曹榮，王善宇，趙玲，劉淇*

(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所， 山東 青島266071；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室海洋藥物與生物制品功能實(shí)驗(yàn)室， 山東 青島 266003)

海參(Holothuroidea)具有極高的營養(yǎng)和保健價(jià)值，是中國傳統(tǒng)的滋補(bǔ)佳品，也是食藥同源的典范[1]。世界范圍內(nèi)的海參品種有1 400多種，中國約有100種，其中仿刺參(Apostichopusjaponicu)是中國海參市場(chǎng)上的主要品種，也是唯一的養(yǎng)殖品種，2018年養(yǎng)殖面積達(dá)238 183 hm2，產(chǎn)量達(dá)到174 340 t[2]?；顓O易發(fā)生自溶，不便于運(yùn)輸和存貯，因此仿刺參多被加工成各類干制品[3]。干參生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量副產(chǎn)物，如內(nèi)臟、生殖腺等，目前這些副產(chǎn)物多被直接丟棄，利用率極低。國內(nèi)學(xué)者曾對(duì)仿刺參體壁和內(nèi)臟進(jìn)行成分檢測(cè)，認(rèn)為仿刺參腸、呼吸樹等內(nèi)臟器官的營養(yǎng)價(jià)值不亞于體壁[4]。Sun等[5]研究發(fā)現(xiàn)仿刺參性腺的蛋白含量高，同時(shí)含有豐富的海參多糖和多種微量元素等。在日本，海參性腺被加工成丸劑、片劑或膠囊產(chǎn)品，價(jià)格極其昂貴。而中國對(duì)海參性腺的開發(fā)利用程度低，相關(guān)研究很少且技術(shù)成果大多停留在實(shí)驗(yàn)室階段，如向怡卉等[6]研究發(fā)現(xiàn)海參生殖腺酶解液風(fēng)味濃厚、營養(yǎng)豐富，可用于制作功能食品；趙鴻霞等[7]優(yōu)化了海參卵的酶解工藝；曹榮等[8]采用響應(yīng)面法使海參性腺水解度達(dá)到63%以上。目前，國內(nèi)市場(chǎng)尚未發(fā)現(xiàn)以海參性腺為原料開發(fā)的商業(yè)化產(chǎn)品。

仿刺參是雌雄異體，生殖腺位于背側(cè)，附著在腸系膜上，通過生殖管與體外相連。在非性成熟期，仿刺參雄、雌性腺的外觀差異很小，性成熟時(shí)，雄性海參和雌性海參會(huì)同時(shí)將配子釋放到海水中受精繁殖。目前有關(guān)仿刺參雄、雌性腺成分分析與加工利用的研究報(bào)道較少。張健等[9]曾以山東煙臺(tái)仿刺參為研究對(duì)象，分別檢測(cè)了卵、精的營養(yǎng)成分，但未明確所采集的樣品是否處于性成熟期，有關(guān)如何進(jìn)行加工利用的論述也較少。

不同地域養(yǎng)殖的仿刺參營養(yǎng)組成有很大差別[10]，是否處于性成熟期對(duì)生殖腺的化學(xué)組成也有顯著影響。為進(jìn)一步豐富仿刺參性腺營養(yǎng)組成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，科學(xué)評(píng)價(jià)仿刺參生殖腺的開發(fā)價(jià)值，本研究以產(chǎn)自青島市黃島區(qū)陳家貢灣海域的仿刺參為研究對(duì)象，選取性成熟期的仿刺參樣品，分離得到雄、雌性腺，系統(tǒng)檢測(cè)了其基本營養(yǎng)成分、脂肪酸、無機(jī)元素、氨基酸以及呈味核苷酸的含量，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其營養(yǎng)價(jià)值和開發(fā)利用前景進(jìn)行了分析，以期為仿刺參資源的高效利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

約50只性成熟的仿刺參于2019年4月下旬采自青島市黃島區(qū)某海參養(yǎng)殖場(chǎng)(35°64' N, 119°83' E)，體重為(300±30)g。采集后立即沖洗，剖腹，分揀出雄、雌性腺，冷凍保存。樣品運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室后，進(jìn)行凍干處理。粉碎后進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)。

氨基酸混樣標(biāo)品、脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品、腺苷酸(adenosine monophosphate，AMP)、肌苷酸(inosine monophosphate，IMP)及鳥苷酸(guanosine monophosphate，GMP)，純度>99.9%，購于美國Sigma公司；濃鹽酸、氯仿及甲醇等生化試劑均為分析純，購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 儀器設(shè)備

5810R型冷凍離心機(jī)購于德國艾本德公司；TYS-200型多功能高速粉碎機(jī)購于浙江省永康市紅太陽機(jī)電有限公司；KDN-08C型定氮儀/數(shù)顯溫控消化爐購于上海新家儀器有限公司；MARS Xpress型微波消解儀購于美國CEM公司；UV-2802型紫外/可見分光光度計(jì)購于尤尼柯儀器有限公司；L-8900型氨基酸自動(dòng)分析儀購于日本日立高新技術(shù)公司；5975C/6890型氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀購于美國安捷倫公司；7500ce型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀購于美國安捷倫公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 基本營養(yǎng)成分測(cè)定

粗蛋白含量的測(cè)定參照GB/T 5009.5—2016中的凱氏定氮法[11]。粗脂肪含量參照GB/T 5009.6—2016中的索氏提取法[12]?；曳趾康臏y(cè)定參照GB/T 5009.4—2016中的高溫灼燒法[13]。

1.2.2 脂肪酸組成測(cè)定

采用氯仿-甲醇法提取總脂，甲酯化后，采用氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀法[14]進(jìn)行分析。氣相色譜條件為：石英毛細(xì)管柱(30.00 m×0.32 mm×0.25 μm)，氦氣作為載氣，流量1.5 mL/min，以3 ℃/min的速度升至230 ℃后保持。質(zhì)譜條件為：電子轟擊離子源，電離能量70 eV，質(zhì)荷比掃描范圍50～500。根據(jù)各組分保留時(shí)間及質(zhì)譜圖，通過檢索NIST譜庫，采用面積歸一化法計(jì)算各脂肪酸含量。

1.2.3 無機(jī)元素含量測(cè)定

準(zhǔn)確稱取1.00 g樣品，微波消解后定容待測(cè)。采用碰撞/反應(yīng)池電感耦合等離子體質(zhì)譜儀法[15]測(cè)定。

1.2.4 氨基酸組成測(cè)定

按照GB/T 5009.124—2016[16]，采用氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定氨基酸組成。其中，水解氨基酸采用濃鹽酸法消化處理樣品。游離氨基酸采用磺基水楊酸法處理樣品，即準(zhǔn)確稱取樣品2.0 g，用0.01 mol/L的鹽酸浸提30 min，過濾，取2 mL濾液加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的磺基水楊酸2 mL，8 000 r/min離心10 min，取上清液過0.45 μm濾膜后，上機(jī)檢測(cè)。

1.2.5 呈味核苷酸測(cè)定

參照湯水粉等[17]的方法略作修改。準(zhǔn)確稱取樣品2.0 g，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的過氯乙酸溶液10.0 mL均質(zhì)，離心后收集上清，中和至pH 6.5，過0.45 μm濾膜。濾液用高效液相色譜儀進(jìn)行測(cè)定，主要參數(shù)為：C18色譜柱，流動(dòng)相為磷酸鹽緩沖液、甲醇混合溶液，流速 1.0 mL/min，進(jìn)樣量10 μL，檢測(cè)波長254 nm。

1.2.6 鮮味評(píng)價(jià)

采用味精當(dāng)量(equivalent umami concentration，EUC)評(píng)價(jià)樣品鮮味程度，計(jì)算公式見式(1)[18]。

EUC(g MSG/100g)=∑aibi+1218(∑aibi)(∑ajbj)

式(1)

式(1)中：ai為鮮味氨基酸的量，g/100 g；bi為鮮味氨基酸相對(duì)于谷氨酸單鈉(monosodium glutamate，MSG)的鮮味系數(shù)(Glu 1.0；Asp 0.077)；1218為協(xié)同作用常數(shù)；aj呈味核苷酸的量，g/100 g；bj為呈味核苷酸相對(duì)于IMP的鮮味系數(shù)(IMP 1.0；AMP 0.18；GMP 2.3)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，結(jié)果以(平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差)表示，采用Duncan多重比較法進(jìn)行組間的差異顯著性分析，P<0.05為差異顯著，P>0.05為差異不顯著。

2 結(jié)果與討論

2.1 仿刺參雄、雌性腺的基本營養(yǎng)組成

仿刺參雄、雌性腺的蛋白、脂肪及灰分含量均有顯著差異(P<0.05)，這種差別與仿刺參繁殖過程中的生理功能密切相關(guān)(表1)。雄性生殖腺主要用于提供精子，構(gòu)成精子的主要成分是蛋白質(zhì)，因而蛋白含量高達(dá)75.82 g/100g，而雌性生殖腺的蛋白含量僅有48.05 g/100g，這與張健等[9]的研究結(jié)果類似。

雌性生殖腺的脂肪含量高達(dá)15.70 g/100g，與張健等[9]的研究結(jié)果(10.18 g/100g)有所不同。仿刺參性成熟時(shí)，性腺往往需要較高的脂肪含量來實(shí)現(xiàn)其生理功能。本研究中檢測(cè)的性腺脂肪含量高，這與所采集的仿刺參樣品處于性成熟期一致。

表1 仿刺參雄、雌性腺基本營養(yǎng)成分Tab.1 Essential nutrients of Apostichopus japonicus gonads

注：以干基計(jì)。同一行標(biāo)注不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

2.2 仿刺參雄、雌性腺的脂肪酸組成

仿刺參雄、雌性腺在脂肪酸含量方面有很大差異，雄性生殖腺的飽和脂肪酸總量、單不飽和脂肪酸總量、多不飽和脂肪酸總量以及脂肪酸總量均顯著低于雌性(P<0.05)(表2)。雄性生殖腺中除C17:0、C18∶1n-9t及C20∶4n-6外，其他種類脂肪酸的含量均顯著低于雌性(P<0.05)。脂肪酸比例方面，雄性生殖腺中含量最高的飽和脂肪酸為C18∶0，占脂肪酸總量的11.022%；含量相對(duì)較高的單不飽和脂肪酸為C20∶1(5.521%)和C18∶1n-9t(5.334%)；多不飽和脂肪酸中C20∶5n-3含量最高，占脂肪酸總量的比例高達(dá)39.474%，其次是C20∶4n-6(9.969%)和C22∶6n-3(9.891%)。雌性生殖腺中含量最高的飽和脂肪酸也是C18∶0(10.368%)；單不飽和脂肪酸中，C16∶1和C18∶1n-9c比例相對(duì)較高，這與雄性生殖腺有所不同；多不飽和脂肪酸中同樣是C20∶5n-3含量最高。本研究所測(cè)得的仿刺參雄、雌性腺脂肪酸含量與Sun等[5]及張健等[9]的研究結(jié)果明顯不同，可能原因與研究所采集的樣品是否處于性成熟期有關(guān)。多不飽和脂肪酸可以起到降血脂、降膽固醇及抗氧化等作用，尤其是C20∶5n-3(EPA)和C22∶6n-3(DHA)對(duì)人的智力發(fā)育至關(guān)重要。仿刺參生殖腺具有很高的多不飽和脂肪酸含量，可作為生產(chǎn)功能性脂質(zhì)產(chǎn)品的原材料。

表2 仿刺參雄、雌性腺脂肪酸組成Tab.2 Fatty acid compositions of Apostichopus japonicus gonads

續(xù)表2，Tab.2 Continued

注：“—”指未檢測(cè)出。下同。

2.3 仿刺參雄、雌性腺的無機(jī)元素組成

仿刺參性腺中含有豐富的無機(jī)元素(表3)。常量元素中，Na、K含量較高，這與張健等[9]檢測(cè)到仿刺參生殖腺中Mg、Ca含量相對(duì)較高的結(jié)果有所不同。檢測(cè)到的微量元素多達(dá)36種，與之前的研究結(jié)果也有明顯差異[4, 9]。雄性和雌性生殖腺中人體必需微量元素的總量分別為21.5 mg/kg和38.7 mg/kg，二者差異明顯。在種類方面，雄性生殖腺中Fe、Zn、Sr、Cu及Rb含量相對(duì)較高，而雌性生殖腺中含量較高的微量元素依次是Zn、Fe、Sr、Cu及Rb，與雄性略有不同。微量元素在人體生長發(fā)育、代謝調(diào)控、免疫和生殖等方面具有重要的生理功能，仿刺參性腺中含有豐富的微量元素，可以作為營養(yǎng)元素補(bǔ)充型產(chǎn)品的生產(chǎn)原料。

表3 仿刺參雄、雌性腺無機(jī)元素組成Tab.3 The composition of mineral elements inApostichopus japonicus gonads

注：“*”表示人體必需微量元素。

2.4 仿刺參雄、雌性腺的水解氨基酸組成

如表4所示，仿刺參雄性生殖腺的水解氨基酸總量和其中的必需氨基酸總量分別為55.71 g/100g和23.49 g/100g，均顯著高于雌性(P<0.05)。聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)對(duì)優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的判定標(biāo)準(zhǔn)是ΣEAA/ΣAA為0.4左右、ΣEAA/ΣNEAA在0.6以上[19]，參照這一標(biāo)準(zhǔn)，仿刺參雄、雌生殖腺均符合FAO/WHO推薦的蛋白質(zhì)理想模式。

在氨基酸組成上，仿刺參雄、雌性腺的氨基酸比例較為接近，其中雄性生殖腺中谷氨酸(Glu)、天門冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、亮氨酸(Leu)含量相對(duì)較高，雌性生殖腺中含量較高的氨基酸依次為Glu、Asp、賴氨酸(Lys)和Leu。Sun等[5]曾檢測(cè)發(fā)現(xiàn)仿刺參性腺中Glu、Asp、Lys含量相對(duì)較高，本研究結(jié)果與之類似。氨基酸不僅有重要的營養(yǎng)價(jià)值，其中部分種類還具有藥效功能，如Asp、Glu、Gly、酪氨酸(Tyr)和精氨酸(Arg)等，這些氨基酸在仿刺參性腺中含量也較高，其中Arg可刺激垂體釋放生長激素，是維持嬰幼兒生長發(fā)育必不可少的氨基酸，同時(shí)也是精子蛋白的主要成分，有促進(jìn)精子生成、提供精子運(yùn)動(dòng)能量的作用[20]。由此推斷，仿刺參性腺屬于優(yōu)質(zhì)蛋白，具有很高的開發(fā)利用價(jià)值。

注：*為必需氨基酸(essential amino acid，EAA)；NEAA為非必需氨基酸(non-essential amino acid)；AA為氨基酸(amino acid)。

2.5 仿刺參雄、雌性腺游離氨基酸、呈味核苷酸含量及鮮味評(píng)價(jià)

游離氨基酸對(duì)水產(chǎn)品的滋味有重要貢獻(xiàn)。盡管仿刺參雄、雌性腺的游離氨基酸總量有顯著差異(P<0.05)，但種類比例較為接近，含量最高的種類均是Gly和Glu，且鮮味氨基酸總量和甜味氨基酸總量也無顯著差異(P>0.05)(表5)。雄性生殖腺中Leu含量顯著高于雌性(P<0.05)，這是造成雄性生殖腺游離氨基酸總量和苦味氨基酸總量高于雌性的主要原因。

表5 仿刺參雄、雌性腺游離氨基酸組成Tab.5 Free amino acid compositions of Apostichopus japonicus gonads

注：“+”表示總體愉悅，“-”表示總體不愉悅。ND指尚未明確。

呈味核苷酸是影響水產(chǎn)品滋味的另一類重要物質(zhì)，其中AMP、GMP及IMP呈鮮味，且與鮮味氨基酸有協(xié)同效應(yīng)，對(duì)整體滋味有重要貢獻(xiàn)[22]。仿刺參雄性生殖腺中的AMP、GMP及IMP含量均顯著高于雌性(P<0.05)(表6)。

通常采用EUC評(píng)定樣品的鮮味程度，經(jīng)計(jì)算，仿刺參雄、雌性腺的EUC分別為240.27 gMSG/100g和48.81 gMSG/100g，明顯高于大黃魚(Pseudosciaenacrocea)(13.43 gMSG/100g)[23]、卵形鯧鲹(Trachinotusovatus)(7.92 gMSG/100g)[24]和脊尾白蝦(Exopalaemoncarinicauda)(12.98 gMSG/100g)[25]等常見的水產(chǎn)品種類。由此，以仿刺參生殖腺為原料開發(fā)的產(chǎn)品在鮮味方面存在優(yōu)勢(shì)，易被消費(fèi)者接受。

表6 仿刺參雄、雌性腺呈味核苷酸含量Tab.6 Flavored nucleotides of Apostichopus japonicusgonads

3 結(jié)論

仿刺參雄、雌性腺的營養(yǎng)成分組成有很大差異。與雌性生殖腺相比，雄性生殖腺的蛋白和灰分含量顯著偏高(P<0.05)，而脂肪含量顯著偏低(P<0.05)。在脂肪酸組成上，雄、雌性腺均是以不飽和脂肪酸為主，尤其是C20:5n-3(EPA)含量較高。仿刺參性腺中微量元素含量高且種類豐富，雌性生殖腺的人體必需微量元素總含量高于雄性。雄、雌性腺水解氨基酸組成較為接近，均屬于優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。二者的游離氨基酸均以Gly(甜味)和Glu(鮮味)為主，雄性生殖腺中的呈味核苷酸含量更高，因此鮮味更為明顯。綜合分析認(rèn)為，仿刺參生殖腺營養(yǎng)價(jià)值高，具有良好的開發(fā)利用前景，適宜用作開發(fā)營養(yǎng)強(qiáng)化型產(chǎn)品、功能脂質(zhì)產(chǎn)品等。后續(xù)研究將重點(diǎn)分析仿刺參雄、雌性腺中海參多糖、皂苷等活性成分的種類、含量及功效。