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黄蚬富硒规律探究及膳食摄入量评估

2022-11-10黄乐邓月萍孙雅晨刘春兰刘丽华

水产养殖 2022年10期
关键词:无机摄入量膳食

黄乐,邓月萍,孙雅晨,刘春兰,刘丽华

(厦门大学海洋与地球学院,福建 厦门 361102)

自然水体中的硒主要为无机(硒酸盐、亚硒酸盐)形态[1]。硒元素是自然界中的痕量元素,在未被污染的水体中,硒质量浓度一般为0.01~0.20 μg/L[2]。无机硒可由消化道吸收,为细胞内硒代半胱氨酸的合成提供原料[3]。硒也是人体必需的微量元素之一,主要的生物学效应是抗氧化性[4],能够提高机体免疫力[4],防治心脑血管疾病[5-6],并具有抗癌[5]等功效。机体摄入的硒元素通过维持含硒酶的活性,保护大脑免受过氧化损伤[7],预防病毒感染,增强免疫功能[8],抑制重金属毒理[3]。但摄入量过高也会对人体造成毒害[9],如加大患克山病的风险[10]。因此,不少学者[11-12]根据相关资料,为富硒食品含硒量设定合理的范围:下限保证补硒有效性,免于患上硒缺乏的疾病;上限考虑食用安全性,避免摄入过多而影响自身健康。

富硒水产是近年来开发补硒产品的一个新尝试。黄蚬(Corbicula aurea Heude)隶属于真瓣鳃目,蚬科,蚬属,是典型的滤食性底栖生物,是常见的经济水产品种,属于大众消费品,具有较强的推广潜力。贝类通过通气作用富硒,富硒能力因硒元素形态而异。黄蚬在添加亚硒酸钠、硒酸钠、硒代蛋氨酸(50和500 μg/L)的环境中暴露3 d,分别引起通气活动的加强、减弱和无改变[13];在2 000 μg/L亚硒酸钠环境中暴露1 h,富硒转运仍未饱和,而在约1 000 μg/L硒酸钠、100 μg/L硒代蛋氨酸的相似条件下即饱和[2]。

现设置不同浓度的无机硒加富培养环境,采用原子荧光光谱法测定黄蚬体内的硒含量,分析环境无机硒浓度对黄蚬体内总硒含量的影响,初步探讨黄蚬对无机硒的富集作用以及达到硒饱和的条件,并按照中国营养学会提供的膳食标准,评估富硒黄蚬的膳食摄入量,为补硒食品的开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 样品

2018年6月,鲜活黄蚬购自厦门市镇海路市场,平均个体质量6.643 g,运回实验室暂养2 h后,加富培养。

1.1.2 质控样

扇贝粉成分分析标准物质(GBW 10024,地球物理地球化学勘查研究所),含硒体积分数为(1.5±0.3)×10-6。

1.1.3 试剂等

硝酸(HNO3)和过氧化氢(H2O2,30%)超级纯;硒单元素溶液标准物质[GBW(E)080215],100 mg/L,批号为17073(中国计量科学研究院);亚硒酸钠(Na2SeO3)、盐酸(HCl,10%和50%)、铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])、硼氢化钾(KBH4)、氢氧化钠(NaOH)分析纯。分析测定用水为超纯水。

1.1.4 仪器设备

AFS-610B原子荧光光谱仪(北京瑞丽仪器公司);硒编码空心阴极灯;微波消解仪(美国CEM公司,型号MAES5);超纯水仪(美国Millipore公司,型号Elix-5+milli-Q);电子天平(德国Sartorius公司,型号BS224S,BSA822)、电热板(意大利Lab Tech公司,型号EH20B)。

1.2 方法

1.2.1 黄蚬培养

将4个无盖立方塑料箱(40 cm×85 cm×60 cm)作为容器,每个容器中盛放总质量(含壳)为750.00 g的新鲜黄蚬,并配1个循环水泵,在室温(约26℃)和自然光照下通气培养。参考冯金晓等[14]设计,以15 mg/L Na2SeO3为中等质量浓度,设置4个组,A—D组环境硒浓度依次为0(空白对照组),5,15和30 mg/L。考虑到贝类销售前的暂养期为3 d左右[14],以及无藻类饲养条件下的存活情况,富集时长定为4 d。

1.2.2 黄蚬含水率及死亡率测定

每天同一时间随机采集30个样品,称量含壳质量,解剖内脏团、外套膜、斧足,称湿质量;冷冻干燥,称干质量,放置冰箱冷藏保存备用。同时记录各组的死亡个体数,计算死亡率。

1.2.3 标准曲线绘制

用100 μg/L硒标准溶液配制1.00 μg/L硒标准储备液和0.20 μg/L硒标准使用液;将10%HCl依次稀释成质量浓度为0,1.60,3.20,4.00,6.40,8.00和12.00 μg/L的硒标准工作液,并测荧光强度(IF)。以IF值为纵坐标,相应的浓度为横坐标,绘制标准曲线,求出回归方程和相关系数。

1.2.4 标准物质的回收率检测

电子天平(德国Sartorius公司,型号BS224S)称取0.20 g国家标准物质扇贝粉,按照1.2.3节的步骤进行前处理,做2~3个重复,考察检测结果的准确性。

1.2.5 样本的总硒含量测定

电子天平称取0.20 g干样,放入聚四氟乙烯消解罐,依次加入2.00 mL Milli-Q超纯水、5.00 mL HNO3和1.00 mL H2O2后,放入MAES5微波消解仪;冷却,电热板260℃赶酸至近干,加5.00 mL 50%HCl,继续加热至溶液清亮无色并伴有白烟;冷却,移入25 mL玻璃比色管,10%HCl定容,加1 mL 100 g/L K3[Fe(CN)6]掩蔽剂,混匀。10%HCl载流液,1.5%KBH4(含0.5% KOH)还原剂,AF610B原子荧光光谱仪测荧光值IF,代入标准曲线,计算得比色液的硒质量浓度(μg/L)。样本总硒含量的换算公式:

式中:Q——样本的总硒含量,μg/g;C——比色液的硒质量浓度,μg/L;B——空白液的硒质量浓度,μg/L;M——样本的干质量,g;0.025——样本的体积,L。

1.2.6 膳食摄入量评估

膳食摄入量为满足硒元素摄入量,每日可食用的黄蚬质量(含壳质量)。《贝类净化技术规范》(SC/T 3013—2002)要求,贝类上市前可用循环水净化,时间控制为36 h左右[15],因此参照《中国居民膳食营养素参考摄入量》(WS/T 578.3—2017)中的硒参考摄入量或可耐受摄入量[16],采用富硒1 d的黄蚬总硒含量,计算硒元素的膳食摄入量。膳食摄入量的计算公式:

式中:U——膳食摄入量,g/d;Q——黄蚬样本的总硒含量(含壳质量),μg/g;S——人群每日硒摄入量标准,μg/d。

1.3 数据统计分析

采用Excel 2019和SPSS 18.0软件,进行绘图、单因素方差分析(Levene's方差齐性检验)和单样本t-检验。

2 结果与分析

2.1 标准曲线及最低检出限

硒浓度在0~12 μg/L,IF与硒浓度有良好的线性关系,线性方程为y=40.063 0 x-1.405 6,相关系数R=0.996 6。连续7次测定空白溶液,根据检出限(L)的计算公式L=3×S/k,得出最低检出限为0.67 ng/mL。其中S为空白多次测量的标准方差,k表示方法的灵敏度。多次试验的标准曲线线性R2为0.985 3~0.999 0,截距为-147.91~102.93。

2.2 标准物质验证

标准物质的回收率为83.52%~119.26%,方法不确定度UA为0.030 1。根据样品说明书,国家标准物质扇贝的参考值为(1.2±0.3)mg/kg,测定值为(0.964 6±0.030 1)mg/kg(n=12),在标准值允许误差范围内,说明该方法准确、可靠,能够满足黄蚬中总硒的检测。

2.3 黄蚬含水率及死亡率

黄蚬含水率及死亡率见表1。随着培养时间的延长,各组黄蚬的死亡率均逐步上升,含水率波动较大,无明显变化。富集结束时,D组死亡率最高。

表1 黄蚬生长指标测定结果(n=30)

2.4 膳食摄入量评估

若以蚬作为单一补硒食品,不同年龄人群可食用富硒黄蚬的含壳质量见表2。

2.5 样本的总硒含量

2.5.1 个体总硒含量日变化

富硒黄蚬硒含量呈持续上升的变化趋势,见图1。A—D组日变化均表现极显著水平(P<0.01)。A组和B—D组之间存在极显著差异(P<0.01)。

图1 黄蚬体内总硒含量(以干质量计)变化趋势

黄蚬在不同时间内富硒倍率见图2。由图2可见,各组富硒倍率持续升高,随环境硒浓度的增加而增加,且组间差距随培养时间的延长而加大。

图2 黄蚬在不同富集时间的富硒倍率

2.5.2 各组织总硒含量变化趋势

A—D组各组织总硒含量变化趋势见图3(a)(b)(c)(d)。由图3可见,B—D组黄蚬各部位的总硒含量明显升高,外套膜>斧足>内脏团(P<0.01)。3~4 d时,D组的外套膜和斧足、C组的内脏团总硒含量下降图3(c)(d)。

图3 不同组黄蚬总硒含量(以干质量计)变化趋势

不同组织总硒含量的变化趋势见图4(a)(b)(c)。由图4可见,0~4 d,总硒含量基本都随培养浓度的增加而增加,但3~4 d的D组外套膜、斧足以及C组内脏团的总硒含量均开始降低。

图4 黄蚬不同组织内总硒含量(干质量)变化趋势①

3 讨论

3.1 黄蚬不同组织总硒含量的差异

无机硒可以通过被动吸收的形式进入细胞[17],主要由外套膜紧邻外套腔的多对鳃实现。另外,硒可能与脂类,尤其是细胞膜上的脂类结合,而瓣鳃纲外套膜部分的脂肪含量较高[14]。紫贻贝(Mytilus edulis)和海湾扇贝(Argopecten irradians)外套膜硒含量同样高于其他组织[17],与本试验结果一致。肌肉是动物体内重要的硒贮备库,通常以硒代蛋氨酸的形态稳定贮存[18]。培养后期,斧足的富硒倍率降低,是由于斧足肌蛋白与硒的结合趋近饱和状态[17]。

与“刺参消化道中总硒含量普遍偏高”[18]不同,黄蚬内脏团总硒含量最低。原因在于刺参消化道结构简单,消化能力弱,无消化腺,也无特化出与解毒、排泄相关的组织和器官,因此硒易在肠道积累。而黄蚬有完整的消化道和消化腺[19],具有呼吸系统、循环系统和较完善的排泄系统(比原肾更为进化的后肾),因此摄入的硒容易被消化、利用或排泄[20],硒不易在内脏积累。

值得注意的是,本研究仅分外套膜、斧足和内脏团,外套膜部分实际包含了外套膜和鳃。由Fournier等[13]研究结果可知,黄蚬个体富硒大小依次为内脏团、鳃、外套膜、斧足,富硒含量与经由鳃器官的总硒含量成正比,即鳃是富硒的主导器官。本研究中“外套膜”测定部分因包含鳃器官,测定结果高于外套膜硒含量。

3.2 富集时间的影响

试验中,仅D组后期出现了富硒饱和点,通过无机硒代谢途径消耗[20],硒值下降。无机硒主要通过渗透作用进入动物细胞,最终还将达到一定平衡浓度[14,17]。由于被动运输由细胞膜两侧转运物质的浓度差决定,黄蚬在一定时间内,不断吸收环境中无机硒,并且高浓度硒环境中黄蚬吸收硒的速率快,也更早达到饱和。D组后期死亡率偏高,斧足硒值出现降低趋势,或由于过量无机硒的生理毒性[21],损害了贮硒功能。

3.3 富硒浓度的影响

高硒培养促进富硒,出现饱和,但生理毒性[21]也影响硒贮效率。低硒培养的硒贮存效率偏低。中硒培养不仅能有效促进富硒,而且能保证斧足中稳定的硒贮存。Fournier等[2]并未观察到黄蚬个体在亚硒酸钠加富环境中的饱和状态,很可能是由于环境浓度不够高(在2 000 μg/L浓度范围内),并且暴露时间太短(1 h)。

本研究在自然条件下培养黄蚬,对培养水充氧和过滤,没有投饵和控温,而黄蚬的富硒培养还可能受营养状况、环境温度、营养盐等其他因素的影响。Fournier等[13]研究发现,在藻类密度为(0.5~10)×105cells/mL时,黄蚬个体在硒环境暴露期的滤食通气率,会随藻类密度的增加而降低。本试验黄蚬个体的健康状况因缺少藻类饵料受到限制,但暂无证据表明对硒吸收水平产生影响。

3.4 膳食摄入量评估

肉类和水产类是膳食摄入硒的主要来源[22],摄入硒大小依次为水产类、谷物、畜禽肉类、蔬菜、水果[23]。中国居民膳食以谷物为主,蔬果为辅,因此建议增加膳食多样性,多吃水产类[24]。黄蚬富硒能力强,适合富硒产品开发。成人每日硒的参考摄入量为60 μg/d,可耐受最高摄入量为400 μg/d[16],若以蚬作为单一补硒食品,成年人每天需摄入678.10~4 521.00 g未富硒黄蚬(含壳质量),如食用富硒1 d的黄蚬,则只需摄入28.97(D组)~75.41 g(B组)。当然,人类膳食营养是个复杂的过程,不能单一而论,有待进一步的研究。

4 结语

添加无机硒可有效提高黄蚬对硒的吸收、转化与储存水平。高浓度组,培养后期出现饱和点、甚至过饱和点。此外,硒的膳食摄入量评估结果显示了黄蚬作为补硒食品的强大潜力。在未来研究方面,可通过测定富硒过程中,硒在黄蚬不同组织存在的形态,进一步完善对富硒机制的认知,亦可从分子层面上探究黄蚬对无机硒毒理效应的应对机制。值得注意的是,补硒食品的开发利用通常涉及养殖工程和食品工程等,这也表明了多学科、交叉学科研究对于现代高质量渔业生产的重要性。

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