王亞盟，郭家平，劉 潔，于 斐，田詠梅，吳擁軍，劉利娥

（鄭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，河南鄭州 450001）

黑果枸杞（Lycium ruthenicumMurray），又名黑枸杞，為茄科枸杞屬多棘刺灌木植物，耐旱性極強(qiáng)，主要生長(zhǎng)于荒山、河床等生長(zhǎng)環(huán)境較差的地區(qū)，如我國(guó)寧夏、青海、新疆、內(nèi)蒙古、甘肅和西藏等地[1]。黑果枸杞具有一定的醫(yī)療保健功能，其味甘、性平、清心熱，民間常生食或榨汁做飲料，也用作滋補(bǔ)強(qiáng)壯、明目及降壓藥，并被收載于《四部醫(yī)典》、《晶珠本草》等藏醫(yī)藥經(jīng)典著作中[2]，一些藏醫(yī)還將黑果枸杞用于治療月經(jīng)異常、痛風(fēng)、心臟病和更年期[3]。黑果枸杞作為枸杞的品種之一，已有多項(xiàng)研究證實(shí)了其富含人體所需要的礦物質(zhì)、脂肪酸、蛋白質(zhì)和氨基酸、多糖等營(yíng)養(yǎng)素[4?6]，具有抗氧化、抗炎[7]、降血脂[8]、降血糖、抗衰老[9]、抗疲勞[10]、維持腸道健康[11]等生理作用。近幾年來(lái)對(duì)于黑果枸杞的研究層出不窮，并且其相關(guān)產(chǎn)品越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞。

礦質(zhì)元素是人體內(nèi)某些酶、活性蛋白、維生素和激素不可缺少的組成成分，對(duì)機(jī)體的新陳代謝和生長(zhǎng)發(fā)育有著極其重要的生物學(xué)作用[12]。黑果枸杞作為一種藥食同源的物質(zhì)，其生理功能與其礦質(zhì)元素的含量有著密切的關(guān)系，而土壤中的礦質(zhì)元素能直接影響到黑果枸杞中的礦質(zhì)元素含量，從而影響黑果枸杞的品質(zhì)[13]。目前，有關(guān)黑果枸杞的研究多集中在開(kāi)發(fā)利用[14]、栽培技術(shù)[15]，或關(guān)于蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖[16?17]以及黃酮化合物[18]、花青素[19]等植物化學(xué)物的相關(guān)研究，針對(duì)礦質(zhì)元素的分析相對(duì)較少，或測(cè)定的元素種類較少[20]，或分析的樣品多來(lái)自同一地區(qū)或同一省份[17]，關(guān)于多個(gè)地區(qū)間礦質(zhì)元素含量比較的研究很少。為了更加全面地評(píng)價(jià)黑果枸杞的品質(zhì)優(yōu)劣，本研究檢測(cè)了來(lái)自寧夏、新疆、青海、內(nèi)蒙古、甘肅和西藏的22個(gè)不同產(chǎn)地的黑果枸杞樣品中K、Ca、P、Na、Mg、Fe、Co、Zn、Mn、Cu、Cr、Ni、Pb元素的含量，旨在比較這22個(gè)產(chǎn)地礦質(zhì)元素的含量差異，然后將其平均含量與文獻(xiàn)中紅枸杞的相應(yīng)元素含量進(jìn)行比較，并采用主成分分析將不同產(chǎn)地的黑果枸杞進(jìn)行綜合排名。這對(duì)于研究不同產(chǎn)地黑果枸杞的藥理和保健功效以及開(kāi)發(fā)相關(guān)功能性產(chǎn)品具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

銅、鋅、鐵、錳、鈣、鎂、鉀、鈉、鈷、鎳、鉻、鉛、磷元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液 1000 mg/L，壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司；濃硝酸 分析純，德國(guó)默克公司；22份黑果枸杞樣品 分別購(gòu)于22個(gè)地區(qū)（寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)、石嘴山；新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇、庫(kù)爾勒、阿勒泰、喀什、吐魯番、哈密；青海省德令哈、諾木洪、格爾木；內(nèi)蒙古自治區(qū)烏拉特前旗、額濟(jì)納旗、察哈爾；甘肅省酒泉、敦煌、武威、白銀；西藏自治區(qū)拉薩、山南、林芝、日喀則），并分別進(jìn)行如下編號(hào)：S1、S2、S3、……、S22。

BT125D電子分析天平 賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；XMTD-8222電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏有限公司；JYL-C50T粉碎機(jī) 九陽(yáng)股份有限公司；CEM Mars 6微波消解儀 美國(guó)培安公司；XPRESS TFM 55 mL聚四氟乙烯消解罐 美國(guó)培安公司；EHD-24趕酸儀 東方科創(chuàng)生物技術(shù)有限公司；ZA-3000偏振塞曼原子吸收分光光度計(jì) 日本日立公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 黑果枸杞的處理 將黑果枸杞去蒂后取可食用部分，放置于50 ℃恒溫干燥箱內(nèi)烘干，取出后用粉碎機(jī)打成粉末狀并過(guò)20目篩，裝入塑料袋，貼標(biāo)簽，儲(chǔ)存于干燥器內(nèi)。精確稱取0.2500 g黑果枸杞粉末置于微波反應(yīng)罐中，加入10.0 mL濃硝酸，搖勻，使樣品浸于濃硝酸中，加蓋，室溫浸泡，過(guò)夜。將反應(yīng)罐放進(jìn)微波消解儀中消解，微波消解條件見(jiàn)表1。

表1 微波消解參數(shù)Table 1 Microwave digestion parameters

微波消解程序結(jié)束后，取出反應(yīng)罐，消化液呈無(wú)色或淡黃色，肉眼觀察無(wú)明顯沉淀表示消化完成。然后，在通風(fēng)櫥內(nèi)，將反應(yīng)罐置于趕酸儀中，在150 ℃條件下加熱，除余酸。剩余1～2 mL時(shí)加入3 mL超純水，繼續(xù)加熱；此過(guò)程重復(fù)進(jìn)行3～4次，趕酸基本完成。最后，用超純水洗滌反應(yīng)罐3次，洗液轉(zhuǎn)移到25 mL容量瓶中，混勻，定容。同時(shí)做平行操作及空白。

1.2.2 分析條件 食品中元素測(cè)定參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法進(jìn)行，用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定樣品中銅（GB 5009.13-2017）、鋅（GB 5009.14-2017）、鐵（GB 5009.90-2016）、錳（GB 5009.242-2017）、鎂（GB 5009.241-2017）、鈣（GB 5009.92-2016）、鈉（GB 5009.91-2017）、鉀（GB 5009.91-2017）的含量，石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定樣品中鉻（GB 5009.123-2014）、鉛（GB 5009.12-2017）、鈷（GB/T 13884-2018）、鎳（GB 5009.138-2017）的含量，用磷鉬藍(lán)分光光度法（GB 5009.87-2016）測(cè)定磷的含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

對(duì)樣品進(jìn)行處理時(shí)，每個(gè)樣品做三份平行；每個(gè)測(cè)試液上機(jī)測(cè)定時(shí)，平行測(cè)定三次，取平均值，測(cè)定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±sSD）表示。采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，采用t檢驗(yàn)進(jìn)行黑果枸杞與紅果枸杞的均值比較，差異顯著性水平為P<0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 黑果枸杞中主要礦質(zhì)元素含量分析結(jié)果

將原子吸收分光光度計(jì)調(diào)節(jié)到各元素最佳的檢測(cè)條件，測(cè)定每份樣品中各礦質(zhì)元素的含量，結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

由表2和表3可知，黑果枸杞含有豐富的對(duì)人體有益的礦質(zhì)元素。2015年版《中國(guó)藥典》Ⅰ部[23]中規(guī)定枸杞子的重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)為：Pb≤5 mg/kg、Cu≤20 mg/kg、Cd≤0.3 mg/kg、As≤2 mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg，本實(shí)驗(yàn)中測(cè)定了以往研究顯示出較易超標(biāo)的鉛、銅含量，結(jié)果表明，所有產(chǎn)地的黑果枸杞樣品的鉛、銅含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于此限定值，符合藥用的基本安全標(biāo)準(zhǔn)。有研究認(rèn)為[24]，當(dāng)Zn/Cu>10和Zn/Fe>1時(shí)通常會(huì)發(fā)生拮抗作用，而樣品的Zn/Cu和Zn/Fe分別為1.1872～3.5772和0.0326～0.4743，比值合理，不會(huì)發(fā)生拮抗作用，有利于機(jī)體的吸收；且所有樣品的K/Na為5.4259～57.7249，屬于典型的“高鉀低鈉”食品，故適量食用黑果枸杞對(duì)于預(yù)防和治療高血壓和腦卒中有一定的益處[25]。

不同產(chǎn)地的黑果枸杞礦質(zhì)元素含量有差別，其中產(chǎn)自S4的黑果枸杞樣品中鐵、鈷、錳、鎳、鈣元素的含量最高，分別為517.7631、22.3371、417.7469、2.9087 μg/g 、8.5122 mg/g；產(chǎn)自S12的黑果枸杞樣品中銅的含量最高，為16.8765 μg/g；產(chǎn)自S3的黑果枸杞樣品中鋅的含量最高，為40.9729 μg/g；產(chǎn)自S8的黑果枸杞樣品中鉻、鎂的含量最高，鐵含量排名第二，分別為10.5630 μg/g、2.4640 mg/g、476.3550 μg/g；產(chǎn)自S9的黑果枸杞樣品中磷的含量最高，為4.6208 mg/g；產(chǎn)自S1的黑果枸杞樣品中鈉的含量最高，為4.4369 mg/g；產(chǎn)自S5的黑果枸杞樣品中鉀的含量最高，為29.7180 mg/g。鐵、鈷、錳、鎳、鈣、鋅、鉻、鎂、鉀含量最高的黑果枸杞樣品均來(lái)自新疆地區(qū)，說(shuō)明該地區(qū)的環(huán)境可能有利于黑果枸杞礦質(zhì)元素的聚集，此地屬于溫帶大陸性氣候，四季分明、氣候干燥、日照長(zhǎng)、晝夜溫差極大。不同產(chǎn)地黑果枸杞中同一礦質(zhì)元素含量波動(dòng)較大，說(shuō)明產(chǎn)地的環(huán)境條件、黑果枸杞的品種及栽培技術(shù)等因素會(huì)影響黑果枸杞的礦質(zhì)元素含量[26]。

2.2 黑果枸杞與類似食物的礦質(zhì)元素含量比較

對(duì)所有地區(qū)的黑果枸杞樣品中每種元素的含量求平均值，并與文獻(xiàn)中來(lái)自青海都蘭諾木洪和寧夏固原、中衛(wèi)、中寧和銀川的紅果枸杞中相應(yīng)元素的平均含量進(jìn)行比較。由表2～表3可知，共有十種元素（Ca、Mg、K、P、Cu、Zn、Fe、Mn、Co、Cr）差異具有顯著性（P<0.05），且都是黑果枸杞的含量（分別為4.454、1.989、24.850、3.104 mg/g，10.91、22.43、188.03、12.84、115.90、3.27 μg/g）遠(yuǎn)高于紅果枸杞（平均含量分別為0.766、0.800、9.562、1.892 mg/g，8.77、13.35、59.66、5.67、0.09、0.55 μg/g）。這些元素均在體內(nèi)參與十分重要的生理功能，如Mn是超氧化物歧化酶的重要組成部分，可以有效去除體內(nèi)自由基，Cr能加速膽固醇的分解代謝和排泄，降低血清膽固醇水平，對(duì)于血糖代謝也至關(guān)重要，而黑果枸杞中Mn和Cr含量分別是紅果枸杞的2.26倍和5.95倍，故食用黑果枸杞以達(dá)到延緩衰老、抗氧化、降血脂、降血糖的效果可能要比食用紅果枸杞好[27?28]。由此可以推斷，黑果枸杞的藥用和保健功能可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通紅果枸杞。

表2 黑果枸杞中8種微量元素的含量（μg/g）Table 2 The contents of eight kinds of trace elements in Lycium ruthenicum Murray(μg/g)

表3 黑果枸杞中5種常量元素的含量（mg/g）Table 3 Contents of five kinds of macroelements in Lycium ruthenicum Murray (mg/g)

有研究表明[29]，黑豆中Fe和Ca的含量非常高，分別為109 μg/g和3.37 mg/g，顯示了黑色食品的特色優(yōu)勢(shì)，而黑果枸杞中Fe和Ca含量分別是黑豆的1.73倍和1.32倍，這表明食用黑果枸杞比食用黑豆以達(dá)到預(yù)防缺鐵性貧血和骨質(zhì)疏松的效果可能更好[30?31]。黑果枸杞中Fe、Cu的平均含量明顯超過(guò)常見(jiàn)的黑色食物—藍(lán)莓中相應(yīng)元素的含量（P<0.05）[32]，分別為藍(lán)莓的18.8倍和16倍，可有效改善缺鐵性貧血和動(dòng)脈粥樣硬化等[33]。黑果枸杞中Cr的平均含量為3.274 μg/g，顯著超過(guò)桑葚中Cr的含量（0.26 μg/g）（P<0.05）[34]，是桑葚的12.59倍，動(dòng)物缺鉻會(huì)表現(xiàn)出膽固醇或血糖升高，故黑果枸杞有助于預(yù)防高血壓、糖尿病、高血脂等疾病[35]。由此可見(jiàn)，相對(duì)于其他水果，黑果枸杞的礦質(zhì)元素含量非常高，具有十分廣泛的益處，是原生態(tài)的滋補(bǔ)佳品。

2.3 黑果枸杞中礦質(zhì)元素含量的主成分分析

由于鉛是一種具有神經(jīng)毒性的重金屬元素，在人體內(nèi)無(wú)任何生理功用，理想的血鉛濃度為零[36]。用SPSS 26.0對(duì)來(lái)自22個(gè)產(chǎn)地的黑果枸杞中除鉛之外的12種礦質(zhì)元素含量進(jìn)行主成分分析，通過(guò)提取主成分（KMO=0.598，P<0.001，且元素兩兩之間有較大的相關(guān)系數(shù)），進(jìn)一步分析不同產(chǎn)地黑果枸杞中礦質(zhì)元素的含量差異。

由表4可知，特征值大于1的主成分有4個(gè)，且累計(jì)方差達(dá)到78.831%，由表5可知，Mn、Fe、Co、Ca、Cr和Mg在第一主成分上有較高載荷，說(shuō)明第一主成分主要反映了這些元素的信息；P、Na和K在第二主成分上有較高載荷；Cu和Ni在第三主成分上有較高載荷；Zn在第四主成分上有較高載荷。故提取這四個(gè)主成分可以基本反映本實(shí)驗(yàn)測(cè)量的所有礦質(zhì)元素的信息，因此決定用這四個(gè)新變量來(lái)代替原來(lái)的12個(gè)變量。將得到的特征向量標(biāo)準(zhǔn)化后可得出如下四個(gè)主成分表達(dá)式：

表4 總方差解釋Table 4 Explanation of total variance

表5 主成分載荷矩陣Table 5 Principal component loading matrix

其中，F(xiàn)1～F4為4個(gè)主成分，ZX1～ZX12為12種礦質(zhì)元素含量經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)。然后以每個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值λn（n=1,2,3,4）占所提取主成分總的特征值之和λ的比例作為權(quán)重，即，計(jì)算總得分F，并按其大小進(jìn)行排序，即可對(duì)各地區(qū)的黑果枸杞進(jìn)行綜合比較（表6）。由表6可知，綜合得分排名由高到低依次為：新疆庫(kù)爾勒、新疆阿克蘇、新疆哈密、甘肅武威、新疆阿勒泰、甘肅白銀、甘肅敦煌、寧夏石嘴山、寧夏中衛(wèi)、青海格爾木、青海都蘭諾木洪、新疆吐魯番、新疆喀什、內(nèi)蒙古烏拉特前旗、青海德令哈、內(nèi)蒙古額濟(jì)納旗、內(nèi)蒙古察哈爾、甘肅酒泉、西藏山南、西藏拉薩、西藏林芝、西藏日喀則，說(shuō)明來(lái)自新疆的黑果枸杞樣品礦質(zhì)元素品質(zhì)較佳，而來(lái)自西藏的黑果枸杞樣品礦質(zhì)元素品質(zhì)較差。

表6 不同產(chǎn)地黑果枸杞礦質(zhì)元素含量主成分綜合得分和排序Table 6 The comprehensive scores of the principal component analysis and rankings of the mineral element content of Lycium ruthenicum Murray from different habitats

2.4 黑果枸杞中礦質(zhì)元素含量的聚類分析

采用SPSS 26.0對(duì)來(lái)自22個(gè)不同產(chǎn)地的黑果枸杞中13種礦質(zhì)元素含量進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。由圖1可知，22份黑果枸杞可以分為六大類，其中第一大類包括10份樣品，分別為S16、S17、S13、S7、S11、S3、S5、S10、S2、S6；第二類包括4份樣品，分別為S12、S15、S9、S1；第三大類包括5份樣品，分別是S14、S22、S18、S21、S19；S20、S4、S8單獨(dú)成為第四大類、第五大類和第六大類。對(duì)比主成分分析的綜合評(píng)價(jià)排名可知，第一大類的排名基本為中上等，第二大類的排名基本為下等，第三大類的排名基本為中下等，第四大類的排名基本為中等，第五、六大類的排名為上等。由此表明，聚類分析結(jié)果與主成分分析結(jié)果基本一致。

圖1 不同產(chǎn)地黑果枸杞的聚類分析圖Fig.1 Cluster analysis diagram of Lycium ruthenicum Murray from different habitats

3 結(jié)論

本研究對(duì)來(lái)自寧夏、新疆、青海、內(nèi)蒙古、甘肅和西藏的22個(gè)不同產(chǎn)地的黑果枸杞樣品進(jìn)行了礦質(zhì)元素含量測(cè)定及分析。結(jié)果顯示，黑果枸杞中含有多種對(duì)人體有益的礦質(zhì)元素，如Ca、Mg、K、P、Zn、Fe、Mn、Co、Cr，且平均含量普遍高于紅果枸杞；而重金屬Cu和Pb的含量也符合《中國(guó)藥典Ⅰ部》衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，因此黑果枸杞可以作為礦質(zhì)元素的良好食源；主成分分析結(jié)果顯示，新疆庫(kù)爾勒、新疆阿克蘇、新疆哈密、甘肅武威、新疆阿勒泰的綜合得分位居前五，甘肅酒泉、西藏山南、西藏拉薩、西藏林芝、西藏日喀則的綜合得分排名為末五位，說(shuō)明來(lái)自新疆的黑果枸杞樣品礦質(zhì)元素品質(zhì)較好，而來(lái)自西藏的黑果枸杞樣品礦質(zhì)元素品質(zhì)較差。本試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)可為不同地區(qū)黑果枸杞的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供理論參考。