重点实验室，闽南师范大学，福建漳州 363000；2.污染监测与控制福建省高校重点实验室，福建漳州 363000)

香菇是我国传统栽培的食用菌，属绿色保健食品，其微量元素丰富[1]。近年来,香菇微量元素方面研究多限于总量测定[2 - 5]。食品营养、保健价值和毒性受食品加工、制作、烹调等处理方式影响[6 - 7]。生物可利用性是元素吸收和安全性评价关键[8]，可用溶出率和吸收率来表征。溶出率、吸收率分别指食物经胃肠消化后，可溶性食糜中微量元素含量或被生物体吸收量与食品中总含量的比值[9 - 10]。

体外仿生法可代替动物及体内实验，可快速、经济地评价给定元素溶出率和吸收率[11]。体外全仿生消化法，即在胃肠酸度下，加入胃肠所含无机物、有机物和消化酶，模拟食物在胃和肠消化过程。脂质体因与胃肠消化道细胞膜结构类似，可作为生物膜模型评价有机物或微量元素的吸收[11 - 13]。本文应用体外全仿生消化-脂质体吸收模型，对香菇进行预处理，以微量元素单层脂质体结合态含量、溶解在食糜中含量分别与香菇总含量的比值评价微量元素的吸收率、溶出率，探讨干燥与蒸煮对香菇中微量元素溶出率和吸收率的影响，为基于微量元素的香菇营养价值及危险性评价提供依据。

1 实验部分

1.1 主要仪器及工作条件

Agilent7500cxSeries电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)仪(美国,安捷伦公司)。ICP-MS工作条件：RF功率1.5kW；雾化器、载气、冷却器的气流量分别为1.0、1.2、13L/min；雾化室温度2℃；采样深度7.6mm；采样和截取锥均为镍锥；数据采集重复次数20×1×5。Milli-Q净水器。

1.2 试剂与材料

采用逐级稀释方法，将多元素标准储备溶液(10mg/L,)分别配制成浓度为0、10、20、50、100和200μg/L标准溶液，将内标液(100mg/L45Sc,72Ge,103Rh,115In，209Bi)配制成500μg/L混合内标溶液，将调谐溶液(10μg/L7Li,89Y,140Ce,204Tl,59Co)配制成1μg/L混合调谐溶液。上述初始溶液均购自美国安捷伦公司，再用5%HNO3稀释配制。除HNO3和HCl为优级纯外，KSCN、KCl、Na3PO4、KH2PO4、NaOH、NaCl、CaCl2、NH4Cl、NaH2PO4、NaHCO3、MgCl2、H2O2(30%)、尿素、葡萄糖、葡萄糖胺、葡萄糖醛酸、尿酸、淀粉酶、牛血清蛋白、胃蛋白酶、粘液素、脂肪酶、胰液素、胆汁、卵磷脂均为分析纯。

香菇(Lentinusedodes)购自福建省漳州市本地市场。果树标准叶片(1571)购于国家标准物质网(http://www.rmhot.com/)。

1.3 实验方法

1.3.1香菇加工及其胃肠仿生消化将香菇实体去除泥沙、杂质，得新鲜香菇样品；再经自然晾干，75 ℃烘干，粉碎得干燥香菇。

分别称取新鲜香菇样品10 g、干燥香菇样品2 g，分别加超纯水50 mL，加热至沸腾，保持微沸约30 min，得新鲜香菇和干燥香菇水煮液。根据文献报道方法[13]制备胃和肠仿生消化液。根据香菇在口腔、胃和肠中停留时间，以适度搅拌模拟胃肠节律性蠕动；将新鲜、干燥的香菇及其水煮样品分别于37 ℃下，在胃肠酸度、有机无机成分及消化酶共同作用下仿生消化。具体方法如下：分别称取新鲜香菇5 g、干燥香菇1 g、新鲜和干燥香菇水煮液各25 mL，分别加5 mL唾液，振荡5 min，加胃液50 mL，继续振荡3 h，用0.45 μm滤膜抽滤，分别得新鲜、干燥的香菇及其水煮熟香菇胃仿生消化提取液；继续添加十二指肠液30 mL 和胆汁15 mL，振荡7 h，用0.45 μm滤膜抽滤，得不同香菇样品对应的肠体外仿生消化提取液。在不加香菇样品情况下，按同法开展对照实验。

1.3.2香茹胃肠仿生消化提取液中单层脂质体结合态和水溶态微量元素分离参考文献方法[13]，应用单层脂质体萃取技术，提取胃肠消化道细胞膜亲合态微量元素。于圆底烧瓶中加蛋黄卵磷脂约0.25 mg，用5 mL氯仿溶解，于旋转蒸发器上抽真空旋转蒸发，制取多层脂质体膜；取各类香菇样品的胃肠仿生消化提取液25 mL，加至多层脂质体膜中，充氮气，水浴恒温(37 ℃)振荡，让脂质体膜全部进入香菇仿生消化提取液中，在超低温冰箱(-71 ℃)中冷冻20 min，于37 ℃下融化，重复冻融3次，促进单层脂质体的形成及仿生消化提取液在单层脂质体-水体系中的分配。依次用孔径为0.45 μm和0.22 μm的滤膜抽滤冻融液，分离出单层脂质体膜，单层脂质体结合态和水溶态微量元素分别存留于膜相和水相(即仿生消化吸收后滤液)中。

1.3.3香茹样品消解、微量元素测定及其溶出率和吸收率计算方法分别准确称取新鲜和干燥香菇0.1 g和0.2 g于消解罐中，加4.0 mL HNO3和2.0 mL H2O2，于75 ℃水浴中预处理20 min，待黄烟散去，补加2.0 mL HNO3和1.0 mL H2O2，微波消解10 min，冷却，用1%HNO3定容至25 mL。

分别取5 mL香菇水煮液、香菇仿生消化提取液、香菇胃肠仿生消化提取液经单层脂质体萃取后滤液及其空白对照液，分别加入消解罐中，加4.0 mL HNO3和2.0 mL H2O2，消解10 min，冷却后，定容至25 mL，ICP-MS法分别测定水煮液、仿生消化提取液、胃肠仿生消化吸收后滤液中微量金属含量。单层脂质体结合态金属含量通过仿生消化提取液及经单层脂质体萃取后滤液金属含量差值计得。

溶出率=(胃肠仿生消化提取液中金属含量/香菇样品中金属总含量)×100%

(1)

吸收率=(胃肠仿生消化提取液中单层脂质体结合态金属含量/香菇样品中金属总含量)×100%

(2)

2 结果与讨论

2.1 准确度实验

本文利用与香菇相近的1571果树标准叶片(Orchardleaves)为标准物质，检验消解及测定方法的准确度。平行制备3个样品，微波消解后重复测定3次，结果见表1。除V元素未测出外，其他元素测定结果均在标准值范围内，各元素相对标准偏差(RSD)在1.2%～3.8%之间。表明该法准确度好，符合痕量分析要求，可用于香菇样品测定。

2.2 蒸煮对新鲜香菇中微量元素溶出率和吸收率的影响

新鲜香菇经蒸煮后，胃肠仿生消化提取液中微量元素溶出率普遍高于未煮熟样品(图1)，说明蒸煮有利于微量元素溶出。在香菇仿生消化提取液中，Mg、Mn和Sr元素含量胃高于肠，即Mg、Mn和Sr元素主要被胃消化溶出；Zn和Se元素在胃和肠中溶出量相当；其他元素(Ca、V、Cr、Fe、Co、Cu、As和Cd)在胃中含量低于肠，说明肠消化有利于上述元素溶出。

表1 HNO3/H2O2微波消解、ICP-MS法测定标准果树叶片中微量元素含量(n=3)

a.no certified values；b.concentrations are expressed as percentage.

由图2可见，香菇蒸煮后，微量元素吸收率明显高于未煮熟样品，因为煮熟有利于香菇消化，促进微量元素溶出(图1)，从而增强微量元素吸收率。Mg和Ca元素吸收率，胃高于肠，即Mg和Ca元素主要在胃被吸收；肠对V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、As、Se、Sr和Cd元素的吸收率均高于胃，说明这些元素主要在小肠吸收。

图1 蒸煮对新鲜香菇中微量元素溶出率的影响Fig.1 Effect of cooking on dissolution rate of trace elements in fresh Lentinus edodes

图2 蒸煮对新鲜香菇中微量元素吸收率的影响Fig.2 Effect of cooking on absorptivity of trace elements in fresh Lentinus edodes

2.3 蒸煮对干燥香菇中微量元素溶出率和吸收率的影响

干燥香菇，除Ca、Mn、Co、As和Sr元素煮熟后较未煮熟时在胃肠中溶出率稍有增加外，胃肠消化对微量元素溶出率影响不明显(图3)，有别于新鲜香菇。干燥香菇煮熟后微量元素吸收率较未煮熟的提高(图4)，

图3 蒸煮对干燥香菇中微量元素溶出率的影响Fig.3 Effect of cooking on dissolution rate of trace elements in dried Lentinus edodes

图4 蒸煮对干燥香菇中微量元素吸收率的影响Fig.4 Effect of cooking on absorptivity of trace elements in dried Lentinus edodes

有利于有益微量元素吸收，提高营养价值，但有害元素As和Cd吸收也增强，食品安全风险增大。

2.4 干燥和蒸煮对香菇中微量元素溶出率和吸收率影响回归统计分析

由回归统计分析(表2)可得，煮熟对新鲜和干燥香菇中微量元素溶出率和吸收率的影响均存在显著性差异(P<0.05)；干燥对香菇在胃、肠中的溶出率和吸收率均存在极显著性差异(P<0.01)。由此可见，干燥和煮熟对于香菇中微量元素在胃肠中消化、吸收影响很大。微量元素溶出率和吸收率因香菇干燥和蒸煮等加工方式、消化方法、元素种类不同而异，加工和消化过程均会引发香菇有机成分变化及其配位的无机成分释放，引发微量元素配位竞争反应。不同元素和配位体的配位能力不同，同一元素不同配位体，不同元素同一配位体的水中溶解性和亲细胞膜特性均不同，即溶出和吸收性能不同。

表2 干燥和蒸煮对香菇中微量元素溶出率和吸收率影响回归统计分析

*NS,not significantly at the level 0.05.

3 结论

应用体外仿生消化-单层脂质体萃取技术、回归统计分析法探究干燥和蒸煮等加工方式对香菇中微量元素溶出率和吸收率影响，结果表明香菇中微量元素溶出率和吸收率除因消化方法、元素种类不同而异外，香菇干燥和蒸煮等加工方式影响显著，应纳入香菇等食品营养价值及安全风险评价影响要素中，同时必需元素的吸收率也可做为加工工艺优化的重要依据。