长白山杜香植物营养成分及微量元素测定

姜玮，于一丁，张燕，王二雷，刘静波

（吉林大学军需科技学院营养与功能食品研究室，吉林长春130062）

杜香（Ledum palustre L.），又名细叶杜香、白山苔、喇叭茶、绊脚丝，杜鹃花科（Ericaceae）杜香属（Ledum palustre）植物，常绿小灌木[1]。杜香属植物耐荫喜水湿，分布在北半球温带或寒温带地区；在我国主要分布于大、小兴安岭和长白山地区[2]。18 世纪末，经过瑞典医生的实验证明，被列为药用植物；19 世纪初，俄国本草中记载了杜香的医疗作用。加拿大把杜香称为“拉布拉多茶”，具有抗氧化、消炎和抑癌作用[3]。目前，俄罗斯、韩国有学者将杜香提取物添加到食品中，制作多种功能食品如软饮料[4]、冰激淋、酸奶、罐头、面条等[5-6]。我国自20 世纪70年代对杜香的挥发油就进行了开发利用，据《长白山植物药志》记载，杜香提取物具有多种生理活性。目前，我国已有杜香挥发油止咳平喘[7]、解酒作用[8]以及用杜香嫩叶制作保健茶的专利[9]。

然而，根据文献研究表明，杜香中所含化学物质的成分组成和含量与生长环境、采收时间、营养器官有很大关系，本文采用ICP-MS 法[10-11]测定我国长白山地区初冬季节杜香中微量元素种类和含量，为杜香的广泛、合理开发研究提供基础材料，并且在不破坏生态环境的前提下最大程度开发长白山的野生植物资源提供一些参考。

1 材料与方法

1.1 材料

杜香，采自长白山地区；室内常温风干；枝叶分开粉碎，收集过20 目筛粉末，塑封袋密封室温保存，备用；金属元素标准品溶液，国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院提供；内标溶液安捷伦公司提供；其他试剂均为优级纯。

1.2 仪器

FW-200 万能粉碎机：北京中兴伟业仪器有限公司生产；QSY 凯式定氮仪：北京强盛分析设备有限公司；ZF－06B 脂肪测定仪、CXC－06 纤维素测定仪：上海瑞正仪器设备有限公司；TDW 马弗炉：上海浦东精达仪表仪器厂；AG204 型电子天平：METTLE TOLEDO，瑞士生产；752pc 紫外分光光度计：上海光谱仪器有限公司生产；MD6C-6H 微波消解系统：北京盈安美诚科学仪器有限公司；电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）：Agilent 7500a；所有玻璃仪器均用50%的HNO3浸泡过夜，用超纯水冲洗干净备用。

1.3 方法

1.3.1 杜香营养成分测定方法

蛋白质的测定（GB5009.5-2003 凯式定氮法）、脂肪的测定（GB5009.6-2003 索氏抽提法）、水分测定（GB5009.3-2003 蒸馏法）、灰分的测定（GB5009.4-2003）、粗纤维的测定（GB5009.10-2003）、水溶性糖的测定（蒽酮硫酸法）、氨基态氮（甲醛滴定法）。

1.3.2 杜香中矿物质元素测定

1.3.2.1 标准溶液制备

吸取不同体积的各标准溶液混合，用5%的硝酸定容至100 mL，再用5 %的硝酸稀释成不同的浓度梯度。

1.3.2.2 杜香枝、叶样品溶液制备

分别称取枝、叶粉末，各做两个平行样，每个样品称取0.5 g 左右置于微波消解专用聚四氟乙烯瓶中，加入浓硝酸5 mL 于微波消解系统中消解，消解后定容至50 mL，备用。

1.3.3 杜香叶片可溶性矿物质测定

称取一定质量的杜香叶用沸水90 mL 浸泡30 min，过滤。收集滤液定容至100 mL，各取5 mL 液体同杜香枝、叶同法消解，后测定。

1.4 仪器工作参数

1.4.1 微波消解

采用三段式消解。第一阶段，温度120 ℃、压强730 kPa、时间3 min；第二阶段，温度150 ℃、压强1 200 kPa、时间3 min；第三阶段，温度175℃、压强1500 kPa、时间5min；消解完毕待温度降至60 ℃，压强降为200 Pa，打开微波样品处理系统，将消解溶液转移至50 mL 聚四氟乙烯容量瓶中，用超纯水定容至刻度，待测。

1.4.2 ICP-MS 测定条件

RF 功率1 300 W，雾化室温度2 ℃，采样锥孔径1.0 mm，截取锥孔径0.4 mm，载气氩气流速1.18 L/min，冷却气氩气流速12 L/min，采样深度7.8 mm，全定量采样模式，扫描方式跳峰，每点停留时间0.1 s～0.5 s，测量点/峰3，重复3 次，元素积分时间0.3 s～1.5 s，质谱计数模式脉冲/模拟（P/A），质量分辨率0.65 amu～0.8 amu。

2 结果与分析

2.1 营养成分测定结果

杜香叶片、枝干中的纤维、水溶性糖、粗脂肪含量较高；与枝干部分相比，叶片的纤维含量较少外，其它的成分均相对较高；叶片、枝干中氨基态氮含量较低，换算为游离的蛋白质含量即游离氨基酸含量分别为0.769、0.113 mg/100 g，说明杜香中的蛋白质多以结合蛋白形式存在。

图1 杜香枝、叶营养成分分析（g/100 g）Fig.1 Nutritional ingredient in leaves and twigs of ledum palustre（g/100 g）

2.2 微量元素测定结果

采用内标法做金属元素的标准曲线，从表1 可以看出，所有金属元素标准曲线的R2＞0.999 6，标准曲线方程拟合度好，为准确检测我国长白山地区杜香中的金属元素种类含量奠定了基础。

表1 ICP-MS 测定金属元素标准曲线绘制Table 1 Standard lines of elements

根据标准曲线，计算出杜香叶片、枝干中金属元素的含量，从表2 可以看出。杜香中含较丰富的人体必须微量元素Cu、Fe、Zn、Mn，且叶片中的含量比枝干高（见表3），尤其是Zn 和Fe 元素，叶片是枝干的2 倍多，这个测量结果，可以指导采取更加合理的方式利用杜香的叶片和枝干。

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

表3 杜香枝干、叶片中金属元素的比较Table 3 Compared of Content of Elements in Branches and Leaves of Ledum Palustre L.

用杜香枝叶中金属元素含量与一些茶叶[12-13]中相应金属元素含量进行比较，结果见表4。杜香叶片中、Mn、Fe、Zn 比较高，是元阳云雾茶等的0.7 倍～3.5 倍，杜香枝干中的金属元素的含量就相对较少。用杜香与某些名茶进行比较，发现杜香叶片中的Mn、Fe、Zn 含量较高，锌含量几乎是福建铁观音茶的3 倍。可见，长白山杜香植物中的金属元素含量丰富。

2.3 杜香叶片中可溶性微量元素的检测

杜香中微量元素水溶性如表5 所示，K、Na、Ca、Zn溶出率较高，分别为47.941%、18.637%、19.645%和19.736%，金属矿物质元素对机体生命健康具有非常重要的作用。大家熟知的K、Na 是重要的电解质，有利于体液的平衡及血压的平衡；Ca、Mg 是骨骼的重要组成部分，是众多酶的组成部分及激活剂；Se 具有良好的抗氧化作用，是谷胱甘肽过氧化物酶的必需组分，能够保护细胞和细胞膜免受氧化损伤，可以通过调节甲状腺素来影响人体代谢，此外还能提高机体免疫、抑制癌细胞生长和拮抗重金属毒性作用；Fe 是人体必需的微量元素，也是体内含量最多的微量元素，多存在于血红蛋白中，是过氧化氢酶的主要组成成分，不仅参与氧的运送、交换和组织呼吸过程，也可清除体内的过氧化氢有利身体健康[15]；Zn 在人体内的含量仅次于Fe，主要集中在肝脏、肌肉、骨骼、皮肤和毛发中，是乙醇脱氢酶、碱性磷酸酶等200 多种酶的组成成分，参与维生素和激素的代谢，还能促进生物膜的稳定、增强机体免疫功能和食欲[15]；Cu 也是赖氨酸氧化酶、超氧化物歧化酶等多种酶的组成部分，发挥重要的生理作用，如参与Fe 的代谢和红细胞的生成，维持正常的造血功能；促进骨胶原蛋白和弹性蛋白的交联、促进结缔组织形成[15]；Mn 是各种生物体代谢的必需元素，参与多种酶的激活，调节糖类、脂肪、蛋白质的代谢，对机体繁殖、神经、心血管系统等有重要作用，缺少锰会引起细胞功能和超微结构的异常，导致机体生长发育不正常，近年有研究表明与肿瘤、骨质疏松、动脉硬化等疾病有关系，因此，锰被称为与长寿相关的元素[14]。

表4 杜香叶片、枝干与不同种茶叶金属元素含量比值Table 4 Comparison of elements Ledum palustre L.leaves and different tea-leaves

表5 杜香叶中可溶性微量元素的检测Table 5 Content of elements in leaves of Ledum palustre L.prepared with boiled-water

此外，通过杜香叶片水溶性金属元素的检测，发现大部分金属元素都能被沸水短时溶解出来，虽然杜香叶片浸提液中的重金属Hg、As 溶出率也较高，但是其含量也仍比比茶饮料相关卫生标准低（GB19296-2003 茶饮料卫生标准规定，Cu ≤5 mg/L，Pb ≤0.3 mg/L，As ≤0.2 mg/L）。

3 讨论

张敏[16]测定了安图县地区的细叶杜香和宽叶杜香的基本成分，与之相比，结果有一些差异，分析原因，这可能有两个原因：一是地域差异，其次张敏采用重量法测定杜香中的水分含量，但笔者认为杜香含有较多的挥发性成分，采用重量法测定会导致水分含量测量结果的准确性，故采用蒸馏法测定水分含量，尽可能提供较为准确的分析结果。

从长白山杜香检测结果可知，长白山秋冬季节的杜香植物灰分含量较高，尤其是杜香叶片；此外，通过杜香叶片水溶性金属元素的检测，发现大部分金属元素都能被沸水短时溶解出来，因此，单就杜香植物中所含的人体必需的微量元素来说，杜香尤其是杜香叶片具有潜在的研究价值，并且实验研究原料还是处于秋冬季节落叶状态，不会破坏生态平衡。

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