5種市售堅果類產(chǎn)品部分營養(yǎng)成分及重金屬元素分析

周啟武,唐興瑩,李志宏,張婧懿,杜玉紅,張國昌

(1.滇西科技師范學(xué)院，生物技術(shù)與工程學(xué)院，云南臨滄 677000；2.孟定海關(guān)綜合技術(shù)中心,云南臨滄 677000)

營養(yǎng)是健康的基礎(chǔ),關(guān)系到每個人體的健康,也關(guān)系到整個國家的國民素質(zhì)的提高。堅果作為植物的精華部分,已被選定為現(xiàn)代人的10大營養(yǎng)食品之一,作為當(dāng)前重要的一類營養(yǎng)健康的高檔零食備受人們喜愛。堅果富含大量的生物活性成分和營養(yǎng)素,對人體健康有重要作用,如澳洲堅果可預(yù)防動脈粥樣硬化;板栗有抗高血壓、冠心病、降血脂及增強(qiáng)體質(zhì)等功效;花生有駐顏延年、強(qiáng)身健腦、提高智力等保健功能;核桃有預(yù)防心血管疾病、肥胖癥、糖尿病等活性物質(zhì);葵花籽有抗氧化、清除自由基、預(yù)防慢性病和提高免疫力等作用。《中國居民膳食指南(2016)》建議,成人每天應(yīng)攝入25～35 g大豆及堅果類。

我國作為全世界最大的堅果生產(chǎn)與消費(fèi)國,資源較豐富,其中澳洲堅果()被譽(yù)為世界上最佳的食用堅果,我國還是世界澳洲堅果之鄉(xiāng),板栗(Blume)被譽(yù)為“干果之王”,花生(Linn.)有“長生果”之美稱等,核桃(L.)在我國種植面積和產(chǎn)量居世界首位,葵花籽()在我國全部油料資源中排名第二,它們都具有較大的精深加工價值和市場潛力。然而,目前國內(nèi)外對以上堅果的研究主要集中于某品種或某地區(qū)單一產(chǎn)品的常規(guī)營養(yǎng)成分測定和活性功能評價,研究比較單一化,具有局限性,不能很好地從消費(fèi)終端來反映不同來源和品種的堅果產(chǎn)品主要營養(yǎng)成分差異及重金屬污染情況?；诖?該研究隨機(jī)選擇了當(dāng)前市場上銷售的來源和品種不同的澳洲堅果、板栗、紅花生、葵花籽和核桃5種堅果類產(chǎn)品,從整體營養(yǎng)價值和安全評價的角度對其水分、粗脂肪、蛋白質(zhì)及主要重金屬含量進(jìn)行測定分析,以期為生產(chǎn)商和消費(fèi)者科學(xué)合理選擇堅果原料及堅果產(chǎn)品提供理論參考。

1 材料與方法

試材。該研究分別從云南省臨滄市臨翔區(qū)、西雙版納州勐?？h、楚雄州大姚縣等地市場上隨機(jī)采購了澳洲堅果、紅花生、板栗、核桃和葵花籽5種散裝堅果產(chǎn)品各500 g,置于自封袋密封保存后帶回實(shí)驗室作為研究對象(表1),將采購回的5種堅果產(chǎn)品按食品檢測要求去殼、去皮,貯存?zhèn)溆谩?/p>

表1 樣品來源、品種、選擇標(biāo)準(zhǔn)及處理方法

試劑。石油醚、氫氧化鈉、95%乙醇、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑(分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);鹽酸(優(yōu)級純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);硼酸、99%硫酸鉀、硫酸銅(分析純,上海阿拉丁生化科技股份有限公司);硫酸(優(yōu)級純,四川西隴科學(xué)有限公司);硝酸(電子純,美國默克公司);Multi-element Calibration Standard 2A混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(色譜純,美國Agilent公司);ICP-MS lnternal Std Mix 內(nèi)標(biāo)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液、100 mg/L金元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液、GBW(E)080263錳單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、GBW(E)080923鉛單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、GBW(E)080119鎘單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、GBW08614鉻單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、GBW08618鎳單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(色譜純,中國計量科學(xué)研究院);氬氣、氦氣(≥99.995%,昆明宏發(fā)得利氣體有限公司);試驗用水均為超純水。

儀器與設(shè)備。SOXTEC TM8000索氏提取儀，丹麥福斯集團(tuán)(中國)有限公司;Kjeitec 8400凱式定氮儀、Agilent7800電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國安捷倫公司;Sartorius BSA224S1電子天平，賽多利斯(北京)公司;Anton Paar MW PRO-T50高壓微波消化器，奧地利安東帕(中國)有限公司;SCIENTE SB-52000超聲清洗儀，寧波新芝生物科技有限公司；DHG-9070A電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司；CS-800高速多功能粉碎機(jī)，武義海納電器有限公司；DHG-9626A電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海久然儀器設(shè)備有限公司。

主要營養(yǎng)成分測定。5種堅果中粗脂肪含量參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》索氏提取儀抽提法進(jìn)行測定;蛋白質(zhì)含量參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》凱氏定氮法進(jìn)行測定,以試劑作空白對照;水分含量參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》直接干燥法進(jìn)行測定。

重金屬含量測定。重金屬元素含量參照GB 5009.268—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測定》電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)進(jìn)行測定;稱取試樣0.2 g于消化管中,加入5 mL硝酸,加蓋放置1 h,按高壓微波消化器設(shè)定程序加熱消解(表2)。消解完后冷卻至100 ℃左右,取出自然降到室溫并于超聲水浴箱中超聲脫氣5 min,用超純水定容至25 mL備用,其中設(shè)2個空白。

表2 微波消解儀設(shè)置條件

ICP-MS工作條件測定前,對儀器的射頻功率、等離子體氣流量、載氣流量、輔助氣流量等操作條件和參數(shù)進(jìn)行調(diào)諧,以得到最佳靈敏度,ICP-MS工作條件如表3所示。元素分析模式及內(nèi)標(biāo)選擇根據(jù)ICP-MS待測Cr、Mn、Ni、Cd和Pb 5種元素選擇對應(yīng)的分析模式,并嚴(yán)格按照GB 5009.268—2016選擇待測元素所對應(yīng)的同位素和內(nèi)標(biāo)元素,見表4。

表3 ICP-MS工作參考條件

先測定待測元素和內(nèi)標(biāo)元素的信號響應(yīng)值,再用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定空白溶液和試樣溶液,按照標(biāo)準(zhǔn)曲線和公式(1)計算消解液中待測元素的濃度。

(1)

式中,為消解液中待測元素的濃度(mg/kg);為試料空白溶液質(zhì)量濃度(mg/L);為試料溶液中被測元素質(zhì)量濃度(mg/L);為試樣質(zhì)量(g);為試樣消化液定容總體積(mL)。

表4 ICP-MS待測元素分析模式及所選同位素與內(nèi)標(biāo)元素

評價方法。依據(jù)GB 2762—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》評價大米中重金屬檢測結(jié)果是否超過國家限量標(biāo)準(zhǔn)；采用單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評價大米中重金屬污染程度,其中單因子污染指數(shù)法按公式(2)計算,內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法按公式(3)進(jìn)行計算。

=

(2)

式中,為重金屬的污染指數(shù);為堅果中重金屬的實(shí)測值(mg/kg);為堅果中重金屬的評價標(biāo)準(zhǔn)(mg/kg)。當(dāng)≤07時表示優(yōu)良,當(dāng)07<≤10時表示安全,當(dāng)10<≤20時表示輕度污染,當(dāng)20<≤30時表示中度污染,當(dāng)>30時表示重度污染。

(3)

式中,為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù);ave為堅果中各重金屬單因子污染指數(shù)平均值;max為堅果中各重金屬單因子污染指數(shù)中最大值。當(dāng)≤07時表示安全,當(dāng)07<≤10時表示警戒線,當(dāng)10<≤20時表示輕度污染,當(dāng)20<≤30時表示中度污染,當(dāng)>30時表示重度污染。

消費(fèi)者經(jīng)由堅果產(chǎn)品攝入重金屬的暴露風(fēng)險,采用每日允許攝入量(acceptable daily intake,ADI)來度量,計算公式如下：

=IR×CF

(4)

(5)

式中,表示堅果的日攝入量(mg/d);IR表示堅果的日攝取速率(kg/d),根據(jù)我國居民膳食指南建議,成年人均每天攝入堅果攝入25～35 g,此次評價以最大攝入量計,取0.035 kg/d;CF表示堅果中重金屬含量(mg/kg);ADI表示每日允許攝入量(mg/kg);RI為健康風(fēng)險指數(shù),若RI<1則處于安全水平,RI>1則存在健康風(fēng)險,且數(shù)值越大健康風(fēng)險也越大。

試驗每個樣品設(shè)3個平行,數(shù)據(jù)利用Microsoft Office 2010軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

從表5可以看出，澳洲堅果、紅花生、核桃、葵花籽中均含有豐富的脂肪成分,板栗中脂肪含量最低。從此次研究的5種堅果產(chǎn)品來看,澳洲堅果中粗脂肪含量與國外、國內(nèi)的澳洲堅果果仁粗脂肪含量相當(dāng)(69%～78%),核桃中粗脂肪含量居于云南主栽核桃品種的含量(52.11%～71.77%)之間,葵花籽中粗脂肪含量略低于我國葵花籽營養(yǎng)成分表(51.0%),紅花生中粗脂肪含量低于泉紅花1號紅皮花生的含量(約52%),且都高于我國主要油料作物的粗脂肪含量,因此澳洲堅果、核桃、紅花生和葵花籽可作為重要油料的來源。

表5 5種堅果產(chǎn)品的粗脂肪含量

從測定結(jié)果(表6)可知,5種堅果中蛋白質(zhì)含量差異較大。該研究測定的葵花籽中蛋白質(zhì)含量(31.000%)明顯高于我國葵花籽營養(yǎng)成分表(22.7%),紅花生中蛋白質(zhì)含量(29.625%)接近高蛋白紅皮花生新品種泉紅花1號(31.09%),核桃中蛋白質(zhì)含量(20.375%)明顯高于云南省主栽核桃品種(4.66%～15.90%),澳洲堅果果仁中粗蛋白含量明顯高于Maro等和張明楷的研究結(jié)果,這主要與堅果產(chǎn)品原料的品種、成熟度、生長環(huán)境等因素有關(guān)。由此可見,5種堅果中除板栗外,均可作為理想的富含蛋白質(zhì)的食物原料。

從測定結(jié)果(表7)可知,5種堅果產(chǎn)品中水

表6 5種堅果產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量

分含量最高的是板栗(33.551%),明顯高于GB/T 22165—2008《堅果炒貨食品通則》規(guī)定的正常保藏值(15%),其余4種堅果產(chǎn)品的水分含量約為3%,符合保藏標(biāo)準(zhǔn)。堅果產(chǎn)品中的水分一般分為自由水、半結(jié)合水和結(jié)合水,干燥處理后改變了產(chǎn)品內(nèi)部水的結(jié)合狀態(tài)和水分分布,為保證產(chǎn)品的品質(zhì)和貨架期,加工后堅果的水分含量應(yīng)低于GB/T 22165—2008規(guī)定的15%,且盡量防止產(chǎn)品回潮而增加水分。

線性關(guān)系考察。在滿足線性范圍的穩(wěn)定性和重復(fù)性條件下,Cr、Mn、Ni、Cd和Pb在0～50 μg/L線性關(guān)系較好,決定系數(shù)()在0.999 4～1.000 0(表8),完全能夠滿足分析方法的需要。按照GB 5009.268—2016計算該方法的檢出限,以空白試劑響應(yīng)值的10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作定量限,可得出各重金屬元素的檢出限和定量限分別在0.002～0.200和0.001～0.130 mg/kg(表8),說明該方法靈敏度高,能準(zhǔn)確測定低含量的元素。從定量限結(jié)果可知,該方法完全能夠滿足農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測的要求。

表7 5種堅果產(chǎn)品的水分含量

表8 重金屬標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程、線性范圍、決定系數(shù)、檢出限、定量限

精密度與加標(biāo)回收驗證。取消解待測液按標(biāo)準(zhǔn)預(yù)試驗方法進(jìn)行平行試驗5份,計算各元素含量的平均值,分別于各溶液中加入一定量對應(yīng)的Cr、Mn、Ni、Cd和Pb標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗,每份溶液測定3次,以加標(biāo)前測定的含量平均值計算各元素的平均加標(biāo)回收率,并以各元素相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)來確認(rèn)方法的準(zhǔn)確性與精密度。由表9可知,各元素回收率在96.7%～107.2%,RSD≤5.36%,表明該測定方法的準(zhǔn)確度良好且精密度高,滿足試驗測定要求。

表9 精密度與加標(biāo)回收試驗結(jié)果

重金屬含量測定。該研究對所有堅果樣品中Mn、Cr、Ni、Pb和Cd 5種重金屬元素測定結(jié)果見表10。從測定結(jié)果來看,全部樣品中均含有隨機(jī)檢測的5種重金屬元素,其中含量從高到低依次是Mn、Ni、Cr、Pb和Cd。Mn在全部樣品中的含量均最高,其含量從高到低依次為澳洲堅果>核桃>板栗>葵花籽>紅花生,Ni含量在1.056～5.591 mg/kg,堅果中這2種元素限量標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定;由GB 2762—2017可知,5種堅果產(chǎn)品中Pb含量(0.030～0.170 mg/kg)和Cd含量(0.001～0.176 mg/kg)均符合標(biāo)準(zhǔn)(Pb≤0.2 mg/kg,Cd≤0.5 mg/kg),Cr含量 (0.301～1.138 mg/kg)紅花生產(chǎn)品存在一定的風(fēng)險(Cr≤1.0 mg/kg),因此進(jìn)一步對Pb、Cd和Cr 3種重金屬進(jìn)行膳食風(fēng)險評估。

表10 5種堅果產(chǎn)品中重金屬含量

根據(jù)GB 2762—2017對Cr、Pb和Cd進(jìn)行限量規(guī)定,計算Cr、Pb和Cd的單因子污染指數(shù)可知,紅花生存在Cr輕度污染,其余堅果產(chǎn)品中的重金屬均屬于安全級別,大部分產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)良水平(表11)。Cr、Pb和Cd的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)結(jié)果顯示,葵花籽和紅花生中的3種重金屬總體污染程度已達(dá)警戒線,存在一定的膳食風(fēng)險。

計算5種堅果中Cr、Pb和Cd的ADI,進(jìn)行攝入風(fēng)險分析(表12)。目前，聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)、美國環(huán)保署(EPA)對Cd、Pb和Cr的ADI值分別規(guī)定為每人每日60、214和200 μg (成人,以60 kg計)。由表12可知，該試驗測定的5種堅果產(chǎn)品中Cd、Pb和Cr的ADI值均遠(yuǎn)小于FAO/WHO、EPA規(guī)定的限量標(biāo)準(zhǔn),攝入正常含量的堅果不會引起重金屬蓄積中毒。

表11 5種堅果產(chǎn)品中重金屬污染程度評價結(jié)果

表12 5種堅果產(chǎn)品中重金屬的ADI值

3 結(jié)論與討論

該研究選取的5種堅果產(chǎn)品的產(chǎn)地、品種、成熟度、加工方式等均不一樣,從測定結(jié)果看除板栗外,其余4種堅果的脂肪含量均較豐富(45%～69%),部分高于國內(nèi)外相關(guān)報道,可以作為油料食品原料的重要來源,為消費(fèi)者提供充足的植物脂肪;5種堅果均富含蛋白質(zhì),含量較高的是葵花籽(31.000%)和紅花生(29.625%),是消費(fèi)者植物性蛋白的良好來源;含水量較高且脂肪與蛋白質(zhì)含量均相對較低的是板栗,需選擇適當(dāng)?shù)馁A藏方式。

全部樣品中均含有隨機(jī)檢測的5種重金屬元素,其中含量從高到低依次是Mn、Ni、Cr、Pb和Cd。該研究所選紅花生存在Cr輕度污染,板栗、澳洲堅果、葵花籽和核桃中的重金屬均屬于安全級別，葵花籽和紅花生中的Cr、Pb和Cd總體污染程度已達(dá)警戒線,存在一定的膳食風(fēng)險。堅果產(chǎn)品中重金屬污染物主要來源于植物生長的原生環(huán)境中重金屬含量高或堅果產(chǎn)品加工、貯存過程中接觸重金屬材料而污染,攝入重金屬超標(biāo)的堅果產(chǎn)品會對人體產(chǎn)生較大危害,如鉛損傷心血管系統(tǒng)、肝臟和腎臟等器官;鎘引起“痛痛病”,毒害人體的呼吸道功能、免疫系統(tǒng)等;Cr元素雖能促進(jìn)生長發(fā)育、抗衰老,但攝入過量會產(chǎn)生毒害,Cr毒性比Cr大100倍,長期過量接觸會損害肝臟、腎臟及鼻腔等,甚至誘發(fā)鼻咽癌或肺癌;鎳是人體必需元素,可促進(jìn)胰腺發(fā)育和紅細(xì)胞的再生,用于治療貧血和肝硬化,但過量攝入會導(dǎo)致細(xì)胞癌變;錳對人體一般呈有益作用,目前尚未作出限量要求,但人體內(nèi)主要以膽汁吸收Mn(Ⅱ)的形式進(jìn)入,因此女性、兒童應(yīng)當(dāng)注意錳的攝入,以防止慢性中毒。該研究的5種堅果樣品中重金屬污染指數(shù)和膳食風(fēng)險評價結(jié)果均符合相關(guān)的限量標(biāo)準(zhǔn),可安全食用。

但隨著現(xiàn)代人對堅果產(chǎn)品自帶的健康屬性需求量的增加,消費(fèi)者越來越注重產(chǎn)品的營養(yǎng)精準(zhǔn)、質(zhì)量提升和品牌創(chuàng)新,還需進(jìn)一步對堅果產(chǎn)品中不飽和脂肪酸、多肽、氨基酸或其他功能性成分的組成和含量開展精準(zhǔn)研究以更好地滿足現(xiàn)代消費(fèi)的需求。同時,為滿足國際大健康產(chǎn)業(yè)驅(qū)動下堅果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,急需以“全產(chǎn)業(yè)鏈”的視角,通過現(xiàn)代先進(jìn)檢測技術(shù)對各類堅果產(chǎn)品的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和危害成分進(jìn)行測定分析,精準(zhǔn)掌握某一類產(chǎn)品的具體營養(yǎng)組成、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量安全控制,并利用大數(shù)據(jù)營銷、消費(fèi)場景、IP概念等重構(gòu)品牌的全產(chǎn)業(yè)鏈,將是堅果行業(yè)的下一個時代。