蔬菜中礦物質含量測定、營養(yǎng)評價及風險評估

鄧夢雅，朱麗，吳東慧，張協(xié)光，鄧宏玉

（深圳市計量質量檢測研究院，廣東深圳518131）

礦物質是人體必需的營養(yǎng)素之一，在體內無法自行產(chǎn)生、合成，必須由外界環(huán)境供給。適量的攝入礦物質是維持機體正常生命活動所必需的，但攝入過量或不足都會不同程度的引起機體的不適，甚至引發(fā)疾病。蔬菜是人體獲取礦物質的主要來源之一，關于蔬菜中礦物質的含量分析已有大量報道[1-2]。但樣品的采集具有一定的局限性，并且對于以顏色分類的蔬菜中礦物質元素的比較和分析報道較少。

食物的營養(yǎng)評價是科學認識食物的基礎，現(xiàn)有的營養(yǎng)評價方法包括食物營養(yǎng)質量指數(shù)法（index ofnutrition quality，INQ）、氨基酸評分法（amino acids core method，AAS）、經(jīng)消化率校正氨基酸評分法（protein digestibility corrected amino acids core method，PDCAAS）等[3]。食物營養(yǎng)質量指數(shù)法（INQ）反映食物熱量滿足人體需求的同時，所含的某種營養(yǎng)素是否也能達到人體需求[4]。該方法將熱量與營養(yǎng)素充分結合，更全面的評價膳食營養(yǎng)平衡，在食物營養(yǎng)分析的研究中得到原來越多的運用。

傳統(tǒng)食品安全風險評估主要針對食品中的化學物（包括食品添加劑、污染物、農(nóng)藥殘留等）和致病微生物，評估方法比較成熟[5-6]。但隨著生活水平的提高，消費者較以前攝入更多的營養(yǎng)素物質，加之消費者消費意識的提高，各國政府在關注食品安全的同時也開始關注營養(yǎng)元素攝入量對人體帶來的健康收益與風險[7]。2005年5月，F(xiàn)AO/WHO就營養(yǎng)素物質的高攝入量發(fā)表了風險評估過程聯(lián)合報告，并推出營養(yǎng)素安全攝入上限（upper levels，UL）風險評估模型，以評估和管理營養(yǎng)素過量攝入風險[5]。中國在制定中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量（Dietary Reference Intakes，DRIs）時已引入營養(yǎng)素的風險評估工作，并制定了大部分營養(yǎng)素的安全攝入上限。目前我國關于蔬菜中礦物質的風險評估主要涉及鉛、鎘、汞等有害重金屬，關于礦物質營養(yǎng)素含量安全性的評估的研究報道較少。

本文將以顏色分類，選擇常見的10種深色（綠、黃、紅、紫色）、10種淺色（白色）蔬菜作為研究對象，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer，ICP-OES） 和電感耦合等離子體質譜法（inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）測定 20 種蔬菜中鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、銅、錳、硒、碘、鉬共11種礦物質的含量，以食物營養(yǎng)質量指數(shù)法（INQ）比較分析深、淺色蔬菜中礦物質的營養(yǎng)價值差異，并以營養(yǎng)素安全攝入上限（UL）為標準，對每日從這20種蔬菜中攝入的礦物質含量進行分析和評估，以期為居民科學地選購蔬菜、保障膳食營養(yǎng)提供指導性意見。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

10種深色蔬菜（菠菜、芥菜、茼蒿、韭菜、青花菜、胡蘿卜、南瓜、紅辣椒、紅莧菜、赤甘藍）、10種淺色蔬菜（白蘿卜、大白菜、茭白、冬瓜、沙葛、結球甘藍、洋蔥、花椰菜、結球白菜、西芹）：深圳市大型農(nóng)貿市場。

1.2 試劑與儀器

鈣、鉀、鈉、鐵、鋅、銅、錳元素標準溶液（1000μg/mL）：中國計量科學研究院；鎂、硒、鉬元素標準溶液（1 000μg/mL）：國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院；碘化鉀（99.9%）：Alfa Aesar；硝酸（GR）：德國默克股份兩合公司；鹽酸（GR）：廣州化學試劑廠；30%過氧化氫（AR）：西隴化工股份有限公司；25%四甲基氫氧化銨（GR）：上海阿拉丁；試驗用水為超純水（電阻率≥18.20MΩ·cm）；試驗器皿均用20%硝酸溶液浸泡24 h，再用超純水沖洗干凈晾干。

6300 series電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：美國Thermo；7700 X電感耦合等離子體質譜儀：美國安捷倫；Mars6微波消解儀：美國CEM；Milli-Q超純水機：美國Millipore。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品前處理

將樣品洗凈、烘干后剪碎混勻，準確稱取約0.5 g（精確至0.000 1 g）于微波消解罐中，加入5mL硝酸、2mL過氧化氫，旋緊外蓋置于微波消解儀中，微波消解條件見表1。

表1 微波消解條件Table1 Procedureofm icrowave digestion

待冷卻至室溫后，打開消解罐，在電熱板上加熱趕酸，冷卻后轉移到25.0mL容量瓶中，用蒸餾水少量多次洗滌消化罐，合并洗液，用水定容至刻度，混勻，過0.45μm水溶性濾膜，濾液備用。對同一試樣進行平行試樣測定，同時做試劑空白試驗。

碘：準確稱取混勻后樣品約2 g（精確至0.000 1 g）于樣品瓶中，加入5mL水、1mL四甲基氫氧化銨，混勻密封，置于90℃烘箱中3 h。待冷卻至室溫后，取樣液10mL于離心管中，于離心機中3 000 r/min離心10min。取上清液過0.45μm水溶性濾膜，濾液備用。對同一試樣進行平行試樣測定，同時做試劑空白試驗。

1.3.2 儀器分析

ICP-OES儀器工作參數(shù)：射頻功率1 150W、樣品提升量1.85mL/min、霧化器1.72×105Pa、輔氣流速0.5 L/min、積分時間10 s、樣品沖洗時間30 s，選用的元素分析譜線見表2。

表2 元素分析譜線Table2 Elem entanalysis line

ICP-MS儀器工作參數(shù)：

硒、鉬：射頻功率1500W、等離子體氣流量15L/min、載氣流量0.80 L/min、輔助氣流量0.40 L/min、氦氣流量4mL/min～5mL/min、霧化室溫度2℃、樣品提升速率0.3 r/s、分析模式為碰撞反應池、霧化器為高鹽/同心霧化器、鎳/鉑錐、采樣深度8mm～10mm、跳峰采集模式、自動檢測方式、每峰測定點數(shù)1～3、重復2次～3次。選擇硒元素同位素（78Se）及內標同位素（72Ge/103Rh/115In）、鉬元素同位素（95Mo）及內標同位素（103Rh/115In）進行測定。

碘：射頻功率1 550W、等離子體氣流量15 L/min、載氣流量0.80 L/min～0.90 L/min、輔助氣流量0.30L/min～0.40 L/min、分析時泵速0.10 r/s、采樣深度8mm～10mm、霧化器為高鹽/同心霧化器、半導體制冷霧室，控溫在2℃、石英炬管、碰撞池氣體氦氣流量4mL/min～5mL/min，每測一個樣品，進樣系統(tǒng)的沖洗時間大于60 s。選擇碘元素同位素（127I）及內標同位素（125Te/130Te）進行測定。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理方法

用公式（1）計算20種蔬菜中各礦物質元素INQ值。用公式（2）計算蔬菜中礦物質元素含量與可耐受最高攝入量（UL）的比值，即%UL。

式中：營養(yǎng)素密度=100 g食物中某營養(yǎng)素含量/指定人體每日所需該營養(yǎng)素量；熱量密度=100 g食物的熱量/指定人體每日所需熱量。

根據(jù)INQ定義，當INQ＞1時，食物提供營養(yǎng)素的能力大于提供熱量的能力，即熱量滿足需求時，營養(yǎng)素有盈余；當INQ=1時，食物提供營養(yǎng)素的能力等于提供熱量的能力，二者滿足人體需求的能力相當；當INQ＜1時，食物提供營養(yǎng)素的能力小于提供熱量的能力，必須攝入過量的熱量才能滿足營養(yǎng)素的需求。熱量的過多攝入不利于人體健康，因而INQ≥1的食物為優(yōu)質食物，INQ＜1的食物為劣質食物[4]。

式中：C代表蔬菜中礦物質元素含量，mg/kg，IR代表蔬菜的日均消費量，kg/d，UL代表可耐受最高攝入量，mg/d。

根據(jù)%UL定義，當%UL≤100%時，表示風險可以接受，%UL越小，風險越?。?UL＞100%時，表示風險不可接受的[8]。

2 結果與分析

2.1 礦物質元素含量分析

20種蔬菜中各礦物質元素含量見表3。

表3 蔬菜中礦物質元素含量Table3 The contentofm ineralelem ents in vegetables

續(xù)表3 蔬菜中礦物質元素含量Continue table3 The contentofm ineralelements in vegetables

由表3可知，不同蔬菜中各元素含量存在一定差異。蔬菜中均含有鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、銅、錳8種礦物質，其含量排序為：鉀＞鈣＞鈉＞鎂＞鐵＞鋅＞錳＞銅。部分蔬菜中含有硒、碘、鉬3種礦物質，其中含硒蔬菜種類最少。菠菜、茼蒿礦物質種類最為豐富，均含有11種礦物質。菠菜中鉀、鎂、鋅、銅含量最高，分別為655、100、0.70、0.12mg/100 g，而鉀、鋅是其他蔬菜的 1.5 倍～6倍，鎂是其他蔬菜的1.5倍～15倍。紅莧菜中鈣、鐵、硒含量最高，分別為 177、7.00、2.37 μg/100 g，而鈣是其他蔬菜的1倍～50倍，鐵是其他蔬菜的2倍～50倍。韭菜中錳、碘含量最高，分別為 0.63、18.4μg/100 g，而錳是其他蔬菜的1.5倍～30倍。南瓜中鉬含量最高，為18.8μg/100 g。西芹中鈉含量最高，為145mg/100g，是其他蔬菜的1.5倍～150倍。深色蔬菜中礦物質含量普遍高于淺色蔬菜。除鈉之外，其他礦物質元素均在深色蔬菜中含量最高。此外，大多數(shù)含硒蔬菜為深色蔬菜，淺色蔬菜中僅結球甘藍含硒。

綜上所述，深色蔬菜礦物質含量大于淺色蔬菜礦物質含量，而深色蔬菜中又以菠菜最佳，不僅礦物質種類豐富，礦物質含量也高。但元素含量多少并不能全面評價蔬菜的礦物質營養(yǎng)價值，需輔以其他方面的分析。

2.2 礦物質元素營養(yǎng)評價

美國R.G.Hansen等[9]于1979年提出“營養(yǎng)質量指數(shù)（INQ）”概念，并認為相對于營養(yǎng)素的絕對含量，用INQ法評價某種食物中的營養(yǎng)質量優(yōu)劣更直觀。INQ法將熱量與營養(yǎng)素含量結合起來，通過營養(yǎng)素密度與熱量密度的比值，反映一定量某種食物滿足人體熱量需求的程度和滿足人體營養(yǎng)素需求的程度的關系，既當人體從食物中獲得的熱量足夠時，某種營養(yǎng)素是否足夠。因此，本文采用INQ法對蔬菜中礦物質元素進行營養(yǎng)評價。

運用公式（1）對20種蔬菜中各礦物質元素的INQ值進行計算，結果見表4。

表4 蔬菜中礦物質元素INQ值Tab le4 The INQ valuesofm ineralelements in vegetables

續(xù)表4 蔬菜中礦物質元素INQ值Continue table4 The INQ valuesofm ineralelements in vegetab les

由表4可知，所有蔬菜中鉀、鎂的INQ值均大于1，表明當蔬菜達到人體熱量需求時，鉀、鎂也滿足人體需求，并有所盈余，其中鉀在茼蒿中INQ值最高，為28.18，鎂在紅莧菜中最高，為23.06。除鎂以外，紅莧菜中鈣、鐵、鋅、硒INQ值最高，分別為25.89、51.29、3.98、4.63，所含其他礦物質元素INQ值均大于1。韭菜中錳、碘、鉬 INQ 值最高，分別為 14.88、16.24、13.85，所含其他元素中除了鈉，INQ值均大于1。芥菜中銅INQ值最高，為12.36。西芹中鈉INQ值最高，為18.09。

菠菜、茼蒿中礦物質種類最齊全，茼蒿中11種礦物質INQ值均大于1，表明食用一定量的茼蒿，可滿足人體對11種礦物質的需求，而菠菜除了硒，其他元素INQ值均大于1。其次，紅莧菜、韭菜、花椰菜、結球白菜均含有10種礦物質元素，且所含元素INQ值均大于1，其中紅莧菜各個礦物質元素的INQ值均比較高，營養(yǎng)價值突出。而芥菜含有9種礦物質，赤甘藍含有8種礦物質，所含礦物質元素INQ值均大于1。剩余蔬菜中均出現(xiàn)礦物質元素INQ值小于1的情況，表明僅食用該蔬菜不能滿足人體對某種礦物質元素的需求。

由此可得，深色蔬菜的礦物質元素種類普遍比淺色蔬菜多，且深色蔬菜所含礦物質元素的INQ值較高，營養(yǎng)價值較淺色蔬菜高，其中以紅莧菜營養(yǎng)價值最為突出，而茼蒿營養(yǎng)價值最為全面。

2.3 礦物質元素風險評估

礦物質是食物中可供機體能量、構成機體結構以及具有生理調節(jié)功能的化學物質。適量的攝入礦物質是機體健康生長發(fā)育所必需的，當攝入量不足或者缺乏時，機體會出現(xiàn)一定程度的營養(yǎng)不良甚至營養(yǎng)缺乏疾病，當攝入量超過某一上限時，機體出現(xiàn)類似其他化學物質毒性作用的風險程度開始提高。因此，在確定某些礦物質元素適宜攝入水平的同時，需要對其進行風險評估，以保障攝入量安全性。營養(yǎng)素安全攝入上限（UL）是指營養(yǎng)素物質對目標人群（包括敏感個體）不產(chǎn)生不良作用的最高日攝入量，在這種攝入水平下，即使每天攝入某種營養(yǎng)素，也不會對目標人群帶來疾病風險[5-6]。目前，國際上廣泛接受的營養(yǎng)素物質風險評估方法主要是UL法。牛犁天等[10]以2013版DRIs中的微量營養(yǎng)素 UL、RNI（AI）數(shù)據(jù)為基礎，根據(jù)營養(yǎng)素安全范圍的大小，將營養(yǎng)素風險等級分為A、B、C 3級。其中A級的營養(yǎng)素安全范圍最窄，容易發(fā)生過量攝入的危險，包括碘、鈣、錳、鐵、硒、鋅元素。因中國尚未制定鉀、鈉相應的UL值，本文根據(jù)牛犁天等[10]人的研究結果，對鈣、鎂、鐵、鋅、銅、錳、硒、碘、鉬9種礦物質元素加以分析。

運用公式（2）計算蔬菜的礦物質元素風險的平均風險和最大風險，其中蔬菜各年齡段的日均攝入量參考了唐洪磊[11]等的研究結果，礦物質元素風險結果見表5。

由表5可知，來自蔬菜的礦物質元素攝入風險均很低，風險指數(shù)遠小于100%，表明各年齡段人群從蔬菜中攝入礦物質元素的量是安全的。值得重點關注的是鎂元素，其在各年齡段人群中的平均風險指數(shù)和最大風險指數(shù)均遠大于其他元素，在日常飲食選擇時，需關注鎂元素攝入風險。所有元素的平均風險指數(shù)與最大風險指數(shù)呈正比例關系，即平均風險指數(shù)最大，其對應最大風險指數(shù)亦最大。鎂、銅、硒、鉬元素的最高點均位于在2歲～5歲年齡段人群中，其風險指數(shù)范圍分別為13.6%～67.0%、3.6%～10.7%、0.4%～2.6%、6.7%～31.5%。鈣、鐵、鋅、錳、碘元素的最高點均位于在60歲以上年齡段人群中，其風險指數(shù)范圍分別為8.9%～32.5%、6.7%～29.7%、2.7%～6.9%、7.7%～20.2%、1.7%～6.8%。由此可見，本文研究涉及的礦物質元素的風險最高點集中于2歲～5歲、60歲以上兩個年齡段人群，這與2歲～5歲年齡段人群UL值最低，以及60歲以上人群蔬菜日均消費量最高有關。

表5 不同人群礦物質元素風險指數(shù)Table5 The risk index ofm ineralelem ents in peop leof differentages %

3 結論

通過對20種蔬菜（10種深色蔬菜、10種淺色蔬菜）中礦物質元素的測定，發(fā)現(xiàn)蔬菜中礦物質含量存在一定差異，礦物質元素的平均含量依次為：鉀＞鈣＞鈉＞鎂＞鐵＞鋅＞錳＞銅，其中鉀、鈣、鈉、鎂4種元素的含量明顯高于其他元素。部分蔬菜中含有硒、碘、鉬3種礦物質，其中含硒蔬菜種類最少。深色蔬菜礦物質含量大于淺色蔬菜礦物質含量。通過INQ法對蔬菜中礦物質進行營養(yǎng)評價，發(fā)現(xiàn)所有蔬菜中鉀、鎂在達到人體熱量需求時，均能滿足人體需求，并有所盈余。深色蔬菜的礦物質元素種類普遍比淺色蔬菜多，且深色蔬菜的營養(yǎng)價值比淺色蔬菜高，其中以紅莧菜營養(yǎng)價值最為突出，而茼蒿營養(yǎng)價值最為全面。通過UL法對蔬菜中礦物質元素進行風險評估，發(fā)現(xiàn)來自蔬菜的礦物質元素攝入風險均很低，風險指數(shù)遠小于100%，表明各年齡段人群從蔬菜中攝入礦物質元素的量是安全的。因此，在日常膳食選擇當中，蔬菜可作為人體獲取礦物質元素的豐富的、安全的來源，而深色蔬菜在礦物質營養(yǎng)價值方面普遍比淺色蔬菜高，可為居民的選擇提供參考。

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