三种不同颜色藜麦的矿质元素含量分析*

张国香，胡秋霞

(山西省科技资源与大型仪器开放共享中心，山西 太原 030000)

随着人们饮食结构的改变，营养健康的食品越来越受到关注。藜麦是唯一一种可满足人体基本营养需求的单体植物，在我国山西、新疆、青海、甘肃等地均有种植[1]。藜麦是苋科藜亚科藜属植物，是一种伪谷物[2]，相关研究表明藜麦籽粒营养丰富，含有多种蛋白质、氨基酸、矿物质、维生素以及多酚类、皂苷类和黄酮类化合物，具有较高的营养价值和经济价值，对抗氧化、抗肿瘤、抗病毒有很好的效果[3-5]。藜麦因具有全面且优于大多数谷物的营养价值以及食用功能特性，被誉为适宜人类食用的全营养食物，并将其列为全球十大健康营养食品之一[6]。

近年来，藜麦产量逐年上升，使得其营养和安全性问题备受关注。其种子颜色主要有黑、白、红三种颜色，而不同颜色藜麦的口感、营养、形状均有差异[7]。

目前，有关藜麦矿质元素含量与藜麦颜色的相关性研究较少。因此本研究以3种不同颜色的藜麦为研究对象，利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了藜麦中的无机元素，比较分析3种不同颜色藜麦中矿质元素含量，探究矿质元素含量与藜麦颜色的关系，了解藜麦品种的品质及安全性，为藜麦的种植资源的发掘和开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

标准物质小麦GBW 10010a (GSB-2a)(中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究院)；样品来自山西、山东、青海等地，见表1。

表1 样品信息

多元素混合标准溶液(Agilent)：含有K、Ca、Fe、Mg、Na(1000 μg/mL)，Sr(100 μg/mL)，As、Pb、Cd、Zn(10 μg/mL)。Hg元素标准溶液(1000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心)；浓硝酸(优级纯，成都市科龙化工试剂厂)；实验室自制超纯水。

Perkin Elmer NexTON 300X ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪(美国，PerkinElmer公司)；DigiBlock ED54电热消解仪(Lab Tech公司)。

1.2 方法

1.2.1 样品制备

将干燥后的藜麦粉碎过 0.25 mm 筛，备用。称取 0.5 g 样品于 50 mL 消解管中，加入少量超纯水润湿，再加 5 mL 浓硝酸后加盖，摇匀浸泡过夜后，置于电热消解仪上，升温至 120 ℃ 保温 1 h，旋开盖子赶酸至近干，用纯水定容至 50 mL，摇匀，待测。同时处理标准物质和试剂空白，每个样品一式3份。

1.2.2 ICP-MS测定条件

电感耦合等离子体质谱仪工作条件设定：射频功率 1100 W，等离子体气流速度 15.0 L/min，雾化气流速 1.0 L/min，辅助气流速 1.0 L/min，每个样品重复3次。

1.2.3 准确度和精密度

为评价方法的准确性，试验采用生物成分标准物质GBW 10010a (GSB-2a小麦)作为参考。经过标准物质小麦对比分析证实本方法准确性良好，可满足藜麦样品中无机元素含量测定的要求。

取混合标准溶液，在1.3.2的条件下连续进样6次，计算可得各元素的SRSD为0.20%～0.95%，表明仪器的精密度良好。

2 结果与分析

2.1 藜麦样品矿质元素含量

由检测结果可知(表2)，30份藜麦中均含有丰富的矿质元素，尤其是K、Ca、Mg 3种元素，其中含量最多的是K元素，最高可达 11104 mg/kg，这可能与K是植物生长的必需元素有关，K可以维持细胞的正常含水量，提高植物的抗寒、抗旱能力[8]。藜麦中K元素含量远远高于Na元素的含量，符合现在营养健康学所提倡的高K低Na的要求，为有心血管、高血压疾病的患者提供帮助[9]。锶(Sr)元素具有抗癌、抗衰老等作用[10]，3种颜色的藜麦都具有较高的营养价值，经常食用可补充人体所需的矿质元素。3种颜色藜麦相比，矿物质平均含量相差不是很大，但同一颜色藜麦中矿物质元素的含量差异较大，这可能因其品种和生长坏境不同所造成的。

表2 样品中各元素含量

2.2 藜麦中的重金属元素种类及质量分数

由表3 可知，以 GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》为参照标准，30份藜麦中汞元素均未检出，其它重金属元素均未超过其限量，因此不同颜色的藜麦在有害元素方面具有食用安全性。

表3 样品中的重金属元素的质量分数

2.3 元素含量间相关性分析

2.3.1 黑藜麦中元素含量间相关性分析

表4结果表明，黑藜麦中元素含量之间大部分呈一定的正相关，其中Fe-K、Sr-K有显著的正相关，Fe-Mg、Fe-Sr、Sr-Mg有极显著的正相关，Zn与Ca、Sr没有相关性，Na与Fe、Mg、Sr呈极显著或显著负相关。

表4 黑藜麦中各元素含量间的相关性

2.3.2 白藜麦中元素含量间相关性分析

表5结果表明，白藜麦中元素含量之间大部分呈一定的正相关，Fe-Mg有极显著的正相关，Na与K、Ca没有相关性，Na与Fe、Mg、Sr呈极显著或显著负相关。

表5 白藜麦中各元素含量间的相关性

2.3.3 红藜麦中元素含量间相关性分析

表6结果表明，红藜麦中元素含量之间大部分呈一定的正相关，其中Ca-K、Fe-K有显著的正相关，Zn-K、Zn-Ca、Fe-Mg、Zn-Mg、Zn-Fe有极显著的正相关。Zn与大部分元素有协同吸收作用。

表6 红藜麦各元素间的相关性

3种不同颜色藜麦中Fe和Mg元素都呈极显著相关性。Mg 是细胞新陈代谢过程中各种酶的活化剂，对人体正常生理功能有重要作用。 Fe 则是细胞色素氧化酶的辅基，具有良好的补血功能[11]。

2.4 不同颜色藜麦中矿质元素的方差分析

通过对30份藜麦样品进行方差分析(表7)发现，P值均大于0.05，所以7种元素在不同颜色藜麦之间不具有显著差异，推测7种矿质元素含量的累积可能受很多因素的影响，受藜麦颜色的影响较小，可能与品种、生长环境等因素有关。通过对比3种颜色藜麦中各元素的平均质量分数，黑藜麦和红藜麦中Ca、Mg、Sr 3种元素的平均质量分数均比白藜麦高，白藜麦中K元素的平均质量分数(6160.8 mg/kg)最高，其次是黑藜麦，红藜麦最低。红藜麦中Zn元素的平均质量分数最高，其次是黑藜麦，白藜麦最低。

表7 不同颜色藜麦中矿质元素的方差分析

3 结论

通过对30份三种不同颜色藜麦中11种无机元素含量分析发现，黑色、白色和红色藜麦中K、Ca、Mg、Fe、Zn的质量分数较高，都是人体健康必须的元素，且不同颜色藜麦中的有害元素均未超标，具有食用安全性。3种不同颜色藜麦中大多数矿质元素间有协同作用，但是黑藜麦中Zn与Ca、Sr相关性较少，Na与Fe、Mg、Sr存在拮抗吸收作用；白藜麦中除Zn元素外，Na与其他元素相关性较差；红藜麦中Zn与大部分元素有协同吸收作用。通过方差分析发现，7种元素在三种颜色藜麦中的质量分数不存在显著差异性。因此，推测不同颜色的藜麦之间存在矿质元素较大的含量差异和一定程度的品质差异，可能与品种、生长环境等因素有关，受藜麦颜色的影响较小。

本研究选用黑、白、红3种不同颜色藜麦为研究对象，利用电感耦合等离子体质谱法对其矿质元素含量进行了测定，但试验所选取的样本较少，对不同颜色藜麦中矿质元素差异情况的解释具有一定的局限性。后续将进一步扩大不同颜色的样本量，对其矿质元素含量及其他营养功能组成差异情况进行更加全面深入的研究，为藜麦健康食品加工、产品开发以及优良品种选育提供数据支撑。