新疆6种辣椒籽中矿质元素测定及聚类分析

李慕春，芦 云，赵林同

(1.新疆维吾尔自治区分析测试研究院，新疆 乌鲁木齐 830011；2.新疆教育学院理学分院，新疆 乌鲁木齐 830043)

新疆6种辣椒籽中矿质元素测定及聚类分析

李慕春1，芦 云2，赵林同1

(1.新疆维吾尔自治区分析测试研究院，新疆 乌鲁木齐 830011；2.新疆教育学院理学分院，新疆 乌鲁木齐 830043)

目的：分析不同品种辣椒籽中的矿质元素含量，并进行聚类分析，评价其营养价值。方法：采用电感耦合等离子体发射光谱(inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry，ICP-AES)法测定Zn、Cu、Fe、Mn、Ca、Mg、Na、K。结果：辣椒籽中富含多种矿质元素，常量元素K/Na、Mg/Na比值高，微量元素Fe含量最为丰富，Zn、Cu含量相对较少，Zn/Cu比值在2.01～1.36之间；从元素含量的角度进行聚类分析，6个辣椒籽品种可以分为两大类。结论：辣椒籽中矿质元素含量高，具有食品开发的价值。

辣椒籽；矿质元素；电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)；聚类分析；食品

辣椒(Capsicum spp.)属于茄科辣椒属，一年生草本植物，在世界范围内广泛种植[1]。近年来，随着人们对食品营养价值的关注以及加工技术的进步，辣椒加工逐渐形成一种产业，开发了辣椒碱、辣椒红色素、辣椒油树脂、冻干辣椒丁、辣椒酱等产品[2]，但是占干辣椒质量最高可达50%的辣椒籽除了个别企业用来提取辣椒籽油外[3]，一般作为废弃物处理。而且对于辣椒籽内含物的报道相对较少，尤其是其中矿质元素含量的研究更是鲜见于文献。本实验对新疆主栽的6种辣椒的辣椒籽中微量元素含量进行测定，以期为探索辣椒开发利用的新途径提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

辣椒籽品种：天鹰椒 河北青县神华种子有限责任公司；丰力1号 陕西省岐山县蔬菜研究所；厚皮甜椒、牛角王、七寸红 武威市祥林种苗责任有限公司；平头辣椒 新疆昌吉州西亚种子有限责任公司。辣椒籽用清水清洗至表面无肉眼可见附着物，然后用蒸馏水清洗2遍，再用去离子水清洗2遍，沥去水分，自然晾干，研磨至约4 0目，放入干燥器中待用。

盐酸、硝酸、高氯酸均为优级纯；二次去离子水。标准储备溶液：Zn、Cu、Fe、Mn、Ca、Mg、Na、K标准溶液(1000mg/L)(国家钢铁材料测试中心)。标准溶液：将标准储备溶液稀释成质量浓度分别为：Zn 10.0mg/L、Cu 10.0mg/L、Fe 20.0mg/L、Mn 10.0mg/L、Ca 50.0mg/L、Mg 100mg/L、Na 10mg/L、K 100mg/L。

1.2 仪器与设备

Varian 725-ES全谱直读型电感耦合等离子体发射光谱仪，电荷耦合固体检测器，ICP-ExpertⅡsoftware(专家Ⅱ软件)。

1.3 样品处理

精确称取各样品1g(精确至0.0001g)于125mL高型烧杯(实验中所有器皿在使用前于3%硝酸中浸泡过夜)中，加入15mL硝酸、1mL高氯酸盖上表面皿，浸泡过夜。放置电热板上加热消解(温度控制在180～200℃)至冒高氯酸白烟继续加热近干，取下，稍冷后加入王水(1:1)5mL，放置电热板上继续加热，煮沸约10min左右，取下冷却至室温，用二次去离子水定容至25mL容量瓶中，待测。同时做平行、空白实验。

1.4 元素检测条件

经优化后的工作条件为功率1.30kW、冷却气流速l5L/min、辅助气流速0.2L/min、载气流速0.8L/min、样品提升量(进样量)1.50mL/min。各元素测定波长及检出限见表1。

表1 元素检测的波长和检测限Table 1 Wavelength setting and detection limits for minerals

1.5 聚类分析

采用DPS 6.55统计软件聚类分析模块进行。利用DPS 6.55统计软件将8种微量元素含量进行数据规格化处理，聚类距离采用卡方距离，用最短距离法进行分析。

2 结果与分析

2.1 测定结果及方法的精密度

对6种供试样品在不同时间，相同条件下重复测定6次，所测元素的平均含量及含量的相对标准偏差见表2。从表2可知，所测结果的相对标准偏差均在5%以内，表明实验数据的精密度较好。

2.2 辣椒籽常量元素的含量

由表2可知，供试的6种辣椒籽中均含有常量元素Ca、K、Na、Mg，按含量高低排列为K＞Mg＞Ca＞Na，K/Na的比值在600.6～38.9之间，Mg/Na的比值在186.3～16.7之间，说明供试样均具高钾、高镁、低钠的特征[4]。钾有利于降低血压，减少心血管疾病，促进糖类代谢[5]。镁如果发生严重缺乏，常常出现感觉异常、肌肉痉挛、易怒、注意力下降和精神错乱[6-8]。钙在人体中的作用表现在骨骼钙保持动态平衡，为维持所有细胞的正常状态所必需，在体内发挥极为重要的生理作用[9-10]。供试品钙含量均大于4.4×102mg/kg，最高为7.28×102mg/kg，与芸豆、红枣中钙含量相当，是普通大米的4～7倍[11]，因此辣椒籽又是一种很好的钙营养补充物。

2.3 辣椒籽微量元素的含量

由表2可知，供试的6种辣椒籽中均含有微量元素Zn、Fe、Mn、Cu，且元素含量由高到低排列均为Fe＞Mn＞Zn＞Cu，Fe元素含量最丰富，含量最高达2.95×102mg/kg，最低为56.9mg/kg，不同品种间差异非常大。其中平头辣椒籽中Fe元素含量是海带的2倍、紫菜的10倍，远超日常食物中Fe元素的含量[11]。若以平头辣椒中Fe元素含量为100%，则天鹰椒、丰力1号、厚皮甜椒、牛角王，七寸红中Fe元素含量只有19.2%、41.0%、55.8%、31.4%、44.8%。铁是组织代谢不可缺少的物质，缺铁可引起多种组织改变和功能失调[12-13]，而辣椒籽中含有较为丰富的Fe元素，因此辣椒有作为Fe营养补充物的潜在价值。

供试辣椒籽中Zn/Cu比值在2.01～1.36之间，理论上，作为食物时，不利于稳定体内合理的锌铜比值[14-15]，但是其绝对含量较少，影响也相对较小。特别要注意的是各品种Cu含量均低于13mg/kg，锌含量均低于24mg/kg，近期卫生部经研究并参考国际食品法典标准，拟不再将锌、铜作为污染物指标，拟废止GB 13106—91《食品中锌限量卫生标准》、GB 15199—94《食品中铜限量卫生标准》两项标准[16]，因此，辣椒籽中所含锌和铜可以作为有益的微量元素补充物存在。

表2 6个品种辣椒籽中元素含量分析结果(n=6)Table 2 Mineral contents in the seeds of 6 species of hot pepper seeds grown in Xinjiang (n=6)

锰与蛋白质生物合成、生长发育密切相关[17]，锰摄入过多也会引起中毒[18]。供试辣椒籽中锰含量差异不大，均在20mg/kg左右，约为茶叶中锰含量的1/4～1/70[19]，参考锰的我国正常成人摄入标准为5.0～10.0mg/d，儿童约需0.2～0.3mg/d[20]，发现供试辣椒籽中锰含量较高，可以作为缺锰地区人们的锰元素补充物，但给儿童食用则应慎重。

2.4 6个品种辣椒籽的聚类分析

图1 6种辣椒籽聚类分析结果Fig.1 Cluster analysis of 6 species of hot pepper seeds grown in Xinjiang

辣椒籽中元素含量的数据较为离散，不易直观地进行元素及含量的相近程度的比较。因此采用聚类分析的办法，将样本划为不同类群进行相似性评价，聚类结果如图1所示。当距离是0.54时，可以将6个辣椒籽品种分成2类，第一类是天鹰椒、牛角王，表明其相似度很高；第二类是厚皮甜椒、七寸红、平头辣椒、丰力1号。第一类中Zn/Cu比值较小，而且Zn、Mn、Ca、Mg的含量均较低，第二类则相反。第二类中丰力1号和平头辣椒距离更近，它们的Fe、K、Mg、Mn含量均较同类中其他二者高。在辣椒籽资源开发中，聚类分析的方法可以为选择适宜的原料提供有效的指导。

3 结 论

采用ICP-AES法进行辣椒籽中主要矿质元素含量的测定，RSD均小于5%，精密度较好，方法具有快速、方便、准确的特点。

以往关于辣椒开发的文献很少关注辣椒籽的开发，本项实验较为详细地对辣椒籽中矿质元素的含量进行测定和分析，发现供试各品种辣椒籽中均含有人体必需的常量元素Ca、K、Na、Mg和微量元素Zn、Fe、Mn、Cu，其中K、Mg、Fe的含量非常丰富，对比《中国食物成分表》(2004)中的数据可知，辣椒籽在开发成为矿质元素补充食品方面有很大的潜力。

需要注意的是不同品种的辣椒籽中同种矿质元素的含量差异较大，这同不同品种间对矿质元素的吸收特性有关，也与生长环境中矿质元素的含量有关。这就需要在资源开发的过程中一方面考虑辣椒品种本身对矿质元素的吸收特性，还要将种植环境中矿质元素的分布和含量因素考虑在其中。

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Mineral Content Determination and Cluster Analysis of Six Species of Hot Pepper Seeds Grown in Xinjiang

LI Mu-chun1，LU Yun2，ZHAO Lin-tong1
(1. Xinjiang Uygur Autonomous Academy of Instrumental Analysis,rümqi 830011, China；
2. School of Science, Xinjiang Education Institute,rümqi 830043, China)

objectives: The mineral contents were determined in 6 species of hot pepper seeds grown in Xinjiang and a cluster analysis was conducted to evaluate their nutritional values. Methods: The contents of Zn, Cu, Fe, Mn, Ca, Mg, Na and K were determined by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES). Results: These species of hot pepper seeds were all rich in several mineral elements with high ratios of K/Na and Mg/Na, and the most abundant element was Fe, while Zn and Cu demonstrated a relatively smaller content, with a Zn/Cu ratio of 2.01 to 1.36. The 6 species of hot pepper seed could be divided into two groups from the perspective of mineral elements. Conclusions: As an abundant source of mineral elements,the species of hot pepper seeds grown in Xinjiang deserve to be developed into foods.

hot pepper seed；mineral content；inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES)；cluster analysis；food

TS207.3

A

1002-6630(2011)10-0145-03

2010-06-23

新疆科学研究与技术开发计划项目(200632122)

李慕春(1978—)，男，助理研究员，硕士，研究方向为天然产物开发。E-mail：lmcly@vip.sina.com