長白山杜香植物營養(yǎng)成分及微量元素測定

姜瑋，于一丁，張燕，王二雷，劉靜波

（吉林大學(xué)軍需科技學(xué)院營養(yǎng)與功能食品研究室，吉林長春130062）

杜香（Ledum palustre L.），又名細(xì)葉杜香、白山苔、喇叭茶、絆腳絲，杜鵑花科（Ericaceae）杜香屬（Ledum palustre）植物，常綠小灌木[1]。杜香屬植物耐蔭喜水濕，分布在北半球溫帶或寒溫帶地區(qū)；在我國主要分布于大、小興安嶺和長白山地區(qū)[2]。18 世紀(jì)末，經(jīng)過瑞典醫(yī)生的實驗證明，被列為藥用植物；19 世紀(jì)初，俄國本草中記載了杜香的醫(yī)療作用。加拿大把杜香稱為“拉布拉多茶”，具有抗氧化、消炎和抑癌作用[3]。目前，俄羅斯、韓國有學(xué)者將杜香提取物添加到食品中，制作多種功能食品如軟飲料[4]、冰激淋、酸奶、罐頭、面條等[5-6]。我國自20 世紀(jì)70年代對杜香的揮發(fā)油就進行了開發(fā)利用，據(jù)《長白山植物藥志》記載，杜香提取物具有多種生理活性。目前，我國已有杜香揮發(fā)油止咳平喘[7]、解酒作用[8]以及用杜香嫩葉制作保健茶的專利[9]。

然而，根據(jù)文獻(xiàn)研究表明，杜香中所含化學(xué)物質(zhì)的成分組成和含量與生長環(huán)境、采收時間、營養(yǎng)器官有很大關(guān)系，本文采用ICP-MS 法[10-11]測定我國長白山地區(qū)初冬季節(jié)杜香中微量元素種類和含量，為杜香的廣泛、合理開發(fā)研究提供基礎(chǔ)材料，并且在不破壞生態(tài)環(huán)境的前提下最大程度開發(fā)長白山的野生植物資源提供一些參考。

1 材料與方法

1.1 材料

杜香，采自長白山地區(qū)；室內(nèi)常溫風(fēng)干；枝葉分開粉碎，收集過20 目篩粉末，塑封袋密封室溫保存，備用；金屬元素標(biāo)準(zhǔn)品溶液，國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院提供；內(nèi)標(biāo)溶液安捷倫公司提供；其他試劑均為優(yōu)級純。

1.2 儀器

FW-200 萬能粉碎機：北京中興偉業(yè)儀器有限公司生產(chǎn)；QSY 凱式定氮儀：北京強盛分析設(shè)備有限公司；ZF－06B 脂肪測定儀、CXC－06 纖維素測定儀：上海瑞正儀器設(shè)備有限公司；TDW 馬弗爐：上海浦東精達(dá)儀表儀器廠；AG204 型電子天平：METTLE TOLEDO，瑞士生產(chǎn)；752pc 紫外分光光度計：上海光譜儀器有限公司生產(chǎn)；MD6C-6H 微波消解系統(tǒng)：北京盈安美誠科學(xué)儀器有限公司；電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）：Agilent 7500a；所有玻璃儀器均用50%的HNO3浸泡過夜，用超純水沖洗干凈備用。

1.3 方法

1.3.1 杜香營養(yǎng)成分測定方法

蛋白質(zhì)的測定（GB5009.5-2003 凱式定氮法）、脂肪的測定（GB5009.6-2003 索氏抽提法）、水分測定（GB5009.3-2003 蒸餾法）、灰分的測定（GB5009.4-2003）、粗纖維的測定（GB5009.10-2003）、水溶性糖的測定（蒽酮硫酸法）、氨基態(tài)氮（甲醛滴定法）。

1.3.2 杜香中礦物質(zhì)元素測定

1.3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液制備

吸取不同體積的各標(biāo)準(zhǔn)溶液混合，用5%的硝酸定容至100 mL，再用5 %的硝酸稀釋成不同的濃度梯度。

1.3.2.2 杜香枝、葉樣品溶液制備

分別稱取枝、葉粉末，各做兩個平行樣，每個樣品稱取0.5 g 左右置于微波消解專用聚四氟乙烯瓶中，加入濃硝酸5 mL 于微波消解系統(tǒng)中消解，消解后定容至50 mL，備用。

1.3.3 杜香葉片可溶性礦物質(zhì)測定

稱取一定質(zhì)量的杜香葉用沸水90 mL 浸泡30 min，過濾。收集濾液定容至100 mL，各取5 mL 液體同杜香枝、葉同法消解，后測定。

1.4 儀器工作參數(shù)

1.4.1 微波消解

采用三段式消解。第一階段，溫度120 ℃、壓強730 kPa、時間3 min；第二階段，溫度150 ℃、壓強1 200 kPa、時間3 min；第三階段，溫度175℃、壓強1500 kPa、時間5min；消解完畢待溫度降至60 ℃，壓強降為200 Pa，打開微波樣品處理系統(tǒng)，將消解溶液轉(zhuǎn)移至50 mL 聚四氟乙烯容量瓶中，用超純水定容至刻度，待測。

1.4.2 ICP-MS 測定條件

RF 功率1 300 W，霧化室溫度2 ℃，采樣錐孔徑1.0 mm，截取錐孔徑0.4 mm，載氣氬氣流速1.18 L/min，冷卻氣氬氣流速12 L/min，采樣深度7.8 mm，全定量采樣模式，掃描方式跳峰，每點停留時間0.1 s～0.5 s，測量點/峰3，重復(fù)3 次，元素積分時間0.3 s～1.5 s，質(zhì)譜計數(shù)模式脈沖/模擬（P/A），質(zhì)量分辨率0.65 amu～0.8 amu。

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)成分測定結(jié)果

杜香葉片、枝干中的纖維、水溶性糖、粗脂肪含量較高；與枝干部分相比，葉片的纖維含量較少外，其它的成分均相對較高；葉片、枝干中氨基態(tài)氮含量較低，換算為游離的蛋白質(zhì)含量即游離氨基酸含量分別為0.769、0.113 mg/100 g，說明杜香中的蛋白質(zhì)多以結(jié)合蛋白形式存在。

圖1 杜香枝、葉營養(yǎng)成分分析（g/100 g）Fig.1 Nutritional ingredient in leaves and twigs of ledum palustre（g/100 g）

2.2 微量元素測定結(jié)果

采用內(nèi)標(biāo)法做金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線，從表1 可以看出，所有金屬元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的R2＞0.999 6，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程擬合度好，為準(zhǔn)確檢測我國長白山地區(qū)杜香中的金屬元素種類含量奠定了基礎(chǔ)。

表1 ICP-MS 測定金屬元素標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制Table 1 Standard lines of elements

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算出杜香葉片、枝干中金屬元素的含量，從表2 可以看出。杜香中含較豐富的人體必須微量元素Cu、Fe、Zn、Mn，且葉片中的含量比枝干高（見表3），尤其是Zn 和Fe 元素，葉片是枝干的2 倍多，這個測量結(jié)果，可以指導(dǎo)采取更加合理的方式利用杜香的葉片和枝干。

表2 杜香枝、葉中金屬元素的含量（x±RSD%，mg/kg）Table 2 Content of elements in branches and leaves of Ledum palustre L.

表3 杜香枝干、葉片中金屬元素的比較Table 3 Compared of Content of Elements in Branches and Leaves of Ledum Palustre L.

用杜香枝葉中金屬元素含量與一些茶葉[12-13]中相應(yīng)金屬元素含量進行比較，結(jié)果見表4。杜香葉片中、Mn、Fe、Zn 比較高，是元陽云霧茶等的0.7 倍～3.5 倍，杜香枝干中的金屬元素的含量就相對較少。用杜香與某些名茶進行比較，發(fā)現(xiàn)杜香葉片中的Mn、Fe、Zn 含量較高，鋅含量幾乎是福建鐵觀音茶的3 倍?？梢?，長白山杜香植物中的金屬元素含量豐富。

2.3 杜香葉片中可溶性微量元素的檢測

杜香中微量元素水溶性如表5 所示，K、Na、Ca、Zn溶出率較高，分別為47.941%、18.637%、19.645%和19.736%，金屬礦物質(zhì)元素對機體生命健康具有非常重要的作用。大家熟知的K、Na 是重要的電解質(zhì)，有利于體液的平衡及血壓的平衡；Ca、Mg 是骨骼的重要組成部分，是眾多酶的組成部分及激活劑；Se 具有良好的抗氧化作用，是谷胱甘肽過氧化物酶的必需組分，能夠保護細(xì)胞和細(xì)胞膜免受氧化損傷，可以通過調(diào)節(jié)甲狀腺素來影響人體代謝，此外還能提高機體免疫、抑制癌細(xì)胞生長和拮抗重金屬毒性作用；Fe 是人體必需的微量元素，也是體內(nèi)含量最多的微量元素，多存在于血紅蛋白中，是過氧化氫酶的主要組成成分，不僅參與氧的運送、交換和組織呼吸過程，也可清除體內(nèi)的過氧化氫有利身體健康[15]；Zn 在人體內(nèi)的含量僅次于Fe，主要集中在肝臟、肌肉、骨骼、皮膚和毛發(fā)中，是乙醇脫氫酶、堿性磷酸酶等200 多種酶的組成成分，參與維生素和激素的代謝，還能促進生物膜的穩(wěn)定、增強機體免疫功能和食欲[15]；Cu 也是賴氨酸氧化酶、超氧化物歧化酶等多種酶的組成部分，發(fā)揮重要的生理作用，如參與Fe 的代謝和紅細(xì)胞的生成，維持正常的造血功能；促進骨膠原蛋白和彈性蛋白的交聯(lián)、促進結(jié)締組織形成[15]；Mn 是各種生物體代謝的必需元素，參與多種酶的激活，調(diào)節(jié)糖類、脂肪、蛋白質(zhì)的代謝，對機體繁殖、神經(jīng)、心血管系統(tǒng)等有重要作用，缺少錳會引起細(xì)胞功能和超微結(jié)構(gòu)的異常，導(dǎo)致機體生長發(fā)育不正常，近年有研究表明與腫瘤、骨質(zhì)疏松、動脈硬化等疾病有關(guān)系，因此，錳被稱為與長壽相關(guān)的元素[14]。

表4 杜香葉片、枝干與不同種茶葉金屬元素含量比值Table 4 Comparison of elements Ledum palustre L.leaves and different tea-leaves

表5 杜香葉中可溶性微量元素的檢測Table 5 Content of elements in leaves of Ledum palustre L.prepared with boiled-water

此外，通過杜香葉片水溶性金屬元素的檢測，發(fā)現(xiàn)大部分金屬元素都能被沸水短時溶解出來，雖然杜香葉片浸提液中的重金屬Hg、As 溶出率也較高，但是其含量也仍比比茶飲料相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)低（GB19296-2003 茶飲料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Cu ≤5 mg/L，Pb ≤0.3 mg/L，As ≤0.2 mg/L）。

3 討論

張敏[16]測定了安圖縣地區(qū)的細(xì)葉杜香和寬葉杜香的基本成分，與之相比，結(jié)果有一些差異，分析原因，這可能有兩個原因：一是地域差異，其次張敏采用重量法測定杜香中的水分含量，但筆者認(rèn)為杜香含有較多的揮發(fā)性成分，采用重量法測定會導(dǎo)致水分含量測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，故采用蒸餾法測定水分含量，盡可能提供較為準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

從長白山杜香檢測結(jié)果可知，長白山秋冬季節(jié)的杜香植物灰分含量較高，尤其是杜香葉片；此外，通過杜香葉片水溶性金屬元素的檢測，發(fā)現(xiàn)大部分金屬元素都能被沸水短時溶解出來，因此，單就杜香植物中所含的人體必需的微量元素來說，杜香尤其是杜香葉片具有潛在的研究價值，并且實驗研究原料還是處于秋冬季節(jié)落葉狀態(tài)，不會破壞生態(tài)平衡。

[1] 趙子峰,沙偉,趙子云.我國的杜香屬植物及杜香屬植物的應(yīng)用[J].生物學(xué)教學(xué),2006,31(4):8-9

[2] 馬雪梅.大興安嶺地區(qū)杜香有效成分的研究[D].東北林業(yè)大學(xué),2004:1-2

[3] Dominic Dufour, Andre Pichette, Vakhtang Mshvildadze ,et al. Antioxidant,anti-inflammatory and anticancer activities of methanolic extracts from Ledum groenlandicum Retzius[J].Journal of Ethnopharmacology,2007(111):22-28

[4] FILONOVA G L,KOSYGINA L I,STRELKOV V N,et al.Vegetable concentrate called severyanin:Russia,RU20030108300[P]. 2005-01-27

[5] NAM B W,KIM D M.Health food composition containing extracts of ledum palustre L. And having an excellent anti-oxidative effect:Korea,1020060035422[P].2007-10-24

[6] Helfferich, Deirdre. Tea time in southeast Alaska[J].Agroborealis,2006,38(1):34-39

[7] 周玉新. 一種治療慢性支氣管炎的杜香精油滴丸劑及其制備方法CN1969934A[P].2006-12-19

[8] 樸東春,宋殿君.解酒飲料及其制備方法:CN1559609A[P].2004-02-20

[9] 潘蘭寶.用杜香的嫩葉制作保健茶的方法:CN1650729[P].2005-08-10

[10] 常平,王松君,甘樹才,等.微波消解樣品-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定植物灰分中微量元素[J].理化檢驗-化學(xué)分冊,2008,44(12):1129-1132

[11] 韓超,曹煊,余晶晶,等.微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時測定海藻羊棲菜的微量元素[J].光譜實驗室,2009,26(3):480-483

[12] 王寶森,郭俊明,張虹,等.不同品種茶葉中礦物質(zhì)元素含量分析[J].安徽農(nóng)業(yè)學(xué)報,2007,35(14):4222-4223

[13] 馬莉芳,吳啟勛.6 種茶葉中微量元素的綜合評價[J].微量元素與健康研究,2007,24(5):25-26

[14] 王強虎.五谷雜糧是良藥[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,2008:20-21

[15] 劉志皋.食品營養(yǎng)學(xué)[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2007:158-160,160-161,165-166

[16] 張敏.杜香化學(xué)成分及抗炎止痛研究作用[D].華東師范大學(xué),2009:3-5