王婷婷,鄭麗杰,韓 威,王欣之,3,劉 睿,3,程建明,3,吳 皓,3,*

(1.南京中醫(yī)藥大學藥學院,江蘇南京 210023; 2.江蘇省海洋藥用生物資源研究與開發(fā)重點實驗室,江蘇南京 210023; 3.江蘇省中藥資源產業(yè)化過程協同創(chuàng)新中心,江蘇南京 210023)

滸苔(Ulvaprolifera)來源于綠藻門石莼科,廣泛分布于我國東海、黃海海域。近年來,隨著海洋環(huán)境的變化,滸苔在江蘇、山東海域頻繁爆發(fā),據《2017年中國海洋環(huán)境狀況公報》,近5年平均覆蓋面積達552 km2,僅打撈處理的費用就需要1億元/年,給養(yǎng)殖業(yè)、旅游業(yè)造成了更大的經濟損失。

為了綜合利用滸苔這一廢棄生物資源,國內外研究人員做了很多努力。何清等[1]發(fā)現滸苔中含有大量的水溶性和不溶性膳食纖維,鐘禮云[2]證明其能降血脂、潤腸通便;周慧萍等[3-4]首次對滸苔多糖進行提取分離純化,并發(fā)現其能降血脂、抗衰老;李憲璀等[5]發(fā)現滸苔中富含C16和C18系多不飽和脂肪酸,提示滸苔作為廢棄資源具有開發(fā)成多系列高值化產品的潛力。但文獻研究發(fā)現,浙江、江蘇、山東海域滸苔中粗蛋白、粗脂肪、粗纖維等功效性成分的含量存在較大差異[6],且近年來海域污染嚴重,導致滸苔中砷、鉛等有害元素超標,對原料中有害元素也需進行有效的控制。因此,課題組從東海到黃海海域,在滸苔資源儲量大的5個海域——福建福州、浙江寧波、江蘇南通、江蘇鹽城、山東青島進行樣品采集,采用常規(guī)理化方法對滸苔中功效成分及有害成分進行系統(tǒng)的分析,對不同海域滸苔的品質進行評價,以期為滸苔質量標準的建立、滸苔資源的綜合利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

滸苔藻體樣本采集的具體信息見表1,各海域分別采集3份,洗凈泥沙,50 ℃干燥6 h,密封包裝于干燥器儲存,由南京中醫(yī)藥大學陳建偉教授鑒定種屬;鼠李糖 中國食品藥品檢定研究院;17種氨基酸混合標準品 Sigma公司;多元素標準溶液 國家有色金屬及電子材料分析測試中心;乙腈 色譜純,德國默克公司;65%硝酸 分析純,德國默克公司;醋酸鈉、苯酚、HCl、H2SO4、K2SO4、CuSO4、NaOH、H3BO3分析純,國藥集團化學試劑有限公司。

表1 樣本采集信息Table 1 Sample collection information

NexlON350D電感耦合等離子體質譜儀 美國Perkin Elmer公司;Waters2695高效液相色譜儀、Waters2489UV檢測器 美國Waters公司;Biomate3S型紫外可見分光光度計、BP211D型電子天平 德國Sartorious公司;SXL-1216型程控式馬弗爐 國華電器有限公司;OLB9830型半自動凱氏定氮儀 濟南安賽醫(yī)療器械有限公司。

1.2 實驗方法

滸苔,粉碎,過40目篩。功效成分、有害成分檢測方法具體見表2。

表2 滸苔功效成分、有害成分檢測方法Table 2 Method for detecting the efficacy components and harmful components of Ulva prolifera

1.3 數據分析

同海域3個樣本的實驗數據用“三個樣本的平均值±標準差”表示。實驗數據采用SPSS 22.0軟件進行處理,用S-N-K多重比較檢驗各海域滸苔間各類成分的顯著性水平,P<0.05為顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 功效成分含量分析

2.1.1 膳食纖維 膳食纖維為滸苔的主要功效性成分,根據水溶性不同可分為不溶性膳食纖維(IDF)和可溶性膳食纖維(SDF),IDF通過產生機械性蠕動發(fā)揮通便等作用,SDF則活性更強,可發(fā)揮代謝功能降脂、降糖,且SDF更易被腸道微生物降解利用,促進有益菌生長,改善腸道環(huán)境[19]。采用酶重量法對多海域滸苔中膳食纖維的含量進行測定,結果見表3。不同海域滸苔總膳食纖維(TDF)含量在35%～50%之間,其中青島的TDF含量最高,達49.33%,含量由大到小的順序為青島>寧波>福州>南通>鹽城,各海域間存在顯著性差異(P<0.05)。不同海域滸苔IDF含量在23%～29%之間,福州滸苔IDF含量最高達28.12%,含量由大到小的順序為福州>青島>南通>寧波>鹽城,各海域間存在顯著性差異(P<0.05)。不同海域SDF含量在11%～23%之間,其中青島含量最高,達22.03%,含量由大到小的順序為青島>寧波>鹽城>南通>福州,除福州滸苔和南通滸苔的SDF含量無顯著性差異,其他海域均差異顯著(P<0.05)。若以膳食纖維為評價指標,青島滸苔TDF、SDF含量最高,品質最佳。

表3 不同海域滸苔膳食纖維含量(以干重計)Table 3 Dietary fiber content in Ulva prolifera in different sea areas(measured by dry weight)

2.1.2 水溶性多糖 滸苔中水溶性多糖活性顯著,可抗氧化[20],促進葡萄糖代謝[21]，能顯著增強正常小鼠和免疫抑制小鼠的免疫功能[22],也能降低肝HMG-CoA還原酶的表達,減輕非酒精性脂肪肝[23]。采用苯酚-硫酸法對不同海域滸苔中水溶性多糖的含量進行測定,結果見表4。不同海域滸苔水溶性多糖的含量為9%～17%,其中青島滸苔含量最高為16.92%,含量由大到小的順序依次為青島>寧波>鹽城>南通>福州,各海域間差異顯著(P<0.05)。若以水溶性多糖含量為評價指標,青島海域滸苔品質最佳。

表4 不同海域滸苔水溶性多糖含量(以干重計)Table 4 Water-soluble polysaccharide content in Ulva prolifera in different sea areas(measured by dry weight)

2.1.3 粗蛋白 滸苔是一種高蛋白藻類,其蛋白質具有ACE抑制活性[24],對體內外EMT6乳癌細胞的抑制率可達25%[25]。采用凱氏定氮法對滸苔中粗蛋白含量進行測定,結果見表5。不同海域滸苔粗蛋白含量在15%～39%之間,其中鹽城滸苔粗蛋白含量最高,達38.70%,青島滸苔含量最低為15.06%,含量由大到小的順序為鹽城>福州>南通>寧波>青島,不同海域間差異顯著(P<0.05)。若以粗蛋白含量為評價指標,鹽城滸苔品質最佳,其次為福州、南通滸苔。

表5 不同海域滸苔粗蛋白含量(以干重計)Table 5 Crude protein content in Ulva prolifera in different sea areas(measured by dry weight)

2.1.4 水解氨基酸、游離氨基酸 滸苔含有多種人體必需氨基酸(EAA)、非必需氨基酸(NEAA)及呈味氨基酸(FAA)。采用HPLC柱前衍生化法對多海域滸苔中水解、游離氨基酸含量進行測定,結果見表6。不同海域滸苔總氨基酸含量在149～274 g/kg之間,其中鹽城含量最高為273.72 g/kg,青島含量最低為149.75 g/kg,含量由大到小的順序為福州>鹽城>南通>寧波>青島。游離氨基酸在人體內可直接被吸收,不同海域滸苔游離氨基酸含量較低,在0.4～1.1 g/kg之間,其中青島含量最高為1.059 g/kg,寧波含量最低為0.423 g/kg,含量由大到小的順序為青島>鹽城>南通>福建>寧波。不同海域滸苔呈味氨基酸占總氨基酸均大于40%,青島達71.82%,其中鮮味氨基酸(Glu、Asp)含量最高。以呈味氨基酸為評價指標,青島滸苔鮮味最佳,但其膳食纖維含量較高,食用口感較差;以FAO/WTO推薦的理想蛋白氨基酸組成模式(CEAA/CTAA≥40%;CEAA/CNEAA≥60%)為標準,寧波、南通滸苔蛋白品質較佳。

表6 不同海域滸苔水解氨基酸、游離氨基酸含量(以干重計)Table 6 Hydrolyzed amino acid and free amino acid contents of Ulva prolifera in different sea areas(measured by dry weight)

2.1.5 脂肪酸 滸苔中多不飽和脂肪酸(PUFAs)種類豐富,能增強記憶和思維能力,降低心腦血管疾病的患病率,營養(yǎng)價值高。本實驗采用索氏提取滸苔中粗脂肪,GC-MS對脂肪酸進行分析,結果見表7。不同海域滸苔粗脂肪得率在0.2%～0.8%之間,其中鹽城滸苔粗脂肪得率最高,達0.78%,青島滸苔最低為0.23%,二者有顯著性差異(P<0.05)。在滸苔中共檢測出22種脂肪酸,其中以C16和C18系脂肪酸為主。飽和脂肪酸(SFA)中棕櫚酸相對含量最高,單不飽和脂肪酸(MFA)中油酸相對含量最高,多不飽和脂肪酸中α-亞麻酸相對含量最高,符合綠藻脂肪酸特征[26]。滸苔中各類脂肪酸占比相對穩(wěn)定,海域差異性相比膳食纖維、多糖等較小。各海域滸苔中PUFAs/總脂肪酸>50%,其中鹽城、寧波滸苔達60%;n-3 PUFAs含量均高于n-6 PUFAs;寧波滸苔EPA相對含量最高,占總脂肪酸的1.19%,與其他海域滸苔差異顯著(P<0.05)。若以脂肪酸營養(yǎng)價值為評價指標,寧波、鹽城滸苔脂肪酸品質較佳。

表7 不同海域滸苔中脂肪酸相對百分比(以干重計)Table 7 Relative percentage of fatty acids in Ulva prolifera in different sea areas(measured by dry weight)

2.1.6 礦物元素 滸苔細胞壁帶負電荷,易與周圍環(huán)境中的陽離子結合,故藻體中含有豐富的礦物元素。采用ICP-MS對不同海域滸苔中礦物元素進行含量測定,結果見表8。不同海域滸苔礦物元素含量差異較大,但存在一定的規(guī)律。5種常量元素中Ca、Mg含量均較高,其中寧波滸苔Ca含量最高為23313.83 mg/kg,鹽城滸苔Mg含量最高為10478.13 mg/kg。在滸苔中亦檢測出人體必需的多種微量元素,如:Fe、Zn、Cu、Co等,其中南通滸苔Fe含量最高達4967.41 mg/kg,可開發(fā)成補鐵產品。綜上,不同海域滸苔中礦物元素含量均較高,可用于人體礦物元素的補充,但同時要防止攝入過量導致中毒。

表8 不同海域滸苔中礦物元素含量(以干重計)Table 8 Mineral element contents in Ulva prolifera in different sea areas(measured by dry weight)

2.2 有害成分含量分析

2.2.1 有害元素 Cd、Pb、Cr、As、Hg等有害元素在人體內代謝緩慢,蓄積后會對身體造成損傷。采用ICP-MS對滸苔中有害元素的含量進行測定,結果見表9。不同海域滸苔中Hg含量均低于藻類制品最高允許限量(0.5 mg/kg),且各海域間無顯著性差異。不同海域滸苔中Cd、Pb、Cr、As含量存在不同程度的超標問題,其中鹽城滸苔Cd含量(5.57 mg/kg)高于保健食品最高允許限量(2.0 mg/kg),其他海域均符合要求;青島滸苔中Pb含量低于藻類制品最高允許限量(1.0 mg/kg),其他海域均超標,鹽城Pb含量最高達6.38 mg/kg;滸苔中Cr、As的含量分別在2.5～13.5和5.0～9.5 mg/kg之間,各海域間存在顯著性差異(P<0.05),均高于藻類制品Cr、As最高允許限量(1.0 mg/kg),其中南通滸苔的Cd、As含量最高,分別為13.18、9.13 mg/kg;與其他海域相比,青島滸苔中有害元素含量較低。滸苔中有害元素含量多超標,產品開發(fā)時應對其有害元素進行脫除,使其達到國家標準。

表9 不同海域滸苔中有害元素含量(以干重計)Table 9 Harmful element contents in Ulva prolifera in different sea areas(measured by dry weight)

2.2.2 灰分、酸不溶性灰分 灰分反映樣品中無機鹽的含量,酸不溶性灰分表征樣品中氧化硅和摻入泥沙的含量。采用熾灼殘渣法對滸苔中灰分進行含量測定,結果見表10。不同海域滸苔總灰分、酸不溶性灰分含量分別為13%～17%、0.8%～6.0%,各海域間差異顯著(P<0.05),其中青島滸苔總灰分含量最高,達17.22%;南通滸苔酸不溶性灰分含量最高,達5.66%,與其采于泥沙型灘涂,泥沙含量較高有關。滸苔生長環(huán)境含鹽量高,藻體管狀中空或壓扁狀,分支較多,難洗凈,采集后需用大量淡水清洗,降低無機鹽和泥沙含量。

表10 不同海域滸苔中總灰分、酸不溶性灰分含量(以干重計)Table 10 Total ash and acid-insoluble ash content in Ulva prolifera in different sea areas(measured by dry weight)

3 討論

滸苔資源豐富,含有多種功效成分,可在中醫(yī)藥理論的指導下對滸苔進行藥用研究,將爆發(fā)的滸苔變廢為寶。本文對滸苔中化學成分進行全面分析,比較不同海域滸苔的品質,探究滸苔資源優(yōu)勢。實驗結果表明:不同海域滸苔各類成分的含量存在明顯差異,品質不一,各有優(yōu)劣。

滸苔中膳食纖維含量較高,其中青島滸苔尤甚,TDF、SDF含量高達49.33%、22.03%,與水果蔬菜相比儲量更為豐富,是更好的膳食纖維來源。結合文獻報道,青島滸苔膳食纖維膨脹力和持水力可達11.20 mL/g和852%[27],遠高于西方國家常用的麩皮標準膳食纖維(4 mL/g和400%),且藥理實驗表明膳食纖維除潤腸通便外,還能發(fā)揮降糖、降脂、調節(jié)腸道菌群的作用[2,9],表明青島滸苔具有開發(fā)為膳食纖維類產品的巨大潛力。

滸苔含有豐富的蛋白,氨基酸種類齊全,其中南通滸苔中粗蛋白含量較高(36.66%),氨基酸組成接近FAO/WTO推薦的理想蛋白模式,且纖維含量低、鮮味氨基酸含量高,口感適宜,可開發(fā)成食用品和蛋白補充類產品。

PUFAs是膳食中的重要營養(yǎng)素,中國營養(yǎng)學會推薦n-6/n-3 PUFAs適宜比值為4～6∶1[28],比例失衡會增加癌癥、心血管疾病等慢性病的發(fā)病率,而調查顯示,中國居民膳食中n-6/n-3 PUFAs比例為7～8∶1[29],超過推薦范圍,可通過提高n-3 PUFAs的攝入維持平衡。本實驗結果顯示不同海域滸苔中n-3 PUFAs含量均高于n-6 PUFAs,且含有EPA,其中寧波、鹽城滸苔n-3 PUFAs、EPA含量相對較高,脂肪酸品質較佳,可開發(fā)成脂肪酸類健康產品,調節(jié)人體n-6/n-3 PUFAs比例,預防治療慢性疾病。

滸苔中富含羧基和羥基等可與有害元素結合的位點,易于吸附海水中的有害元素。隨著重工業(yè)的發(fā)展,海水污染程度逐年加重,滸苔中有害元素的含量呈不斷增長的趨勢,不同海域滸苔中有害元素的含量由多不超過藻類制品、保健食品最高允許限量,發(fā)展成多嚴重超標,問題嚴峻。因此滸苔在產品開發(fā)時不能直接投料使用,需做無害化處理,確保產品的安全性。目前此類技術尚不成熟,課題組后續(xù)將圍繞滸苔乃至藻類有害元素的脫除技術進行研究,為滸苔的進一步研發(fā)提供科學數據。