蕨菜中原蕨苷含量的測定及加工過程對原蕨苷含量的影響

代娟，田艷萍，張小春，袁亞

(成都醫學院 檢驗醫學院，四川 成都，610500)

蕨菜中原蕨苷含量的測定及加工過程對原蕨苷含量的影響

代娟，田艷萍，張小春，袁亞*

(成都醫學院 檢驗醫學院，四川 成都，610500)

建立蕨菜及其制品中原蕨苷的HPLC檢測方法，探討加工工藝對蕨菜中原蕨苷含量的影響。蕨菜及其制品液氮研磨后，以體積分數30%甲醇作為提取溶劑，按固液比5∶ 40(g∶mL)室溫下渦旋振蕩提取30 min，提取液經聚酰胺6柱凈化后，在堿性和酸性環境下將原蕨苷轉化為穩定性較強的蕨素B，通過HPLC法檢測蕨素B的含量來計算樣品中原蕨苷含量，并以此方法考察熱燙和熱風干燥加工對蕨菜中原蕨苷含量的影響。在該色譜條件下線性范圍為1～10 μg/mL，r=0.999，線性良好，對蕨素B的回收率為92.3%～102.4%，RSD均小于5.00%。蕨菜經熱燙加工后原蕨苷含量顯著降低，經熱風干燥后原蕨苷含量卻顯著升高。該方法靈敏度高、定量準確、重現性好，可用于蕨菜及其制品中原蕨苷含量的檢測，熱燙加工可有效降低蕨菜中原蕨苷的含量。

蕨菜；原蕨苷； HPLC； 熱燙；熱風干燥

蕨菜，又叫拳頭菜、貓爪、龍頭菜、鹿蕨菜、是蕨的嫩芽。英文名Pteridiumaquilinum，屬于鳳尾蕨科，在我國各省區均有分布[1-2]。由于蕨菜營養價值豐富[3]，具有軟化血管、降低膽固醇等功效[4]，近年來國內外對蕨菜及其深加工產品需求量急劇增加。在我國多個地區已將蕨菜作為特色農產品進行產業化發展，據保守估計每年的產值達數十億元。

但在目前國內的蕨菜應用研究中，普遍忽視了蕨菜食用安全的問題。事實上在很多蕨類大量生長的地區也出現了家畜因食用蕨類而造成急慢性中毒癥狀的報道[5-7]。在隨后的研究中發現，在蕨菜喂養的不同種試驗動物如小鼠[8-11]、豚鼠[12]、蟾蜍[13]和大鼠[14-16]中均能產生多種腫瘤，并由此可以認定蕨菜的致癌性。研究發現蕨菜中的主要致癌物質是一種被稱為原蕨苷(ptaquiloside ，PTA，CAS：87625-62-5)的化合物[17-18]，該物質在體內外的研究表明與腫瘤的發生直接相關[19-22]。而流行病學研究也證明人群在蕨類生長密集的地區居住時間與患胃癌死亡的風險正相關[23-24]。目前，原蕨苷被世界癌癥組織評級為2B類致癌物，而原蕨苷在蕨類植物的嫩芽中含量最高。目前，我國還沒有針對蕨菜及其制品中PTA含量的檢測方法和相關的食品安全標準，存在著潛在的食品安全風險。

PTA是一種結構不穩定的化合物，其標準品難以獲取，且存在樣品處理過程中易降解的問題。目前的研究尚無直接通過PTA標品以外標法來建立PTA的檢測方法。但PTA經過堿性和酸性條件處理可以等摩爾比的轉化為蕨素B(pterosine B, PTB, CAS：34175-96-7 )[25-27](見圖1)。而PTB具有較好的穩定性，且PTB的標準品可通過商業途徑獲得。本研究通過優化PTB的色譜分離測試條件及PTA的提取、凈化和轉化為PTB的前處理方法，建立了通過HPLC檢測樣品中PTB的變化量來反映樣品中PTA含量的檢測方法，并對該方法進行了方法學評價?；诖朔椒▽Р思庸で昂驪TA含量的變化進行了考察。

圖1 PTA轉化PTB結構示意圖Fig.1 Structure of ptaquiloside and the transformation product pterosin B

1 材料與方法

1.1材料與試劑

新鮮蕨菜及其制品，市售；NaOH、HCl、聚酰胺6、甲醇(色譜純)，美國Tedia公司；PTB標準品(純度>98%)，上海瀚香生物科技有限公司。

1.2儀器與設備

TB-214電子天平型，北京賽多利斯儀器系統有限公司；LC20A液相色譜儀(配二極管陣列檢測器)，日本島津公司；MS3渦旋混勻器，德國IKA公司；MTN2800氮吹儀，天津奧特賽恩斯儀器有限公司。

1.3PTA檢測方法的條件優化與評價

1.3.1 色譜分離檢測條件優化

通過PTB標準品的光譜圖選擇適合的檢測波長，并在該波長下比較不同比例流動相、流速和柱溫的對PTB分離效果，從而篩選出適合的色譜分離條件。

1.3.2 PTA提取條件的優化

為優化樣品破碎方式，分別用勻漿機破碎和液氮研磨2種破碎方法對新鮮蕨菜進行處理，采用體積分數30%甲醇溶液提取、凈化并轉化后，比較PTA提取量，從而選擇適合的樣品破碎方式。

為優化提取溶劑種類，分別比較體積分數30%甲醇溶液和100%純水提取新鮮蕨菜中的PTA的效果，樣品經液氮研磨后，精密稱取5.000 g，加入40 mL提取溶劑提取、凈化并轉化后，通過比較提取液中PTA的含量，從而選擇適合的提取溶劑。

1.3.3 提取液凈化驗證與PTA轉化條件優化

由于本方法是通過PTB的轉化量來反映樣品中PTA的含量，為保證檢測方法的準確性，需對凈化前后提取液中本底PTB的含量進行考察。通過檢測不同pH值和轉化時間下，PTB的生成量以及轉化過程中PTB標品的穩定性，來優化對PTA的轉化條件。

1.3.4 方法學評價

為評價儀器精密度，取同一樣品重復進樣5次，每次20 μL，計算PTB峰面積的RSD值。為評價該方法的重現性，取5份平行樣品，根據樣品處理和檢測條件測定PTA的含量，計算其RSD值。

由于無法取得PTA標品，在準確度檢驗中只對PTB轉化和檢測過程的加標回收率進行計算，即分別取1 mL過聚酰胺6柱凈化后的樣品提取液，按高中低濃度，分別加入1、5、10 mg PTB標準品。按本研究所確定的PTB轉化方法和檢測條件，對每個加標濃度樣品進行5次平行試驗，計算其加標回收率和RSD值。

1.4樣品的前處理方法

稱取3～5 g新鮮蕨菜加入液氮研磨成粉狀，再精密稱取5.000 g置于50 mL離心管內加入40 mL 30%甲醇溶液，室溫下渦旋振蕩提取30 min后。于4 ℃ 6 000 r/min離心5 min，移取上清液，通過聚酰胺6柱(2 g聚酰胺6干法裝柱)凈化除去提取液中本底的PTB，收集過濾液待用。

1.5PTA轉化為PTB的方法

從凈化后的過濾液中移取1 mL，加入1 mol/L的NaOH溶液50 μL(使pH>11)，于40 ℃水浴30 min，再加入5 mol/L的HCl 50 μL(使pH<2)酸化，以50%甲醇定容至2 mL，過濾待測。

1.6標準工作溶液的配制

精密稱取PTB標準品10 mg(精確到0.01 mg)，用體積分數50%甲醇稀釋到10 mL，配制濃度約為1 000 mg/mL的標準儲備液。以50%甲醇為溶劑，采用逐步稀釋法，配制5個濃度在1～10 mg/mL范圍的標準工作溶液。

1.7HPLC分析測試條件

色譜柱：Agilent XDB-C18柱(4.6 mm×250 mm，5 μm) ；以V(甲醇)∶V(水)=50∶50為流動相；柱溫為50 ℃；流速1 mL/min；檢測波長263 nm；進樣量20 μL。

1.8樣品中PTA含量的定量分析

以PTB的保留時間和目標峰光譜圖定性。以外標法定量，分別以各標準溶液峰面積及對應濃度建立標準曲線及回歸方程，再根據樣品中PTB的峰面積，計算樣品提取液中PTB的濃度，并按下式計算樣品中PTA的含量(mg/kg)：

(1)

式中：CPTA，樣品中PTA的含量，mg/kg；CPTB，轉化后樣品液中PTB的質量濃度，μg/mL；2，1 mL樣品提取液轉化后定容至2 mL, 被稀釋了2倍；40，提取液體積，mL；Ms，取樣量，g；398.449，PTA的摩爾質量；218.292，PTB的摩爾質量。

1.9不同加工方法對蕨菜中PTA含量的影響

為了解不同加工方法對PTA含量的影響，對市售蕨菜及其主要制品中PTA含量進行考察。為進一步了解熱燙和熱風干燥兩種主要工藝對蕨菜中PTA含量的影響，分別對在沸水浴熱燙和70 ℃熱風干燥過程中蕨菜樣品PTA含量的變化進行檢測。

2 結果與討論

2.1色譜分離檢測條件優化

從PTB標準品經紫外可見光譜掃描可知(見圖2-A)，PTB在218、263、306 nm 處均有吸收峰，雖然在218 nm除吸收值最高，但是該波長處也有較高的雜質吸收，在樣品檢測時影響分離度。 而306 nm吸收值較低，影響檢測的靈敏度。綜合選擇263 nm為最佳吸收波長。在該波長下比較不同比例流動相、流速和柱溫的分離效果，經比較發現流動相：V(甲醇)∶V(水)=50∶50、柱溫：50 ℃、流速：1 mL/min時，目標化合物的柱效(大于2 000)和分離度(大于2.5)較高，同是具有適宜的保留時間(24.55 min)，對樣品的分析時間在30 min完成(見圖2-B，見圖2-C)。

A-PTB標品光譜圖；B-PTB標品色譜圖；C-樣品色譜圖圖2 PTB色譜分離檢測條件優化Fig.2 Optimization of PTB chromatographic separation and detection conditions

分別取1、2.5、5、7.5、10 mg/mL的PTB標準液20 mL精密進樣,根據峰面積之和與相應標準液濃度建立標準曲線(見圖2),所得回歸方程為：Y=62 797X-15 474,r=0.999。結果表明，PTB濃度在1～10 μg/mL，線性良好。據此確定該儀器對PTB的最小檢出限(LOD)為 0.25 mg/mL。

圖3 PTB標準曲線Fig.3 Standard curve of PTB

2.2PTA提取條件的優化

在不同的破碎方法下樣品中PTA提取量差異極大，采有勻漿機破碎的樣品中PTA的提取量顯著低于液氮研磨破碎(見圖4-A)。這可能是由于PTA主要存在于蕨菜的表層，采用勻漿機很難將植物表皮充分破碎，而液氮研磨可將樣品研磨成粉，不僅破碎充分還為提取提供了較大的比表面積。因此選用液氮研磨作為樣品破碎方法。

采用不同的溶劑提取PTA的效果差異明顯，30%甲醇溶液提取PTA的量顯著高于純水提取。在未凈化提取液中，純水中PTB的本底含量顯著高于30%甲醇溶液(data no show)，可能的原因是采用純水提取的過程中PTA轉化成了PTB，且純水中溶解了樣品中大量多糖類物質，增大了提取液黏度使得凈化過柱過程十分緩慢(大于30 min)。此外隨著提取時間的增加，提取液中PTA的含量液也增加，當提取時間達到30 min 后PTA含量趨于穩定(見圖4-B)。因此確定固液比為1∶8的30%甲醇溶液，室溫下渦旋振蕩提取30 min為樣品提取條件。

A-樣品破碎方式優化；B-提取溶劑與時間優化圖4 PTA提取條件優化Fig.4 Optimization of PTA extraction condition

2.3提取液凈化驗證與PTA轉化條件優化

由于缺乏PTA的標準品或其他適合的內標物對轉化過程進行矯正，為保證檢測方法的準確性，對提取液的凈化和PTA經過堿性和酸性條件轉化為PTB的過程優化顯得十分重要。通過PTB的轉化量來準確反映樣品中PTA的含量，需要保證提取液中本底的PTB經凈化后被完全除去，提取液中PTA應完全轉化為PTB，且生成的PTB在轉化過程中不發生降解。由于PTA在堿性條件下脫去葡萄糖基的過程是整個轉化過程的關鍵步驟。因此本研究對提取液的凈化效果，不同pH和轉化時間下，PTB的生成量以及轉化過程中PTB標品的穩定性進行了考察。結果表明提取液經過柱凈化后本底PTB被完全除去(見圖5-A)。在pH值大于11的條件下40 ℃轉化30 min 后，PTB的含量達到穩定并基本一致(見圖5-B)。由于在1 mL提取液中加入1 mol/L的NaOH溶液 45 μL以上即可使反應體系的pH值大于11，為便于實驗操作通過加入50 μL 1 mol/L的NaOH溶液作為堿性條件。而在此條件下轉化時間大于40 min后，不論是提取液中轉化所得的PTB還是PTB標品均出現了不同程度的降解(見圖5-C)。因此綜合考慮將轉化時間確定為40 ℃下轉化30 min。

A-提取液凈化效果；B-堿性轉化條件優化；C-轉化時間優化圖5 提取液凈化驗證與PTA轉化條件優化Fig.5 Purification verification of extraction solution and optimization of PTA transformation conditions

2.4方法學評價

該方法儀器精密度的RSD為1.63%，方法重現性的RSD為4.73%。方法的加標回收率和RSD值見表1。由于該檢驗方法對PTB的回收率為92.3%～102.4%，RSD均小于5%，再結合本方法針對蕨菜中PTA的提取、凈化和PTB轉化條件的優化結果，說明本方法具有良好的準確度和重現性，滿足用于檢測蕨菜及其制品中PTA含量的要求。

表1 回收率和RSD值表

2.5不同加工出方法對蕨菜中PTA含量的影響

目前在市場上銷售的蕨菜加工產品主要包括蕨菜經泡漬或腌制后真空包裝滅菌的預包裝產品和直接烘干的蕨菜干。兩類產品經檢測后發現，與新鮮蕨菜相比經泡漬或腌制后的蕨菜制品中PTA的含量大大降低，而蕨菜干中PTA含量卻大大高于新鮮蕨菜(見表2)。

表2 樣品中PTA含量檢測結果

在泡漬或腌制的蕨菜制品生產工藝中都需要熱燙或蒸煮滅菌，而干蕨菜則需要自然晾曬或熱風干燥。為進一步了解2種主要加工工藝對蕨菜中PTA含量的影響，本研究分別檢測了在沸水浴熱燙和70 ℃熱風干燥過程中蕨菜樣品PTA含量的變化。結果表明經過沸水浴熱燙過程不僅起到滅酶和護色的作用，還使蕨菜中PTA含量顯著降低，在5% NaHCO3的弱堿性溶液中進行熱燙則可以進一步增強PTA的降解作用(見圖6-A)。而在熱風干燥過程中蕨菜中PTA并未減少且隨著樣品中水分含量的減少，使PTA的含量被進一步濃縮提高(見圖6-B)。以上的實驗結果提示了新鮮蕨素及其制品在食用前，如經過時間更長的水浴烹飪過程，將進一步促進蕨菜中PTA的降解，從而顯著降低蕨菜類食品的潛在致癌風險。

A-熱燙對PTA含量的影響；B-熱風干燥對PTA含量的影響圖6 不同加工工藝對蕨菜中PTA含量的影響Fig.6 Effect of different processing technic on the content of PTA in bracken

3 結論

本研究采用30%甲醇溶液提取，聚酰胺6凈化并將PTA轉化為PTB后，經HPLC分析，建立了蕨菜及其制品中PTA含量的檢測方法。利用該方法了解了目前蕨菜產品的加工工藝中，水浴熱燙或蒸煮可以顯著的降低樣品中PTA的含量，而干燥工藝則不能降低樣品中PTA含量，反而會因為水分含量降低而產品中PTA含量被濃縮。

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DeterminationofptaquilosideinPteridiumaquilinumbyHPLCandtheeffectofptaquilosideduringprocessing

DAI Juan, TIAN Yan-ping, ZHANG Xiao-chun, YUAN Ya*

(School of Laboratory Medicine, Chengdu Medical College, Chengdu 610500, China)

To establish a method for determination ptaquiloside inPteridiumaquilinumby HPLC, and evaluate the effect of ptaquiloside during processing. Method: Bracken and its products were grinded in liquid nitrogen and extracted 30 min at room temperature with 30% methanol with solid-liquid ratio of 5 g∶40 mL. The extract was purified by polyamide column, and was converted into pterosin B in alkaline and acidic environment; by detecting the content of pterosin B using HPLC, the content of ptaquiloside was calculated. The content of ptaquiloside was used in the comparison of two drying method: hot water bleaching and hot air drying. Result: The method can effectively extract and purify the ptaquiloside in bracken fern and can convert all the ptaquiloside into the pterosin B. The linear range was 1-10 μg/mL,r=0.999 9. The recovery rate of ptaquiloside was between 92.3% and 102.4% and RSD was less than 5.00%. The content of ptaquiloside in bracken fern significantly decreased by blanching processing, and significantly increased by hot air drying processing. Conclusion: This method has good sensitivity, accuracy, and repeatability. It can be used for the evaluation of the content of ptaquiloside in bracken fern. The content of ptaquiloside in bracken fern could be effectively reduced by blanching processing.

bracken fern； ptaquiloside； HPLC; blanching processing; hot air drying processing

碩士，講師(袁亞碩士，講師為通訊作者，E-mail：scuyaya@163.com)。

成都醫學院校級“大學生創新實驗計劃”(CXJS201409)；西華大學食品生物技術省級重點實驗室開放研究基金資組項目SZJJ2014-010

2017-02-03，改回日期：2017-05-31

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013989