全 文 ：营养学报 2012 年第 34 卷第 4 期 403

香草兰中微量元素初级形态分析

Analysis of Primary Speciation of Vanilla Trace Element

徐 飞，初 众，谷风林，房一明，王 华
（1 中国热带农业科学院香料饮料研究所，万宁 571533；
2 国家重要热带作物工程技术研究中心，万宁 571533）
XU Fei，CHU Zhong，GU Feng-lin，FANG Yi-ming，WANG Hua
( 1 Spice and Beverage Research Institute,CATAS；
2 National Center of Important Tropical Crops Engineering and Technology Research, Wanning 571533，China)

香草兰（Vanilla planifolia andrews）,
又名香子兰、香荚兰，属兰科多年生热带藤本香
辛料作物，其独特的香味使其成为高级名酒、香
烟、化妆品等的主要配香原料，具有“香料之王”
的美誉[1]。香草兰中含有钙(Ca)、锌（Zn）、铁（Fe）、
铜（Cu）、锰（Mn）等人体必需的微量元素，它们
不但是构成机体成分必不可少的物质。同时也参
与各种酶及活性物质的代谢，维持机体环境的平
衡，但这些元素在体内无法合成，只能通过外源
吸收。香草兰中微量元素随食品进入人体，参与
体内一系列变化，既相互协同又相互拮抗，促进
体内环境平衡。微量元素的缺乏和过量都可能引
起疾病，甚至死亡[2]，而它对生物体的毒性及可
利用性往往不是取决于它们的总浓度，而在于其
存在的形态，即元素活性与其形态密切相关[3]。
因此对香草兰中微量元素形态分析有重要意义。
本研究在香草兰微量元素形态分析的过程
中，以纤维素酶酶解作为预处理，对其进行形态
分离后，用原子吸收分光光度计测各微量元素含
量。为研发香草兰煲汤料等食品调味品对人体营
养吸收状况及在食品中更好的利用酶解技术得到
不同形态下需要的元素提供一定的技术参考。

1 材 料 与 方 法
1.1 材料与试剂
香草兰粉由中国热带农业科学院香料饮料研
究所提供，经测定其香兰素含量为 16 mg/g；纤
维素酶（Cellulase，绿色木酶,酶活力＞15 u/mg）,
上海伯奥生物科技公司；乙酸、乙酸钠、HNO3、
HClO4 均为分析醇，海南冷港科技公司；实验用
水为超纯水。Ca、Zn、Fe、Cu、Mn 标准储备液
（1000 l/ml,国家标准物质研究中心）。
1.2 仪器与设备
Z-2000 系列原子吸收分光光度计，天美科技
公司；IKA-WERKE 磁力加热搅拌器，广州仪科实
验室技术公司；SHB-III 循环水式多用真空泵，
郑州长城科工贸易公司；IKA RV10 D S25 旋转蒸
发仪，广州仪科实验室技术公司；E36HK 超速冷
冻离心机，德国 Hermle 公司；分析电子天平等。
1.3 方法
1.3.1 香草兰中水分含量测定：参考 GB5009.3-
2010
1.3.2 香草兰不同形态的分离[5-6]：准确称取一定
质量香草兰粉于 250 ml 锥形瓶中，加入 20 ml
0.2 mol/L pH4.8 醋酸-醋酸钠缓冲液，磁力加热
搅拌器片刻，加入 1 ml（0.6%）纤维素酶溶液，
封口，将锥形瓶置于磁力加热搅拌在 45℃下搅拌
约 4 h，取出锥形瓶。酶解结束后抽滤离心，收
集滤液和残渣，浓缩滤液，用湿法消化滤液和滤
渣，测定其中元素含量。并做空白试验。
1.3.3 样品湿法消化：样品置于 250 ml 锥形瓶中，
加 30 ml 硝酸-高氯酸(4:1，V/V)，浸泡过夜，加
热并保持微沸至近干冒白烟，冷却，用 1%稀硝酸
溶液定容到 50 ml，同时制作空白。其中空白包
收稿日期 2011-08-26
基金项目 公益性行业（农业）科研专项“热带特色香辛饮料作物产业技术研究与示范”（No.200903024）；
海南特色药用及香料植物有效成分定向提取研发资助（No.2010ZY007）
作者简介 徐飞（1982-），女，硕士，研究实习员，E-mail：xufei_0302054@163.com；通讯作者：初众，E-mail：cz809@163.com
中图分类号 R151.3 文献标识码 B 文章编号 0512-7955(2012)04-0403-03
DOI:10.13325/j.cnki.acta.nutr.sin.2012.04.008
404 Acta Nutrimenta Sinica,Aug.,2012, Vol.34 No.4
括两类：直接空白(即不加样品的混合酸湿法消化
液定容到 50ml)和抽滤过程中产生的滤纸空白分
别记为空白 1 和空白 2。
1.3.4 微量元素含量分析测定：采用 Z-200 系列
原子吸收分光光度计测定 Fe、Ca、Zn、Cu、Mn
五种元素，元素测定具体方法的参照国家标准：
Fe 测试参考 GB/T5009.90-2003；Ca 测试参考
GB/T5009.92-2003；Zn 测试参考 GB/T5009.14-
2003；Cu 测试参考 GB/T5009.13-2003；Mn 测试
参考GB/T5009.90-2003；重复称量3次测量样品,
取平均值。
原子吸收分光光度计工作条件：Fe 测量波长
248.3 nm，燃烧器高度 7.5 mm，狭缝 1.3 nm，灯
电流 5 mA，空气流量 15 L/min，乙炔流量
1.8 L/min；Cu 测量波长 324.8 nm，燃烧器高度
7.5 mm，狭缝 1.3 nm，灯电流 7 mA,空气流量
15 L/min，乙炔流量 2 L/min；Ca 测量波长
422.7 nm，燃烧器高度 7.5 mm，狭缝 1.3 nm，灯
电流 7.5 mA,空气流量 15 L/min，乙炔流量
2.2 L/min；Zn 测量波长 213.9 nm，燃烧器高度
7.5 mm，狭缝 1.3 nm，灯电流 5 mA,空气流量
15 L/min，乙炔流量 1.8 L/min；Mn 测量波长
279.5 nm，燃烧器高度 7.5 mm，狭缝 1.3 nm，灯
电流 7.5 mA,空气流量 15 L/min，乙炔流量
2 L/min。
其它条件均按仪器说明书调节至最佳，元素
标准曲线回归方程及相关系数：Fe 的工作曲线回
归方程为 y=0.0300x-0.00003，相关系数(R2) 为
0.9989；Cu 的工作曲线回归方程为 y=0.0349x+
0.000006，相关系数(R2)为 0.9984；Ca 的工作曲
线回归方程为 y=0.0152x－0.000004，相关系数
(R2) 为 0.9991；Zn 的工作曲线回归方程为
y=0,2275x+0.00004，相关系数(R2)为 0.9949；
Mn 的工作曲线回归方程为 y=0.0858x+0.0024，相
关系数(R2)为 0.9998。
1.3.5 计算方法：通过酶解下可溶态的溶解率(S)
表示元素溶出情况，不溶态下残留率(L)表示不溶
态元素分布情况。
溶解率、残留率按照如下公式计算：
CS S(%)= CT ×100

CL L(%)= CT ×100
其中，CS 为香草兰酶解后可溶态各元素含量；CL 为
香草兰酶解后不溶态元素含量；CT 未酶解香草兰粉中元
素平均含量，以 2.2 节结果为依据。
1.3.6 精密度与准确度实验：参照文献[7],在选定
的仪器工作条件下，对同一试样进行多次测量
（n=10），同时对香草兰中的微量元素含量测定进
行 3 次平行实验。样品基本信息如下：准确称取
3 g 香草兰粉，含水率 12.4%，消化液体积 50 ml。
称取同样重量、含水率的样品 3 次，加入相同的
纤维素酶，消化液体积 50 ml（即香草兰酶解样 1、
2、3）。并以 K1、K2作为空白（K1表示空白，即 30 ml
（HNO3:HClO4）直接消化作为空白。K2表示形态分离过程
中产生多余的滤纸误差需要减掉，因此用同样的滤纸消
化作为空白）。

2 结 果 与 分 析
2.1 精密度及准确度分析
1.3.6 中的结果显示多次测量其元素的 RSD
在 0.42%～9.88%之间，说明本实验方法重现性较
好，其平行实验测量结果相对标准偏差RSD在 14%
以下，表明实验方法精密度较好。
2.2 纤维素酶酶解前后香草兰微量元素含量分析
(表 1)
表 1 显示，3 个平行实验中，各元素残留率
相对较高,溶解率相对较低,相对标准偏差(RSD)
为 14%以下，说明实验结果具有较好精密度和重
现性，进一步表明纤维素酶酶解未对实验的可重
复性产生显著影响。对其进行了回收率测定，结
果：样品回收率均为 90%以上，测试方法可信。
进一步证实在微量元素形态分析过程中酶法作为
预处理可行。在可溶态分析过程中，根据物料平
衡，下式应成立：
S (%)+ L (%)＝100%
但酶解后微量元素可溶态和不可溶态总量比
未经过酶解直接消化的含量略高，可能是在酶解
过程中，由于操作的复杂性，特别是酶解过程的
复杂性，容易使结果产生误差。或微量元素的存
在形态发生改变，部分金属离子由金属螯合态中
释放出来，变成游离态的金属离子，使之能变成
可溶态或者不溶态的金属离子，因此酶解后微量
元素总量比未酶解略高。
结果表明香草兰经过纤维素酶作为预处理
营养学报 2012 年第 34 卷第 4 期 405
Table 1 The trace elements analysis of vanilla (n=3)
No. Project Ca Fe Cu Mn Zn
1
The average content of elements in the vanilla digest fluid
(mg/L)
13508.725±1.511 67.425±2.204 9.423±0.067 3.953±0.005 32.999±0.109
2
The average content of elements after the enzyme solution
soluble state digest fluid (mg/L)
3750.168±1.896 11.978±1.380 2.480±0.272 1.900±0.212 19.507±0.620
3
The average content of elements after the enzyme solution
unsoluble state digest fluid (mg/L)
12952.000±1.315 75.184±0.803 8.675±0.790 2.701±0.141 23.443±0.284
4
The average content of each elements in the K1 digest
fluid(mg/L)
13.981±0.026 3.112±0.798 0.936±0.018 0.379±0.026 5.197±0.009
5
The average content of each elements in the K2 digest fluid
(mg/L)
26.035±0.127 7.073±0.011 0.889±0.025 0.463±0.047 0.222±0.091
6 The average content of element in the vanillla(mg/100mg) 22.486 0.107 0.014 0.006 0.047
7
The average content of element in the soluble state
(mg/100mg)
6.226 0.015 0.003 0.003 0.024
8
The average content of element in the unsoluble state
(mg/100mg)
21.515 0. 1083 0.011 0.003 0.030
9 Each element in the vanilla RSD(%) 0.334 4.003 0.869 0.148 0.406
10 Each element in the soluble state RSD（%） 8.896 14.111 13.440 13.689 3.891
11 Each element in the unsoluble state RSD（%） 2.675 1.308 11.150 6.400 1.482
12 Each element average dissolving rate S （%） 27.686 13.806 18.440 41.667 50.964
13 Each element of the average residual rate L (%) 95.682 101.026 80.851 51.667 64.240
14 S (%)＋ L (%) 123.368 114.832 99.291 93.333 115.203

后，其中 Zn 元素的溶解率最高为 50.9636%，Fe
元素的溶解率最低为 13.806%。而相对残留率而
言，残留率最高的是 Fe 元素达 101.0261%，最低
的是 51.6667%。从表 1 中分析各元素可见，经过
酶解后，各元素主要以不溶态形式存在，说明在
酶解后的香草兰渣中存在多种矿物质元素，即提
取香草兰后的副产物仍然有较高的利用价值，可
以利用其研制相关的营养调味品。
3 结 论
从各元素溶解率和残留率分析，各元素主要
以不溶态形式存在，说明在酶解后的香草兰渣中
仍存在多种矿物质元素，即提取香草兰后的副产
物仍然有较高的利用价值，可为生产相关的营养
调味品提供一定的技术参考。且其经过纤维素酶
酶解后的元素总量大部分高于单独使用香草兰消
化时元素含量。可能是在酶解过程中，由于操作
的复杂性，特别酶解过程的复杂性，容易使结果
产生误差。或微量元素的存在形态发生改变，部
分金属离子由金属螯合态中释放出来，变成游离
态的金属离子，使之变成可溶态或者不溶态的金
属离子，因此酶解后微量元素总量比酶解前略高。
这为在食品加工中更好的利用酶解技术从而得到
不同形态下需要的元素提供一定的技术参考。


关键词：香草兰；微量元素；纤维素酶；初级形态
Key words： vanilla; trace element; cellulose enzyme;
primary speciation

[参 考 文 献]
[1] Hansen EH, Møller BL, Kock GR，et al. De novo biosynthesis
of vanillin in fission yeast(Schizosaccharomyces pombe)
and baker’s yeast (Saccharomyces cerevisiae)[J]. Appl
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[2] 刘立新, 李静媛, 王晖. 微量元素铁、铜、锌与胃癌关系的
研究[J]. 临床消化病杂志, 2006, 18：360.
[3] 孙汉文, 李爱红, 孙建民. 中草药中微量元素形态分析研究
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[4] 康建珍, 段太成, 刘杰，等. 毛细管电泳-电感耦合等离子体
质谱在痕量元素形态分析中的应用[J]. 分析化学评述与进展,
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[5] Boisen S. A model for feed evaluation based on in vitro
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元素的初级形态分析[J].食品科学，2009,30：114－116.