黑龙江省东部地区大米矿物质测定与营养评价

◎ 袁曼玉，张晓丽，缪明霞，崔瀛月，金彩凤，张雪梅

（1.佳木斯大学 公共卫生学院，黑龙江 佳木斯 154007；2.佳木斯市疾病预防控制中心理化检验科，黑龙江 佳木斯 154007）

大米富含碳水化合物、蛋白质、脂肪以及维生素等营养物质，其中的矿物质种类也十分丰富，能为人体提供较为全面的营养。K、Na、Ca、Mg 等是构成有机体所必备的常量元素，参与构成人体组织结构并且维持人体正常生理功能。Mn、Fe、Cu、Zn 等微量元素在人体内的含量虽然不多，但是却在生命活动中起着至关重要的作用[1]。随着生活水平日益提高，人们对食物安全和品质的要求也进一步提高，大米作为我国居民的主食之一，在日常膳食中占据了很重要的位置。大米的品质与人体健康息息相关。

目前关于大米营养质量的研究多集中在大米受重金属、农药残留、真菌霉素污染状况上，对大米中矿物质元素含量以及矿物质营养质量评价的研究报道较少[2-4]。黑龙江省是我国水稻主产区之一，但目前尚无黑龙江省东部地区大米矿物质含量与矿物质营养评价的相关报道。因此，本文以黑龙江省东部地区5 个市采集的大米为研究对象，分析大米中8 种矿物质元素的含量，其中包括4种常量元素（K、Na、Ca、Mg）和4种微量元素（Mn、Fe、Cu、Zn），通过营养质量指数法对大米中8 种矿物质元素含量进行分析与评价，以期明确黑龙江省东部地区居民所食用的大米中矿物质元素的营养质量，为当地居民能够做出合理的膳食营养选择提供相应参考，为大米矿物质营养质量标准的制定和监测提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

于2022 年5—6 月采取随机取样的方法进行大米样品的采集，样品来源于黑龙江省东部地区佳木斯市、伊春市、七台河市、鹤岗市和双鸭山市的商超、农贸市场、米业有限公司、农户种植食用大米，共采集230 份，采集的大米分别装入有编号的样品袋中保存，研磨后装入密封瓶备用，防止交叉污染。

1.2 试剂与仪器

硝酸，优纯级，美国J.T.Baker有限公司；NexION350D电感耦合等离子体质谱仪，美国铂金埃尔默科技有限公司；ETHOS UP 微波消解仪，Milestone 科技有限公司；VB24 UP 赶酸仪，莱伯泰科公司；Milli-Q Advantage A10超纯水机，Merck Millpore 设备有限公司；BSA224S-CW电子天平，Sartorius 科学仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品前处理

准确称取0.5 g 大米粉于洁净的微波消解管中，加入6 mL 的硝酸（69%～70%，优级纯）和1 mL 过氧化氢，加盖放置1 h，旋紧管盖，放入微波消解仪，消解程序如表1 所示。消解结束后，待其冷却至室温后取出，赶酸至近干，转移至容量瓶，用超纯水定容至14 mL，混匀待测。同时做空白对照实验。

表1 微波消解程序表

1.3.2 仪器条件

本文采用微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定大米中矿物质含量，仪器条件如下。射频功率：1 500 W；等离子体气流量：15 L·min-1；雾化器气流量：0.92 L·min-1；辅助气流量：0.4 L·min-1；载气：氩气；载气流量：0.8 L·min-1；碰撞反应池气体：氦气；碰撞反应池气体流量：5 mL·min-1。

1.3.3 营养评价

参考HANSEN 等[5]提出的评价某食物中营养素质量的营养质量指数（Index of Nutrional Quality，INQ）法对大米中矿物质元素进行营养评价。该方法可以反映当某种食物满足人体能量需求时，该种食物所含的某种营养素是否也能够满足人体需求[6-8]。计算公式为

式中：ρ1为营养素密度；ρ2为能量密度；X1为一定量食物中某营养素含量，mg；X2为每日所需该营养素的摄入量，mg；Y1为一定量食物提供的能量值，kJ；Y2为每日所需能量，kJ。本研究中一定量食物以100 g计算，每100 g大米可以提供1 452.49 kJ的能量值；人体每日所需能量和各营养素的摄入量以18～50 岁成人中等身体活动水平的推荐值进行INQ的计算[9-10]。

当INQ=1 时，食物提供营养素的能力与提供能量的能力一样，即食物提供人体所需能量的同时刚好满足了人体对营养素的需要含量；当INQ＜1 时，食物提供能量的能力要优于提供营养素的能力，也就是说必须摄入过量的能量才能够满足人体对营养素的需求；当INQ＞1 时，比起提供能量该种食物更具有提供营养素的能力，当食物能量满足人体需求时，其所含有的营养素还能够有所剩余，营养质量合格[5,11]。

1.3.4 数据处理

采用SPSS 23 软件，利用Duncan 方法进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 大米中矿物质元素含量分析

食物中含有人体所需的各种矿物质，可以通过日常饮食获取。镁、钾、钙和一些微量元素（如硒）对维持心脏正常功能、保持心血管健康有着十分重要的作用；铁是合成血红蛋白必需的元素，人体缺铁可引起贫血症[12]；锌具有促进生长发育、加快伤口愈合、调节新陈代谢等作用；锰具有促进骨骼的正常生长和发育、维持正常的糖代谢和脂肪代谢、维持中枢神经的正常运作，抗衰老、抗氧化的作用；铜对血红蛋白的生成、人体骨质的发育、内脏的发育有着促进作用。大米中各元素含量如表2 所示。大米样品中所检测的8 种矿物质元素普遍为K、Mg、Ca 元素含量较高，Zn 次之。七台河市的大米中K、Mg、Ca、Mn、Na、Fe、Cu 含量最高；Zn 含量最高的是鹤岗市大米；佳木斯市的大米Na 含量最低。5 个市的大米在K 元素含量上存在一定的差异，且七台河＞双鸭山＞鹤岗＞佳木斯＞伊春；Ca 元素也存在差异，且七台河＞双鸭山＞伊春＞鹤岗＞佳木斯；在Mg 元素含量上，鹤岗和双鸭山均值含量接近、伊春和佳木斯含量接近；在Fe 元素含量上伊春与佳木斯均值含量相同；Cu 元素含量存在一定的差异，其中鹤岗和七台河大米中Cu元素含量较高。在Zn 元素上,双鸭山与七台河含量差异不显著，与鹤岗、佳木斯、伊春存在差异；在Na元素上，七台河、伊春、双鸭山之间差异不显著，鹤岗与双鸭山差异不显著，均与佳木斯市存在差异。

表2 黑龙江省东部地区大米中矿物质元素含量表（±s）单位：mg/100 g

表2 黑龙江省东部地区大米中矿物质元素含量表（±s）单位：mg/100 g

注：同一行不同小写字母表示差异显著，P ＜0.05。

2.2 大米中矿物质营养评价

以大米中K、Na、Ca、Mg、Mn、Fe、Cu 和Zn各元素的平均含量进行INQ 值的计算，结果见表3。由表3 可知，5 个市大米中Mn 和Cu 的INQ 值均大于1；鹤岗市、双鸭山市、七台河市大米中Zn 的INQ值≥1；5 个市大米中Na 的INQ 值远小于1。表明所测大米中Mn 和Cu 在达到人体能量需求时，均能满足人体需要，并有所富余；鹤岗市、双鸭山市的大米在能量满足人体需要时，Zn 还有所富余；七台河市的大米提供Zn 的能力刚好满足人体需求。

表3 黑龙江省东部地区大米矿物质元素INQ 值表

3 结论

对黑龙江省东部地区大米进行矿物质元素检测，发现大米样品中所检测的矿物质元素在含量上存在一定程度的差异。本研究大米中8 种矿物质元素普遍为K、Mg、Ca 元素含量较高，Zn 次之，与周维全等[13]、俄胜哲等[14]研究结果一致。矿物质元素K、Mg、Ca、Zn元素含量均较高，常量元素中Na平均含量最低，微量元素中Zn 平均含量最高，与陆美斌等[15]的研究结果一致。本研究大米中Zn、Mn含量高于邵源梅等[16]、董欣等[17]、胡桂霞等[18]对大米矿质元素含量的测定结果，可能与土壤可利用元素、气候、水质等因素有关。通过INQ 法对大米中8 种矿物质元素进行营养评价，发现鹤岗市、双鸭山市大米中Mn、Cu、Zn 3 种矿物质元素的INQ 值均大于1，说明大米在满足人体需求的同时，其所含的Mn、Cu、Zn 有所富余，这些地区的大米可作为人体矿物质元素的良好来源。

作为维持人体正常生命活动所必需的元素，钾、钠、钙、镁、锰、铁、铜和锌等矿物质元素对人体健康至关重要。本文对黑龙江省东部地区大米中矿物质元素进行测定，并进行矿物质元素营养分析，以期为该地区居民能够均衡营养结构、进行膳食合理搭配提供参考，为大米矿物质营养质量标准的制定和监测提供数据支撑。