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(上海海洋大學食品學院,上海 201306)

南極磷蝦通常是指南極大磷蝦(Euphausiasuperba),它隸屬于節(jié)肢動物門(Arthropoda)、甲殼綱(Crustacea)、磷蝦目(Euphausiacea)、磷蝦科(Euphausiidae)、磷蝦屬(Euphausia),個體最大體長可達65 mm,體重2 g,漁業(yè)捕撈的主要磷蝦群體為體長介于40～65 mm的較大成體。南極磷蝦是地球上數(shù)量最大、繁衍最成功的單種生物資源之一,其資源總量為3.79×108t 左右,是地球上最大的動物性蛋白資源庫[1-3]。多年來,國內(nèi)外學者對南極磷蝦展開了大量的研究,其中包括對其營養(yǎng)成分的研究,孫雷等[4]研究結(jié)果表明，南極磷蝦肌肉(干樣)中粗蛋白含量64.44%,粗脂肪含量5.14%,粗灰分含量10.90%,無氮浸出物含量19.52%;樓喬明等[5]從南極磷蝦中鑒定出27種脂肪酸,其中多不飽和脂肪酸13種。但由于南極磷蝦不易獲取,且會因為捕撈區(qū)域、月份、捕撈后的保存方式等原因,導致其營養(yǎng)成分發(fā)生變化。目前對該領(lǐng)域的研究較少,因此系統(tǒng)的研究南極磷蝦營養(yǎng)成分隨以上影響因素變化的情況顯得十分重要。

本文通過測定分析南極48.1區(qū)2016年3～8月份捕撈的南極磷蝦中基本營養(yǎng)成分、氨基酸組成以及脂肪酸組成,研究該區(qū)域南極磷蝦營養(yǎng)成分隨月份變化的情況,為南極磷蝦資源的捕撈以及加工提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

南極磷蝦樣品 于2016年3～8月份期間捕撈于南極48.1區(qū),-20 ℃貯藏并運輸至國內(nèi),放置在-40 ℃冰箱中進行保存,實驗所有測定步驟于2017年3月份開始并完成,采用流水解凍樣品,經(jīng)組織攪碎機攪碎均勻后備用；濃硫酸、鹽酸、硫酸銅、硫酸鉀、氫氧化鈉、硼酸、乙醇、甲醇、氯仿、正己烷、14%三氟化硼-甲醇溶液等 為分析純,購于國藥集團化學試劑有限公司;氨基酸標準品 Sigma公司;三十七種脂肪酸標準品 Supelco公司。

YL-C020型組織攪碎機 九陽料理機;H2050R臺式高速冷凍離心機 湘儀離心機儀器有限公司;FE20-pH計、AUW320電子分析天平 梅特勒-托利多儀器有限公司;BGZ-140電熱鼓風干燥箱 上海博訊實業(yè)有限公司;SH220N石墨消解儀 濟南海能儀器股份有限公司;KJELTECTM2300型全自動凱氏定氮儀 丹麥福斯公司(FOSS);SZF-06型脂肪測定儀 上海新嘉電子有限公司;PYRAMID TX型陶瓷纖維馬弗爐 北京皮爾美特科技有限公司;L-8800氨基酸全自動分析儀 日本Hitachi公司;LC-2010CHT高效液相色譜儀 日本島津公司;Trace-GC氣相色譜儀 意大利Thermo Fisher公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 基本營養(yǎng)成分測定 水分含量測定:參照GB 5009.3-2016直接干燥法[6];蛋白質(zhì)含量測定:參照GB 5009.5-2016凱氏定氮法[7];脂質(zhì)含量測定:參照GB 5009.6-2016索氏抽提法[8];灰分含量測定:參照GB 5009.4-2016馬弗爐高溫灰化法[9]。各組樣品均取三次重復實驗。

1.2.2 氨基酸含量測定

1.2.2.1 樣品處理 參照GB 5009.124-2016酸水解處理[10]。

1.2.2.2 氨基酸自動分析儀條件 分離柱:4.6 mm×60 mm,分離樹脂為陽離子交換樹脂;分離柱溫度:57 ℃;檢測波長:570 nm(脯氨酸為440 nm);緩沖溶液流速:0.40 mL/min;反應液:茚三酮試劑;反應液流量:0.35 mL/min;反應單元溫度:135 ℃;進樣量20 μL。

1.2.3 色氨酸含量測定

1.2.3.1 樣品處理 參照李成成等的方法[11],略有改動。向攪碎后的蝦肉中加入2 mol/L的氫氧化鋰1.5 mL,通入高純氮氣,馬上擰緊瓶蓋,放入110 ℃的電熱鼓風干燥箱中水解24 h。取出冷卻后,將水解液轉(zhuǎn)移到50 mL的容量瓶中，用乙酸鈉緩沖液潤洗安培瓶,將潤洗液轉(zhuǎn)移到容量瓶中,加入6mol/L的鹽酸7.5 mL中和，再用乙酸鈉緩沖液定容,搖勻,然后在4000 r/min的離心機中離心10 min,取上清液過0.22 μm有機濾膜,高效液相色譜儀檢測。

1.2.3.2 高效液相色譜儀(HPLC)條件 GL Sciences公司Inertsil ODS-SP C18(4.6 mm×250 mm,5 μm)液相色譜柱;保護柱柱芯Inertsil ODS-SP(4 mm×10 mm,5 μm);流動相A為純甲醇,流動相B為乙酸-乙酸鈉緩沖液(0.0085 mol/L乙酸鈉溶液用冰乙酸調(diào) pH為4.00±0.05),A∶B為1∶9;流速1.0 mL/min;進樣量10 μL;柱溫 32 ℃;紫外檢測波長280 nm;等度洗脫。

1.2.4 脂肪酸含量測定 脂肪提取參照GB 5009.6-2016索氏抽提法[8],脂肪酸組成測定參照GB 5009.168-2016[12]。

1.2.5 氨基酸評分營養(yǎng)分析公式

氨基酸評分:AAS=(每克待評蛋白中必需氨基酸含量(mg/g))/(FAO/WHO評分模式中相應必需氨基酸的含量(mg/g))

式(1)

氨基酸化學評分:CS=(每克待評蛋白中必需氨基酸的含量(mg/g))/(雞蛋蛋白中相應必需氨基酸的含量(mg/g))

式(2)

必需氨基酸指數(shù):

式(3)

注:n為比較的必需氨基酸個數(shù),a、b、c…g為樣品蛋白質(zhì)中的必需氨基酸含量,A、B、C…H為雞蛋蛋白質(zhì)的必需氨基酸含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

實驗數(shù)據(jù)由Excel和SPSS 21.0進行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本營養(yǎng)成分分析

3～8份捕撈的南極磷蝦中水分、蛋白質(zhì)、脂肪以及灰分四種基本營養(yǎng)成分含量,結(jié)果如表1所示。

由表1結(jié)果可知,3～8月份,南極磷蝦水分含量范圍為76.59%～82.69%,蛋白質(zhì)含量范圍為13.07%～15.15%,脂肪含量范圍為1.13%～4.36%,灰分含量范圍為1.31%～2.86%,其中蛋白質(zhì)、脂肪和灰分含量均在4月份達到最高,而水分含量在4月份為最低,6～8月份期間,蛋白質(zhì)和脂肪含量變化無顯著性差異(p>0.05)。和南美白對蝦(蛋白質(zhì)含量18.71%、脂肪含量1.07%)、中國對蝦(蛋白質(zhì)含量18.27%、脂肪含量0.52%)[13]對比,南極磷蝦是一種蛋白質(zhì)含量適中、高脂肪的蝦類,該研究結(jié)果和孫雷[4]等的一致。

表1 各月份南極磷蝦基本營養(yǎng)成分含量(%)Table 1 Content of basic nutrients of Antarctic krill in different months(%)

為進一步探究3～8月份之間南極磷蝦營養(yǎng)成分變化情況,將各月份南極磷蝦的蛋白質(zhì)和脂肪含量制成圖1。

圖1 各月份南極磷蝦蛋白質(zhì)及脂肪含量變化Fig.1 Changes in protein and fat contents of Antarctic krill in different months

從圖1可以明顯看出,蛋白質(zhì)和脂肪含量有著相同的變化趨勢,這兩者在3月份偏低,進入4月份均達到最高，為15.15%和4.36%,5月份呈下降趨勢,在6月份達到最低(分別為13.42%和1.47%),6～8月份變化不明顯。

導致該變化趨勢的原因,可能與南極磷蝦的生長習性以及南極的生態(tài)環(huán)境有關(guān),大磷蝦產(chǎn)卵開始時間較早(11月底至12月初),持續(xù)時間較長(3.0～3.5個月)[14],因此南極磷蝦在3月份產(chǎn)卵后,蛋白質(zhì)和脂肪含量會有所下降;南極磷蝦是植食性物種,主要以浮游植物為食,4～5月份南極進入秋季,此時浮游植物密度開始逐漸降低,南極磷蝦食物逐漸減少,所以其蛋白質(zhì)和脂肪含量會有下降的趨勢;6～8月份,冬季到來,在浮游植物濃度較低的情況下,為了避免饑餓,磷蝦也會以碎屑、細菌或后生動物為食[15-17],因此其蛋白質(zhì)和脂肪含量降低到一定程度后,呈穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 氨基酸組成與含量

各月份南極磷蝦中水解氨基酸含量檢測結(jié)果如表2所示。3～8月份南極磷蝦中,均檢出18種氨基酸,其中包括8種人體必需氨基酸。必需氨基酸中,亮氨酸和賴氨酸含量較高。亮氨酸可以為蛋白質(zhì)合成提供能量,促進骨骼肌蛋白質(zhì)合成[18];賴氨酸在谷物中相對缺乏,對于以谷物為主食的我國居民來說,南極磷蝦是一種優(yōu)質(zhì)的賴氨酸食物來源。非必需氨基酸中,天冬氨酸和谷氨酸含量較高,其中谷氨酸是一種重要的鮮味氨基酸?？偘被岷?T)范圍為99.83～151.33 mg/g,必需氨基酸含量(E)范圍為41.63～64.66 mg/g,其中4～6月份的T值和E值在各月份當中為最高,分別達到151.33和64.66 mg/g(6月份),其次是7、8兩個月份,3月份為最低。

按照FAO/WHO提出的理想蛋白質(zhì)條件:組成蛋白質(zhì)的每種必需氨基酸/總氨基酸的值(E/T)應達總量的40%左右;必需氨基酸/非必需氨基酸的值(E/N)應在60%以上[19]。從表2可以看出,六個月份的南極磷蝦,其E/T值范圍在41.01%～42.73%,E/N值范圍在69.50%～74.63%,均高于理想值,其中4和7兩個月份的E/T和E/N值在各組中最高。

表2 各月份南極磷蝦氨基酸含量(mg/g)Table 2 Amino acid content of Antarctic krill in different months(mg/g)

綜上所述,在3～8月份的南極磷蝦必需氨基酸組成比例均達到理想蛋白模式的情況下,結(jié)合考慮T和E值,所以4～6月份的南極磷蝦蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值更高,其中4月份為最高。

2.3 蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價

蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值,不僅取決于蛋白質(zhì)的含量、氨基酸的種類及含量,蛋白質(zhì)中必需氨基酸的含量及組成比例也是重要的評價指標。將測得的必需氨基酸含量換算為每克蛋白質(zhì)所含氨基酸含量后,與1973年FAO/WHO建議的氨基酸評分標準模式[20]和全雞蛋蛋白質(zhì)評分標準模式進行比較分析,分別計算出氨基酸評分(AAS)、化學評分(CS)和必需氨基酸指數(shù)(EAAI),結(jié)果如表3、表4所示。

表3 各月份南極磷蝦每克蛋白質(zhì)氨基酸含量與兩個模式比較(mg/g)Table 3 The AA content per gram of protein of Antarctic krill in each month compared with two models(mg/g)

從表4可知，氨基酸評分和化學評分結(jié)果類似,其中4月份南極磷蝦中八種必需氨基酸AAS和CS值均大于或接近于1,為各組中最高;其他月份南極磷蝦中,均有六種必需氨基酸的AAS和CS值大于或接近1(蘇氨酸和纈氨酸除外)。六組南極磷蝦中,纈氨酸的AAS和CS值均為最低,所以是第一限制性氨基酸;其次為蘇氨酸,為第二限制性氨基酸。

表4 各月份南極磷蝦氨基酸評分(AAS)、化學評分(CS)及必需氨基酸指數(shù)(EAAI)Table 4 The amino acid scores(AAS)、chemical scores(CS)and essential amino acid index(EAAI)of Antarctic krill in different months

必需氨基酸指數(shù)值(EAAI)反應了待評蛋白和全雞蛋蛋白的營養(yǎng)價值接近程度,其值越接近1,營養(yǎng)價值就越高。根據(jù)相關(guān)EAAI 實用評價標準:EAAI>0.95為優(yōu)質(zhì)蛋白源,0.95>EAAI>0.86為良好蛋白源,0.86>EAAI>0.75 為可用蛋白源,EAAI<0.75為不適用蛋白源[21]。計算結(jié)果可知4、7、8三個月份的南極磷蝦為優(yōu)質(zhì)蛋白源,3月份南極磷蝦為良好蛋白源,5、6月份的南極磷蝦為可用蛋白源。

綜合前面基本營養(yǎng)成分分析結(jié)果,無論在蛋白含量上,還是在必需氨基酸含量、組成比例上,4月份南極磷蝦的營養(yǎng)價值最高,因此可在4月份對南極磷蝦進行捕撈。

2.4 脂肪酸組成與評價

脂質(zhì)是機體的主要能量貯存分子和能量來源之一,也是細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的重要物質(zhì)基礎(chǔ),特別是多不飽和脂肪酸是生物體繁殖和生長所必需的[22],因此脂質(zhì)的含量及種類也是評價海產(chǎn)品的重要指標之一。對南極磷蝦的脂肪酸含量及組成測定結(jié)果如表5所示。

表5 各月份南極磷蝦脂肪酸組成及相對百分含量(%)Table 5 Composition and percentage of fatty acid of Antarctic krill in each month(%)

海洋生物體內(nèi)的不飽和脂肪酸的合成受營養(yǎng)素、環(huán)境因子、激素、轉(zhuǎn)錄因子、遺傳因子等多種因素的影響,這些因素可能通過影響其合成途徑的關(guān)鍵酶的mRNA水平或酶活性來產(chǎn)生作用[23]。由表5可知,從南極磷蝦中共分析鑒定出29種已知脂肪酸,各組中C14∶0、C16∶0、C16∶1、C18∶1n9c、C20∶5n3(EPA)和C22∶6n3(DHA)六種脂肪酸含量明顯占優(yōu)。

3～8月份南極磷蝦中,飽和脂肪酸共檢出10種,含量范圍為35.74%～38.08%,其中C14∶0和C16∶0含量在各組中均為最高,表明南極磷蝦對此多支鏈飽和脂肪酸具有一定的積累作用,且此多支鏈飽和脂肪酸為南極磷蝦的特征脂肪酸,是南極磷蝦區(qū)別于其他魚蝦貝類脂肪酸組成的一個重要標志[5]。飽和脂肪酸總量(SFA)從3～8月份呈逐漸增加的趨勢,其中3月份SFA最低,為35.74%;4、5兩個月份分別增加到36.84%、37.16%,兩者無顯著性差異(p>0.05);到8月份達到最大，為38.08%。這可能和南極磷蝦食品的逐漸減少以及適應秋冬季節(jié)有關(guān)。

單不飽和脂肪酸共檢出8種,含量范圍為24.42%～32.74%,以C16∶1和C18∶1n9c為主。其含量(MUFA)在7、8兩個月份為最大,分別為32.54% 和32.74%,兩者無顯著性差異(p>0.05);在6月份為最低,為24.42%。

多不飽和脂肪酸共檢出11種,含量范圍為29.18%～38.25%,以C20∶5n3(EPA)和C22∶6n3(DHA)為主,二者總量高達23.23%～28.18%,這兩類物質(zhì)對人體的發(fā)育和健康起著重要的促進作用,研究表明，EPA和DHA可以抑制內(nèi)源性膽固醇和甘油三酯的合成,降低心血管疾病的發(fā)病率[24],還具有良好的免疫調(diào)節(jié)作用和抗炎作用[25]。其含量(PUFA)在3、6兩個月份達到最大,分別為38.25% 和38.09%,兩者無顯著性差異(p>0.05);在7、8兩個月份為最小,分別為29.59%、29.18%,無顯著性差異(p>0.05)。

南極磷蝦多不飽和脂肪酸以ω3-PUFA為主,ω6-PUFA含量較少,二者的比值范圍在2.96～4.37之間。關(guān)于這兩類脂肪酸的攝入比例ω-3/ω-6值,中國營養(yǎng)學會2000年所指定的推薦標準如下:0～6個月的嬰兒為1∶4,其余(小學生、青少年、成人、老年人)均為1∶(4～6),世界衛(wèi)生組織推薦標準為小于1∶6[26]。我國主要食用的油如花生油、色拉油、豆油、葵花籽油、玉米油等食用油中ω3脂肪酸含量極少,導致其ω-3/ω-6值過低[27],容易引發(fā)肥胖及心血管疾病,因此南極磷蝦油可以作為一種優(yōu)質(zhì)的ω-3PUFA來源,添加到中國人的餐桌上。

3 結(jié)論

對南極磷蝦的基本營養(yǎng)成分分析結(jié)果表明:蛋白質(zhì)和脂肪含量有著相同的變化趨勢,兩者均在3月份偏低,4月份最高,5月份呈下降趨勢,6～8月份呈穩(wěn)定狀態(tài)。該變化特點可能和南極磷蝦的生長特性以及南極季節(jié)變化相關(guān)。

氨基酸含量分析與評價結(jié)果表明:3～8月份的南極磷蝦E/T值均大于40%,E/N值均大于60%,符合理想蛋白模式,結(jié)合T和E值考慮,4～6月份的南極磷蝦蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值更高,而4月份的為最高,可選擇此期間的南極磷蝦樣品來制成水產(chǎn)飼料等產(chǎn)品。

脂肪酸組成分析結(jié)果表明:3～8月份南極磷蝦中,飽和脂肪酸含量呈逐漸增高,不飽和脂肪酸含量呈逐漸遞減的趨勢。六組中不飽和脂肪酸含量占比均很高,達到60% 以上,以EPA和DHA為主,ω-3/ω-6比例合適。

綜上，4～6月份的南極磷蝦營養(yǎng)價值較高，可選擇該階段對南極磷蝦進行捕撈。本實驗為南極磷蝦的養(yǎng)殖和綜合利用提供了依據(jù)。