不同產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌中礦質(zhì)元素含量測(cè)定及特征分析

李杰慶，楊天偉，王元忠，李 濤，劉鴻高,*

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院藥用植物研究所，云南 昆明 650200；3.玉溪師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，云南 玉溪 653100）

不同產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌中礦質(zhì)元素含量測(cè)定及特征分析

李杰慶1，楊天偉1，王元忠2，李 濤3，劉鴻高1,*

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院藥用植物研究所，云南 昆明 650200；3.玉溪師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，云南 玉溪 653100）

采用微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定5 個(gè)產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌中10 種礦質(zhì)元素含量， 并用SPSS軟件進(jìn)行方差分析和主成分分析。結(jié)果顯示：該方法標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 07605）回收率在91%～101%之間，檢出限在0.000 1～0.616 5 mg/kg范圍，表明該方法準(zhǔn)確、可靠；皺蓋疣柄牛肝菌中Mg、Cu、Ca、Na、Zn等礦質(zhì)元素的含量較高，不同產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌 中礦質(zhì)元素含量具有差異；主成分分析的前3 個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)到87. 87%，能表達(dá)大部分信息，主成分綜合得分可以反映出不同產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌對(duì)10種礦質(zhì)元素的富集情況。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜；微波消解；皺蓋疣柄牛肝菌；礦質(zhì)元素；主成分分析

礦質(zhì)元素是構(gòu)成人體內(nèi)某些活性蛋白、酶、激素等的重要組成成分，是維持人體正常生理活動(dòng)所必需的，在體內(nèi)無法合成，必須從食物中攝取[1-3]。食用菌味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富，含有人體必需的多種礦質(zhì)元素，是K、Ca、Fe、Mg、Mn、Zn、Se等多種礦質(zhì)元素的重要來源之一[4-6]；Kala?等[7-8]研究發(fā)現(xiàn)食用菌中的P、K、Mg等礦質(zhì)元素含量高于多數(shù)蔬菜中的含量或與之相當(dāng)，且野生食用菌中礦質(zhì)元素含量普遍高于雙孢菇、平菇等人工菌。

皺蓋疣柄牛肝菌（Leccinum rugosiceps）又名虎皮牛肝菌，隸屬于牛肝菌科（Boletales）、疣柄牛肝菌屬（Leccinum），是一種野生的食、藥用大型真菌，在我國(guó)主要分布于云南、四川、廣西和西藏等地區(qū)[9-11]；其子實(shí)體肉質(zhì)細(xì)膩，口感鮮美，深受消費(fèi)者親睞，極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值和開發(fā)應(yīng)用前景[12]。對(duì)不同產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌礦質(zhì)元素含量的測(cè)定，能為其品質(zhì)評(píng)價(jià)和食用安全提供理論依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜（inductively coupled plasma-atomic emission spectrum，ICP-AES）測(cè)定了采自云南5 個(gè)產(chǎn)區(qū)的50 個(gè)皺蓋疣柄牛肝菌樣品菌蓋、菌柄中礦質(zhì)元素含量，并用方差分析和主成分分析法分析不同產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌對(duì)礦質(zhì)元素的富集特點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

樣品均采于2011年7月，來源見表1，由云南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉鴻高教授鑒定為皺蓋疣柄牛肝菌。

表1 皺蓋疣柄牛肝菌樣品來源Table 1 Sources of samples

65%硝酸（優(yōu)級(jí)純）；30%過氧化氫（分析純）；超純水；10種礦質(zhì)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液 濟(jì)南眾標(biāo)科技有限公司。

ICPE-9000全譜發(fā)射光譜儀 日本島津公司；ETHOSONE微波消解儀 萊伯泰科有限公司；AR1140型萬分之一分析天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；FW-100型高速粉碎機(jī) 天津市華鑫儀器廠；100目標(biāo)準(zhǔn)篩盤 浙江上虞市道墟五四儀器廠；UPT-I-10超純水機(jī) 優(yōu)譜科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品的微波消解

皺蓋疣柄牛肝菌采集后清洗干凈，50 ℃烘干，每個(gè)子實(shí)體菌蓋、菌柄分開粉碎過100 目篩備用。準(zhǔn)確稱取0.500 0 g樣品于消解罐中，加入5 mL硝酸，2 mL 30%雙氧水和3 mL超純水，在微波消解儀中消解完全，微波消解條件見表2。冷卻取出消解罐，消解液轉(zhuǎn)移至25 mL比色管，用超純水定容置25 mL，搖勻，澄清后待測(cè)。并按上述消解過程，制備試劑空白溶液，處理茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

表2 微波消解條件Table 2 Microwave digestion conditions

1.2.2 建立標(biāo)準(zhǔn)曲線

取Ba、Li、Ni、Sr、V等元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，加10% HNO3溶液配制成0.0、0.02、0.05、0.1、0.5、1.0 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液；取Ca、Cu、Mg、Na、Zn等元素 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，加10% HNO3溶液配制成0.0、0.5、1.0、5.0、10.0、20.0 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，建立10 種元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3 儀器參數(shù)

輔助氣流速：0.6 L/min；冷卻氣流速：10 L/min；載氣流速：0.7 L/min；高頻頻率：27.12 MHz；輸出功率：1.2 kW。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

將不同產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌菌蓋、菌柄所測(cè)的礦質(zhì)元素含量進(jìn)行方差分析。計(jì)算每個(gè)產(chǎn)地10 個(gè)子實(shí)體各礦質(zhì)元素平均含量，所得數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除量綱不同的影響，用SPSS 17.0進(jìn)行主成分分析，其主成分分析的數(shù)學(xué)模型為[13-14]：

式中：A11，A21，…Anm為X的協(xié)方差矩陣Σ的特征值對(duì)應(yīng)的特征向量；ZX1，ZX2，…ZXn為原始變量經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理消除量綱影響的值。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法驗(yàn)證

表3 茶葉標(biāo)準(zhǔn)品（GBW 07605）的礦質(zhì)元素含量及方法檢出限Table 3 Determined and certified values of mineral elements in tea standard (GBW 07605) and detection limit of the established method

采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)茶葉參考物（GBW 07605）對(duì)微波消解-ICP-AES法進(jìn)行驗(yàn)證。由表3可知，大部分礦質(zhì)元素的測(cè)定值都在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)參考值范圍內(nèi)且無限接近；茶葉標(biāo)準(zhǔn)品中10 種礦質(zhì)元素加標(biāo)回收率在91%～101%之間，皺蓋疣柄牛肝菌樣品10 種礦質(zhì)元素加標(biāo)回收率在90%～105%之間；3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算的檢出限在0.000 1～0.616 5 mg/kg范圍內(nèi)，表明該方法準(zhǔn)確、可靠，能用于皺蓋疣柄牛肝菌中礦質(zhì)元素的測(cè)定。

2.2 皺蓋疣柄牛肝菌礦質(zhì)元素含量

2.2.1 皺蓋疣柄牛肝菌菌蓋中礦質(zhì)元素含量

不同產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌菌蓋中礦質(zhì)元素含量及方差分析結(jié)果見表4，皺蓋疣柄牛肝菌菌蓋中Mg、Cu、Ca、Na、Zn等礦質(zhì)元素的含量較高，Mg含量在809.33～1 236.41 mg/kg之間，Ca含量在126.01～313.15 mg/kg之間，與Kala?[8]報(bào)道的食用菌中Mg含量一般在800～1 800 mg/kg之間，Ca含量一般在100～500 mg/kg之間的結(jié)論一致。不同產(chǎn)區(qū)皺蓋疣柄牛肝菌菌蓋中各礦質(zhì)元素含量都具有差異，采自富民縣大營(yíng)的樣品中Ba的含量最高，為6.49 mg/kg，采自曲靖澤州桂花樹村的樣品中Ba的含量最低，為1.48 mg/kg，兩者具有顯著差異（P＜0.05），其他產(chǎn)地樣品中Ba的含量均存在差異，但未達(dá)到顯著水平。采自昆明五華區(qū)街道辦事處瓦恭和普洱思茅市的樣品中人體易缺乏的微量元素Zn含量較高（高于200 mg/kg），可作為人體必需微量元素Zn的重要來源。

表4 不同產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌菌蓋中礦質(zhì)元素含量（干質(zhì)量計(jì)算）Table 4 Mineral element contents in caps ofLeccinum rugosiceps collected from different regionsmg/k g

2.2.2 皺蓋疣柄牛肝菌菌柄中礦質(zhì)元素含量

不同產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌菌柄中礦質(zhì)元素含量及方差分析結(jié)果見表5，皺蓋疣柄牛肝菌中Ca、Mg、Cu、Na、Zn等礦質(zhì)元素含量較高，采自昆明五華區(qū)街道辦事處瓦恭樣品菌柄中Ba、Ca、Cu、Li、Mg、Na、V等礦質(zhì)元素含量明顯高于其他產(chǎn)地（P＜0.05）；采自產(chǎn)地2、產(chǎn)地3、產(chǎn)地4、產(chǎn)地5的皺蓋疣柄牛肝菌菌柄中Ba、Ca、Li等礦質(zhì)元素的 含量具有差異，但均未達(dá)到顯著水平。結(jié)合表4可知，同一產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌菌蓋和菌柄的礦質(zhì)元素含量也具有差異，如產(chǎn)地1菌柄中Ba、Ca、Li、Mg、Ni等礦質(zhì)元素含量高于菌蓋中的含量；5 個(gè)產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌樣品菌柄中Na、Zn、Cu等礦質(zhì)元素含量均低于菌蓋中的含量；除產(chǎn)地1外，皺蓋疣柄牛肝菌菌柄中Na含量（＜100 mg/kg）均低于Kala?[8]報(bào)道的食用菌中Na含量在100～400 mg/kg之間的數(shù)值。

表5 不同產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌菌柄中礦質(zhì)元素含量（干質(zhì)量計(jì)算）Table 5 Mineral element contents in stipes of Leccinum rugosiceps collected from different regions mg/kg

2.3 主成分分析

主成分分析是以降維的思想，將多個(gè)原始變量，綜合為少數(shù)幾個(gè)綜合因子，使這幾個(gè)綜合因子盡可能反映多個(gè)原始變量，從而簡(jiǎn)化分析過程[11,15]。將標(biāo)準(zhǔn)化后的皺蓋疣柄牛肝菌的礦質(zhì)元素含量值進(jìn)行主成分分析。由表6可知，主成分1的特征值為7.25，貢獻(xiàn)率占總方差貢獻(xiàn)率的64.51%，是皺蓋疣柄牛肝菌的重要成分，由成分的載荷矩陣（表7）可知，Ba、Ca、Mg、Na、V、Sr等礦質(zhì)元素在主成分1上的載荷值較高，對(duì)主成分1貢獻(xiàn)較大。主成分2的特征值為1.92，其貢獻(xiàn)率占總方差貢獻(xiàn)率的13.91%，Cu、Zn等元素在這一主成分中載荷值較大，而Ni、Li、Mg、Sr等元素載荷較小。前3個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到87.87%（大于85%），能夠表達(dá)全部信息的87.87%。

表6 主成分的特征根及貢獻(xiàn)率Table 6Eigenvalues and contribution rates of principal components

表7 成分載荷矩陣Table 7 Component-loading matrix

表8為主成分得分相關(guān)系數(shù)，根據(jù)主成分計(jì)算公式（1.2.4節(jié)）和主成分得分相關(guān)系數(shù)可以得到前3個(gè)主成分與10種元素含量的線性組合為：

F1=0.139Z（Ba）+0.141Z（Ca）+0.037Z（Cu）+ 0.112Z（Li）+0.134Z（Mg）+0.136Z（Na）－0.07Z（Ni）+0.14Z（Sr）+0.103Z（V）+0.103Z（Zn）

F2=－0.093Z（Ba）－0.089Z（Ca）+0.521Z（Cu）－0.122Z（Li）－0.12Z（Mg）+0.005Z（Na）－0.288Z（Ni）－0.112Z（Sr）－0.057Z（V）+0.377Z（Zn）

F3=0.167Z（Ba）+0.122Z（Ca）+0.137Z（Cu）－0.506Z（Li）－0.291Z（Mg）+0.258Z（Na）+0.641Z（Ni）+0.111Z（Sr）+0.187Z（V）+0.173Z（Zn）

表8 成分得分系數(shù)矩陣Table 8 Component score coefficient matrix

根據(jù)F=0.645 1F1+0.139 1F2+0.094 5F3計(jì)算主成分綜合得分及排序，結(jié)果見表9。由表9可知，采自昆明五華區(qū)街道辦事處瓦恭的皺蓋疣柄牛肝菌中所測(cè)定的10種礦質(zhì)元素含量最高，采自普洱思茅產(chǎn)區(qū)的次之，而采自易門普貝的含量最少；這可能與不同產(chǎn)區(qū)氣候條件、土壤環(huán)境等多種生態(tài)因子的差異有關(guān)。

表9 主成分綜合得分Table 9 Principal component comprehensive scores

3 結(jié) 論

微波消解-ICP-AES法具有精密度好、靈敏度高，可同時(shí)測(cè)定多種元素的優(yōu)點(diǎn)，適于食用菌中礦質(zhì)元素含量測(cè)定[16-17]。本研究采用微波消解-ICP-AES法，測(cè)定不同產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌中礦質(zhì)元素的含量，該方法的檢出限在0.000 1～0.616 5 mg/kg范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)品回收率在91%～101%之間，皺蓋疣柄牛肝菌樣品加標(biāo)回收率在90%～105%之間，此方法準(zhǔn)確、可靠。皺蓋疣柄牛肝菌富含Ca、Mg、Cu、Na、Zn、V等礦質(zhì)元素，是極具開發(fā)價(jià)值的珍稀食用菌之一。

野生食用菌礦質(zhì)元素含量受不同地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量，礦質(zhì)元素含量，土壤pH值及食用菌的生長(zhǎng)發(fā)育階段等影響[7-8,18]。本研究中皺蓋疣柄牛肝菌菌蓋、菌柄中礦質(zhì)元素含量具有明顯差異，表明食用菌不同部位對(duì)礦質(zhì)元素的富集能力不同，與Frankowska[19]、施渺筱[20]、索曉敏[21]等研究的美味牛肝菌、野生雞樅、雞腿菇等食用菌不同部位營(yíng)養(yǎng)成分積累不同的結(jié)果相似。主成分分析結(jié)果顯示，不同產(chǎn)地皺蓋疣柄牛肝菌礦質(zhì)元素含量各不相同，可能與不同產(chǎn)區(qū)降水、溫度等氣候條件的差異和皺蓋疣柄牛肝菌所生長(zhǎng)的土壤環(huán)境、地質(zhì)、地貌等的差異有關(guān)。

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Determination and Characteristic Analysis of Mineral Elements in Leccinum rugosiceps from Different Geographic Origins

LI Jie-qing1, YANG Tian-wei1, WANG Yuan-zhong2, LI Tao3, LIU Hong-gao1,*
(1. College of Agronomy and Biotechnology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China; 2. Institute of Medicinal Plants, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming 650200, China;
3. College of Resources and Environment, Yuxi Normal University, Yuxi 653100, China)

The contents of 10 mineral elements in Leccinum rugosiceps from five regions were determined by microwave digestion-inductively coupled plasma-atomic emission spectrum (ICP-AES), and the obtained data were analyzed by analysis of variance (ANOVA) and principal component analysis (PCA) using the SPSS software. The results show ed that recovery rates from tea standard (GBW 07605) ranged from 91% to 101% and the detection limits were 0.000 1–0.616 5 mg/kg. Mg, Cu, Ca, Na and Zn were more abundant in Leccinum rugosiceps. However, there were significant differe nces among mushroom samples collect ed from different regions. PCA showed that the cumulative cont ribution rate of the first three principal components w as 87.87%, which could express most information. Pri ncipal component comprehensive scores could reflect the enrichment levels of ten mineral elements in Leccinum rugosiceps from different origins.

inductively coupled plasma- atomic emission spectrum (ICP-AES); microwave digestion; Leccinum rugosiceps; mineral elements; principal component analysis (PCA)

TS201.2

A

1002-6630（2014）24-0119-04

10.7506/spkx1002-6630-201424023

2014-03-25

國(guó)家自然科學(xué)基金地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目（31260496；31160409）；云南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2011FB053；2011FZ195）；云南省教育廳科學(xué)研究基金項(xiàng)目（2012Y380；2013Z074）

李杰慶（1982—），男，講師，碩士，主要從事真菌資源研究。E-mail：964331918@qq.com

*通信作者：劉鴻高（1974—），男，教授，博士研究生，主要從事真菌資源研究。E-mail：honggaoliu@126.com