,　,　,劉英

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,河北保定 071000;2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院,河北秦皇島 066000)

羊棲菜(S.fusiforme),又稱玉海草、燈籠藻、胡須泡、藥茶、鹿尾菜,其干燥藻體可全部入藥,稱為海藻,習(xí)稱“小葉海藻”[1-2],隸屬褐藻門馬尾藻科馬尾藻屬,是暖溫帶-亞熱帶性海藻[3],其生長范圍廣,在我國北自遼東半島南到廣東雷州半島均有分布,生物量大,是繼海帶、裙帶菜、紫菜、石花菜之后,又一個具廣闊發(fā)展前途的經(jīng)濟藻類[4]。海藻中各基本營養(yǎng)成分含量因生長地域、環(huán)境、季節(jié)等變化呈現(xiàn)顯著差異,國外已有關(guān)于季節(jié)變化對羊棲菜營養(yǎng)成分影響的研究[5],Nagato Yuko等[6]分析了日本九州北部的羊棲菜在十個月的時間里的營養(yǎng)形態(tài)和繁殖狀態(tài)的季節(jié)性變化。我國羊棲菜營養(yǎng)成分的相關(guān)研究已十分充分,崔海峰[3]分析了浙江洞頭不同品系羊棲菜的營養(yǎng)成分及其隨生長時間的變化;林建云等[7]分析了福建海域羊棲菜的營養(yǎng)成分。多數(shù)研究只是單一分析某海域羊棲菜的營養(yǎng),未就某營養(yǎng)成分與其他海域羊棲菜進行比較,且原料來源多集中于大連沿海、浙江洞頭及福建沿海等地區(qū),而渤海地區(qū)羊棲菜的營養(yǎng)成分分析未見報道。本文分析渤海地區(qū)羊棲菜的營養(yǎng)價值,與其他褐藻、紅藻、綠藻等的常規(guī)營養(yǎng)成分進行比較;對羊棲菜氨基酸組成和含量進行分析與營養(yǎng)評價;將羊棲菜的脂肪酸組成含量與其它產(chǎn)地羊棲菜進行比較分析,同時測定羊棲菜中部分微量元素含量,進行安全性分析,以期對渤海地區(qū)羊棲菜的深加工及髙值化利用提供基礎(chǔ)資料。

1　材料與方法

1.1　材料與儀器

羊棲菜渤海養(yǎng)殖;磷酸二氫鉀天津市凱通化學(xué)試劑有限公司;氯化鉀天津歐博凱化工有限公司;硝酸、硫酸、鹽酸天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司;正己烷色譜純,天津歐博凱化工有限公司;乙腈、甲醇色譜純,成都市科隆化學(xué)品有限公司;石油醚、氫氧化鈉、四氯化碳、氨水、無水葡萄糖、苯酚分析純,天津市凱通化學(xué)試劑有限公司;硫酸銅、氫氧化鉀、二乙基二硫代氨基甲酸鈉、乙酸分析純,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;高氯酸分析純,天津市鑫源化工有限公司;鉬酸銨、酚紅、硝酸分析純,天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司;無水乙醇分析純,天津市東麗區(qū)泰蘭德化學(xué)試劑廠;乙酸鈉、過氧化氫分析純,天津歐博凱化工有限公司;亞硫酸鈉、2,4-二硝基苯分析純,國藥試劑化學(xué)試劑有限公司;標(biāo)準(zhǔn)品:金屬銅,金屬鎘,金屬鉛,純度均大于99.99%濟南眾標(biāo)科技有限公司;18種氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品、26種脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品中國計量科學(xué)研究院。

FD-1型冷凍干燥機北京德天佑科技發(fā)展有限公司;DC-100型高速多功能磨粉機浙江武義鼎藏日用金屬制品廠;FM11高溫馬弗爐北京安捷來勒科技有限公司;721型分光光度計上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司;QL-861型渦旋振蕩器海門市其林貝爾儀器制造有限公司;Neofuge 15R高速冷凍離心機上海力申科學(xué)儀器有限公司;TANK微波消解儀濟南海能儀器股份有限公司;ZEEnit 700P原子吸收光譜儀德國耶拿分析儀器股份公司;高效液相色譜儀Waters e2695 Separations Module,2998 PDA Detector;氣質(zhì)聯(lián)用儀Agilent Technologies 7890B GC,5977A MSD,7693 Autosampler;AFS-3100 雙道原子熒光光度計北京科創(chuàng)海光儀器有限公司。

1.2　實驗方法

1.2.1羊棲菜預(yù)處理預(yù)處理采用冷凍干燥法,具體操作如下:羊棲菜沖洗瀝干,脫脂濾紙除去表面水分,適當(dāng)剪切后置于冷凍干燥托盤,樣品厚度不超過1 cm,-50 ℃下真空冷凍干燥24 h。樣品冷凍干燥后磨粉,過100目標(biāo)準(zhǔn)篩,用自封袋收集,于內(nèi)置有效干燥劑的干燥器中保存。

1.2.2羊棲菜常規(guī)營養(yǎng)成分及含量分析水分:直接干燥法[8];粗蛋白:凱氏定氮法[9];粗脂肪:索氏抽提法[10];粗纖維:酸堿水解法[11];灰分:灼燒殘渣法[12];總糖:苯酚-硫酸法[3,13-14],取一定量羊棲菜粉末懸濁液,加入苯酚、濃硫酸,迅速振蕩均勻,放置 30 min,在波長490 nm處測定吸光度,與系列標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液對比,計算總糖含量。

1.2.3羊棲菜氨基酸測定及評價方法氨基酸測定:采用柱前衍生反相高效液相色譜法[15]對羊棲菜的氨基酸組成及含量進行分析。標(biāo)準(zhǔn)品和鹽酸水解后的樣品均以2,4-二硝基氯苯為柱前衍生劑,進行柱前衍生,過有機膜后上機測定。氨基酸的評價:根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(Food and Agriculture Organization,FAO)和世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)在1973年建議的氨基酸評分模式[16]及中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所提出的雞蛋蛋白質(zhì)評分標(biāo)準(zhǔn)模式[17]對羊棲菜的氨基酸組成及含量進行營養(yǎng)評價。氨基酸評分(amino acid score,AAS)、化學(xué)評分(chemical score,CS)、必需氨基酸指數(shù)(essential amino acid index,EAAI)[18]的計算公式如下:

AAS=[待評蛋白質(zhì)氨基酸含量(mg/gN)]/[FAO/WHO評分標(biāo)準(zhǔn)模式中同種氨基酸含量(mg/gN)]

CS=[待評蛋白質(zhì)氨基酸含量(mg/gN)]/[雞蛋蛋白質(zhì)中同種氨基酸含量(mg/gN)]

式中:n為參與比較的氨基酸數(shù)目;t為待評蛋白質(zhì)的氨基酸含量,mg/g N;s為全雞蛋蛋白質(zhì)的氨基酸,mg/g N;mg/g N為每克氮中氨基酸的毫克數(shù)(羊棲菜粗蛋白中氨基酸的含量×62.5)。

1.2.4羊棲菜脂肪酸組成及含量分析脂肪酸組成及含量分析采用氣質(zhì)聯(lián)用色譜法[15]。羊棲菜粉以氯仿-甲醇提取脂肪酸混合物,硫酸-甲醇進行甲酯化,正己烷萃取,過有機膜,自動進樣。GC分析條件:色譜柱:HP-INNOWAX石英毛細管柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm);進樣口溫度240 ℃;進樣類型:分流式,分流比25∶1;進樣量1 μL;柱流速1.46 mL/min;載氣為氦氣;升溫程序如表1。

表1　柱箱升溫程序Table 1　Work condition of microwave digestion

MS分析條件:離子源溫度230 ℃;接口溫度250 ℃;四極桿溫度150 ℃;調(diào)諧類型EI;采集方式:全掃描;掃描范圍33～500 amu/s。

表2　微波消解儀工作條件Table 2　Work condition of microwave digestion

表3　羊棲菜與其他幾種藻類基本營養(yǎng)成分比較(%,干重)Table 3　The content of general nutrients compositions of Sargassum fusiforme and some other algae(%,dry weigh)

注：“-”表示未測定或文獻未注明,a表示粗纖維與總糖含量之和。

1.2.5部分微量元素含量分析銅含量:二乙基二硫代氨基甲酸鈉法[19];汞含量:原子熒光光譜法[20];砷含量:原子熒光光譜法[21];鉛、鎘含量:微波消解-火焰原子吸收法[22],微波程序如表2所示,原子吸收參數(shù):元素Pb譜線波長283.3 nm,元素Cd譜線波長228.2 nm,燈電流10 mA,火焰類型:乙炔-空氣,燃氣流量65 L/h,燃燒頭高度6 mm,狹縫寬度1.2 nm,背景矯正:D2燈扣背景,除譜線波長外,兩者參數(shù)相同。

1.3　數(shù)據(jù)分析

本文數(shù)據(jù)用Excel處理,采用三次平行實驗的平均值,以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示,小數(shù)點后保留兩位有效數(shù)字。

2　結(jié)果與分析

2.1　一般營養(yǎng)成分及含量

結(jié)果表明,羊棲菜鮮藻的含水量為83.16%,冷凍干燥后羊棲菜粉含水量降低至7.38%,主要成分為碳水化合物,含量約45.77%,其中粗纖維含量10.16%,比浙江洞頭羊棲粗纖維含量稍高,總糖含量基本一致,粗蛋白含量為6.05%,灰分含量15.07%,與浙江洞頭及大連羊棲菜相比,渤海羊棲菜蛋白質(zhì)及灰分含量均偏低,而粗脂肪含量0.74%,介于兩者之間。本文原料羊棲菜來自渤海,與李八方[23]、李波[26]等測定的浙江溫州洞頭縣羊棲菜的各項營養(yǎng)成分相比,含量有較大變化,說明羊棲菜的營養(yǎng)成分含量與地域和原料前處理方式有關(guān)。除產(chǎn)地、前處理等因素外,羊棲菜營養(yǎng)成分的變化還與其藻齡、季節(jié)等因素有關(guān)[27]。羊棲菜脂肪含量比海帶(褐藻)、江蘺(紅藻)高,粗纖維含量比江蘺和長莖葡萄蕨藻(綠藻)的高,灰分含量與海帶、江蘺不相上下,而稍低于長莖葡萄蕨藻,說明羊棲菜脂肪含量相對豐富,且富含膳食纖維,可以為人體提供必需的營養(yǎng)素,同時可作為礦物質(zhì)源,為人類提供礦物質(zhì)。

2.2　氨基酸組成分析

羊棲菜氨基酸含量見表4。除色氨酸水解被破壞,胱氨酸未檢出以外,一共檢測到16種氨基酸,必需氨基酸(essential amino acid,EAA)含量為20.01 mg/g,非必需氨基酸(non-essential amino acid,NEAA)總量為24.45 mg/g,氨基酸總量(total amino acid,TAA)為44.46 mg/g。EAA/TAA為45.01%,EAA/NEAA為81.84%,符合WHO/FAO在1973年推薦的理想蛋白質(zhì)模式(EAA/TAA在40%左右,EAA/NEAA在60%以上)[25],說明羊棲菜氨基酸組成比例合理,可以提供優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。羊棲菜中鮮味氨基酸[15](Asp、Glu)含量10.85 mg/g,占氨基酸總量的24.40%,與甘味有關(guān)的氨基酸[15](Gly、Ala、Ser、Pro)含量11.26 mg/g,占氨基酸總量的25.33%,呈味氨基酸占氨基酸總量的49.73%,與林建云[7]所測羊棲菜呈味氨基酸含量(47.9%)基本一致。利用羊棲菜濃郁的海藻鮮味加工即食羊棲菜[28]、羊棲菜保健休閑食品,例如果凍、蛋糕、面包[29-31]等,以及羊棲菜調(diào)味料[32]等具有獨特風(fēng)味的海藻食品,可實現(xiàn)羊棲菜的髙值化利用。

表4　羊棲菜的氨基酸組成及含量Table 4　Amino acids composition and content of Sargassum fusiforme

注：“*”為必需氨基酸,“-”表示未檢出。

表5　羊棲菜必需氨基酸組成的評價Table 5　Evaluation of essential amino acids in Sargassum fusiforme(mg/g,N)

以氨基酸評分、化學(xué)評分及必需氨基酸指數(shù)對羊棲菜蛋白質(zhì)的氨基酸進行評價,結(jié)果如表5所示。由表中的AAS和CS可知,羊棲菜的限制性氨基酸[18]為甲硫氨酸+胱氨酸,EAAI為70.94,為良好蛋白質(zhì)來源。

2.3　脂肪酸組成分析

從渤海羊棲菜粉所提取的油脂中共檢測出14種脂肪酸,其中飽和脂肪酸(saturated fatty acid,SAFA)6種,含量占脂肪酸總量的47.76%,單不飽和脂肪酸(monounsaturated fatty acid,MUFA)4種,含量15.41%,多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)4種,含量36.82%。SAFA以棕櫚酸(C16∶0)為主,含量為脂肪酸總量的42.76%,MUFA中油酸(C18∶1n-9)含量最高,占總脂肪酸含量的7.76%,PUFA中含量最高的花生四烯酸(C20∶4n-6,arachidonic acid,AA),占20.82%,是人體的一種必需脂肪酸,作為結(jié)構(gòu)脂類,廣泛存在于哺乳動物的器官、肌肉組織中,同時也是多種生物活性物質(zhì)的前體[34]。羊棲菜中亞油酸和亞麻酸含量約為脂肪酸總量的10.83%,兩者不僅是磷脂的重要組成部分,也是合成前列腺的前體物質(zhì),還對膽固醇的代謝有重要作用[35]。羊棲菜中EPA(C20∶5n-3,eicosapentaenoic acid,EPA)含量為脂肪酸總量的5.17%,具有抗炎、調(diào)節(jié)免疫等生理活性,對心腦血管疾病、過敏性疾病及癌癥等具有一定程度的預(yù)防作用[36],是人體和動物的必需脂肪酸,有研究表明,海洋藻類是最為理想EPA來源,產(chǎn)率比利用真菌和細菌培養(yǎng)高出1～2個數(shù)量級[37]。由表6可以看出,不同海域羊棲菜的脂肪酸組成及含量雖有一定差異,但其特征脂肪酸均為C16∶0,含量高達總脂肪酸含量的40%,且三者均含有陸生植物中罕有的奇數(shù)脂肪酸C15∶0,羊棲菜油脂具有水生與陸生植物油脂的共性,具有較高的營養(yǎng)價值。

表6　不同海域羊棲菜的脂肪酸組成及含量比較Table 6　Comparison of fatty acid composition and content of Sargassum fusiforme in different seas

注：“-”表示未檢出。

2.4　部分微量元素含量

在海洋環(huán)境污染日益嚴重的情況下,對海洋藻類中的金屬含量進行分析和安全性評價顯得尤為重要。經(jīng)測定,羊棲菜中的Pb、Cd、Cu、Hg、As含量分別為4.96、0.54、6.64、0.0003、0.22 mg/kg,根據(jù)GB 19643-2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 藻類及其制品中的污染物限量標(biāo)準(zhǔn)[38]和GB 2762-2017 食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)[39],藻類及其制品中鉛的限量標(biāo)準(zhǔn)為1 mg/kg(干重),參照藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[40]中重金屬及砷鹽限量標(biāo)準(zhǔn),重金屬總量≤20.0 mg/kg,Pb≤5.0 mg/kg,Cd≤0.3 mg/kg,Hg≤0.2 mg/kg,Cu≤20.0 mg/kg,As≤2.0 mg/kg,羊棲菜中銅、汞、砷含量符合標(biāo)準(zhǔn),但鉛、鎘含量有不同程度的超標(biāo),可能是養(yǎng)殖水域環(huán)境中鉛、鎘等金屬污染所致;另外藻類可通過主動運輸和被動吸收等途徑,在體內(nèi)蓄積海洋中的金屬離子[41-42],也是海藻中金屬含量超標(biāo)不可忽視的因素。

表7　羊棲菜部分微量元素含量Table 7　Parts of content of microelements in Sargassum fusiforme

3　結(jié)論

渤海養(yǎng)殖褐藻羊棲菜的主要成分為碳水化合物,包括總糖和粗纖維,含量45.77%。粗蛋白含量6.05%,檢測出的16種氨基酸中呈味氨基酸含量為總氨基酸含量的49.73%,限制性氨基酸為甲硫氨酸+胱氨酸,EAA/TAA為45.01%,EAA/NEAA為 81.84%,EAAI為70.94,氨基酸組成比列均衡,為良好蛋白質(zhì)來源。粗脂肪含量0.74%,包含14種脂肪酸,特征脂肪酸為C16∶0,不飽和脂肪酸含量占總脂肪酸含量的52.23%,其中花生四烯酸含量為20.82%,亞油酸和亞麻酸含量約10.83%,EPA含量5.17%,人體必需脂肪酸含量高且具有多種生理活性成分。對羊棲菜中部分微量元素含量進行分析,發(fā)現(xiàn)重金屬鉛、鎘含量有超標(biāo)現(xiàn)象,說明羊棲菜對重金屬具有一定的富集現(xiàn)象,羊棲菜應(yīng)用于食品行業(yè)時對重金屬含量的把控環(huán)節(jié)應(yīng)引起重視,同時可利用羊棲菜對重金屬的富集功能,擴展羊棲菜在重金屬吸附領(lǐng)域的應(yīng)用。

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