4種花粉礦質元素含量測定及分析

高賽等

摘 要：為研究花粉中礦質元素含量與營養價值問題，采用電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-AES），測定經干化與濕化法處理的板栗、梨、青杄、白皮松花粉中B、Mg、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn等9種礦質元素含量。結果表明：4種花粉富含對人體有益的常量和必需的微量元素。礦質元素含量存在物種差異，即同一種礦質元素在不同的物種含量不同，其中，Ca、Mg、Fe、Mn、Cu在板栗花粉中含量最多，Zn、B、Cr在梨花粉中含量最多，板栗次之；K在青杄花粉中含量最高。同一物種花粉含有的礦質元素含量也不同。本測定結果為開發4種花粉資源提供一些理論依據。前處理方法上濕化法較優于干化法，精密度較高。

關鍵詞：ICP-AES法；板栗；梨；花粉；礦質元素

中圖分類號：S6 文獻標志碼：A 論文編號：2014-0381

Abstract： In order to study mineral elements content and nutritional value of pollen， the content of mineral elements such as B， Mg， K， Ca， Cr， Mn， Fe， Cu， Zn were determined by wet and dry digestion-inductively coupled with plasma-atomic emission spectrometry （ICP-AES） in pollen of chestnut， pear， Pinus bungeana Zucc and Picea wilsonii Mast. Results showed that all of the pollen was abundant in beneficial and necessary elements for people. The content of mineral elements varied among four species. Five mineral elements were relatively higher in chestnut including Ca， Mg， Fe， Mn， Cu and three mineral elements were higher in pear （Zn， B， Cr） pollen than others. The content of K was highest in Picea wilsonii pollen. The content of various mineral elements were different in the same species. The measurement results provided some theoretical basis for the development of four kinds of pollen resources. The method of wet digestion was better than dry treatment and with higher precision.

Key words： ICP-AES； Chestnut； Pear； Pollen； Mineral Elements

0 引言

花粉為植物雄性細胞的載體，含有的精細胞可以與卵細胞結合為受精卵，最終發育成種子，為植物體最精華之所在。花粉具有豐富的營養成分，而且有很高的藥用價值與保健作用，在國際上享有“最理想天然營養寶庫”的美譽。花粉中除了含有蛋白質、糖類、脂肪及維生素等營養素外，還含有豐富的礦物元素[1]，對心血管、內分泌和消化道等系統疾病均有良好的預防作用。花粉中含有20種以上的常量和微量元素[2]。微量元素在人體中參與多種酶的合成與代謝，在疾病防治和延緩機體衰老方面有著重要作用[3]。

板栗（Castanea mollissima）與梨（Pyrus spp.）是國內重要的經濟樹種，均屬于被子植物果樹。板栗花粉產量很大，屬于典型的風媒花，體積小、質量輕而且數量多，花粉萌發具有依賴集體效應的天然優勢。梨屬于配子體型自交不親和性果樹，大多數品種自花授粉不能結實，并存在異花授粉不親和現象。板栗與梨花粉都存在花粉直感效應，可通過授粉改善果實品質。而青杄（Picea wilsonii Mast.）與白皮松（Pinus bungeana Zucc.）屬于裸子植物喬木，花期在4—5月。松科花粉的產量很大，由于中國有較大面積松科植物，所以松科花粉是國內很重要的花粉資源。劉明等[16]研究發現松花粉營養豐富，是很好的保健營養佳品。目前市場在售的花粉基本為松花粉。

對這4種花粉所含常量和微量元素進行對比分析有很大的意義。測定花粉中某些元素常采用火焰原子吸收分光光度法（FAAS）[4]、微波消解——原子熒光光譜法（AFS）[5]、全反射X射線熒光法（TXRF）[6]及電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-AES）[7]等，根據樣品及測定元素而定。其中采用ICP-AES法測定，具有檢出限低、準確度高、動態線性范圍寬且多種元素同時測定的優勢，分析速度一般每個樣品僅需3～4 min時間，在環保、食品、中藥、地質、礦物、農業、生物醫學以及金屬材料等許多領域中得到廣泛應用等優點[8-9]。

筆者采用干化與濕化2種方法對板栗、梨、青杄、白皮松的花粉進行前處理，用ICP-AES法測定4種花粉中礦質元素含量，以期為其營養成分的全面、深入研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

研究田間試驗于2013年在懷柔板栗站和北京農學院校園進行，室內試驗在北京農學院重點實驗室進行。

1.2 試驗材料

‘燕紅板栗、梨、青杄與白皮松花粉，將花粉收集、純化后置于70℃烘箱中烘干至恒重，備用。

1.3 儀器與試劑

1.3.1 儀器 所用玻璃儀器均以10%硝酸浸泡24 h以上，用水反復沖洗，最后用去離子水沖洗，晾干后備用。電子天平，精確度0.001 g；電感耦合等離子體發射光譜儀（Thermo Scientific iCAP 6000 Series）；可控溫電熱爐；馬弗爐。ICP-AES最佳儀器條件見表1。

1.3.2 試劑 HCl、H2SO4、H2O2（30%），均為分析純試劑。

1.4 試驗方法

1.4.1 干灰化法處理樣品 分別準確稱取4種花粉2.000 g置于瓷干鍋中，在電熱爐上碳化至無白煙冒出后，放置于馬弗爐中560℃灰化4～5 h。待樣品冷卻后加入5 mL 6 mol/L HCl，并在電爐上煮沸近干，轉入50 mL容量瓶中，用0.1 mol/L HCl沖洗3次后定容至刻度，用定量濾紙過濾至50 mL干凈的離心管中備用，平行處理3份，同時將未加樣品的5 mL HCl用0.1 mol/L HCl定容至50 mL作空白。

1.4.2 酸消解法處理樣品 分別準確稱取4種花粉1.000 g置于消化管中，加入10 mL H2SO4，置于通風廚中消化。將消化管置于控溫電爐上，緩慢升溫使樣品保持微沸，1 h后冷卻加入1 mL H2O2（30%），繼續保持微沸1 h，重復直至液體接近于無色透明后取下冷卻，轉入100 mL容量瓶中，用雙蒸水沖洗消化管和漏斗3次并定容，平行處理3份，同時制備空白溶液作為對照。

2 結果與分析

2.1 不同前處理測定值結果與分析

對同一樣品的花粉進行不同的上機前處理，測定不同礦質元素含量，結果見表2。4種花粉中有益元素含量對比折線圖，見圖1～4。

由表2的結果可以看出，干化法與濕化法在不同品種、不同元素下測定結果不盡相同，每種元素在同一品種中的含量比較中，75%的濕化法測定結果值高于干化法測定值。在精密度上，濕化法前處理RSD值約在0～6.15%，而干化法RSD值約在0.09%～8.91%，濕化法略低。由圖1～4對比可以看出，2種方法處理后4種花粉中元素含量趨勢大體一致。對比分析可以推斷，采取濕化法處理樣品較好于干化法。

2.2 品種元素含量對比

由表2濕化法的測定結果可以看出，各品種花粉中每種元素的含量比較不同。在板栗花粉中元素含量從多到少依次為Ca、K、Mg、Fe、Mn、Zn、B、Cu、Cr。梨花粉中元素含量從多到少排列為K、Ca、Mg、Fe、Zn、B、Mn、Cr、Cu，而白皮松花粉與梨花粉礦質元素含量的變化類似，不同的是白皮松花粉Cu含量高于Cr，其他元素含量順序與梨花粉一致。青杄花粉中元素含量排列由多到少為K、Mg、Ca、Fe、Zn、Mn、B、Cu、Cr。

花粉中礦物元素的組成與含量因植物種類及地理位置的不同而有差異[1]。其中B、Mn、Cu、Cr在兩種方法上的前后順序有略微變化。由表2與圖1～2可以看出，板栗花粉中Ca含量最高，相對其他元素極為顯著，為其他花粉的3倍以上，這與另外3種花粉不同，可能與種植的土地，生長需要等因素有關。梨、白皮松、青杄中K元素含量最高，這與文獻中報道的一致[6，10]，青杄花粉的K含量相對其他花粉最高，是其他花粉的2倍以上。由圖1～4對比可以看出，4種花粉都含有豐富的Mg，以板栗花粉中最多。

4種花粉均含有微量元素B、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn。板栗花粉中Fe、Mn、Cu的含量較其他花粉最高。Zn的含量在梨與板栗花粉中最高，梨中的相對高一些。梨花粉中B、Cr的含量較其他花粉最高。另外，在所測花粉中鋅、銅元素含量比值均呈Zn高Cu低的現象，這與癌癥患者血清中Zn低Cu高的現象相反，因此花粉有利于調節體內的銅、鋅平衡，可能起到抗癌作用[11]。從表2可以看出，板栗花粉中9種營養元素總含量最多，其次是青杄，白皮松最低。

3 結論

研究表明，采用ICP-AES法準確度高，且在測定花粉元素含量中應用廣泛。前處理方法采用濕化法較優于干化法，元素損失量少，且較為快捷。

采用上述方法測定出板栗、梨、青杄和白皮松花粉均含有豐富的B、Mg、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn元素，其中板栗花粉Ca、Mg、Fe、Mn、Cu含量位居第1；梨花粉Zn、B、Cr位居第1，板栗次之；青杄花粉K位居第1。綜合比較板栗花粉較為優秀，且國內對其元素含量的研究較少。本試驗結果可為4種花粉的研究提供一定的科學依據。

4 討論

（1）試驗方法。前人用ICP-AES法測定花粉中元素含量，同時還有ICP-OES、X射線熒光分析法等，可根據材料的不同與所測定的元素選擇適宜的方法。前處理干化法所需的試劑比濕化法少，且空白值低，但是干化法易造成元素損失，濕化法消解相對完全，一般認為濕消解法在處理樣品精密度上整體較優于干灰化法，且較多應用于花粉上，所以在微量元素的測定結果中，2種前處理方法測定的微量元素含量排列有變化[4，12]。目前多采用的前處理方法是微波消解法，其加熱快、消解能力強、空白值低、能避免揮發損失和污染樣品等優勢。由于本試驗條件有限，只研究了干化與濕化法，以后應予以補充、充分驗證。

（2）花粉中元素的重要作用。B、Ca有助于花粉萌發、花粉管伸長生長，例如板栗缺硼導致空苞，外施適合硼、鈣配比的營養液有助于提高花粉質量與萌發率，從而影響果實產量。另外，施Zn也可以促進花粉萌發，有利于花粉管伸長，增加受精作用，提高坐果率。施用Zn對生長素生成和同化物向繁殖器官運輸有促進作用，使花粉內含物充足避免花粉敗育[13]。被子植物花粉（板栗、梨）微量元素（B、Fe、Mn、Zn、Cu、Cr）與常量元素（Ca、Mg）含量普遍高于裸子植物（青杄、白皮松），這可能與植物生長特性、種類、地域等因素有關。而青杄中鉀元素含量最高，梨次之。推斷鉀可能對青杄花粉萌發起到較為重要的作用。

從營養上看，花粉中富含豐富的常量和微量元素，為人體正常發育所需，或起重要的保健作用。鈣、鋅可促進生長發育、抗衰老、抗癌以及安神健腦。鐵是人體細胞生長必需的微量元素，缺鐵會造成機體貧血，免疫力下降，引發白血病和肝癌等疾病。錳是體內酶的組成成分，也是酶的激發劑，是重要的抗衰老元素。而缺鉻易患糖尿病和高血脂等癥[15]。4種花粉中板栗的鈣、鐵和錳含量最高；青杄的鉀含量最高，青杄花粉是松花粉中較優秀的品種之一，可作為富鉀食品[14]。梨花粉鋅含量最高，可作為補鋅保健品。礦物質元素需通過飲食進入體內，但有些元素食用過量會適得其反，應根據需要選擇，因此，保持人體內的元素平衡，有助于維持人體健康。同時，應考慮花粉品種和營養之間的關系，有效利用花粉。

（3）目前對松花粉與梨花粉的營養成份研究相對較多，且松花粉保健品應用廣泛。支崇遠等[14]研究發現在油松、青杄和白皮松中，青杄為較優秀的花粉。賈兵等[10]發現碭山酥梨、豐水梨花粉中K、Ca、Fe 、Zn、B 含量分別又比花柱高。凌裕平等[17]發現不同品種梨花粉K含量高于Ca，與本研究相符，但不同品種元素含量有差異。板栗花粉的研究開發相對較少，本文中板栗花粉的營養元素含量最高，可以作為營養保健品進行開發利用。未來可以通過測定氨基酸、維生素等，進一步確定花粉的營養價值。做好基礎研究，才能更好地利用花粉資源。

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