河南产景天三七根、茎、花、叶中钙含量的测定

王立业，王艳艳，吴玉琦，籍景淑，于志斌

(1.洛阳师范学院 食品与药品学院，河南 洛阳 471934； 2.中国医药保健品进出口商会，北京 100010)

景天三七为景天科景天属多年生草本植物，又名费菜、 四季还阳、 长生景天、 还阳草、 金不换、 养心草、 活血丹等，素有“高原人参”和“雪山仙草”之称，为我国传统的药食两用植物[1]. 景天三七味甘，微酸，性平，归心，肝经，具有散瘀止血、 宁心安神、 解毒、 增强人体免疫力等多种功效[2-4]，其全草或根均可入药或食用. 由于其无苦味，口感好，可炒、 可炖、 可烧汤、 可凉拌等，其幼苗或嫩茎叶常作为保健蔬菜被广泛食用[5]. 景天三七生命力顽强，在河南洛阳、 三门峡等地区亦有广泛分布，且易于栽培种植，作为经济作物近年来被大量种植. 景天三七富含粗纤维、 胡萝卜素、 维生素B1、 维生素B2、 维生素C、 钙、 磷、 铁、 齐墩果酸、 景天庚糖、 谷甾醇、 生物碱、 黄酮类、 有机酸等多种矿物元素和营养素[6-8]，其中钙的含量较为丰富，又被称为“高钙菜”. 钙不仅是植物生长发育所必需的营养元素，而且对人体的生长发育和正常生理机能维持具有极其重要的作用[9-11]. 钙元素营养失衡已成为影响人类健康的最重要因素之一[12]. 近些年来，人们越来越关注通过食疗或天然的营养功能保健品对钙进行膳食补充. 景天三七因钙含量丰富，其膳食开发或营养品的开发也受到更多的重视.

钙含量测定常用的方法有火焰原子吸收光谱法[13-14]、 EDTA滴定法[15-16]、 电感耦合等离子体质谱法[17]、 荧光光谱法[18]、 非线性化学指纹图谱法[19]等. 火焰原子吸收光谱法、 电感耦合等离子体质谱法、 荧光光谱法、 非线性化学指纹图谱法等均需要昂贵的仪器设备，且设备的操作复杂，维护成本高，应用受到一定限制. EDTA滴定法因设备简单、 易于操作、 结果准确等优点，被GB 5009.92—2016《食品安全国家标准 食品中钙的测定》作为法定检测方法，广泛应用于食品中钙含量的测定[20]. 本研究采用EDTA滴定法分别对河南产景天三七根、 茎、 花、 叶中钙的含量进行测定.

1 仪器与材料

仪器：石墨消化炉，电子分析天平，可调式电热炉，消化管，冻干机，移液枪，等.

溶液：1.25 mol/L KOH溶液，称取35.065 0 g KOH，用水溶解后定容至500 mL.

10 g/L Na2S：称取1g Na2S，用水溶解后定容至100 mL.

0.05 mol/L Na3C6H5O7·2H2O：称取7.35 g Na3C6H5O7·2H2O，用水溶解后定容至500 mL.

EDTA溶液：称取4.5 g C10H14N2O8Na2·2H2O，用水溶解后定容至1 000 mL，置于聚乙烯瓶中，于4 ℃冰箱保存，使用时稀释10倍备用.

钙红指示剂：称取0.1 g钙红指示剂，用水溶解后定容至100 mL.

50%盐酸溶液：量取250 mL盐酸，与水按1∶1(v/v)混合.

10.0 g/L钙标准贮备液：称取2.496 g(精确至0.000 1 g)碳酸钙标准品，加入50%盐酸溶液(v/v)溶解，用水定容至100 mL.

本方法中所使用的试剂均为分析纯，所使用的水为GB/T 6682里规定的三级水.

样品：三年生新鲜景天三七样品，采自河南省洛阳市、 三门峡市等地区，采集时间为2019年6～7月份，经鉴定为景天三七. 将其不同部位进行分类，冷冻干燥，粉碎，过40目筛备用.

2 实验方法

实验中所使用的玻璃器皿均用硝酸溶液[浓硝酸∶水1∶5(v/v)]浸泡12 h后，使用一级纯化水冲洗多次，最后用三级水冲洗干净.

2.1 试样消解

精密称取景天三七根、 茎、 花、 叶试样各1.000 0 g，置于已编号的消化管中，加入10 mL硝酸和0.5 mL高氯酸. 将消化管置于石墨消化炉中，于120 ℃消解1 h，然后将温度调至180 ℃消解3 h，最后再将温度升至220 ℃消解并观察消化管中的颜色变化. 若消化液的颜色呈棕褐色，则需再加入适量硝酸溶液，直至消化液为无色透明或略带黄色为止.

待根、 茎、 花、 叶完全消解后，取出消化管，电炉加热赶酸，然后放冷至室温. 将各试样加水转移至25 mL容量瓶中，用水定容至25 mL，混合搅拌均匀，即为试样的待测液.

同时做不加试样的空白实验.

2.2 测定

向锥形瓶中依次加入钙标准储备液或试样待测液0.5 mL，硫化钠溶液1滴，柠檬酸钠溶液0.1 mL，氢氧化钾溶液1.5 mL ，钙红指示剂3滴，混合均匀，用10倍稀释的EDTA溶液进行滴定，直至锥形瓶中溶液的颜色刚由紫红色变为浅蓝色，停止滴定.

根据钙标准储备液滴定所消耗EDTA溶液的体积计算出每毫升10倍稀释的EDTA溶液相当于钙的毫克数，即为滴定度(T).

2.3 方法学考察

(1)精密度考察

为考察方法的精密度，按照“2.1试样消解”和“2.2 测定”所述方法分别对试样进行6次平行实验，由6次滴定结果计算出各试样中钙含量的平均值和相对标准偏差(RSD)，以考察方法的精密度.

(2)准确度考察

景天三七根、 茎、 花、 叶每种样品各取9份(每份1.0 g)，每3份为一组. 然后每组3个样品分别加入低(10 mg)、 中(20 mg)、 高(30 mg)三个含量的钙标准贮备液，按照“2.1试样消解”和“2.2 测定”所述方法进行测定. 由滴定结果计算样品的加标回收率. 回收率按公式(1)进行计算.

(1)

式(1)中，P为试样中钙的回收率(%)，M为添加样品中钙的测得量(mg)，M0为添加样品中钙的原有含量(mg)，M1为样品中钙的添加量(mg).

2.4 景天三七根、 茎、 花、 叶试样的钙含量测定

分别取0.5 mL景天三七根、 茎、 花、 叶的试样消化液和0.5 mL的空白消化液于锥形瓶中，按2.2的方法实验. 试样中钙的含量按照公式(2)计算.

(2)

式(2)中，X为试样中钙的含量(mg/kg)，T为EDTA滴定度(mg/mL)，V1为滴定时所消耗EDTA溶液的体积(mL)，V0为滴定空白溶液时所消耗的EDTA溶液的体积(mL)，V2为试样消化时的定容体积(mL)，1 000为体积换算系数，V3为所用试样待测液的体积(mL)，m为试样质量(g).

3 结果与分析

3.1 精密度实验

景天三七的根、 茎、 花、 叶样品6次含量测定结果及相对标准偏差见表1. 由表1结果可知，景天三七根、 茎、 花、 叶中钙含量6次重复测定的RSD分别为1.26%、 3.39%、 1.09%、 1.79%，均小于5%，表明实验的精密度良好，满足定量方法学的要求.

表1 钙的精密度实验结果

3.2 准确度考察

景天三七根、 茎、 花、 叶中不同钙添加水平的回收率实验结果见表2. 结果表明，景天三七根、 茎、 花、 叶中低、 中、 高三个钙标准添加浓度的平均回收率分别为100.1%、 101.1%、 101.7%和100.7%，相应的日间变异系数RSD分别为0.2%、 1.4%、 1.3%和1.2%，RSD均小于5%，表明方法的准确度良好，满足定量方法学的要求.

表2 景天三七根、 茎、 花、 叶不同钙添加水平的回收率和变异性结果

3.3 样品中钙的含量

经测定，河南产景天三七根、 茎、 花、 叶中钙含量分布见图1. 由测定结果可知，根的含量最高，其次为花，叶、 茎的含量较低. 景天三七根、 茎、 花、 叶中钙含量分别为1 729.41 mg/kg、 315.00 mg/kg、 973.16 mg/kg和413.97 mg/kg.

图1 景天三七根、 茎、 花、 叶中钙的含量

4 讨论

本研究对方法的准确度和精密度进行了考察，结果表明，根、 茎、 花、 叶6次重复测定的相对偏差均小于5%，低、 中、 高三个钙标准添加的平均回收率在100.1%～101.7%之间，日间变异系数RSD≤5%，表明方法的精准度和精密度符合定量方法学的要求，能够应用于对景天三七根、 茎、 花、 叶中钙含量的测定.

研究结果表明，景天三七根、 茎、 花、 叶中钙的含量分别为1 729.41mg/kg、 315.00 mg/kg、 973.16 mg/kg、 413.97 mg/kg，其根部钙含量与日常食用的高钙菜绿苋菜(1 870 mg/kg)、 红苋菜(1 780 mg/kg)、 小茴香(1 540 mg/kg)相当，高于芥蓝(1 280 mg/kg)、 油菜(1 080 mg/kg)、 空心菜(990 mg/kg)、 小白菜(900 mg/kg)等高钙蔬菜[21]，所有组织中的钙含量均远高于黄淮麦区小麦中钙的含量(202.80 mg/kg)[11].

在测定的四个部位中，钙的含量高低顺序依次为根>花>叶>茎. 研究表明，钙的含量在植物的不同生长期、 不同部位存在一定差异，同时也与其生长环境密不可分. 在植物体内，钙的存在形式一般为水溶钙、 果胶钙、 磷酸钙、 草酸钙及残余的硅酸钙等形态. 草酸钙和大部分磷酸钙则存在于液泡里. 韧皮部是呼吸作用生理代谢较为活跃的组织器官，草酸钙含量较高. 果胶钙是细胞壁的主要钙形态，花器官中的钙也以果胶钙形态为主[22]. 景天三七为多茬生植物，根部是钙吸收的主要组织器官，对钙具有较多的富集和积累，因此根部的钙含量最高. 花器官中的钙主要以果胶钙形态存在，不易于转移，其含量仅次于根部. 茎、 叶中的钙多以水溶钙、 磷酸钙、 草酸钙为主，其含量取决于组织的含水量，因此含量较低. 但因茎和叶割后可反复再生，可以作为蔬菜、 养心茶被广泛食用. 由于景天三七丰富的钙含量和食疗保健作用，近些年来，人们越来越多地重视并广泛利用和推广高钙菜这种新型的植物保健食品和绿色蔬菜. 本研究将为景天三七的进一步生产加工利用和推广奠定坚实的基础.