基于體外全仿生消化模型分析海帶和紫菜中微量元素的生物可給性

趙艷芳，尚德榮，康緒明，翟毓秀，王聯(lián)珠，盛曉風(fēng)，丁海燕

（中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)與評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東青島266071）

生物可給性（bioaccessibility）即污染物（或營(yíng)養(yǎng)素）在胃、腸消化過程中從食物中溶出的比例，該部分代表食品中污染物（或營(yíng)養(yǎng)素）可能為人體所吸收的最大量，是污染物（或營(yíng)養(yǎng)素）最大經(jīng)口生物有效性的指示[1-6]。對(duì)菲律賓蛤仔、縊蟶、鮑、牡蠣、血蚶等貝類體內(nèi)金屬元素的生物可給性的研究充分表明：與僅測(cè)定樣品中元素的總量相比，分析元素的生物可給性更能準(zhǔn)確反映水產(chǎn)品中必需元素對(duì)人體的可利用量，以及有害元素對(duì)人體的危害[6-7]。研究食品中元素的生物可給性，已成為未來食品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的發(fā)展方向。

海帶、紫菜等食用海藻富含多糖、蛋白、膳食纖維、不飽和脂肪酸、VB2和VB12以及人體必需的礦物質(zhì)元素，并且具有控制體重，預(yù)防胃、腸和心血管疾病的功能[8-10]。海藻具有富集重金屬的特性，是微量元素和礦物質(zhì)的天然寶庫(kù)，開展海藻中重金屬的分析與生物可給性研究對(duì)于評(píng)估其食用安全性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值都具有重要意義[11]。海帶和紫菜一般都需加工熟后才能食用，加工前、后其微量元素的生物可給性存在差異，目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究還較少。體外全仿生消化模型是通過模擬人體消化液的組成、pH 值、兩餐間隔時(shí)間和殘留物滯留時(shí)間等模擬人類胃、腸道消化過程的一種簡(jiǎn)單方法，一般包括人體口腔、胃和腸3 步消化過程，是一種可重復(fù)測(cè)定食品中污染物生物可給性的有用工具[1-6，12]。本文采用體外全仿生消化法，以海帶和紫菜為對(duì)象，研究新鮮海藻及經(jīng)加工后可食狀態(tài)的樣品中人體必需元素（Cu、Fe、Mn、Zn、Sr 和V）和有害元素（As、Cd、Pb 和Al）含量的變化，并結(jié)合液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法（HPLCICP-MS）分析As、Cd 等有害元素形態(tài)變化，分析海帶和紫菜中關(guān)鍵微量元素的生物可給性，以期為科學(xué)評(píng)估海帶和紫菜中必需微量元素的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和有害元素的食用風(fēng)險(xiǎn)提供試驗(yàn)參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

ELAN DRC Ⅱ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國(guó)Perkin Elmer 公司；Series 200 高效液相色譜儀，美國(guó)Perkin Elmer 公司；Mars 6 型微波消解系統(tǒng)，美國(guó)CEM 公司；恒溫振蕩器，中國(guó)智誠(chéng)公司；離心機(jī)，美國(guó)Thermo 公司。

牛血清白蛋白、黏液素、胃蛋白酶、胰酶、脂肪酶、牛膽汁粉、α-淀粉酶，美國(guó)Sigma 公司；氨基葡萄糖鹽酸鹽、葡萄糖醛酸、尿酸，國(guó)藥集團(tuán)；65%HNO3（優(yōu)級(jí)純），國(guó)藥集團(tuán)；多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 mg/L），上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院；紫菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW10023），國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心。

1.2 樣品制備

新鮮紫菜采集于江蘇省南通市某養(yǎng)殖區(qū)，新鮮海帶采集于山東省青島市某養(yǎng)殖區(qū)。將新鮮紫菜和海帶運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后，用二次水漂洗3 次后，分成2 份：一份新鮮樣品被剪碎后勻漿，待用；另一份新鮮樣品經(jīng)水煮15～20 min，達(dá)到可食狀態(tài)，撈出、瀝干后剪碎、勻漿，待用。

1.3 海帶和紫菜仿生提取液的制備

參考文獻(xiàn)[2]，制備胃和腸全仿生消化液，分別加入胃和腸中所含的有機(jī)物和無機(jī)物，調(diào)pH 值至各消化液對(duì)應(yīng)的pH 值，分別加入相應(yīng)消化酶，制備胃和腸全仿生消化液。震蕩提取操作過程包括：稱取新鮮和加工后海帶和紫菜勻漿樣品各4.0 g 于50 mL 離心管中，加入全仿生唾液6 mL，在37 ℃下恒溫振蕩5 min 后向消化食糜中加胃液12 mL，在37 ℃下恒溫振蕩2 h，消化食糜的pH 值為2～3，最后同時(shí)加入十二指腸液12 mL，膽汁6 mL 和2 mL HCO3-（1mol/L），在37 ℃下恒溫振蕩2 h 后，消化食糜的pH 值為6.5～7，仿生消化過程中振蕩頻率為250 r/min，保證消化食糜被完全旋轉(zhuǎn)、振蕩。該振蕩提取方法得到的仿生消化結(jié)果與志愿者人體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合[2]。消化結(jié)束后取10 mL全仿生消化液8 000 r/min 離心10 min，取上清用0.22 μm 濾膜抽濾，得全仿生提取液，沉淀為消化食糜殘?jiān)?/p>

1.4 海帶和紫菜樣品及仿生提取液中無機(jī)鎘離子（Cd2+）和As 的形態(tài)分析

取海帶和紫菜樣品勻漿組織約1.000 g，加入15 mL 二次水，渦旋混勻后，超聲提取40 min，8 000 r/min，4 ℃離心10 min，吸取上清液過0.22 μm 濾膜。對(duì)于仿生提取液，直接取1.3 節(jié)濾液注入HPLC-ICP-MS 聯(lián)用儀，分別對(duì)無機(jī)鎘離子（Cd2+）和不同形態(tài)的砷進(jìn)行定性和定量分析。無機(jī)鎘的測(cè)定采用實(shí)驗(yàn)室建立的方法——液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法（HPLC-ICP-MS）[13]，液相色譜分離選用Dionex IonPac CS5A（4 mm×250 mm）陽(yáng)離子交換色譜柱及保護(hù)柱CG5A（4 mm×50 mm）；流動(dòng)相組成為50 mmol/L 草酸、95 mmol/L 氫氧化鋰（pH 4.8），使用前過0.22 μm 濾膜并超聲脫氣15 min。砷形態(tài)測(cè)定參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT 23372-2009，采用HPLC-ICP-MS 聯(lián)用技術(shù)分析樣品及提取液中AsⅢ、AsⅤ、MMA 和DMA 共4種形態(tài)的As。液相色譜柱為陰離子保護(hù)柱Ion-PacAG 19（50 mm×4 mm）和陰離子分析柱Ion-PacAS 19（250 mm×4 mm）。

1.5 海帶和紫菜樣品以及消化食糜殘?jiān)杏幸婧陀泻ξ⒘吭販y(cè)定

新鮮及加工后海帶和紫菜樣品中元素的測(cè)定參照食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定GB5009.268-2016[14]。采用微波消解-ICP-MS 法，全仿生模擬消化后，經(jīng)離心得到的所有殘?jiān)尤胂跛嵯?，消解完全后采用ICP-MS 測(cè)定必需微量元素與有害元素的含量。微波消化的前處理主要包括：準(zhǔn)確稱取1.000 g 樣品于微波消解罐中，加入8 mL 濃HNO3浸泡24 h，采用微波消解儀進(jìn)行消解和趕酸。微波消解程序包括：①爬升5 min，保持5 min，溫度120 ℃，功率1 200 W；②爬升10 min，保持20 min，溫度180 ℃，功率1 200 W；③爬升10 min，保持25 min，溫度200 ℃，功率1 200 W；趕酸程序?yàn)榕郎? min，保持10 min，溫度140℃，功率1 200 W。冷卻至室溫后，用二次水定容25 mL，混勻，備測(cè)。同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)。

采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測(cè)定消化液中Cu、Fe、Mn、Zn、Sr、V、As，Cd，Pb 和Al等元素的含量，測(cè)定過程中在線加入10 ng/mL72Ge、103Rh、115In 混標(biāo)溶液為內(nèi)標(biāo)元素，用于校正儀器響應(yīng)信號(hào)的變化。ICP-MS 儀器射頻功率1 500 W，射頻電壓1.20 V，等離子體氣流量15 L/min，載氣流量0.92 L/min，重復(fù)次數(shù)為3 次。以待測(cè)元素的濃度為橫坐標(biāo)，待測(cè)元素與相應(yīng)的內(nèi)標(biāo)元素響應(yīng)信號(hào)值的比值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。選擇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)-紫菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW10023）為質(zhì)控樣品保證元素檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

1.6 生物可給性計(jì)算公式

海帶和紫菜中微量元素的生物可給性，單位為%，按式（1）計(jì)算：

式中，Civ——海藻樣品在全仿生消化后釋放出的微量元素含量（mg/kg）；Ct——樣品中微波消解后測(cè)定的微量元素總含量（mg/kg）。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SPSS 13.0進(jìn)行相關(guān)性分析，P＜0.05 為有顯著性意義，采用Origin 8.0 作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 元素測(cè)定方法準(zhǔn)確度驗(yàn)證

用本試驗(yàn)方法測(cè)定紫菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW10023）中Cu、Fe、Mn、Zn、Co、V、As，Cd，Pb、Al 和Sr 等元素的含量，結(jié)果見表1。試驗(yàn)結(jié)果表明本方法測(cè)定樣品中元素的準(zhǔn)確度好，結(jié)果可靠。

表1 紫菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW10023）中元素含量測(cè)定結(jié)果（平均值± 標(biāo)準(zhǔn)偏差，n=5）Table 1 Detection of the certified reference materials of Laver（GBW10023）（±s，n=5）

表1 紫菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW10023）中元素含量測(cè)定結(jié)果（平均值± 標(biāo)準(zhǔn)偏差，n=5）Table 1 Detection of the certified reference materials of Laver（GBW10023）（±s，n=5）

元素參考值實(shí)測(cè)值元素參考值實(shí)測(cè)值Cu/mg·kg-112.2 ± 1.112.52 ± 0.46As/mg·kg-127 ± 625.32 ± 2.44 Fe/g·（100g）-10.145 ± 0.010.142 ± 0.0058Cd/mg·kg-10.57 ± 0.050.58 ± 0.033 Mn/mg·kg-168 ± 366.98 ± 1.52Pb/mg·kg-12.05 ± 0.152.08 ± 0.085 Zn/mg·kg-128 ± 228.98 ± 0.77Al/g·（100g）-10.49 ± 0.080.45 ± 0.026 Co/mg·kg-10.63 ± 0.050.616 ± 0.022Sr/mg·kg-124 ± 225.07 ± 0.62 V/mg·kg-14.2 ± 0.64.07 ± 0.36

2.2 海帶和紫菜中有益微量元素的含量和生物可給性

紫菜中6 種人體必需微量元素的含量均顯著高于海帶樣品（見表2）。可見，煮熟后海帶和紫菜中6 種對(duì)人體有益的必需微量元素含量均表現(xiàn)出下降趨勢(shì)。差異性分析顯示，除海帶中Cu 和V 含量下降不顯著（P＞0.05）外，海帶中其余4 種元素含量及紫菜鮮樣中6 種有益元素的含量均呈顯著下降趨勢(shì)（P＜0.05）。其中紫菜中Fe、Mn 和Co 的含量變化最顯著，降至新鮮樣品時(shí)的1/3。

表2 海帶和紫菜樣品及仿生消化后海藻殘?jiān)斜匦栉⒘吭氐暮浚╩g/kg，n=3）Table 2 Total content of essential trace metal in the sample and residue of seaweed（mg/kg，n=3）

新鮮與加工熟后海帶和紫菜中有益必需元素的生物可給性見表3。對(duì)于新鮮海帶，在所分析的6 種有益元素中，Co 的生物可給性最高，且加工前、后的生物可給性變化較小，而V 的可給性最低，約2%，其次為Cu 和Fe。經(jīng)煮熟后，Cu 和V 的生物給性升高，分別由15.4%和2.7%增至25.0%和31.4%，說明海帶煮熟后，Cu 和V 在胃、腸仿生消化過程中的溶出率顯著增加；而Fe 和Zn 的生物可給性明顯下降，分別從新鮮樣品中的14.8%和26.8%降至3.0%和5.9%，說明經(jīng)胃、腸仿生消化，加工后海帶中可供人體吸收的Fe 和Zn 的比率顯著下降。與海帶不同，紫菜中Cu、Fe、Mn、Co和V 的生物可給性相似，均＞60%，Zn 的生物可給性最低，為18%。加工前、后，紫菜中元素的生物可給性變化較小，說明紫菜中有益元素更易于被人體胃、腸消化液溶出。

大型海藻富含F(xiàn)e、Mn、Cu、Zn、Co 等人體必需微量元素，其含量約比陸地植物高10 至100 倍，為人類提供豐富的礦物質(zhì)元素來源[15-16]。其中Fe是人體多種生命代謝過程的主要成分，包括參與氧氣運(yùn)輸、電子傳遞和氧化酶活性等；Mn 是許多生物酶，如超氧化物歧化酶、精氨酸酶和丙酮酸羧化酶等的輔助因子，Mn 也參與氨基酸、脂質(zhì)和碳水化合物的代謝；Cu、Zn 也是許多生物酶的主要組成，包括神經(jīng)傳遞合成，能量代謝等；Co 參與VB12合成等[17-18]。本研究結(jié)果顯示紫菜中必需微量元素的含量均高于海帶，尤其富含F(xiàn)e，其次為Mn，該研究結(jié)果與已有結(jié)果相似。Dawczynski 等[19]分析了中國(guó)紫菜中Fe 的含量為991 mg/kg（濕重），約為日本、韓國(guó)紫菜的7 倍。Astorga-Espa?a等[20]研究提出紅藻富含F(xiàn)e，且紅藻中Mn 的含量普遍高于褐藻[19，21-22]。

目前關(guān)于海藻中必需元素的生物可給性研究較少。體外全仿生消化法分析扁滸苔（Ulva compressa）中Fe 的生物利用率為55%～56%[23]，添加維生素C 能提高Fe 的生物利用率[24]。蕨藻、裙帶菜、海帶、裙帶菜、面條藻、海白菜、紫菜中Mn 的生物可給性較高，均大于60%[25-27]，與本研究中紫菜的結(jié)果相似。加工后海藻Mn 的可給性降為18.2%[28]。裙帶菜（Undaria pinnatifida）中Co 的生物利用率為33%～78%，掌葉樹（Palmaria palmata）中V 的生物利用率最高為61%[29]，與本研究結(jié)果相近。已有的關(guān)于海藻中Cu 的生物可給性研究顯示蕨藻中為44.3%～56.3%，紫菜為59.5%，海帶為66.5%，裙帶菜為75.8%，面條藻為62.5%，海白菜為67.2%，紫菜為59%[25-27]，其中紫菜的研究結(jié)果與本研究結(jié)果相似。本研究的海帶中Cu 的生物可給性較低，為25.0%，低于已有的報(bào)道。海藻中Zn 的生物可給性研究表明：蕨藻為37.7%～47.4%，紫菜為59.1%，海帶為49.9%，裙帶菜為37.8%，面條藻為64.5%，海白菜為41.8%[25-27]。而本研究結(jié)果顯示海帶和紫菜中Zn 的生物可給性最低，低于30%，遠(yuǎn)低于已有的研究報(bào)道。本結(jié)果表明：加工對(duì)紫菜中元素生物可給性的影響較小，而對(duì)海帶的影響較大，其中Fe 和Zn 顯著降低，這可能是由于未加工的海藻中富含90%的膳食纖維，提高了元素的生物可給性[26，28]。

表3 海帶和紫菜樣品中有益必需元素的生物可給性（%）Table 3 Bioaccessibility of essential trace metal in the sample and residue of seaweed（%）

2.3 海帶和紫菜中有害微量元素的含量和生物可給性

本試驗(yàn)選擇的新鮮紫菜中Pb、Cd、As 和Al 的含量遠(yuǎn)高于海帶，經(jīng)煮熟后，海帶中Pb、Cd 和As的含量差異均不顯著（P＞0.05），而紫菜中4 種有害元素的含量均顯著下降（P＜0.05）。從表4 可見，海帶中Pb 的生物可給性最低，Cd 和As 的生物可給性最高，其次為Al。煮熟后，海帶中Pb 的含量下降，其生物可給性也由20.6%降至6.7%，Cd 和As 的含量和生物可給性均沒有明顯變化，Al 的含量顯著下降，而生物可給性沒有變化。紫菜中Pb的生物可給性最低，Cd，As 和Al 的生物可給性相似?？偨Y(jié)可得海帶和紫菜中Pb 的含量較低，在胃、腸仿生消化過程中的溶出率也最低，而Cd、As 和Al 的生物可給性較高。海帶中Sr 的含量遠(yuǎn)高于紫菜，然而兩種海藻Sr 的生物可給性相似，60.2%～67.5%，且加工前、后幾乎沒有變化。

紅藻比褐藻具有較強(qiáng)的富集微量元素的能力[11]。本試驗(yàn)也表明紫菜中鎘、鉛等有害元素的含量顯著高于海帶（前者約為后者的10 倍）。蕨藻中Cd 的生物可給性為41.8%～46.7%，裙帶菜為77.5%，海苔為56.1%，海帶為78.9%，裙帶菜為100.2%，面條藻為66.7%，海白菜為64.7%以及加工后海藻為24.0%[25-27]。本研究中新鮮海帶與加工熟后海帶中Cd 的生物可給性分別為90.6%和77.4%，紫菜中分別為73.4%和74.6%，與已有研究結(jié)論相似。本試驗(yàn)證明海帶和紫菜中As 的生物可給性較高（71.7%～84.8%），與紫菜（Porphyra abottae）中As的生物可給性（79±7）%[25]相似。海藻中As 的生物可給性高，可能是由于As 在海藻中主要以砷糖形態(tài)存在，而這些砷糖的水溶性很高，因此As 在胃、腸仿生消化液中的溶出率較高。有關(guān)海藻中Pb 的生物可給性研究非常少，僅查到蕨藻中為22.3%～32.0%[27]，墨角藻中為9%[30]，研究結(jié)論與本研究結(jié)果相似?？傊?，Pb 的生物可給性遠(yuǎn)低于Cd、As、Sr和Al。海藻中Pb 的生物可給性較低，可能是因?yàn)楹Ｔ逯械腜b 主要以無機(jī)Pb（Ⅱ）形式存在[31]，且主要是難溶的無機(jī)鉛鹽形態(tài)，所以在胃、腸消化液中的溶出率較低。適量的鍶（Sr）能促進(jìn)血管內(nèi)皮和骨細(xì)胞的增殖，降低血管緊張性和抑制破骨細(xì)胞形成，而過量攝入鍶能夠引起人機(jī)體急慢性損傷，包括神經(jīng)調(diào)節(jié)功能、心血管功能和免疫功能障礙等[32]。本研究表明海帶和紫菜具有較強(qiáng)的富集Sr 的能力，且海帶中的含量高于紫菜。蕨藻中Sr的含量為230 mg/kg（干重）[33]。僅查閱到一篇有關(guān)海藻中Sr 的生物可給性研究，指出岸生根枝藻（Rhizoclonium riparium），腸滸苔（Ulva intestinalis），孔石莼（Ulva lactuca），滸苔（Ulva prolifera）中Sr 的生物可給性均大于60%[30]，與本試驗(yàn)的海帶和紫菜中Sr 的生物可給性一致。海帶中Al的生物可給性為57%，略低于紫菜（加工前、后分別為75.3%和67.5%）。目前有關(guān)海藻中Al 的生物可給性研究尚未見報(bào)道。Al 是一種低毒的微量元素，進(jìn)入人體蓄積后能介導(dǎo)骨骼毒性、神經(jīng)毒性、免疫毒性、生殖毒性等。由于海藻中Al 以不同賦存形態(tài)存在[34]，因此有關(guān)海藻中Al 的生物利用率及在胃、腸消化過程中的形態(tài)轉(zhuǎn)化需引起關(guān)注。

表4 海帶和紫菜樣品及仿生消化后海藻殘?jiān)杏泻ξ⒘吭氐暮浚╩g/kg，n=3）和生物可給性（%）Table 4 Total content（mg/kg，n=3）of toxic trace metal in the sample and residue of seaweed and its bioaccessibility（%）

2.4 仿生消化前、后海藻中無機(jī)離子態(tài)Cd 和As的形態(tài)

根據(jù)2.3 節(jié)結(jié)果，海藻樣品中Cd 和As 的生物可給性較高。進(jìn)一步研究了新鮮及加工后海帶和紫菜樣品及仿生消化液中Cd 和As 的賦存形態(tài)，針對(duì)毒性最高的無機(jī)離子態(tài)Cd2+和As 的形態(tài)進(jìn)行分析。

從圖1 可見，紫菜樣品中As 的形態(tài)主要為大分子有機(jī)砷糖（出峰時(shí)間2.8 min）和DMA，未檢出無機(jī)砷，而在仿生消化液中，As 的形態(tài)主要為出峰時(shí)間2.57 min 的大分子有機(jī)砷糖，以及一個(gè)出峰時(shí)間為4.5 min 的未知砷形態(tài)，未檢出無機(jī)砷及DMA。比較新鮮紫菜與加工后樣品及其仿生消化液中As 的形態(tài)變化，主要體現(xiàn)在大分子有機(jī)砷糖的含量變化。

海帶樣品中As 的形態(tài)主要是DMA 和大分子有機(jī)砷糖（出峰時(shí)間為2.58 min），未檢出無機(jī)砷（AsⅢ和AsⅤ）（見圖2）。煮熟后海帶中As 的形態(tài)變化主要是大分子有機(jī)砷糖含量降低，而DMA 含量沒有變化。在仿生消化液中，鮮樣和加工煮熟后樣品中As 的形態(tài)除DMA 和大分子有機(jī)砷糖外，還檢出三價(jià)無機(jī)砷（AsⅢ）以及一個(gè)出峰時(shí)間為4.5 min 的未知形態(tài)，其中三價(jià)無機(jī)砷的含量為0.048 mg/kg，說明在胃、腸消化過程中，海帶中As形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化，部分有機(jī)砷轉(zhuǎn)化成無機(jī)砷，并且鮮樣與加工后海帶消化液中As 的形態(tài)變化主要體現(xiàn)在有機(jī)砷糖含量的變化，而DMA 和三價(jià)無機(jī)砷的含量沒有變化。

圖1 紫菜鮮樣（加工前）與加工煮熟后樣品及仿生消化液中As 的賦存形態(tài)Fig.1 Arsenic species in the fresh and cooked samples and gastrointestinal juices of Porphyra yezoensis

圖2 海帶鮮樣（加工前）與加工煮熟后樣品及仿生消化液中As 的賦存形態(tài)Fig.2 Arsenic species in the fresh and cooked samples and gastrointestinal juices of Laminaria japonica

有研究表明海帶和紫菜樣品中的As 主要為有機(jī)砷形態(tài)，幾乎不含或含很少的無機(jī)砷[35-37]，而在胃、腸消化液的作用下，海帶和紫菜樣品中As的形態(tài)會(huì)發(fā)生顯著變化，包括部分形態(tài)的有機(jī)砷在消化過程中轉(zhuǎn)化成無機(jī)砷。這可能是由于胃、腸消化酶通過影響消化過程，影響微量金屬配合物的配體組成，從而對(duì)海藻中微量元素的形態(tài)和生物可給性產(chǎn)生明顯影響[38]。煮熟過程不會(huì)改變樣品及消化液中As 的形態(tài)，As 含量的降低主要表現(xiàn)在大分子有機(jī)砷糖含量的降低。

圖3 和圖4 是紫菜和海帶樣品及其仿生消化液中Cd2+的含量分析。從圖3 可見，紫菜新鮮樣品中含有一定的無機(jī)離子態(tài)Cd2+（0.025 mg/kg），煮熟后，在樣品中未檢出無機(jī)Cd2+。經(jīng)胃、腸全仿生消化后，新鮮樣品仿生消化液中含有一定的無機(jī)態(tài)Cd2+，而加工后樣品和仿生消化液中無Cd2+檢出，說明新鮮紫菜樣品經(jīng)煮熟，能顯著降低無機(jī)離子態(tài)Cd2+的含量，提高其食用安全性。從圖4 可見，對(duì)于海帶樣品，新鮮或加工煮熟后的海帶樣品和仿生消化液中均未檢出無機(jī)Cd2+。

圖3 紫菜鮮樣（加工前）與加工煮熟樣品及仿生消化液中Cd2+的賦存形態(tài)Fig.3 Cd2+ analysis in the fresh and cooked samples and gastrointestinal juices of Porphyra yezoensis

圖4 海帶鮮樣（加工前）與加工煮熟后樣品中及仿生消化液中Cd2+的形態(tài)分析Fig.4 Cd2+ analysis in the fresh and cooked samples and gastrointestinal juices of Laminaria japonica

鎘、鉛等有害元素在生物體及環(huán)境中具有不同的賦存形態(tài)，而重金屬元素的毒性取決其化學(xué)形態(tài)，通常有機(jī)鉛化合物的毒性大于無機(jī)鉛化合物[31]，無機(jī)離子態(tài)鎘的毒性一般認(rèn)為大于有機(jī)態(tài)鎘[39]。海藻中Cd 的化學(xué)形態(tài)主要是有機(jī)結(jié)合態(tài)或難溶于水的形態(tài)，離子態(tài)鎘含量很低[39]。海藻全仿生消解液中Cd 的有機(jī)形態(tài)研究表明主要以谷胱甘肽-Cd、植物螯合肽-Cd 等形態(tài)存在[40]。本試驗(yàn)表明在新鮮紫菜樣品的水提液及仿生消化液中均檢出無機(jī)離子態(tài)Cd2+，而煮熟后樣品及仿生消化液中均未檢出，可能是在加熱過程中紫菜組織中可溶的無機(jī)離子態(tài)鎘釋放并轉(zhuǎn)移到水中，因此煮熟能顯著降低紫菜樣品中無機(jī)離子態(tài)Cd2+的含量，而海帶中總鎘含量沒有變化，說明本試驗(yàn)選用海帶樣品中的鎘主要是有機(jī)態(tài)鎘，可溶的無機(jī)離子Cd2+含量非常低。運(yùn)用全仿生消化模型可以準(zhǔn)確反映海藻中人體必需元素與有害元素的生物可給性，科學(xué)評(píng)估海藻中人體必需元素的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及有害元素的食用風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論

不同海藻中微量元素的含量與生物可給性存在顯著差異。海帶中必需微量元素的生物可給性普遍低于紫菜，加工煮熟后海帶中不同微量元素的生物可給性變化不同，而紫菜中的變化較小，2種海藻中Zn 的生物可給性最低。對(duì)于有害元素，海帶與紫菜中Pb 的生物可給性最低。煮熟過程不會(huì)影響海帶和紫菜中As 的主要形態(tài)，其總含量的降低主要是大分子砷糖含量的降低。胃、腸消化可能影響海帶和紫菜中As 的形態(tài)轉(zhuǎn)化，部分有機(jī)砷可能轉(zhuǎn)化成無機(jī)砷。新鮮紫菜樣品加工煮熟后自由態(tài)無機(jī)離子Cd2+含量明顯降低。有關(guān)海藻中Sr和Al 的生物可給性及其生物有效性在今后的研究中需得到關(guān)注。