不同产地裙带菜理化成分及功效成分的比较

郑亦舟 王杰 李倩倩 李春华 陈鹰 赵渝

摘 要： 从中国山东威海海域以及新西兰部分海域等全球裙带菜（Undaria Pinnatifida）主要产地采收裙带菜样品，对样品中的粗多糖和重金属含量分别进行测定，分析和比较了不同产地裙带菜中常规理化成分含量的差异.此外，对提取的粗多糖进行了衰减全反射（ATR）红外光谱检测，测得硫酸根特征基团，明确了该粗多糖中主要成分為硫酸脂多糖，且硫酸根基团的含量与岩藻多糖的功效有一定的关系.并测定了样品中硫酸根基团的含量，为进一步探讨裙带菜中岩藻多糖的构效关系，选择合适的裙带菜样品采收地区提供参考.

关键词： 裙带菜; 岩藻多糖; 电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）; 原子吸收光谱仪（AAS）; 衰减全反射（ATR）红外光谱

中图分类号： TS 254.9文献标志码： A文章编号： 1000-5137（2019）02-0217-06

0 引 言

裙带菜（Undaria pinnatifida）属于褐藻门（Phaeophyta），褐藻纲（Phaeosporeae），海带目（Laminariales），翅藻科（Alariaceae），裙带菜属（Undaria）.我国宋代古藉中称莙荙菜，音变为裙带菜.裙带菜具有很高的经济及药用价值，不仅含有丰富的蛋白质、维生素和矿物质，还含有褐藻酸、甘露醇、褐藻糖胶、高不饱和脂肪酸、岩藻黄素、有机碘、甾醇类化合物和膳食纤维等多种具有独特生理功能的活性成分[1]，具有降血脂、降血压、调节免疫、抗突变和抗肿瘤等多种生理活性功能[2].

本文作者在全世界范围内选取以裙带菜作为常见食品的两个地区——中国山东威海以及新西兰部分沿海海域，采收样品，并对两个产地之间裙带菜中粗多糖、重金属含量进行了比较.对提取到的粗多糖进行了衰减全反射（ATR）红外光谱检测，测得硫酸根特征基团，明确了该粗多糖中主要成分为硫酸脂多糖，且硫酸根基团的含量与岩藻多糖的功效有一定的关系.并进一步测定了样品中硫酸根基团的含量.

1 材料与方法

1.1 材 料

将在山东威海采摘的裙带菜（一号样品）和在新西兰沿海部分海域新鲜采摘的裙带菜（二号样品）孢子体与叶分离，用净水冲洗，去除泥沙等杂质.采用冷冻干燥、烘箱烘干、晒干等方法得到干燥的样品.将样品放入粉碎机中粉碎成粉末状.

1.2 粗多糖含量测定

取苯酚9 mL，置于100 mL容量瓶内，加重蒸馏水配制5%（质量分数）苯酚溶液，摇匀，转移至棕色瓶内避光保存.

称取已干燥至恒重的D-葡萄糖100 mg，置于100 mL容量瓶中，加重蒸馏水，摇匀，配制成质量浓度为1 mg·mL-1的葡萄糖溶液;取10 mL上述溶液，置于100 mL容量瓶中，加重蒸馏水，摇匀，配制成质量浓度为100 μg·mL-1的葡萄糖标准溶液.

依次分别吸取0，100，200，400，600，800，1000 μL的上述葡萄糖标准溶液，置于7个10 mL容量瓶中，加重蒸馏水至2 mL，再加入1 mL的5%（质量分数）苯酚，快速滴加5 mL浓硫酸，摇匀，沸水浴加热15 min，迅速冷却，再加2 mL水，以空白试剂作为对照，在490 nm波长下测定样品吸光度（OD）值（记为OD490），以OD490值为纵坐标，葡萄糖含量为横坐标，制得标准曲线[3].

将待测样品用重蒸馏水溶解，依次加入1 mL的5%（质量分数）苯酚，5 mL浓硫酸，摇匀，沸水浴加热15 min，迅速冷却，再加入2 mL水，在490 mm波长下测定得到样品OD490值，对照标准曲线可得样品的粗多糖含量.

1.3 电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法全元素检测

实验所用仪器为ICP-MS仪element2 （赛默飞世尔科技股份有限公司），质量分辨率为（0.8±0.1） u;微量移液器（大龙兴创实验仪器（北京）有限公司），量程为5～500 μL.

所使用的容器的材质为全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物（PFA），使用前均先用超纯水冲洗3次，再装入约容器容积2/3的超纯水，振荡3次，再冲洗3次，然后以1%（质量分数）硝酸浸泡12 h以上，倒去硝酸并加入超纯水重复以上冲洗、振荡操作，倒去超纯水，置于干燥箱内干燥，以消除容器中残留元素及有机物质的干扰.实验中所用标准溶液及样品都用1%（质量分数）硝酸配制，既可以延长溶液的保存时间，又不会干扰测定结果.

由自动进样器（包括蠕动泵、雾化器、雾室）依次吸取经处理的样品，用ICP-MS仪进行高精度同位素分析，全自动调试.

分别取0，0.10，0.20，0.50，1.00，2.00 mL多元素混合标准溶液，置于6个洁净的100 mL的PFA容量瓶中，用2%（质量分数）硝酸溶液定容，混匀，得到各金属元素质量浓度分别为0，1.0，2.0，5.0，10.0和20.0 ng·mL-1的系列标准溶液.待仪器稳定后测定工作曲线.采用最小二乘法建立仪器响应值对标准浓度值的线性方程，线性方程相关系数应不小于0.99.

将对照溶液、标准曲线溶液、样品依次进行测定操作，采用工作曲线法测定样品中重金属含量.重复测量精密度小于20%，各元素回收率满足75%～125%.

采用标准曲线法，元素质量分数

其中，a为曲线截距，b为曲线斜率，Yi为元素i响应值的平均值.测量至少重复2次，直至2次平行测定的相对偏差不大于10%，取其平均值为最终各元素含量的测量值.

1.4 ATR红外光谱测试

取干燥的裙带菜样品2 mg，均匀地平铺在ATR红外光谱仪进样盘中央，在4000～400 cm-1范围内进行扫描[4]，重复3次，得到该样品的红外光谱数据.

1.5 测定硫酸根的含量

准确称取1.25 g明胶溶于50 mL水中，加热溶解，定容至250 mL，准确量取200 mL，加入2 g氯化钡，溶解后静置4 h，在4000 r·min-1的转速下离心10 min，去沉淀，配制成氯化钡明胶溶液[5]，于4 ℃下保存.

将硫酸钾在105 ℃下干燥2 h，称取108.83 mg的无水硫酸钾，置于100 mL容量瓶中，加物质的量浓度为1 mol·L-1的盐酸至刻度，摇匀，配制成质量浓度为0.6 mg·mL-1的硫酸根标准溶液.

依次分别吸取0，0.02，0.04，0.06，0.08，0.10 mL的0.6 mg·mL-1硫酸根标准溶液，加入1 mol·L-1盐酸定容至0.2 mL后，分别加入3.8 mL的3%（质量分数）三氯乙酸和1 mL氯化钡明胶溶液，摇匀，在室温下放置15 min，以空白试剂作为对照，在360 nm波长下测定OD值，以其为OD值纵坐标，硫酸根质量浓度为横坐标，制得标准曲线.

取硫酸化衍生物4.5 mg加入4.5 mL的物质的量浓度为1 mol·L-1盐酸，100 ℃下水解2.5 h，冷却至室温后，取0.2 mL，加入3.8 mL三氯乙酸和1 mL氯化钡明胶，摇匀，在室温下放置15 min，在360 nm波长下测定OD360值，对照标准曲线测得硫酸根含量.

2 结果与分析

2.1 粗多糖含量测定结果

提取液中的钙离子会与褐藻酸钠发生反应，形成难溶的褐藻酸钙，覆盖在样品表面，使下面的样品无法被提取，因此实验采用苯酚硫酸法测量裙带菜中的粗多糖含量，测得标准曲线如图1所示.图2为最终测得从各样品不同部位提取出的粗多糖质量分数.

总体而言，各地区样品不同部位的粗多糖含量差异不大，新西兰部分海域提取样品中的粗多糖含量略高于中国山东威海地区的样品含量，其孢子部分的粗多糖质量分数最高，达到62.03%.

2.2 重金属含量测定结果

采用ICP-MS仪[6-7]对各地区采集的裙带菜样品不同部位的主要重金属成分进行含量检测，结果如表1所示.由表 1可知，裙带菜中不同重金属的含量差别较大，其中砷含量最高，在新西兰地区裙带菜样品孢子中砷的质量分数高达57726.62 μg·kg-1.总体而言，无论是孢子部分还是叶子部分，除铅元素外，中国山东威海地区裙带菜样品中的主要重金属含量都略高于新西兰地区裙带菜的样品含量.将裙带菜样品中主要重金属含量与《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2012）[8]中所规定的重金属限量作比较，發现样品中主要重金属污染物镉、汞、砷均超过限量.在食用裙带菜产品前，建议先用水浸泡复原和水洗，这样既能使裙带菜的水分含量在一定程度上复原，又能较为简单地减少重金属污染物含量.对于包装裙带菜制品，出厂时均须经过重金属、微生物等指标检验，不应有重金属超标问题.

2.3 ATR红外光谱测试结果

对于所提取的粗多糖进行ATR红外光谱测定分析[9]，所得结果如表2和图3所示.

2.4 硫酸根含量测定结果

由表2及图3可知，硫酸根为岩藻多糖的特征基团之一，且其含量与岩藻多糖的功效有一定的关系[11-12].因此本实验进一步用氯化钡-明胶法测定了粗岩藻多糖中硫酸根质量浓度的标准曲线，如图4所示.

按照图4的标准曲线对4个样品中硫酸根的质量分数进行了测试，结果如表3所示.

由表3可知，样品中的硫酸根质量分数均在14%～16%范围内，说明除了多糖以外，还存在较多的硫酸根，与ATR红外测试结果相对应.作为岩藻多糖的特征基团之一，硫酸根含量对于功效的影响有待进一步证明.

3 结 论

对中国山东威海海域新西兰部分海域采摘的裙带菜样品进行多糖提取和重金属成分分析，并对所提取的粗多糖进行ATR红外光谱扫描和理化指标检测.结果表明：中国山东威海与新西兰沿海地区裙带菜样品就理化指标及功效成分而言有一定的差异.例如，在中国山东威海地区所采集的样品中粗多糖含量略低于在新西兰沿海所采集含量，而其重金属污染更严重，具体污染原因以及进一步治理办法还待研究.总体而言，新西兰海域裙带菜样品中的孢子部分中粗多糖含量最高，粗多糖中多为硫酸酯多糖（岩藻多糖），硫酸根质量分数为14%～16%，重金属污染程度不高，可以选为研究对象进一步开展实验探究.

在实验过程中还发现对于裙带菜样品，所适用的重金属含量检测方法是ICP-MS法.该方法的检出限低，灵敏度高，精密度良好，线性动态范围宽，分析周期较短，比传统的原子吸收法更适合对多种元素同时进行大批量分析.

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（责任编辑：顾浩然，冯珍珍）