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硒(Se)是人和动物体内所必需的微量元素,具有清除自由基、抗癌、保护肝脏、防衰老、增强免疫等生物学功能。缺硒会严重影响人类和动物的健康,导致克山病和大骨节病等多种疾病的发生,因此科学合理地补硒变得尤为重要。人体硒的主要来源是食物,其中富硒农作物是人体获取硒元素的重要途径之一。硒元素能够以硒酸盐或亚硒酸盐的形式被植物吸收,并在叶绿体中代谢转化为有机硒代氨基酸及其衍生物,以便被人体吸收。
枣属隶属鼠李科,是本草上品和传统滋补佳品,素以营养丰富著称。枣果中环核苷酸、维生素C、功能性糖、铁、钾、钙、锌等重要营养成分含量均居百果前茅,开发高营养健康食品前景广阔。植物化学研究表明,枣具有抗氧化作用,主要归因于天然抗氧化剂—酚酸、类黄酮、花青素、维生素和环核苷的活性。富硒枣的研究多限于生产富硒枣适宜的处理量及抗氧化性的探讨,对于硒对富硒大枣中多种微量元素的生物胁迫作用研究较少。
目前,硒的测定有原子荧光光谱法、紫外-可见分光光度法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法等多种方法。电感耦合等离子体质谱法(induc-tivelycoupledplasma-massspectrometry,ICP-MS)以等离子体作为离子源,通过质谱进行分析的方法,该技术的优点是操作较为简单、灵敏度更高、选择性更好并且可以多元素同时测定。微波消解具有所用试剂少,样品分解得更快更彻底,同时密闭消解能避免元素的损失使测定更加准确的优点。因此,本文采用微波消解-电感耦合等离子体质谱联用技术探究硒对富硒大枣中多种微量元素的生物胁迫作用,为富硒枣的生产及开发利用提供理论依据。
1材料与方法
1.1主要试剂
硝酸(优级纯)、盐酸(优级纯):科瑞峰公司;环境混合元素标准储存溶液为1000mg/LFe、Ca和10mg/LZn、Mn、Cu、V、Mo、Co、Pb、As、Cd、Hg、Se的混合标准溶液、1μg/L内标液由10μg/L的Rh、Sc、Lu、In:Agilent公司。
1.2主要仪器与设备
电感耦合等离子体质谱仪(7900型ICP-MS):美国安捷伦公司;微波消解仪(MD8H):奥普乐仪器有限公司;分析天平(FA2204B):上海仪田精密科学仪器有限公司;超低温冰箱(MDF-U4086S):日本三洋公司;冷冻干燥机(SCIENTZ-30F):宁波新芝生物科技股份有限公司。
1.3富硒大枣的培养
将种植的大枣分别在坐果期和果实着色期对其注射外源硒(亚硒酸钠),施硒量分别为0、50、100、150、200、250、300mg/kg。每个施硒量枣树为10棵,行距8m~12m,株距4m~6m,5224棵/hm2~5970棵/hm2。
通过植物吸收转化到大枣中来达到富集硒的目的,其中施硒量为0mg/kg的作为空白组。待果实成熟后,采摘大枣并用大量清水冲洗干净,再用去离子水冲洗多次。将洗净后的相同量梯度的大枣混匀,置于-84℃的超低温冰箱中冰冻,再经过冷冻干燥处理,使其去除水分。最后将干燥后的大枣打磨成粉末,放置于干燥器中待用。
1.4富硒大枣的处理
准确称取0.1g富硒大枣粉于聚四氟乙烯消解罐中并加入5mL优级纯HNO3,拧紧消解罐盖并将其放入微波消解仪中进行消解,按表1中的方法消解,结束后赶酸,当赶酸至溶液体积在1mL~2mL且澄清透明时静置,待溶液冷却后定容至25mL,4℃保存待上机检测。每份富硒大枣样品做两份平行样。样品微波消解程序见表1。
1.5 ICP-MS工作条件
ICP-MS工作条件见表2。
2结果与讨论
2.1标准曲线与方法的检出限
试验方法的标准曲线与方法的检出限(detectionlimit,DL)与相对标准偏差(relativestandarddeviation,RSD)如表3所示。
2.2施硒量对大枣中硒含量的影响
施硒量对大枣中硒含量的影响见图1。
由图1可知,施硒量为0mg/kg时,硒含量为0.1134mg/kg。随着施硒量的增加,富硒大枣中的硒含量也逐渐升高,并在施硒量处于250mg/kg时达到最大值0.5577mg/kg,较空白组提高了3.92倍。但当施硒量达到250mg/kg以上,随着施硒量的增加,大枣中的硒含量反而下降。说明施硒量过高会抑制大枣对硒元素的吸收。因此,在大枣富硒时,要选择合适的施硒量。施硒量过低达不到良好的效果,施硒量过高会抑制富硒效果。
2.3施硒量对大枣中营养元素锰、锌、铜含量的影响
施硒量对大枣中锰、锌、铜含量的影响见图2。
锰、锌和铜元素都是人体所必需的微量元素。锰是人体内多种酶的成分,在细胞代谢中起重要作用,与人体健康关系十分密切,缺锰会导致婴儿骨骼畸形;锌对促进机体生长发育、维持人体正常食欲、调节机体免疫具有重要作用,摄入不足会导致发育迟缓甚至影响智力发育;铜是人体内含量位居第二的必需微量元素,缺铜会引起贫血、毛发异常、骨和动脉异常以至脑障碍。从图2可以看出,施硒量为0mg/kg时,富硒大枣中锰、锌和铜元素的含量分别为0.0452、0.0583、0.0624mg/kg,随着施硒量的增加3种元素的含量整体呈现先上升后下降的趋势。当施硒量处于200mg/kg时,锰和锌的含量达到最大,分别为0.1845mg/kg和0.1459mg/kg,较空白组增加了3.08、1.50倍;而铜含量在施硒量为50mg/kg时达到最大为0.0846mg/kg,较空白组增加了36%。当施硒量继续增加,二者的含量反而降低。
说明施硒量过高会对大枣产生毒害作用,并通过拮抗作用抑制大枣对锰、锌和铜3种元素的吸收,从而造成这些元素的流失。所以,低含量硒对锰、锌和铜3种元素均具有协同作用,而高含量硒对它们有拮抗作用。
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