Evaluation of Mineral Nutrient and Health Risk in Flower of 17 Cultivars of Hibiscus mutabilis L.
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摘要: 为探究不同品种木芙蓉花的营养价值和食用安全性，用电感耦合等离子体光谱法（ICP-OES）测定了17个品种木芙蓉花的矿物质成分及含量，运用主成分分析对其进行了评价，并采用每周可耐受摄入量（PTWI）和目标危害商值法（THQ）评估其污染程度及食用安全性。结果表明：17个品种木芙蓉花所含的常量元素K、Ca、Mg、Na含量变幅分别为13564.921~24951.771、1301.943~4786.171、1724.442~3748.11和122.894~706.763 mg·kg−1，11种有益矿质元素：I、Zn、Fe、B、Al、Cu、Co、Mo、Mn、Si、V含量变幅依次为0.009~1.360、17.880~81.381、55.185~115.034、19.281~52.571、31.555~92.710、6.220~13.308、0.040~0.147、0.320~3.286、4.223~23.472、0.062~0.193、0.128~0.502 mg·kg−1，所有样品的Cd、As、Pb、Cr含量均未超过国家食品安全标准，表明木芙蓉花矿质营养丰富而安全，有利于改善人们膳食营养。主成分分析结果显示，‘JBY’的综合评分最高，可作为功能性产品开发的适宜品种。四种有害元素的AWI与PTWI平均比值最高不超过10%，风险指数（THQ）小于1，表明木芙蓉花的矿物质元素摄入对食用人群没有明显的健康风险，As和Pb对复合污染物风险指数（HI）贡献率较高，是主要的风险元素。Abstract: In order to explore the nutritional value and food safety in flower of different varieties of Hibiscus mutabilis L., the composition and contents in flower of 17 H. mutabilis cultivars were determined by inductively coupled plasma spectroscopy (ICP-OES), and were evaluated by principal component analysis, the pollution levels and potential health risks were estimated by provisional tolerated weekly intake (PTWI) and target hazard quotient (THQ), respectively. The results showed that the major elements K, Ca, Mg, and Na content ranged from 13564.921 to 24951.771, 1301.943 to 4786.171, 1724.442 to 3748.11 mg·kg−1 and 122.894 to 706.763 mg·kg−1 in flower of 17 H. mutabilis cultivars, respectively. The content range of 11 kinds of beneficial mineral elements: I, Zn, Fe, B, Al, Cu, Co, Mo, Mn, Si, V were 0.009~1.360, 17.880~81.381, 55.185~115.034, 19.281~52.571, 31.555~92.710, 6.220~13.308, 0.040~0.147, 0.320~3.286, 4.223~23.472, 0.062~0.193, 0.128~0.502 mg·kg−1, the contents of Cd, As, Pb and Cr in all the samples were not exceeded national standards. This indicated that the H. mutabilis flower was rich in mineral elements, safe for human consumption, and conducived to improving our dietary nutrition. The results of principal component analysis showed that 'JBY' had the highest comprehensive score and could be used as a suitable variety for the development of functional products. The highest average ratio of AWI to PTWI of the four harmful elements was no more than 10%, and the THQ was less than 1, the results indicated that trace elements intake form the flower of H. mutabilis had no significant health risk to people who consume it. The trace elements of As and Pb were the main risk elements, which had high contribution rate to HI.
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Keywords:
- Hibiscus mutabilis flower /
- cultivar /
- mineral elements /
- principal component analysis /
- health risk
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矿物质元素在人体生长发育过程中起着关键作用，与人体健康和疾病防治有着密切联系。近年来的医学研究发现，人体所含矿质元素的含量多少，与癌症、高血压、心血管疾病及人类的寿命有着密切的关系，它们的摄入过量、不足、不平衡或缺乏都会不同程度地引起人体生理异常或发生疾病[1-4]。现在仍有很多人因日常膳食中矿质营养的缺乏，导致身体出现“亚健康”，甚至出现一些疾病，有的则因必需微量元素摄入过多或有害微量元素的吸收积累，导致机体功能紊乱，危害健康[5-7]。
木芙蓉（Hibiscus mutabilis），俗称芙蓉花，隶属于锦葵科木槿属，花大色丽，是一种久经栽培的园林观赏花木。其花不仅美丽，还是一种传统天然美食[8]，同时芙蓉花还可供药用，有清肺、凉血、消炎[9-10]和解毒[11-12]的功效。然而目前有关芙蓉花的研究主要集中在药理学方面，针对芙蓉花的矿物质元素还没有比较全面的研究，郑广填[13]报道过芙蓉花与其他四种食用花卉的营养对比，但未对其矿质元素进行全面的报道分析。随着芙蓉花作为食用原料被日渐关注，其所含矿质元素含量和其食用安全性也值得被进一步深入探究。本研究以成都市植物园自行选育的17个木芙蓉品种为研究材料，测定花中矿质元素成分和含量，对比分析营养价值，并进一步评估其食用健康风险，以期为木芙蓉的综合开发利用提供科学依据。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
17个品种的木芙蓉花‘BRHC’、‘CX’、‘DBB’、‘DBH’、‘JQS’、‘JBY’、‘JQZ’、‘JR’、‘JXZ’、‘MDF’、‘JQH’、‘QY’、‘YR’、‘CBB’、‘CBBBH’、‘ZH’、‘ZY’ 所有品种均来自成都市植物园自主研发选育；硝酸、高氯酸等试剂 均为分析纯；各元素的标准储备液 均为国家标准溶液；实验用水 为超纯水。
SGC-P石墨电热板 中环北方（北京）仪器仪表有限公司；ICP（PE8300）光谱仪 珀金埃尔默公司；RS200玛瑙碾磨仪 弗尔德（上海）仪器设备有限公司；DFA1004C电子天平 陕西德祥实验设备有限公司；移液枪 德国艾本德股份公司。
1.2 样品处理
预处理：将芙蓉花样品用超纯水冲洗干净，置于培养皿中，在65 ℃鼓风干燥箱中烘12 h，然后研磨至粉末状，过100目筛，转移至广口瓶中并放入烘箱中待用。
前处理：称取处理后的样品约0.5 g放于消化管内，加入5 mL硝酸和1 mL的高氯酸，置于高温消化炉上，套上冷凝排废装置，先加热至168 ℃ 30 min，再调节温度至380 ℃消煮约90 min至溶液成透明即可。然后将消煮液无损转入50 mL容量瓶定容，用ICP-OES直接测定。
根据仪器检出的花矿质元素的结果是以干重计，但因我国食品卫生标准限值等多以鲜重计量，所以本文列出的有害微量元素结果均是根据花的含水率折算后计算[14]。
1.3 检测条件
ICP-OES工作条件参数为射频功率1300 W，冷却气流量0.8 L·min−1，辅助气流量0.2 L·min−1，载气流量15 L·min−1。分别按各元素测定波长进行测定。
1.4 数据处理
1.4.1 人体耐受量评估
以世界卫生组织（WHO）、联合国粮农组织（FAO）下的食品添加剂联合专家委员会（JECFA）制定的污染物的单位体重每周可耐受摄入量[15]作为食用安全性评价依据：As、Pd、Cd、Cr的单位体重每周可耐受摄入量分别为0.9、0.025、0.007、0.023 mg·kg−1，依据其在芙蓉花中的含量以及我国居民每周食用花卉消费量，计算成人每周实际摄入量（AWI，mg），并与成人每周可耐受摄入量（PTWI，mg）比较，评价其食用安全性。评价方法如下：
AWI=Ci×WC (1) PTWI=单位体重每周可耐受摄入量×成人体重 (2) 式中：Ci为芙蓉花中某种微量元素含量，mg·kg−1，取平均值和最高值分别计算每周摄入某种微量元素的平均值和最高值；WC为人均每周芙蓉花消费量，根据2013年中国居民膳食营养素参考摄入量[16]，按0.5 kg/周计，成人体重以60 kg计。
以AWI和PTWI的百分比对食品安全性进行评价，所占比例越高，其食用安全性越低。
1.4.2 健康风险评估
研究区居民经由蔬菜摄入的重金属量，可采用日均摄入量（daily intake，DI）来度量[17]，计算公式为：
DI=FIR×C (3) 式中：DI为重金属的日均摄入量，mg·d−1；FIR为蔬菜的日摄入速率，kg·d−1，以鲜重计；C为蔬菜中重金属含量，mg·kg−1；参照文献[18-19]并结合当地居民饮食习惯，确定研究区成人蔬菜的日摄取率FIR为450 g·d−1，青少年儿童的日摄取率FIR为230 g·d−1。
采用US EPA提出的目标危害系数法（THQ）模型评价摄入蔬菜中重金属的健康风险[20]。其中，THQ是以污染物暴露剂量与参考剂量的比值来表征非致癌健康风险水平，如果比值超过安全基准值1.0，说明该污染物对人体具有潜在健康风险。THQ的计算公式为：
THQ=EF×ED×FIR×CRfD×BW×AT (4) 式中：THQ为目标危险系数；EF为暴露频率，d·a−1；ED为暴露年限，a，平均寿命按70年计；FIR和C含义同上；RfD为重金属暴露参考剂量，mg·（kg·d）−1；BW为受体体重，成年人按照60 kg计，青少年儿童按32 kg计；AT为平均暴露时间（ED×365）。
重金属对人体健康的影响一般是由多种元素共同作用的结果,因此计算多种重金属复合风险（HI），计算公式为：
HI=n∑i=1THQi (5) 式中：THQi为微量元素i的目标危害商值。HI≤1，表明没有明显的负面影响；HI>1，表明对人体健康产生负面影响的可能性很大；HI>10，表明存在慢性毒性效应。
1.5 数据处理
应用SPSS 24.0和Microsoft Excel 2010进行数据分析及图表制作，因子分析采用主成分分析。
2. 结果与分析
2.1 必需常量矿质元素含量分析
由表1可知，常量元素中K的平均含量最高，达18682.003 mg·kg−1，分别是Ca、Mg、Na元素平均值的7.2、6.9、50.9倍，可见K是木芙蓉花中主要的矿质元素。由变异系数可见四种必需大量元素在品种间的含量具有一定的差异性，变化幅度依次为Na>Ca>Mg>K，K含量变异系数最小，为13564.921~24951.771 mg·kg−1，Na和Ca的变异系数较大，Ca含量为1301.943~4786.171 mg·kg−1，Na含量为122.894~706.763 mg·kg−1，Mg含量为1724.442~3748.110 mg·kg−1。其中‘CBBBH’花中的K和Ca含量最高，分别为24951.771、4786.171 mg·kg−1，K含量最低的是‘BRHC’（13564.921 mg·kg−1），Ca含量最低的是‘JQS’（1301.943 mg·kg−1），‘DBH’花中的Mg含量最高，为3748.110 mg·kg−1。
表 1 不同品种木芙蓉花的必需常量元素含量（mg·kg−1）Table 1. Contents of essential macroelements in flower of different H.mutabilis varieties (mg·kg−1)品种 K Ca Mg Na BRHC 13564.921 3083.141 1724.442 262.932 CX 19044.942 2436.808 2778.091 495.930 DBB 20196.032 3047.851 3193.551 412.523 DBH 16944.580 3804.050 3748.110 362.120 JQS 16554.050 1301.943 2103.042 122.894 JBY 18896.432 1567.584 2742.580 431.520 JR 17095.208 3378.562 2259.790 456.850 JXZ 17101.453 2973.910 2252.173 261.594 MDF 20194.209 1319.324 2706.490 291.730 JQH 19915.692 2089.933 2575.560 371.240 QY 18295.250 1676.190 2310.580 272.850 YR 17705.043 1555.571 2749.512 283.554 CBB 18356.831 2406.454 2550.160 189.420 CBBBH 24951.771 4786.171 3028.942 434.082 ZFR 17542.362 2608.080 2304.160 301.460 ZH 24186.990 3697.344 3715.821 706.763 ZY 17048.281 2577.373 3330.010 581.350 平均值 18682.003 2606.488 2710.177 366.989 变异系数（%） 14.648 37.484 20.495 39.470 2.2 有益微量矿质元素含量分析
检测出的11种有益矿质微量元素含量见表2，不同品种芙蓉花中微量元素平均含量高低为Fe>Al>Zn>B>Mn>Cu>Mo>I>V>Si>Co，各元素含量间存在较大差异，其中Fe含量最高，平均值为86.900 mg·kg−1，此外Al、Zn和B元素含量也较为丰富，平均值分别为54.997、40.808、37.429 mg·kg−1，含量最低的元素是Co，平均含量为0.072 mg·kg−1。从变异系数可知，同一元素在不同品种间存在一定差异，Fe含量变幅为55.185~115.034 mg·kg−1，其中‘CX’含量最高达115.034 mg·kg−1，‘JQS’含量最低为55.185 mg·kg−1；Zn含量变幅为17.880~81.381 mg·kg−1，品种中‘ZY’中的Zn含量最高，为81.381 mg·kg−1，是‘JQS’（17.880 mg·kg−1）的4.5倍；I的变异系数最大，含量变幅为0.009~1.360 mg·kg−1，在‘CX’中含量最高，达1.360 mg·kg−1，约为含量最低‘ZFR’的15倍，Mo变异系数也较大，在品种间的含量变幅为0.320~3.286 mg·kg−1，含量最高的是‘ZFR’，是含量最低‘DBH’的10倍；平均含量最低的Co含量变幅为0.040~0.147 mg·kg−1，其中‘JBY’含量最高达0.147 mg·kg−1；Mn的平均含量为11.455 mg·kg−1，含量变幅为4.223~23.472 mg·kg−1，含量最高的是‘ZH’，含量达23.472 mg·kg−1，‘JQS’含量最低为4.223 mg·kg−1。由此可见，不同品种芙蓉花的Fe、Zn、Mo、I等有益微量元素含量是存在差异的。
表 2 不同品种木芙蓉花的有益微量元素含量（mg·kg−1）Table 2. Contents of benificial macroscal elements in flower of different H.mutabilis varieties (mg·kg−1)品种 I Zn Fe B Al Cu Co Mo Mn Si V BRHC 0.188 20.713 84.463 37.601 76.530 7.930 0.056 1.019 17.921 0.062 0.264 CX 1.360 34.970 115.034 39.191 63.762 9.271 0.048 2.366 11.940 0.103 0.215 DBB 0.558 51.122 81.790 40.573 35.960 6.434 0.069 1.399 7.591 0.153 0.368 DBH 0.621 36.355 85.263 43.723 54.960 6.220 0.123 0.320 13.530 0.125 0.201 JQS 0.087 17.880 55.185 19.281 37.803 8.164 0.044 0.418 4.223 0.078 0.167 JBY 0.759 42.083 74.621 39.642 31.555 8.272 0.147 0.371 13.620 0.193 0.261 JR 0.583 40.709 99.423 28.694 60.120 8.233 0.086 1.478 12.011 0.151 0.280 JXZ 0.409 29.572 85.362 31.593 92.710 11.590 0.078 3.286 9.280 0.074 0.235 MDF 0.742 56.981 86.064 27.862 38.540 8.582 0.059 0.537 7.263 0.102 0.326 JQH 0.592 47.080 106.630 42.152 41.480 11.934 0.062 1.043 8.970 0.105 0.502 QY 0.147 34.880 63.592 40.592 55.055 11.123 0.040 1.183 13.530 0.086 0.203 YR 0.518 46.106 89.624 30.132 54.720 10.753 0.072 0.551 4.762 0.131 0.128 CBB 0.018 31.860 66.843 32.675 63.905 8.012 0.057 1.226 13.025 0.086 0.222 CBBBH 0.494 45.184 101.451 52.571 61.290 12.380 0.075 1.969 17.044 0.079 0.237 ZFR 0.009 33.243 92.130 34.034 63.072 8.174 0.071 2.903 9.884 0.097 0.281 ZH 0.442 43.612 94.242 48.783 60.026 13.308 0.061 2.978 23.472 0.128 0.242 ZY 0.539 81.381 95.576 47.190 43.454 10.183 0.078 0.825 6.662 0.065 0.308 平均值 0.474 40.808 86.900 37.429 54.997 9.445 0.072 1.404 11.455 0.107 0.261 变异系数（%） 70.029 35.681 17.858 22.768 28.724 22.161 37.707 68.717 43.635 33.208 32.570 2.3 有益微量矿质元素含量主成分分析
对17个品种木芙蓉花的11种有益微量矿质元素进行主成分分析（表3），以特征值≥1为提取主成分的标准。提取了4个主成分，累计贡献率达76.188%，表明这四个主成分可以代表原始变量的大部分信息。第一主成分以Al、Si和Zn等矿质元素为代表，第二主成分以Fe和B等矿质元素为代表，第三主成分以Co和Mn等矿质元素为代表，第四主成分以I等矿质元素为代表。
表 3 不同品种木芙蓉花的有益微量矿质元素主成分提取结果Table 3. Principal component extraction rerults of the beneficial macroscal elements in flower of different H.mutabilis varieties元素 主成分 1 2 3 4 I 0.576 0.423 0.068 0.531 Zn 0.642 0.369 −0.426 −0.193 Fe 0.225 0.806 −0.129 0.422 B 0.196 0.763 0.154 −0.484 Al −0.778 0.326 0.227 0.284 Cu −0.295 0.64 −0.243 −0.208 Co 0.584 0.004 0.642 −0.041 Mo −0.541 0.607 0.077 0.261 Mn −0.276 0.54 0.586 −0.37 Si 0.679 −0.048 0.529 0.13 V 0.43 0.321 −0.448 −0.112 特征值 2.880 2.828 1.580 1.029 百分率（%） 26.185 25.710 14.363 9.930 累计百分率（%） 26.185 51.895 66.257 76.188 根据主成分得分和对应的特征值百分率相乘求和，构建综合评价函数，函数公式：综合得分=0.26185Y1+0.2571Y2+0.14363Y3+0.0993Y4，其中Y1~Y4为每个主成分得分。根据综合评价函数得出不同品种木芙蓉综合得分和排序结果（表4）。由综合得分结果可知，不同品种木芙蓉花的有益微量矿质元素排名为‘JBY’>‘CX’>‘ZH’>‘JQH’>‘DBH’>‘JR’>‘CBBBH’>‘DBB’>‘ZY’>‘MDF’>‘YR’>‘JXZ’>‘ZFR’>‘BRHC’>‘QY’>‘CBB’>‘JQS’，其中‘JBY’、‘CX’、‘ZH’、‘JQH’、‘DBH’花中有益微量矿质元素含量相对较高。
表 4 不同品种木芙蓉花的综合得分和排序Table 4. Comprehensive score and ranking results of flower of different H.mutabilis varieties品种 Y1 Y2 Y3 Y4 综合得分 排名 BRHC −2.113 −0.284 0.559 −0.436 −0.589 14 JBY −0.043 1.909 0.034 2.526 0.735 2 DBB 2.081 −0.601 −0.404 −0.046 0.328 8 DBH 1.329 −0.676 2.073 −0.160 0.456 5 JQS −1.309 −4.052 −0.882 0.000 −1.511 17 JBY 3.217 −0.838 2.540 −0.539 0.938 1 JR 0.736 −0.084 0.749 1.259 0.404 6 JXZ −2.653 0.808 0.152 1.315 −0.335 12 MDF 1.500 −0.893 −1.601 0.495 −0.018 10 JQH 1.469 1.578 −2.055 −0.324 0.463 4 QY −1.596 −0.650 −0.292 −1.522 −0.778 15 YR 0.370 −1.024 −0.211 0.842 −0.113 11 CBB −1.614 −1.542 0.198 −0.719 −0.862 16 CBBBH −0.678 2.485 0.212 −0.961 0.396 7 ZFR −1.309 −0.106 −0.042 0.407 −0.336 13 ZH −1.079 2.914 1.089 −1.123 0.512 3 ZY 1.691 1.056 −2.119 −1.013 0.309 9 2.4 有害微量元素含量分析
重金属对人体危害较大，需要严格控制的主要有As、Hg、Pb、Cd等4种元素。根据2017年食品安全国家标准-食品中污染物限量要求[21]，Cr元素是人体必需的微量元素之一，对人体健康起非常重要的作用，但人体中Cr元素太多则会引起中毒[22]，因此在本文章中将Cr纳入有害元素列表一并分析并评估其健康风险。
芙蓉花中检测出的4种有害重金属元素Pb、Cd、As及Cr含量见表3，参照《食品中污染物限量》（GB 2762-2017）中蔬菜（叶类蔬菜）的重金属限量标准，17个品种木芙蓉花的Cd和As、Pb、Cr平均值及最大值均未超过食品污染物限量值。
2.5 人体耐受量评估与健康风险评估
2.5.1 人体耐受量评估
如表5，人体耐受量评估从检测的17种矿物质元素中选取文献报道较多的Pb、Cd、As和Cr四种有害微量元素进行人体耐受量评估。依据样品中重金属的平均值及最大值，计算出每周实际摄入某种有害微量元素的平均量及最高量，再根据实际摄入量计算其占PTWI的百分比，结果见表6。
表 5 木芙蓉花的有害微量元素含量（mg·kg−1）Table 5. Contents of toxic trace elements in flower of H.mutabilis (mg·kg−1)元素 Pb Cd As Cr 平均值 0.134 0.011 0.011 0.264 最大值 0.276 0.020 0.047 0.472 最小值 0.064 0.003 0.005 0.112 食品中污染物限量 0.3 0.2 0.5 0.5 表 6 木芙蓉花中有害微量元素成人每周实际摄入量（AWI）与其每周可耐受量（PTWI）比值Table 6. Ratio of the AWI to the PTWI of flower of H.mutabilis L.元素 PTWI
（mg）样品中
元素平
均含量
（mg·kg−1）AWI
平均
（mg）AWI平均/
PTWI
（%）样品中
元素最
高含量
（mg·kg−1）AWI
最高
（mg）AWI最高/
PTWI
（%）Pb 1.5 0.134 0.067 4.48 0.276 0.138 9.20 Cd 0.42 0.011 0.005 1.29 0.02 0.01 2.32 As 54 0.011 0.006 0.01 0.047 0.023 0.04 Cr 1.398 0.264 0.132 9.44 0.472 0.236 16.87 由表6可见，以平均值计算和最大值计算，4种有害微量元素的成人每周实际摄入量（AWI）与PTWI的比值分别为0.01%~9.44%、0.04%~16.87%，表明芙蓉花中因Pb、Cd、As、Cr引起的食用风险低，较为安全。四种重金属中，Cr的食用安全风险最高，应重点关注。
2.5.2 健康风险评估
根据US EPA综合风险信息系统数据库[23]检索得到Cr、Cd、As的参考剂量（RfD），分别是1.5、1×10−3、0.3×10−3 mg·（kg·d）−1，Pb的参考剂量采用欧洲食品安全管理局（European Food Safety Authority）提供的数据[24]（1.5×10−3 mg·（kg·d）−1）。依据芙蓉花中各微量元素的平均值和式（3）计算人体微量元素的每日摄入量（DI），依据式（4）计算目标危害商值（THQ），结果见表7。
表 7 木芙蓉花的有害元素摄入量与健康风险评价Table 7. Intake and health risk of toxic trace elements in flower of H.mutabilis L元素 参考剂量（RfD值）
mg·（kg·d）−1DI（mg/d） THQ 成人 青少年儿童 成人 青少年儿童 Pb 1.5×10−3 0.060 0.031 0.670 0.642 Cd 1×10−3 0.005 0.003 0.083 0.079 As 0.3×10−3 0.005 0.003 0.275 0.264 Cr 1.5 0.119 0.061 0.001 0.001 HI 1.029 0.986 采用平均值计算，四种有害微量元素的风险指数（THQ）均小于1，成人复合污染物的总危害系数（HI）为1.029，略大于1，青少年儿童复合污染物HI=0.986，接近于1，均远小于10，表明分析的四种有害微量元素摄入对人体健康会产生一定的负面影响，但不存在健康风险危害。芙蓉花中四种有害微量元素按THQ排序为Cr<Cd<As<Pb，通过进一步对不同元素对HI的贡献率（图1）分析，不同元素对复合污染物的HI的贡献率存在较大差异，Pb的贡献率最高，其次为As，分别为65.1%、26.7%，总占比约92%。
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图 1 4种有害微量元素对复合污染物总危害系数（HI）的贡献率比较Figure 1. Comparison of contribution rates of 4 toxic trace elements to compound pollutants' HI3. 讨论与结论
结果表明，木芙蓉花中矿物质营养丰富，主要矿质营养元素高于某些蔬果和食用花卉。常量元素中K含量最为丰富，平均含量是梨[25]的2.3倍、黄花菜[26]的8倍左右，Ca的平均含量是大白菜[27]的3.8倍、木槿花[28]的9.1倍，Mg的平均含量是2685.100 mg·kg−1，而大白菜、木槿花仅为120、146.726 mg·kg−1。K、Ca、Mg均对体内Na有拮抗作用，使血管舒张，对人体心血管保护，预防心脏病等方面具有积极作用[29]，Mg还能调节机体免疫因子，增强人体抗病能力[30]。从有益微量矿质元素含量分析结果看，Fe的平均含量是菠菜的3倍、食用玫瑰[31]的1.8倍；Zn的平均含量为40.556 mg·kg−1，菠菜仅为8.5 mg·kg−1、萱草[32]为10.3 mg·kg−1，与木槿花含量相当；Mn的平均含量（11.431 mg·kg−1）是大白菜的5.4倍、萱草的1.4倍；与枣果实[33]相比，木芙蓉花中含有少量的Co平均值约为其平均值的6.2倍，Mo平均含量略高于枣果实。Fe有良好的补血功能，Zn对增强人体的免疫功能必不可少，Mn是超氧化物歧化酶的重要组成部分[34]，Mo具有活化铁质、防止贫血、帮助代谢、促进正常发育的生理作用，Co具有与氢氰酸形成不同配合物的明显倾向，因而能解除氰化物的毒性[35]。可见食用木芙蓉花可补充K、Ca、Mg和丰富的有益微量元素，对防治原发性高血压和心血管疾病、增强免疫力、调节膳食结构、消炎解毒等有积极作用，是一种具有很大开发潜力的食药用花卉。矿物质营养元素在不同品种间的含量表现出明显差异，可根据不同的具体食药用需求选择个别乃至综合矿物质元素含量较高的品种木芙蓉的花食用或加工。
通过主成分分析综合评价17个品种木芙蓉花中Fe、Zn、Mn、Cu等11种有益微量矿质元素含量，发现不同品种花中有益微量矿质元素含量排名为‘JBY’>‘CX’>‘ZH’>‘JQH’>‘DBH’>‘JR’>‘CBBBH’>‘DBB’>‘ZY’>‘MDF’>‘YR’>‘JXZ’>‘ZFR’>‘BRHC’>‘QY’>‘CBB’>‘JQS’，其中‘JBY’是营养价值最高的品种，可作为功能性食品开发的适宜品种。
参照《食品中污染物限量》规定，芙蓉花样品中Pb和Cd、As、Cr未超过限量值，无污染。人体耐受量评估检测结果和健康风险评估结果表明，芙蓉花对食用人群引起的食用风险低，较为安全。As和Pb并非人体必需的微量元素，对人体有害，两种微量元素对HI贡献率较高，是四种有害微量元素中的主要风险元素，可能会造成潜在的健康风险，应纳入今后的重点监测范畴。所得结果可能与土壤环境中具有较高As、Pb有关，建议今后芙蓉花食药用栽植区注意有害重金属防治。
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图 1 4种有害微量元素对复合污染物总危害系数（HI）的贡献率比较
Figure 1. Comparison of contribution rates of 4 toxic trace elements to compound pollutants' HI
表 1 不同品种木芙蓉花的必需常量元素含量（mg·kg−1）
Table 1 Contents of essential macroelements in flower of different H.mutabilis varieties (mg·kg−1)
品种 K Ca Mg Na BRHC 13564.921 3083.141 1724.442 262.932 CX 19044.942 2436.808 2778.091 495.930 DBB 20196.032 3047.851 3193.551 412.523 DBH 16944.580 3804.050 3748.110 362.120 JQS 16554.050 1301.943 2103.042 122.894 JBY 18896.432 1567.584 2742.580 431.520 JR 17095.208 3378.562 2259.790 456.850 JXZ 17101.453 2973.910 2252.173 261.594 MDF 20194.209 1319.324 2706.490 291.730 JQH 19915.692 2089.933 2575.560 371.240 QY 18295.250 1676.190 2310.580 272.850 YR 17705.043 1555.571 2749.512 283.554 CBB 18356.831 2406.454 2550.160 189.420 CBBBH 24951.771 4786.171 3028.942 434.082 ZFR 17542.362 2608.080 2304.160 301.460 ZH 24186.990 3697.344 3715.821 706.763 ZY 17048.281 2577.373 3330.010 581.350 平均值 18682.003 2606.488 2710.177 366.989 变异系数（%） 14.648 37.484 20.495 39.470 
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表 2 不同品种木芙蓉花的有益微量元素含量（mg·kg−1）
Table 2 Contents of benificial macroscal elements in flower of different H.mutabilis varieties (mg·kg−1)
品种 I Zn Fe B Al Cu Co Mo Mn Si V BRHC 0.188 20.713 84.463 37.601 76.530 7.930 0.056 1.019 17.921 0.062 0.264 CX 1.360 34.970 115.034 39.191 63.762 9.271 0.048 2.366 11.940 0.103 0.215 DBB 0.558 51.122 81.790 40.573 35.960 6.434 0.069 1.399 7.591 0.153 0.368 DBH 0.621 36.355 85.263 43.723 54.960 6.220 0.123 0.320 13.530 0.125 0.201 JQS 0.087 17.880 55.185 19.281 37.803 8.164 0.044 0.418 4.223 0.078 0.167 JBY 0.759 42.083 74.621 39.642 31.555 8.272 0.147 0.371 13.620 0.193 0.261 JR 0.583 40.709 99.423 28.694 60.120 8.233 0.086 1.478 12.011 0.151 0.280 JXZ 0.409 29.572 85.362 31.593 92.710 11.590 0.078 3.286 9.280 0.074 0.235 MDF 0.742 56.981 86.064 27.862 38.540 8.582 0.059 0.537 7.263 0.102 0.326 JQH 0.592 47.080 106.630 42.152 41.480 11.934 0.062 1.043 8.970 0.105 0.502 QY 0.147 34.880 63.592 40.592 55.055 11.123 0.040 1.183 13.530 0.086 0.203 YR 0.518 46.106 89.624 30.132 54.720 10.753 0.072 0.551 4.762 0.131 0.128 CBB 0.018 31.860 66.843 32.675 63.905 8.012 0.057 1.226 13.025 0.086 0.222 CBBBH 0.494 45.184 101.451 52.571 61.290 12.380 0.075 1.969 17.044 0.079 0.237 ZFR 0.009 33.243 92.130 34.034 63.072 8.174 0.071 2.903 9.884 0.097 0.281 ZH 0.442 43.612 94.242 48.783 60.026 13.308 0.061 2.978 23.472 0.128 0.242 ZY 0.539 81.381 95.576 47.190 43.454 10.183 0.078 0.825 6.662 0.065 0.308 平均值 0.474 40.808 86.900 37.429 54.997 9.445 0.072 1.404 11.455 0.107 0.261 变异系数（%） 70.029 35.681 17.858 22.768 28.724 22.161 37.707 68.717 43.635 33.208 32.570
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表 3 不同品种木芙蓉花的有益微量矿质元素主成分提取结果
Table 3 Principal component extraction rerults of the beneficial macroscal elements in flower of different H.mutabilis varieties
元素 主成分 1 2 3 4 I 0.576 0.423 0.068 0.531 Zn 0.642 0.369 −0.426 −0.193 Fe 0.225 0.806 −0.129 0.422 B 0.196 0.763 0.154 −0.484 Al −0.778 0.326 0.227 0.284 Cu −0.295 0.64 −0.243 −0.208 Co 0.584 0.004 0.642 −0.041 Mo −0.541 0.607 0.077 0.261 Mn −0.276 0.54 0.586 −0.37 Si 0.679 −0.048 0.529 0.13 V 0.43 0.321 −0.448 −0.112 特征值 2.880 2.828 1.580 1.029 百分率（%） 26.185 25.710 14.363 9.930 累计百分率（%） 26.185 51.895 66.257 76.188
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表 4 不同品种木芙蓉花的综合得分和排序
Table 4 Comprehensive score and ranking results of flower of different H.mutabilis varieties
品种 Y1 Y2 Y3 Y4 综合得分 排名 BRHC −2.113 −0.284 0.559 −0.436 −0.589 14 JBY −0.043 1.909 0.034 2.526 0.735 2 DBB 2.081 −0.601 −0.404 −0.046 0.328 8 DBH 1.329 −0.676 2.073 −0.160 0.456 5 JQS −1.309 −4.052 −0.882 0.000 −1.511 17 JBY 3.217 −0.838 2.540 −0.539 0.938 1 JR 0.736 −0.084 0.749 1.259 0.404 6 JXZ −2.653 0.808 0.152 1.315 −0.335 12 MDF 1.500 −0.893 −1.601 0.495 −0.018 10 JQH 1.469 1.578 −2.055 −0.324 0.463 4 QY −1.596 −0.650 −0.292 −1.522 −0.778 15 YR 0.370 −1.024 −0.211 0.842 −0.113 11 CBB −1.614 −1.542 0.198 −0.719 −0.862 16 CBBBH −0.678 2.485 0.212 −0.961 0.396 7 ZFR −1.309 −0.106 −0.042 0.407 −0.336 13 ZH −1.079 2.914 1.089 −1.123 0.512 3 ZY 1.691 1.056 −2.119 −1.013 0.309 9
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表 5 木芙蓉花的有害微量元素含量（mg·kg−1）
Table 5 Contents of toxic trace elements in flower of H.mutabilis (mg·kg−1)
元素 Pb Cd As Cr 平均值 0.134 0.011 0.011 0.264 最大值 0.276 0.020 0.047 0.472 最小值 0.064 0.003 0.005 0.112 食品中污染物限量 0.3 0.2 0.5 0.5
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表 6 木芙蓉花中有害微量元素成人每周实际摄入量（AWI）与其每周可耐受量（PTWI）比值
Table 6 Ratio of the AWI to the PTWI of flower of H.mutabilis L.
元素 PTWI
（mg）样品中
元素平
均含量
（mg·kg−1）AWI
平均
（mg）AWI平均/
PTWI
（%）样品中
元素最
高含量
（mg·kg−1）AWI
最高
（mg）AWI最高/
PTWI
（%）Pb 1.5 0.134 0.067 4.48 0.276 0.138 9.20 Cd 0.42 0.011 0.005 1.29 0.02 0.01 2.32 As 54 0.011 0.006 0.01 0.047 0.023 0.04 Cr 1.398 0.264 0.132 9.44 0.472 0.236 16.87
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表 7 木芙蓉花的有害元素摄入量与健康风险评价
Table 7 Intake and health risk of toxic trace elements in flower of H.mutabilis L
元素 参考剂量（RfD值）
mg·（kg·d）−1DI（mg/d） THQ 成人 青少年儿童 成人 青少年儿童 Pb 1.5×10−3 0.060 0.031 0.670 0.642 Cd 1×10−3 0.005 0.003 0.083 0.079 As 0.3×10−3 0.005 0.003 0.275 0.264 Cr 1.5 0.119 0.061 0.001 0.001 HI 1.029 0.986
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[1] 张军. 微量元素与人体健康[J]. 实用预防医学,2004(5):1070−1071. [ZHANG J. Trance elements and human health[J]. Practical Preventive Medicine,2004(5):1070−1071. doi: 10.3969/j.issn.1006-3110.2004.05.117 [2] 徐贵发, 蔺新英, 于红霞, 等. 膳食矿物质及微量元素摄入量与血压关系的研究[J]. 微量元素与健康研究,1997,14(4):43−45. [XU G F, LIN X Y, YU H X, et al. The studies on dietary minerals and trace elements correlates of blood pressure[J]. Studies of Trace Elements and Health,1997,14(4):43−45. [3] 王一波. 论微量元素与人体健康的关系[J]. 中文信息,2017(11):183. [WANG Y B. The relationship between trace elements and human health[J]. Chinese Information,2017(11):183. doi: 10.3969/j.issn.1003-9082.2017.11.161 [4] 黄作明, 黄珣. 微量元素与人体健康[J]. 微量元素与健康研究,2010(6):61−65. [HUANG Z M, HUANG X. Trance elements and human health[J]. Studies of Trace Elements and Health,2010(6):61−65. [5] 李玉珍. 有害元素与人体健康[C]// 厦门: 中国化学会全国微量元素研究和进展学术研讨会, 中国化学会, 2004. LI Y Z. Harmful elements and human health [C]//Xiamen: National Symposium on Trace Elements Research and Progress, Chinese Chemical Society, 2004.
[6] GORI G B. Regulatory toxicology and pharmacology[J]. Regulatory Toxicology & Pharmacology Rtp,2002,35(2):238−254.
[7] 杨晓光. 微量元素与健康[C]// 西安: 营养健康新观察(第四十七期): 微量元素与健康专辑, 达能营养中心, 2017. YANG X G. Trace elements and health [C]//Xi'an: New Observations on Nutrition and Health (Fourth Seventeenth issue): Trace Elements and Health Album, Danone Nutrition Center, 2017.
[8] 潘胜利. 百花食谱之十—木芙蓉花[J]. 园林,2006,10(10):52−52. [PAN S L. Hundred Flowers Recipe No. 10-Hibiscus mutabilis flower[J]. Landscape Architecture,2006,10(10):52−52. doi: 10.3969/j.issn.1000-0283.2006.10.036 [9] 孙立志, 张建新. 木芙蓉花, 叶外敷治疗静脉炎[J]. 中华护理杂志,1991(8):340. [SUN L Z, ZHANG J X. Treatment of phlebitis by external application of Hibiscus mutabilis flower and leaves[J]. Chinese Journal of Nursing,1991(8):340. [10] 任敬威, 张增图. 外敷木芙蓉花治流行性腮腺炎[J]. 新中医,1994,2(32):44. [REN J W, ZHANG Z T. External application of flower of Hibiscus mutabilis to treat mumps[J]. Jounral of New Chinese Medicine,1994,2(32):44. doi: 10.13457/j.cnki.jncm.1994.02.032 [11] 唐欧, 杨东. 木芙蓉花及叶联合西药治疗眼睑带状疱疹35例[J]. 四川中医,2006,24(1):99. [TANG O, YANG D. 35 cases of herpes zoster of eyelid treated with flower and leaf of Hibiscus mutabilis and western medicine[J]. Sichuan Traditional Chinese Medicine,2006,24(1):99. doi: 10.3969/j.issn.1000-3649.2006.01.062 [12] 刘香云, 梅丽敏, 叶纪沟. 芙蓉花粉治脓疱疮疗效观察[J]. 中国药业,2001,10(6):39. [LIU X Y, MEI L M, YE J G. Observation of curative effect of pollen of Hibiscus mutabilis in treating impetigo[J]. China Pharmaceutical,2001,10(6):39. doi: 10.3969/j.issn.1006-4931.2001.06.040 [13] 郑广填. 五种食用花卉营养与食用安全性研究[D]. 广州: 华南农业大学, 2006. ZHENG G T. Study on nutrition and food safety of five edible flowers [D] Guangzhou: South China Agricultural University, 2006.
[14] 李如忠, 潘成荣, 徐晶晶, 等. 典型有色金属矿业城市零星菜地蔬菜重金属污染及健康风险评估[J]. 环境科学,2013,34(3):10. [LI R Z, PAN C R, XU J J, et al. Contam ination and health risk for heavy metals via consumption of vegetables grown in fragmentary vegetable plots from a typical nonferrous metals mine city[J]. Environmental Science,2013,34(3):10. doi: 10.13227/j.hjkx.2013.03.035 [15] Word Health Organization (WHO). Joint FAO/WHO expert standards program codex alimentation commission[R]. Geneva: WHO, 2004.
[16] 中国营养学会. 中国居民膳食营养素参考摄入量(2013版)[M]. 北京: 科学出版社, 2014: 652. Chinese Nutrition Society. Reference dietary nutrient intake of Chinese residents (2013 Edition) [M]. Beijing: Science Press, 2014: 652.
[17] 余志, 陈凤, 张军方, 等. 锌冶炼区菜地土壤和蔬菜重金属污染状况及风险评价[J]. 中国环境科学,2019,39(5):296−304. [YU Z, CHEN F, ZHANG J F, et al. Contamination and risk of heavy metals in soils and vegetables from zinc smelting area[J]. China Environmental Science,2019,39(5):296−304. doi: 10.3969/j.issn.1000-6923.2019.05.037 [18] 余忠, 胡学玉, 刘伟, 等. 武汉市城郊蔬菜种植区重金属积累特征及健康风险评价[J]. 环境科学研究,2014,27(8):881−887. [YU Z, HU X Y, LIU W, et al. Pollution characteristics and health risk assessment of heavy metals in suburban agricultural areas of Wuhan, China[J]. Research of Environmental Sciences,2014,27(8):881−887. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2014.08.10 [19] 孙清斌, 尹春芹, 邓金锋, 等. 大冶矿区土壤-蔬菜重金属污染特征及健康风险评价[J]. 环境化学,2013(4):145−151. [SUN Q B, YIN C Q, DENG J F, et al. Characteristics of soil-vegetable pollution of heavy metals and health risk assessment in Daye mining area[J]. Environmental Chemistry,2013(4):145−151. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2013.04.020 [20] 覃东立, 姜海峰, 黄晓丽, 等. 东北稻蟹中18种微量元素含量及健康风险评价[J]. 农业资源与环境学报,2019,36(2):245−252. [QIN L D, JIANG H F, HUAGN X L, et al. The levels of 18 trace elements and health risk assessment in rice-crab (Eriocheir sinensis) from northeast China[J]. Journal of Agricultural Resources and Environment,2019,36(2):245−252. [21] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. GB 2762-2017 食品安全国家标准 食品中污染物限量[S]. 北京: 中国标准出版社, 2017. The State Health and Family Planning Commission of the People's Republic of China GB 2762-2017. National food safety standard limits of pollutants in food [S]. Beijing: China Standards Press, 2017.
[22] 杨亚民. 微量元素铬与人体健康[J]. 福建质量管理,2019(11):278. [YANG Y M. Trace element chromium and human health[J]. Fujian Quality Management,2019(11):278. doi: 10.3969/j.issn.1673-9604.2019.11.208 [23] United States Environmental Protection Agency (USEPA). IRIS advanced search[EB/OL]. [2018-02-25].https://cfpub. epa. gov/ncea/iris/search/index. cfm.
[24] ALEXANDER J, BENFORD D, BOOBIS A, et al. Scientific opinion on lead in food. EFSA Panel on contaminants in the food chain (CONTAM)[J]. EFSA Journal, 2010, 8(4): 1−147.
[25] 郭颖, 于军, 吴翠云. 基于果实矿质元素分析的梨种质资源遗传多样性研究[J]. 塔里木大学学报,2019,31(4):22−28. [GUO Y, YU J, WU C Y. Study on genetic diversity of pear germplasm resources based on mineral elements in fruits[J]. Journal of Tarim University,2019,31(4):22−28. [26] 古元梓, 邓玲娟. ICP-OES法测定不同产地黄花菜中的19种矿质元素[J]. 广州化工,2019,47(15):115−118. [GU Y Z, DENG L J. Determination of nineteen mineral elements in daylily from different regions by ICP-OES[J]. Guangzhou Chemical Industry,2019,47(15):115−118. doi: 10.3969/j.issn.1001-9677.2019.15.043 [27] 李睿. 我国66种蔬菜矿质营养成分的综合评价[J]. 广东微量元素科学,2008,15(9):8−16. [LI R. Comprehensive evaluation of mineral nutrient composition of 66 kinds of vegetables in China[J]. Guangdong Trace Element Science,2008,15(9):8−16. doi: 10.3969/j.issn.1006-446X.2008.09.002 [28] 吴世斌, 张科全. 3个品种木槿花营养成分及矿质元素含量[J]. 长江蔬菜,2018(2):73−74. [WU S B, ZHANG K Q. Contents of nutrients and minerals in three cultivars of Hibiscus syriacus L J]. Journal of Changjiang Vegetable,2018(2):73−74.
[29] 颜鸿远, 刘引, 徐杨, 等. 药用和茶用菊花种质资源的矿质元素分析评价[J]. 中国中药杂志,2021,46(2):272−280. [YAN H Y, LIU Y, XU Y, et al. Analysis and evaluation of mineral elements of Chrysanthemum morifolium for medicinal and tea use of different germplasm resources[J]. Chinese Journal of Traditional Chinese Medicine,2021,46(2):272−280. doi: 10.19540/j.cnki.cjcmm.20201023.101 [30] 孙宇婷, 李颜珍. 镁元素与人体健康[J]. 中国化工贸易,2015(35):367−367. [SUN Y T, LI Y Z. Magnesium and human health[J]. China Chemical Trade,2015(35):367−367. doi: 10.3969/j.issn.1674-5167.2015.35.338 [31] 汪禄祥, 董宝生, 张云倩. 云南食用玫瑰的微量元素研究[J]. 广东微量元素科学,2006,13(9):42−44. [WANG L X, DONG B S, ZHANG Y Q. Study on trace elements in Yunnan edible roses[J]. Guangdong Trace Element Science,2006,13(9):42−44. doi: 10.3969/j.issn.1006-446X.2006.09.009 [32] 黄红焰, 李玉白. 萱草中微量元素含量的测定及其重金属安全性评价[J]. 湖南工业大学学报,2011,25(4):41−44. [HUANG H Y, LI Y B. The microelements determination and the safety assessment of heavy metals for Hemerocallis fulva[J]. Journal of Hunan University of Technology,2011,25(4):41−44. doi: 10.3969/j.issn.1673-9833.2011.04.011 [33] 郭雪飞, 周晓凤, 冯一峰, 等. 不同枣品种果实矿质元素含量分析及综合评价[J]. 食品工业科技,2018,39(22):262−269. [GUO X F, ZHOU X F, FENG Y F, et al. Analysis and comprehensive evaluation of the content of mineral elements in different jujube culticvars[J]. Science and Technology of Food Industry,2018,39(22):262−269. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2018.22.046 [34] 李化, 刘静, 付梅红, 等. 黄芩中金属元素水溶特性和含量特征分析[J]. 光谱学与光谱分析,2014,34(8):2264−2267. [LI H, LIU J, FU M H, et al. Analysis of dissolution characteristics and content of metal elements in Scutellaria baicalensis[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis,2014,34(8):2264−2267. doi: 10.3964/j.issn.1000-0593(2014)08-2264-04 [35] 杨继, 陆智明, 陆国权, 等. 几种特色根茎植物的矿物质成分分析[J]. 食品工业科技,2009,5(30):312−314. [YANG J, LU Z M, LU G Q, et al. Analysis of mineral elements content in several root and tuber plants[J]. Science and Technology of Food Industry,2009,5(30):312−314. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2009.05.096
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