湖北省三種蓮藕中鐵元素含量、分布及賦存形態研究

范文新 嚴守雷 李潔 江洪 陳紅

柯衛東 男，武漢市蔬菜科學研究所副所長兼水生蔬菜研究室主任，推廣研究員，享受國務院政府特殊津貼，水生蔬菜行業計劃及“十二五”國家科技支撐計劃首席專家，主持國家及省、市重大科研項目多項，《植物遺傳資源學報》、《長江蔬菜》編委。長期從事水生蔬菜種質資源及育種研究，在水生蔬菜種質資源保護及創新、新品種選育、微型種苗繁殖技術研究與應用等方面有創造性貢獻，有力推動了我國水生蔬菜學科建設及產業發展。發表論文、論著100余篇（部），制定農業行業標準9部，取得國家發明專利3項，獲國家科技進步獎二等獎、第四屆全國杰出專業技術人才獎等。

鐵是人體必需的微量元素，是肌紅蛋白、細胞色素酶的重要組成部分，缺鐵可引發慢性疲勞、煩躁不安、免疫功能紊亂、記憶力減退等癥狀[1]。蔬菜是人體攝取微量鐵的主要途徑之一，特別是湖北武漢的蓮藕含鐵量較高，其根莖部鐵含量可達 4 mg/100 g[2]。《本草綱目》中記載藕粉可以補鐵。但現階段對蓮藕的研究主要集中在保鮮貯藏技術、褐變機理以及加工品開發方面，對蓮藕中鐵元素測定及鐵元素分布研究較少，故采用濕法消化-火焰原子吸收法對2017年4月采集自湖北仙桃地區的蘆林湖、沔城、鄂蓮5號蓮藕總鐵含量進行測定，并研究鐵元素在蓮藕淀粉、蛋白、藕渣中的分布情況，為人們通過攝食蓮藕來補充鐵元素提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2017年4月的蘆林湖藕、沔城藕、鄂蓮5號藕購自湖北仙桃地區。

1.2 試驗試劑

硝酸優級純、高氯酸優級純、氫氧化鈉分析純、冰醋酸分析純 （國藥集團化學試劑有限公司），乙醚分析純，1 000 μg/L鐵標準溶液（北京壇墨質檢科技有限公司）。

1.3 試驗儀器

智能數顯電熱板：天津工興實驗室儀器有限公司；MX-101SG1攪拌機：廈門建松電器有限公司；離心機：賽默飛世爾科技公司；超純水儀：貝徠美生物科技有限公司；電子天平：賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；pH計：梅特勒-托利多；LGJ-30F真空冷凍干燥機：北京松源華興科技發展有限公司；AA-6300CF火焰原子吸收分光光度計：日本島津；SHJA數顯恒溫水浴鍋：江蘇金壇市億通電子有限公司；80目標準檢驗篩：浙江上虞市五四紗篩廠。

1.4 儀器條件

波長 ：248.3 nm；狹縫寬 ：0.2 nm；燈 電 流 ：12 mA；燃燒器高度：9 mm；燃氣：2.2 L/min；助燃氣：15.0 L/min。

1.5 試驗方法

①樣品處理 將采自湖北仙桃的鮮藕，清洗干凈后，切成厚度約為1 cm的藕片，分別裝袋，置于-20℃冰箱進行預凍，之后用凍干機凍干，打碎、磨粉制成蓮藕凍干粉末，用于蓮藕淀粉、蛋白、藕渣的提取。

②鐵標準曲線的配制 將鐵標準溶液配制成1、2、3、4、5 μg/mL 的濃度梯度，以 0.5%稀硝酸為空白，火焰原子吸收測定吸光度，繪制標準曲線（圖1），A=0.041 680 C-0.003 400 0，r=1.000 0。

③總鐵含量測定 根據劉霞等[3]的方法和GB 5009.90-2016，采用濕法消化-火焰原子吸收法，硝酸∶高氯酸=4∶1。稱取蘆林湖藕凍干粉末0.500 g、沔城藕凍干粉末1.000 g、鄂蓮5號凍干粉末0.750 g分別置于三角瓶中，按0.1 g蓮藕凍干粉末消耗2.5 mL硝酸和0.625 mL高氯酸的量進行加酸，常溫下放置過夜，同時做空白試驗。次日于電熱板上加熱消化，注意及時補加硝酸，當溶液變為清亮無色并伴有白煙時，繼續加熱至近干，再向三角瓶中加入少量超純水繼續加熱以趕盡多余的高氯酸[4]，直至消化液剩余體積為1~2 mL時，停止加熱，切不可蒸干。冷卻后，用0.5%稀硝酸洗滌并定容至25 mL容量瓶，雙層濾紙過濾，進行火焰原子吸收測定。

④淀粉提取及其結合態鐵含量測定[5]稱取一定質量的蓮藕凍干粉末，過80目篩，超純水浸泡20~24 h后，傾去上清液后，再用0.1%的NaOH溶液浸泡至分層，以除去蛋白質、小分子糖類等，靜置后傾去上清液，再加入超純水浸泡到分層，傾去上清液，如此反復用0.1%NaOH溶液和超純水浸泡至上清液變澄清后，將沉淀用乙醚浸泡進行脫脂，再用水洗數次至上清液清澈透明，將沉淀進行冷凍干燥，并進行稱量。凍干后的淀粉沉淀，以0.1 g淀粉消耗2.5 mL硝酸和0.625 mL高氯酸的量進行加酸，按照1.5③中的方法測定鐵含量，并分析蓮藕中淀粉結合態的鐵含量，及其占總鐵的比例。

圖1 鐵的標準曲線

表1 蓮藕不同組分提取率

⑤蛋白提取及其結合態鐵含量測定[6]稱取一定質量的蓮藕凍干粉末，過80目篩，按1∶20的料液比（按過80目篩之前的蓮藕凍干粉末質量計算）加入超純水，用pH計調節溶液pH值至11，15℃條件下恒溫磁力攪拌提取2 h，以9 200 r/min離心15 min，取上清液，棄去殘渣，調節上清液pH值為5，再以9 200 r/min離心15 min后得沉淀，用超純水將沉淀洗滌幾次后，將蛋白質沉淀進行冷凍干燥，并進行稱量。凍干后的蛋白粉末，以0.1 g蛋白消耗10 mL硝酸和2.5 mL高氯酸的量進行加酸，按照1.5③中的方法測定鐵含量，并分析蓮藕中蛋白結合態的鐵含量，及其占總鐵的比例。

⑥藕渣提取及其結合態鐵含量測定 稱取一定質量的蓮藕凍干粉末過80目篩，留在目篩上面的為藕渣，收集不同蓮藕的藕渣，并稱量，按0.1 g藕渣消耗5 mL硝酸和1.25 mL高氯酸的量進行加酸，按照1.5③中的方法測定鐵含量，并分析蓮藕中藕渣結合態的鐵含量，及其占總鐵的比例。

1.6 提取率及各形態Fe含量的計算公式

蛋白質提取率=蛋白的質量/蓮藕凍干粉末的質量×100%；淀粉提取率=淀粉的質量/蓮藕凍干粉末的質量×100%；藕渣提取率=藕渣的質量/蓮藕凍干粉末的質量×100%。

蓮藕中蛋白結合態鐵含量=蛋白質中鐵含量×蛋白提取率；蓮藕中淀粉結合態鐵含量=淀粉中鐵含量×淀粉提取率；蓮藕中藕渣結合態鐵含量=藕渣中鐵含量×藕渣提取率。

表2 蓮藕不同組分的鐵含量（n=3）

2 結果與分析

2.1 蓮藕不同成分的提取率

在蓮藕加工中蓮藕渣是加工所剩的下腳料，主要包括藕節、蓮藕皮以及榨汁后的藕渣，富含果膠、膳食纖維等物質，是膳食纖維理想的來源[7]。李慧娜等[8]以經榨汁后的藕渣為原料，采用堿結合酶水解法提取不溶性膳食纖維，提取率高達24%。本試驗中藕渣的提取率較低（表1），其原因可能為：一是在進行蓮藕切片處理時，將藕節直接丟棄；二是凍干藕片在攪拌粉碎過程中，粉碎程度過細，導致在過80目篩時，部分藕渣從目篩的空隙中漏出。建議在后續的試驗中，可將凍干藕片攪拌打碎后，不過篩，加入適量的水，用α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶將蓮藕淀粉等物質液化，進行抽濾，將留在濾紙上的藕渣進行烘干稱重，計算烘干后藕渣的提取率，以此檢驗本試驗的實驗誤差。

2.2 蓮藕不同組分的鐵含量

經 DPS 顯著性（P<0.05）分析（表 2），在 4月收獲的不同品種蓮藕中，同一組分的鐵含量差異顯著；在淀粉和蛋白中，都以蘆林湖藕的鐵含量最高，鄂蓮5號藕鐵含量次之，沔城藕鐵含量最小；在藕渣中蘆林湖藕鐵含量最高，沔城藕鐵含量次之，鄂蓮5號藕鐵含量最小；在同一種蓮藕中，淀粉、蛋白、藕渣的鐵含量大小依次為：蛋白>藕渣>淀粉，原因可能為：蛋白中鐵的結合位點較多，如含有亞鐵氧化中心[9]；藕渣中含有較多的藕皮，藕皮表面易形成紅褐色的鐵錳氧化膜，富集鐵元素較多[10]。

2.3 蓮藕中不同組分鐵含量及分布狀態

由表3和圖2可知，蘆林湖藕總鐵含量為89.40 mg/kg，其中淀粉鐵是蓮藕鐵元素的主要賦存形態，占總鐵的65.43%；雖然蓮藕蛋白、藕渣中的鐵含量均高于淀粉中的鐵含量，但是由于蛋白、藕渣含量太低，故鐵元素在其中主要以淀粉鐵賦存形態分布，可見《本草綱目》中提到的藕粉可以補鐵具有科學依據。

由表3和圖3可知，沔城藕總鐵含量為52.44 mg/kg，所測淀粉鐵、蛋白質鐵、藕渣鐵的總和占總鐵的比例較小，只有50.27%；同理，雖然蛋白、藕渣中的鐵含量要高于淀粉中的鐵含量，但是由于蛋白、藕渣在蓮藕中的含量太低，故鐵元素在蛋白和藕渣中的分布不高，鐵在淀粉中的賦存量高于在蛋白質、藕渣中的賦存量。

由表3和圖4可知，鄂蓮5號藕總鐵含量為70.36 mg/kg，所測淀粉鐵、蛋白鐵、藕渣鐵的總和占總鐵的68.86%，其中淀粉鐵賦存量高于蛋白質和藕渣鐵賦存量，無機及其他形態有機鐵占總鐵的31.14%。

表3 總鐵、淀粉鐵、蛋白質鐵及藕渣鐵含量

圖2 蘆林湖藕中鐵元素分布

圖3 沔城藕中鐵元素分布

圖4 鄂蓮5號中鐵元素分布

3 結論

本研究采用濕法消化-火焰原子吸收分光光度法測定了2017年4月蘆林湖藕、沔城藕、鄂蓮5號凍干粉末中的總鐵含量，并分析了鐵元素在蓮藕淀粉、蛋白、藕渣中的分布情況。試驗結果表明，蘆林湖藕、沔城藕、鄂蓮5號總鐵含量大小依次為：蘆林湖藕>鄂蓮5號>沔城藕；在不同品種蓮藕中，同一成分的鐵含量差異顯著；在同一種蓮藕中，淀粉、蛋白、藕渣的鐵含量大小依次為：蛋白>藕渣>淀粉，但由于蛋白、藕渣在蓮藕中的含量少，故鐵元素在蛋白和藕渣中的分布不高，淀粉鐵賦存量高于蛋白質鐵和藕渣鐵賦存量；在蘆林湖藕中，其淀粉鐵是蓮藕鐵元素的主要賦存形態，占總鐵的65.43%。

我國居民的膳食鐵主要來源于谷物和蔬菜，占總攝入來源將近60%[11]；正常人體每天從食物中攝取1~2 mg的鐵即可維持體內鐵的平衡 （孕婦和哺乳的婦女鐵的每日需要量為2~4 mg）。通過本試驗可知，4月的蘆林湖藕淀粉鐵的賦存量較多，可達58.49 mg/kg，為人們今后以藕粉為原料生產相關的補鐵產品提供了理論依據，擴展了藕粉在食品領域的開發、應用；但由于膳食中鐵的吸收率平均為10%，絕大多數的鐵不能被人體吸收，隨糞便排出，尤其當食物中含有植酸鹽、磷酸鹽、草酸鹽時，易與Fe3+形成不溶性鐵鹽，抑制了鐵的吸收利用[12]，故藕粉的補鐵成效具體如何有待在今后的研究中進一步探討。