3种大蒜中矿质元素含量的测定及分析

张玉娜，韩悦，白文强，赵海燕，张双灵，*

（1.青岛农业大学分析测试中心，山东青岛266109；2.青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛266109）

3种大蒜中矿质元素含量的测定及分析

张玉娜1，韩悦2，白文强2，赵海燕2，张双灵2，*

（1.青岛农业大学分析测试中心，山东青岛266109；2.青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛266109）

为了分析大蒜中矿质元素的含量差异，选用白皮、紫皮和黑皮3种大蒜，通过ICP-OES法测定了15种矿质元素的含量。结果表明，大蒜中矿质元素含量丰富，除Co、Ni未检出外，K、Mg、Ca、P、Na、Fe、Mn、Zn、Cr、Cu、Cd、Se、Hg均有检出。其中，K含量最为丰富，含量范围为3 524 mg/kg～5 498 mg/kg，且不同品种间存在显著差异（p<0.05）。有益元素Ca（102.8 mg/kg～212.3 mg/kg）、Fe（2.56 mg/kg～6.85 mg/kg）、Zn（2.64 mg/kg～3.73 mg/kg）含量均较为丰富，且钙、铁含量在不同品种间差异显著（p<0.05）。山东莱芜产白皮蒜中钙、铁含量均高于其他两个品种。研究结果表明大蒜能作为一种补铁补锌功能性食品推广深加工。

大蒜；矿质元素；电感耦合等离子体发射光谱法

大蒜为百合科葱属系草本植物，可以用于治疗各种医学疾病[1]。根据大蒜鳞茎外皮颜色，可分为紫皮和白皮两种，也有这两种发酵深加工成的黑皮蒜。大蒜富含多种营养物质、活性成分和常量及微量元素[2-3]。近年来，随着对大蒜研究的逐步加深，矿质元素的作用越来越受到重视，特别是钾、硒等元素的协调作用，钙、铁、锌等元素的补充作用[4]。目前，国内外不少研究者曾采用火焰-原子吸收法、原子荧光光谱法、石墨炉-原子吸收法等传统方法测定大蒜矿质元素含量，但这些方法都存在一定弊端。例如石墨炉-原子吸收法只能进行单元素分析，不适宜测定某些在原子化时容易形成难熔氧化物的元素，且分析速度较慢，结果精密度较差，分析步骤繁琐，周期比较长，难于满足快速检验的要求[5]。而ICP-OES法可以避免传统方法的弊端。这种方法可以进行多元素同时分析，对元素周期表中70多种元素均具有较低检出限，且分析速度快，结果精密度高，分析重现性好，能够满足快速检验的要求，因而在各类样品元素分析中被广泛应用[6-7]。通过ICP-OES法对白皮、紫皮和黑皮3种大蒜15种矿质元素含量的测定，分析大蒜中矿质元素含量的丰富性以及不同品种间的含量差异性，研究大蒜作为功能性食品深加工的推广性。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

北方（山东莱芜）当年产白皮鲜蒜、南方（湖南茶陵）当年产紫皮鲜蒜、发酵独头黑大蒜（由普通白皮蒜发酵深加工而成）：2016年4月购自青岛城阳批发市场。

optima 8000 ICP-OES：美国Perkin-Elmer公司；DT-208消解仪：丹麦Foss Tecator公司；SFH系列通风橱：北京森雷普科学实验室设备仪器公司；FA1004电子分析天平：奥豪斯国际贸易（上海）有限公司。ZMQS5V001超纯水系统：美国Millipore公司；DHG-9140A电热恒温鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 玻璃器皿的前处理

将与样品直接接触的消化管、容量瓶用30%分析纯硝酸浸泡24 h，用自来水、蒸馏水以及超纯水分别冲洗3次左右，烘干备用。

1.2.2 大蒜样品的前处理

将大蒜放于室外（23℃）风干7 d，然后去皮、切片、磨碎，放入密封袋备用。

1.2.3 大蒜样品的消解

准确称取1 g左右样品于消化管中，加入10 mL优级纯HNO3和2 mL优级纯HClO4，空白管只加入等量的优级纯HNO3和优级纯HClO4。打开通风橱，于FOSS消化炉上消解。次日打开电源，调节电热板温度为160℃左右，消化样品至液体澄清透明，反应完全冒白烟即为消化终点。保持冷却通风1 h后，于通风橱内将消化液用超纯水转移至25 mL容量瓶中，并用超纯水定容。

1.2.4 元素含量的测定

本试验根据各待测元素的化学兼溶性和测定的方便性将其分为4组进行测定：Hg、Se；Ni、Zn；Ca、K、Mg、Na、P；Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn。并以浓度为横坐标，吸光强度为纵坐标绘制标准曲线。各元素标准曲线相关系数如表1所示。

表1 各元素标准曲线相关系数Table 1 Standard curve correlation coefficient of each element

续表1 各元素标准曲线相关系数Continue table 1 Standard curve correlation coefficient of each element

由表1可见，各元素标准曲线的相关系数介于0.998 378～0.999 978，表明在标准曲线的范围内各元素具有较强的线性相关关系，所得标准曲线准确。

2 结果与讨论

2.1 大蒜样品中矿质元素含量

3种大蒜中15种矿质元素含量如表2所示。

表2 大蒜样品中矿质元素含量Table 2 The average of the results of the three parallel experiments mg/kg

由表2可知，K、Mg、Ca、P、Na、Fe、Mn、Zn、Cr、Cu、Cd、Se、Hg13种元素的含量均高于检测限，而Co、Ni这两种元素的含量低于检测限，不予分析。

由表2可知，K、Mg、Ca、P、Na 5种常量元素的含量均较高。其中，K的含量最为丰富，含量范围为3 524 mg/kg～5 498 mg/kg；Mg的含量第二丰富，含量范围为173 mg/kg～298mg/kg。有益元素Ca、Fe、Zn的含量均较为丰富，含量范围依次为102.8 mg/kg～212.3 mg/kg、2.56 mg/kg～6.85 mg/kg和2.64 mg/kg～3.73 mg/kg。有害元素Cd、Hg的含量均较低。其中，Hg未超过0.5 mg/kg，Cd未超过0.1mg/kg，均在国家食品安全标准限量之内[8]。

由此可见，大蒜中的常量元素、有益元素含量都比较丰富，说明大蒜是补充人体所需元素的一个重要来源，可以作为补铁补锌功能性食品推广深加工。

2.2 品种对大蒜矿质元素含量的影响

由表2可知，不同品种大蒜其矿质元素含量有所不同，说明品种对矿质元素的含量有一定的影响。因此，对不同品种大蒜中高于检测限的13种矿质元素含量用SPSS17.0进行方差分析，结果如表3所示。

表3 大蒜矿质元素含量差异显著性Table 3 Significant difference of mineral element contents in different garlic

由表3可见，Mg、Ca、P、Na、Fe、Mn、Se、Hg 8种矿质元素含量在不同品种间存在显著差异（p＜0.05），而K、Zn、Cu、Cr、Cd 5种矿质元素含量在不同品种间差异不明显。

由多重比较分析结果可知，不同品种大蒜其矿质元素含量有各自不同的特征。黑皮蒜中K、Cd、Hg含量最多，Fe、Mn、Zn、Cu、Se含量最少；白皮蒜中Na、Mg、Ca、Zn、P、Fe、Mn、Se含量最多，Cr含量最少；紫皮蒜中Cu、Cr含量最多，Na、K、Mg、Ca、P、Cd、Hg含量最少，且山东莱芜产白皮蒜中有益元素Ca、Fe、Zn的含量均高于其他两个品种，说明白皮蒜更有益于补充人体所需矿质元素，更有利于作为一种补铁补锌功能性食品推广深加工。

3 讨论

大蒜的食用和药用价值正在逐步被人们所认识，在食品工业、现代医学和生命科学领域均具有广阔的应用前景[9]。通过ICP-OES法对大蒜矿质元素含量进行了测定，发现大蒜中常量元素、有益元素含量丰富，可以作为一种功能性食品推广深加工。结合方差分析还发现不同品种大蒜矿质元素有其各自的特征。特别是山东莱芜产白皮蒜有益元素含量丰富，明显高于其他两个品种。

生物体自身不能合成矿质元素，需从外界环境获取，这导致不同地域来源生物体中矿质元素含量具有“指纹”特性，即与当地环境中的矿质元素有较强的相关性[10]。例如，成浩等人分析了3个产区扁形茶样本的多元化学指纹图谱，利用逐步判别技术对样本产地的的判别正确率高于91.7%，表明采用化学指纹图谱方法结合判别技术对茶产品的产地属性进行鉴别或验证分析是可行的[11]。因此大蒜品种间的元素含量差异可能也与产地环境相关，下一步我们可以利用这种品种间差异性进行大蒜产地溯源。

[1]岳田利．大蒜素液生产工艺试验[J]．西北农业大学学报,1990(4)：111-114

[2]黎中良,黄志伟．微波消解-原子吸收光谱法测定大蒜中镁钙锌铜锰铁的含量[J]．微量元素与健康研究,2006,23(1)：40-42

[3]方晓玲．β-环糊精包合技术在大蒜精油新剂型研究中的应用[J]．上海医科大学学报,1993(4)：285-288

[4]郭德威．生物无机化学概要[M]．天津：天津科学技术出版社,1990：12

[5]坎特尔JE,黄德玲．原子吸收光谱分析[M]．北京：科学技术文献出版社,1990

[6]芮玉奎,孔祥斌,秦静,等．应用ICP-MS检测不同种植制度土壤中重金属含量[J]．光谱学与光谱分析,2007(6)：50-54

[7]Mei E W,Liu H,Liao Z H,et al.Determination of Trace Rare Earth Elements in Biological Samples by ICP-AES with Tungsten-spiral Electrothermal Vaporization Sampling[J].Journal of Rare Earths, 1993(1)：30-35

[8]中华人民共和国国家质量监督检验检疫局．GB 18406.1-2001农产品安全质量无公害蔬菜安全要求[S]．北京：中国标准出版社, 2001：3-7

[9]马丽娜,李峰杰,陈坚,等．大蒜主要活性成分及药理作用研究进展[J]．中国药理学通报,2014(6)：760-763

[10]陈秋生,张强,刘烨潼,等．矿质元素指纹技术在植源性特色农产品产地溯源中的应用研究进展[J]．天津农业科学,2014(6)：4-8

[11]成浩,王丽鸳,周健,等.基于化学指纹图谱的扁形茶产地判别分析研究[J].茶叶科学,2008,28(2)：83-88

The Determination and Analysis of Mineral Elements Content in Three Kinds of Garlic（Allium sativum L）

ZHANG Yu-na1，HAN Yue2，BAI Wen-qiang2，ZHAO Hai-yan2，ZHANG Shuang-ling2，*
（1.Analysis and Test Center，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109，Shandong，China；2.College of Food Science and Engineering，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109，Shandong，China）

In order to analyze the different content of mineral elements in garlic，white skin garlic，purple skin garlic and black skin garlic were chosen，and the contents of 15 kinds of mineral elements were determined by ICP-OES.The results showed that the mineral elements in garlic were rich，K，Mg，Ca，P，Na，Fe，Mn，Zn，Cr，Cu，Cd，Se and Hg were checked out except Co and Ni.Among them，the most abundant element was K with 3 524 mg/kg-5 498 mg/kg，and there were significant differences between different varieties（p<0.05）. Beneficial elements of Ca（102.8 mg/kg-212.3 mg/kg），Fe（2.56 mg/kg-6.85 mg/kg）and Zn（2.64 mg/kg-3.73 mg/kg）were more abundant，and the content of Ca and Fe was significant different between different varieties（p<0.05）.The content of Ca and Fe in white skin garlic of Laiwu in Shandong province was higher than the other two varieties.The results showed that the garlic can be expanded as a functional food.

garlic（Allium sativum L）；mineral elements；ICP-OES

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.12.030

2016-09-30

张玉娜（1964—），女（汉），高级实验师，本科，主要从事矿质元素分析测定工作。

*通信作者：张双灵（1974—），女，副教授，研究方向：食品贮运安全控制技术、食品中活性成分提取。