羊肚菌中Ca、Fe、Zn 的體外消化吸收及與其存在形態(tài)的相關(guān)性

薛淑靜，楊德，盧琪，史德芳，姚芬，陳健，李露

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，國家食用菌加工技術(shù)研發(fā)分中心，湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工分中心，湖北武漢 430064）

羊肚菌，別名：蜂窩蘑、狼肚菜[1]，為子囊菌亞門（Ascomycotina）盤菌綱（Pezizomycetes）盤菌目（Pezizales）羊肚菌科（Morchellaceae）羊肚菌屬（Morchella）[2]，是享譽(yù)世界的美味食用菌，具有較大的科學(xué)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[3]。羊肚菌不僅可以作為食物，還可以用作藥物治療多種疾病[4]，它具有抑菌[5]、抗氧化[6]、抗炎[7]、提高免疫[8]的作用，在中醫(yī)上可以用于治療消化不良、痰多、氣短[9]等癥。人工栽培羊肚菌的技術(shù)日趨成熟[10]，其中我國大田栽培技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位，并得以廣泛發(fā)展[11]。

羊肚菌作為食用菌的一種，同樣具有礦物質(zhì)元素的富集能力[12]，劉敏莉等[13]檢測了羊肚菌中無機(jī)元素含量，得出羊肚菌含有20 種以上的無機(jī)元素，其中鋅含量遠(yuǎn)高于一般蔬菜，為國際市場暢銷的蔬菜蕨菜（干）含鋅量的1.6 倍，蘆筍（干）的2.6 倍。然而只是關(guān)注礦物質(zhì)元素總含量是不夠的[14]。Malgorzata 等[15]報(bào)道在食物質(zhì)地、營養(yǎng)成分、硒總量和形態(tài)等諸多因素的影響下，食物中Se 被攝食后只有部分能通過小腸黏膜，進(jìn)入機(jī)體循環(huán)系統(tǒng)，被機(jī)體各組織器官進(jìn)一步利用。食物經(jīng)過消化后，元素從食物中釋放到消化液中，是其吸收利用的前提條件[16]。生物可及率（BA）是指食物經(jīng)過消化后，釋放到消化液中的元素含量占食物中此元素含量的比率，反映了此元素能夠吸收利用的最大量[17]。元素要達(dá)到細(xì)胞，需要透過多層細(xì)胞膜，正辛醇的結(jié)構(gòu)與人體中的碳水化合物和脂肪類似，以正辛醇模擬細(xì)胞膜，用分配系數(shù)Kow值來反應(yīng)元素的體外吸收，Kow值越大，說明親脂性越好，越利于人體吸收[18]。元素的消化、吸收、活性與元素的形態(tài)密切相關(guān)[14]。元素形態(tài)包括元素的同位素組成、電荷或氧化態(tài)、無機(jī)和有機(jī)態(tài)及生物大分子的結(jié)合態(tài)等[19]。食用菌中有害重金屬通過生物可及率，形態(tài)分析等來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估[16]，然而Ca、Fe、Zn 等對人體健康有益的礦物質(zhì)元素的消化吸收利很少有涉及。Menezes 等[20]對比了牛肉、雞肉、豬肉中Ca、Cu、Fe、Mg、Zn 的生物可及率；本課題組研究了香菇中Ca、Fe、Zn 的消化吸收利用[21]，然而不同于香菇的袋裝栽培，羊肚菌多采用大田栽培。食用菌中礦物質(zhì)元素的累積受環(huán)境和品種不同影響顯著[22]。因此本文通過體外消化模型和正辛醇吸收模型，評估了羊肚菌不同部位（羊肚菌蓋、羊肚菌柄）、不同狀態(tài)（粗粉、超微粉）的Ca、Fe、Zn 消化吸收，與元素的形態(tài)進(jìn)行了相關(guān)性分析，以期為羊肚菌的礦物質(zhì)元素吸收利用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

羊肚菌，襄陽大山健康食品股份有限公司提供；D-101 大孔吸附樹脂，安徽三星樹脂科技有限公司；Fe、Ca、Zn（1000 μg/mL）標(biāo)準(zhǔn)儲備液，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；α-淀粉酶（50 U/g）、胃蛋白酶（30000 U/g）、胰蛋白酶（4000 U/g）、脂肪酶（30000 U/g）、豬膽粉、氨基葡萄糖鹽酸鹽、尿素、尿酸、粘蛋白、牛血清白蛋白、葡萄糖醛酸，上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SQW-100DF-超微粉碎機(jī)，濟(jì)南易辰超微粉碎技術(shù)有限公司；TAS-990-原子吸收儀，廣東天瑞儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原料處理

分別將干燥的羊肚菌樣品進(jìn)行粉碎，過60 目篩，取部分60 目篩下物，得到羊肚菌蓋粗粉（CC）、羊肚菌柄粗粉（SC）；分別將粗粉進(jìn)行超微粉碎10 min，得到羊肚菌蓋超微粉（CU）、羊肚菌柄超微粉（SU）。

1.3.2 生物可及性

參照SUN 等[16]的仿生體外消化模型并適當(dāng)調(diào)整。體外模擬唾液、胃液、十二指腸液、膽汁成分見表1。消化過程和工藝參數(shù)見圖1。體外胃消化液（G）是口腔和胃消化后經(jīng)0.45 μm 的過濾液，體外胃腸消化液（GI）是口腔、胃、腸消化后經(jīng)0.45 μm 的過濾液。按照1.3.5 測定Ca、Fe、Zn 含量，并通過下式計(jì)算生物可及率。

表1 唾液、胃液、十二指腸液、膽汁組成成分表Table 1 The components of the artificial saliva,gastric juice,duodenal juice,and bile

式中：

BA——Ca、Fe、Zn 的生物可及率，%；

TK——G 或GI 中Ca、Fe、Zn 的質(zhì)量，μg；

TZ——羊肚菌Ca、Fe、Zn 的總質(zhì)量，μg。

1.3.3 體外吸收模擬

參照LI 等[23]的方法并適當(dāng)調(diào)整。分別取不同樣品的G、GI 1 mL，加入5 mL 的正辛醇，震蕩5 h，分為水相和醇相，分別測Ca、Fe、Zn 含量，并通過下式計(jì)算其分配系數(shù)Kow：

式中：

Kow——Ca、Fe、Zn 的分配系數(shù)；

To——G、GI 分別通過體外吸收模擬，醇相中Ca、Fe、Zn 質(zhì)量濃度，μg/mL；

Tw——G、GI 分別通過體外吸收模擬，水相中Ca、Fe、Zn 質(zhì)量濃度，μg/mL。

1.3.4 Ca、Fe、Zn 不同形態(tài)溶出量的測定

1.3.4.1 可溶態(tài)溶出量測定

按照陳安徽等[24]的方法，并適當(dāng)調(diào)整。分別取樣品5.0 g，以1:60 比例加入超純水，90 ℃水浴3 h，離心（6000 r/min，15 min），取上清液，0.45 μm 微孔濾膜過濾上清液，按照1.3.5 測定即為可溶態(tài)溶出量。

1.3.4.2 有機(jī)態(tài)溶出量測定

按照陳安徽等[24]的方法，并適當(dāng)調(diào)整。1.3.4.1 獲得的可溶態(tài)溶液5.0 g，過大孔樹脂，先后用1% HNO3（V/V）和無水丙酮進(jìn)行洗滌，各洗滌2 h，收集丙酮洗出液，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮后，按照1.3.5 測定即為有機(jī)態(tài)溶出量。

1.3.4.3 多糖態(tài)溶出量測定

參考Karadjova 等[25]的方法，并適當(dāng)調(diào)整。將1.3.4.1獲得的可溶態(tài)溶液5.0 g，加入25 mL 無水乙醇混合均勻，離心（6000 r/min，15 min），所得沉淀用5 mL 超純水溶解后，按照1.3.5 進(jìn)行測定即為多糖態(tài)出容量。

1.3.4.4 蛋白態(tài)溶出量測定

同1.3.4.3，將無水乙醇換成丙酮。

1.3.5 Ca、Fe、Zn 含量測定

參考薛淑靜等[21]方法，采用火焰原子吸收光譜法測定，樣品5.0 g 加15 mL 硝酸和3 mL 過氧化氫消化。消化條件為80 ℃、0.5 h，180 ℃、1 h，250 ℃、2 h，280 ℃、0.5 h，待其溶液澄清透明則為消化完全。用1%的硝酸定容至25 mL，Ca、Fe 和Zn 的測定波長分別為422.7、248.3 和213.9 nm。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS Statistics 20 和Origin 2021 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均重復(fù)三次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）表示；采用單因素方差分析，并以Duncan 進(jìn)行樣本差異性分析，p＜0.05 為顯著性差異。相關(guān)分析采用Pearson 法。

2 結(jié)果與分析

2.1 Ca、Fe 和Zn 生物可及率

由圖2 可知，與體外胃液消化后的BA 相比，經(jīng)過體外胃腸消化后，羊肚菌Ca、Fe、Zn 的BA 均有顯著性提高（p＜0.05）。例如CU 經(jīng)過體外胃腸消化后，Ca 的BA 比經(jīng)過體外胃消化后的BA 提高了5.67%，F(xiàn)e 提高了30.89%，Zn 提高了18.92%。超微粉碎顯著提高了Ca、Fe、Zn 的BA（p＜0.05），特別是羊肚菌柄粉Fe 的BA，超微粉碎使其粗粉的BA 提高了36%。Ca、Fe、Zn 的BA 差異較明顯，Ca 的BA 最高，其次是Fe 和Zn；就Ca、Zn 來說，羊肚菌柄的BA 高于蓋，而Fe，是羊肚菌蓋大于柄。

食品基質(zhì)中的膳食纖維、蛋白質(zhì)、多酚等含量均會影響礦物質(zhì)元素的生物可及率[26]。不同食用菌礦物質(zhì)元素的生物可及率不同，和香菇對比，羊肚菌、香菇中Fe 的BA 均偏低[21]；香菇中Ca 的BA 在50%左右，低于羊肚菌；香菇中Zn 的BA 在Ca、Fe、Zn 三元素中最高，在70%以上，而羊肚菌中Zn 的BA 為35.59%～42.83%。和其他種類的食品基質(zhì)相比，水果干中Ca的BA為12.20%～52%，香蕉干平均為12.20%，蘋果干平均為52%[27]，牛肉中Fe、Zn 的BA 分別為20%～30%，10%～15%[20]，從這點(diǎn)看，羊肚菌是很好的Ca、Fe 和Zn 食物來源。

2.2 Ca、Fe 和Zn 的體外吸收評價(jià)

體外消化胃液和腸液中Ca、Fe 和Zn 的Kow如圖3 所示。LI 等[23]認(rèn)為體外胃、腸消化階段，pH 值會影響配位元素絡(luò)合物的電荷性質(zhì)和數(shù)量，因此不同的消化部位，其Kow有很大的不同。體外胃、腸消化液中Ca、Fe 和Zn 的Kow有顯著不同，總體來看，體外腸均大于體外胃。超微粉的體外胃消化液、體外腸消化液中的Kow均顯著大于粗粉，例如差異最大的是，CU體外胃消化液中Ca 的Kow是CC 的2.95 倍；差異最小的是，SU 體外胃消化液中Fe 的Kow是SC 的1.17倍，這說明羊肚菌超微粉碎后的Ca、Fe、Zn 親脂度更高，更利于人體的吸收。超微粉碎更利于Ca 的吸收。對于粗粉來說，F(xiàn)e 的Kow最大，說明Fe 的吸收優(yōu)于Ca、Zn，但對于超微粉來說，Ca 的Kow最大，Ca 的吸收優(yōu)于Fe、Zn。另外羊肚菌柄的Kow值均大于羊肚菌蓋的Kow，說明羊肚菌柄Ca、Fe、Zn 的吸收好于羊肚菌蓋。

2.3 Ca、Fe 和Zn 的元素形態(tài)分析

元素的形態(tài)影響其吸收[28]。為了進(jìn)一步明確羊肚菌Ca、Fe 和Zn 的消化吸收特性，對羊肚菌中Ca、Fe 和Zn 的元素形態(tài)進(jìn)行了分析，結(jié)果如表2。從表中可以看出，羊肚菌蓋和柄中Ca、Fe 和Zn 的總量是不一樣的。Ca、Fe 總量是菌柄大于菌蓋，而Zn 總量是菌蓋大于菌柄。礦物質(zhì)元素在食用菌不同生長部位和生長時(shí)期含量是不相同的[29]。Rudawska 等[30]報(bào)道了波蘭8 種食用菌，Ca 含量菌柄大于菌蓋，這和本研究結(jié)果是一致的；Fe 含量菌蓋大于菌柄[30]，這和本研究結(jié)果不同。本研究采用的羊肚菌為大田栽培，環(huán)境的pH 值，土壤中金屬的濃度，子實(shí)體的生長時(shí)間以及不同的食用菌品種、不同區(qū)域等因素都會影響食用菌中礦物質(zhì)元素的含量[31]?？扇軕B(tài)的Ca、Fe 和Zn 溶出量占其總量的比例差異很大，分別為56.35%～65.76%、15.88%～41.48%、21.06%～28.05%，有機(jī)態(tài)Ca、Fe 和Zn 占可溶態(tài)比分別為27.77%～45.87%、40.83%～51.48%、28.98%～55.36%，多糖態(tài)和蛋白態(tài)Ca、Fe 和Zn 占有機(jī)態(tài)比分別為68.55%～92.70%、78.83%～92.33%、75.41%～88.07%，這說明有機(jī)態(tài)中多以蛋白態(tài)和多糖態(tài)形式存在，這和陳琛等[32]研究灰樹花中鐵的存在形態(tài)結(jié)論一致。除了Zn 可溶態(tài)溶出量，超微粉碎對Ca、Fe、Zn 不同形態(tài)的溶出量均有顯著提升（p＜0.05）。礦物質(zhì)元素主要集中食用菌的細(xì)胞壁，當(dāng)細(xì)胞壁上的結(jié)合點(diǎn)達(dá)到飽和時(shí)，會進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)和金屬硫蛋白結(jié)合，減輕金屬離子對細(xì)胞的毒害作用[16]。超微粉碎進(jìn)一步破壞了細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)[33]，可能促進(jìn)了可溶性氨基酸、細(xì)胞壁多糖和金屬硫蛋白等結(jié)合態(tài)金屬離子的溶出。然而Zn 可溶態(tài)溶出量的異常還需要進(jìn)一步的研究。另外，礦物質(zhì)元素的存在狀態(tài)與其藥理作用有著密切聯(lián)系。進(jìn)一步對羊肚菌轉(zhuǎn)化吸收礦物質(zhì)元素的機(jī)理、礦物質(zhì)元素與多糖、蛋白等功能因子之間的效應(yīng)等的研究，可為羊肚菌資源的利用提供更多的理論支持。

表2 羊肚菌粉中Ca、Fe、Zn 不同形態(tài)溶出量(μg/g)Table 2 The dissolution contents of Ca,Fe and Zn in various species of Morchella esculenta powders

2.4 Ca、Fe 和Zn 的消化吸收和不同形態(tài)溶出量的相關(guān)性分析

羊肚菌粉中Ca、Fe 和Zn 的體外消化吸收和不同形態(tài)溶出量的相關(guān)性如圖4，Ca 總量與體外胃、腸的BA、Kow低度相關(guān)，與可溶態(tài)、有機(jī)態(tài)、多糖態(tài)、蛋白態(tài)顯著相關(guān)；Fe 總量、可溶態(tài)、有機(jī)態(tài)與體外胃、腸的BA、Kow顯著相關(guān)，與多糖態(tài)、蛋白態(tài)沒有相關(guān)性。而Zn 的體外消化、吸收和不同形態(tài)溶出量均不相關(guān)。礦物質(zhì)元素總量高，并不代表著其生物可及性及生物利用度高[34]，羊肚菌粉中Fe、Zn 總量大于Ca，但BA 卻低于Ca，從相關(guān)性來看，Ca、Fe、Zn 的BA、Kow與總量的相關(guān)性各不相同。

3 結(jié)論

3.1 羊肚菌蓋粉中Ca、Fe、Zn 平均總量分別為268.77、467.71、757.84 μg/g，BA 分別為66.44%～75.09%、38.33%～46.17%、35.51%～40.53%；羊肚菌柄粉中Ca、Fe、Zn 平均總量分別為290.25、1234.31、727.59 μg/g，BA 分別為68.81%～75.62%、27.70%～37.86%、37.25%～42.96%，羊肚菌是很好的Ca、Fe和Zn 食物來源。

3.2 超微粉碎顯著提高了羊肚菌蓋粉、粗粉的BA、Kow（p＜0.05），除了Zn 可溶態(tài)溶出量，對不同形態(tài)的溶出量均有顯著提升（p＜0.05）。

3.3 Ca 可溶態(tài)、有機(jī)態(tài)、多糖態(tài)、蛋白態(tài)與體外胃、腸的BA、Kow顯著相關(guān)。Fe 總量、可溶態(tài)、有機(jī)態(tài)與體外胃、腸的BA、Kow顯著相關(guān)。而Zn 的體外消化、吸收和不同形態(tài)溶出量相關(guān)性不大。本研究仍存在不足之處，如Ca、Fe 和Zn 的消化吸收采用的是體外評價(jià)法，還需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的動物、人體試驗(yàn)驗(yàn)證，元素形態(tài)只是對水浸體液進(jìn)行了分析，沒有對經(jīng)過體外胃、腸消化后形態(tài)的轉(zhuǎn)變進(jìn)行分析?？傊?，研究結(jié)果為羊肚菌產(chǎn)品的開發(fā)和微量元素?cái)z入提供了一定的理論支撐。