野生葛仙米矿物元素富集探讨.pdf

第 2 5卷第 4期 2 0 0 7年 1 2月 湖北民族学院学报( 自然科学版) J o u r n a l o f H u b e i I n s ti t u t e f o r N a t i o n a l i t i e s ( N a t u r a l S c i e n c e E d i ti o n ) V0 1 2 5 No 4 De c 2 0 o 7 野生葛仙米矿物元素富集探讨 李莉 ， 韩鸿印 ， 马光明。 ( 1 中国地质大学 环境学院， 湖北 武汉 4 3 0 0 7 4 ； 2 湖北民族学院 生物科学与技术学院， 湖北 恩施 4 4 5 0 0 0 ； 3 鹤峰县走马林业站， 湖北 鹤峰 445 8 0 0 ) 摘要： 用电感耦舍等离子体原子发射光谱法( I C PA E S ) 测定野生葛仙米、 葛仙米生长环境地土壤表层及灌溉 用水中部分矿物化学元素， 结果表明各种矿质元素在葛仙米( 干品) 中的质量分数由高至低顺序依次为 C a 、 Mg 、 F e 、 s r 、 M n 、 z n 、 c u 、 c o ， 其中c a为3 4 0 3 0 g ， Mn为 1 2 9 1 g ， c o为3 1 _ g ， s r 为5 1 7 g ； 葛仙米 c a 与土壤中 c a 有明显的正相关关系， 土壤中的c a 很容易被葛仙米同化吸收 葛仙米中的s r 与土壤和水中s r 有极明显的正相关 关系， s r 非常容易被葛仙米富集； 河水水源未检测出M n 、 Z n 、 C u 关键词： 野生葛仙米； 矿物元素； I C PA E S ； 富集 中图分类号： Q 9 4 6 、 9 1 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 8 8 4 2 3 ( 2 0 0 7 ) o 4 0 4 4 8 o 3 球形念珠藻( N o s t o c s p h a e r o i d e s ) ， 俗称葛仙米或水木耳 ， 是生长在山区水稻 田中的圆球状群体固氮蓝藻 自然状态下藻丝能够分泌胶质外鞘， 形成定型的群体 它系蓝藻f - 3 ( C y n o p h y ) 念珠藻科属( N o s t o c a c e a e ) ， 与 地木耳 N o s t o c c o m m u n e 、 发菜 N o s t o c fla g e l l if o 1 7 t i e为同属植物 据记载， 葛仙米具有明 目益气、 解热清膈、 利肠 胃、 久食延年、 消除疲劳 、 收敛、 治夜盲症等 化学成分含粗蛋白、 脂肪、 碳水化合物、 多种维生素、 多种矿物质 和多糖等生物活性成分， 葛仙米能固定空气中游离态氮成为氮素化合物， 供作物利用， 从而提高土壤肥力和 改善土壤结构， 提高农作物产量， 是水稻田可持续天然优质生物肥源； 此外， 还是是精细化妆品上等添加剂及 蛋白质食品资源和药用植物资源 ， 因此 ， 葛仙米是一种珍贵的野生生物资源 目前尚无对走马葛仙米其矿物 元素做严格分析测试的报道 ， 本文企图用电感耦合等离子体原子发射光谱法( I C PA E S ) 测定野生葛仙米及 其生长环境地的土壤表层及灌溉用水中矿物元素 ， 为合理开发葛仙米提供理论基础， 同时 了解葛仙米生长与 土壤和灌溉用水的相互关系 1 实验部分 1 1 仪器及工作参数 仪器型号为： I R I S I n tr e p i d I I X S P全谱直读等离子体原子发射光谱仪( T h e r m o E l e m e n U S A ) 仪器主要工 作参数： 高频功率 1 1 1 5 k W， 等离子气流量2 8 1 L m in ， 辅助气流量0 1 5 L m i n ， 雾化气压力0 1 2 M p a ， 蠕动 录转速 1 0 0 r m i n ， 检测器积分时间长波大于 2 3 8 n m段 8 s ， 短波小于 2 3 8 n m段 1 0 s ， 样品清洗时间 2 5 s 由于 发射光谱法中待测物质的各条谱线的灵敏度和干扰元素造成的影响不同， 所以选择一条合适的谱线对测试 结果的准确性是非常重要的 本方法通过多次试验， 从各元素谱线中选择了最优谱线为： M n ( 2 5 7 6 1 ) ， Z n ( 2 1 3 8 6 ) ， C u ( 3 2 7 3 9 ) ， C o ( 2 3 8 8 9 ) ， F e ( 2 3 8 2 0 ) ， C a ( 3 1 7 9 3 ) ， M g ( 2 7 9 5 5 ) ， S r ( 4 0 7 7 7 ) 1 2 试剂( 优级纯 ) 盐酸、 硝酸、 高氯酸、 氢氟酸、 高纯 A r 气( 9 9 9 9 ) 1 3 样品来源 葛仙米( 干样) ： 由鹤峰走马葛仙米开发公司提供 ， 鲜样 N个样品混合 ， 经清洗、 去杂、 干燥 、 分级、 包装 收稿 丑期： 2 0 0 7一o 71 9 基金项目： 国家科技攻关计划项目( 2 0 0 3 B A g O 1 A 0 5 7 ) 作者简介： 李莉( 1 9 6 0一 ) ， 女 ， 博士研究生， 副教授 ， 主要从事环境科学及天然产物开发研究 维普资讯 第 4 期 李莉等： 野生葛仙米矿物元素富集探讨 4 4 9 按葛仙米直径 1 5 m m， 51 0 mm 1 01 5 m m标记为 1 撑 ； 2 撑 ， 3 撑 土壤 ： 分别采集走马主产葛仙米的千金坪、 刚家湾、 花桥村水稻田表层 1 5 c m土壤 ， 按网格布点法采样 1 k g ， 每个村 5个样， 均匀混合 经干燥 ， 木棍压碎 ， 去杂 ， 玛瑙球磨机粉碎 ， 过 2 0 0目筛选 ， 包装既为待测样品 水样 ： 分别采集走马主产葛仙米的千金、 刚家湾、 花桥村河水源头水样( 灌溉葛仙米水稻 田) 1 L于采样 瓶中， 加 1 O 2 0 m L浓硝酸 ， 调节 p H小于2 ， 包存 ， 半个月内测定 1 4 样 品处理 准确称取 0 2 5 0 0 g 样品于聚四氟乙烯坩埚 中， 加入5 mL H N O ， ， 1 0 mL H F ， 2 mL H C 1 0 微热溶解 2 5 h后 ， 提高电热板温度， 蒸发至白烟 1 0 mi n 取下坩埚 ， 加入 1 ： 1盐酸 5 m L ， 沉淀溶解后移人 2 5 m L比色管中， 用水 稀释至刻度 ， 摇匀待测 将待测溶液引入高温等离子柜中， 待测元素被激发成离子及原子 ， 在适合的波长处测 量各元素离子及原子的发射光谱强度 ， 由仪器根据标准溶液 自动求 出各元素的质量分数 1 5 生物富集系数 B C F计算 葛仙米对元素的富集用生物富集系数 B C F来表示 ， B C F=C s C ， 式 中 C 为元素在葛仙米中的质量分 数 ， C 。 为元素在土壤中的含量 2 结果与讨论 人体所需的矿物元素主要分为常量元素及微量元素两大类 常量元素包括钙 、 磷、 镁、 钠 、 钾、 氯和硫 7种 元素， 微量元素包括 ： 铁、 锌、 铜、 锰、 钴、 钼、 硒、 铬 、 碘、 氟、 锡 、 硅 、 钒、 镍 、 锶等 葛仙米这一珍贵的野生生物 资源， 具有药用和保健功效可能与其中的矿物元素有一定的关系 ， 因此特测定 葛仙米 中的含量 并且探讨 了 葛仙米生长与生长地的土壤和灌溉用水之间的关 系 本实验测定结果从表 1 和表 2中可看出， 葛仙米中含有丰富的人体有益的矿物元素， 质量分数由高至低 顺序依次为 c a 、 Mg 、 F e 、 S r 、 Mn 、 Z n 、 C u 、 C o ， 葛仙米中的矿物元素质量分数与其它保健农产品基本上在 同一级 别 ， 特别是葛仙米富含 S r 、 Mn 、 C o微量元素 河水水源未检测出 M n 、 Z n 、 C u 千金、 刚家湾、 花桥三个村水稻 田 表层土壤和河水源头水样矿物元素的质量分数都在一定值内变化 ， 有规律 生物富集 系数 B C F表示元素在 葛仙米 中和土壤表层中的分配比例 ， 反映了葛仙米同化环境中化学元素的能力 若 B C F约为 1 或大于 1时， 表示该元素很容易同化吸收 ， 若 B C F趋近于 0时 ， 表示该元素不容易同化吸收 生物对元素的富集规律受到 很多因素 的影响， 如土壤 的 p H、 E h 、 有 机碳、 金属 元素的形态及元素在植物 中的迁移能力等方面的影 响 根据葛仙米中矿 物 元素的平均质量分数和土 壤 中对应元 素 的质 量分 数， 葛仙米对各元素 的富 集 系 数 分 别 是M n 为 0 9 1 ， Z n为 0 3 0 ， C u为 0 2 1 ， C o为 0 2 1 ， F e为 0 0 7 ， C a为 1 O 1 ， M g为 0 2 6 ， S r 为 2 4 2 8 这在一 定程度上反映了葛仙米与 土壤、 灌溉用水水源 的相 互关 系 葛仙 米 中 c a元 素 的质量分数最高， 且葛 仙米 中的 c a 与土壤中 c a 有明显的正相关关系 ， 土 表 1 野生葛仙米、 土壤及河水矿物化学元素测定结果 g g T a b 1 C o n t e n t o f mi n e r a l s e l e me n t o f No s t o c s p h a e r i o i d e s a n d i t s g r o u n d s o i l s an d g r o u n d w a t e r 表2 葛仙米矿物元素与其它农产品比较 g Tab、 2 C o n t e n t o f mi n e r a l s e l e me n t b e t we e n No s t o c s p h a e r i o i d e s and o t h e r s p e e i f i e p r o d u c t s 维普资讯 4 5 0 湖北民族学院学报( 自然科学版) 第2 5卷 壤 中的 C a很容易被 葛仙米 同 化吸收 s r 在葛仙米中的质量 分数高达5 1 7 o e , g ， 可食用的陆 生同属念珠藻发菜和螺旋藻未 见报道含 s r 的量 的情 况 葛仙米中的 s r 对土壤和水 中 s r 二者有极明显的正相关关系， S r 表 3 葛仙米矿物元素与土壤、 河水对应元素相关系数 T a b 4 Re l a t i v i t y c o e ffi c i e n t o f mi n e r a l s e l e me n t No s t o c s p h a e r i o i d e s t o i t s g r o u n d s o i l s a n d g r o u n d w a t e r R ： 葛仙米矿物元素与土壤对应元素相关系数； R ： 葛仙米矿物元素与河水对应元素相关系数 非常容易被葛仙米富集 Mn元素较容易被葛仙米吸收同化 ， 与土壤中的 M n呈一定负相关关系 F e 元素与土 壤中 F e 有较好的正相关关系， 但铁不容易被葛仙米同化吸收 微量元素 Mn 、 Z n 、 C u 、 C o的同化吸收、 迁移表 现得很复杂 ， 可能受到来 自于土壤中复杂的综合因素的影响 葛仙米生长离不开土壤中的常量元素和微量元 素 葛仙米生长中必需的微量元素M o 和B有待用其它方法检测 3 结论 文章用电感耦合等离子体原子发射光谱法( I C PA E S ) 测定野生葛仙米、 葛仙米生长环境地土壤表层及 灌溉用水中部分矿物化学元素， 结果表明葛仙米( 干品) 中含有很高的钙、 镁和铁元素 ， 发现锶微量元素含量 高达 5 1 7 I g g 葛仙米 C a 对土壤中 C a有明显的正相关关系 ， 土壤 中的 C a 很容易被葛仙米同化吸收； 微量元素 s r 非常 容易被葛仙米富集 ， 就测试的 Mn 、 Z n 、 C u 、 C o 、 F e 、 C a 、 Mg 、 S r 各元素中 ， 还可以判断葛仙米的生长所需的元素 主要是来 自于土壤 参考文献 ： 1 况云所， 胡万明， 赵平 I C P A E S 同时测定地质样品中钴铬铜镍 J 贵州地质， 2 0 0 5 ， 2 2 ( 2 ) ： 1 3 7 1 3 9 2 唐睿， 侯翔燕， 孙晨， 等 微波消解 一 I C P A E S 法测定鬼箭羽中微量元素 J 光谱学与光谱分析， 2 0 0 6 ， 2 6 ( 8 ) ： 1 5 4 3 1 545 3 庄晓娟 ， 杨宏伟 ， 庄 明 六种茶叶中微量元素含量 的调查及分析 J 内蒙古大学学报： 自然科学版 ， 2 0 0 6， 3 7 ( 2 ) ： 2 3 72 4 J 0 4 李小梅， 沙晋明， 赵俊琳 南极菲尔德斯半岛湖泊沉积物元素地球化学特征 J 成都理工大学学报： 自 然科学版， 2 0 0 5 ， 3 2 ( 5 ) ： 4 6 0 4 J6 5 5 戴树桂 环境化学 M 北京 ： 高等教育出版社， 1 9 9 5 ： 2 1 7 2 1 8 6 冯宗榴， 黄家琛， 李增禧 现代微量元素研究 M 北京： 中国环境科学出版社， 1 9 8 7 ： 5 3 6 5 4 3 7 王秀萍， 赵明生 芦荟微量元素的测定分析 J 微量元素与健康研究， 2 0 0 6 ， 2 3 ( 2 ) ： 6 7- 7 2 8 薛德钧， 王庆伦， 张奇风 螺旋藻的化学元素测定及其抗衰老成分分析 J 江西中医学院学报， 1 9 9 7 ， 9 ( 2 ) ： 3 8 4 1 I n v e s t i g a t i o n o n t he Tr a n s f e r o f M i ne r a l s El e me n t t o Ed i b l e W i l d No s t o c s ph ae r i o i d e s L I I _ i ， HAN Ho n gy i n ， MA Gu a n grui n g 。 ( 1 T h e F a c u l ty o f E n v i r o n m e n t 。 C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s ， Wu h a n 4 3 0 0 7 4 ， C h i n a ； 2 S c h o o l o f Bi o l o g y S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 。 Hu b e i I n s ti t u t e f o r Na ti o n a l i t i e s ， E n s h l 4 4 5 0 0 0， Ch i n a ； 3 Z o u ma F o r e s t r y A d m i n i s t r a t i o n O ff i c e ， H e f e n g 445 8 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T he pa r t s mi n e r a l s e l e me n t o f Ed i bl e W i l d No s t o c s ph a e r i o i d e s a nd i t s g r o u n d s o i l s an d wa t e r we r e d e t e r mi n e d b v I C PA ES T h e r e s u l s h o w e t h a t a v e r a g e c o n t e n t o f mi n e r a l s e l e me n t i n o r d e r o f a b u n d a n c e i n N o s t o c s p h a e r i o i d e s i s C aMgF e S rMnZ nC uC o C a i s 3 4 0 3 0 i g g Mn i s 1 2 9 1 i g g ， C o i s 3 1 I g g ， t r a c e e l e me