,　,　,刘英

(1.河北农业大学食品科技学院,河北保定 071000;2.河北农业大学海洋学院,河北秦皇岛 066000)

羊栖菜(S.fusiforme),又称玉海草、灯笼藻、胡须泡、药茶、鹿尾菜,其干燥藻体可全部入药,称为海藻,习称“小叶海藻”[1-2],隶属褐藻门马尾藻科马尾藻属,是暖温带-亚热带性海藻[3],其生长范围广,在我国北自辽东半岛南到广东雷州半岛均有分布,生物量大,是继海带、裙带菜、紫菜、石花菜之后,又一个具广阔发展前途的经济藻类[4]。海藻中各基本营养成分含量因生长地域、环境、季节等变化呈现显著差异,国外已有关于季节变化对羊栖菜营养成分影响的研究[5],Nagato Yuko等[6]分析了日本九州北部的羊栖菜在十个月的时间里的营养形态和繁殖状态的季节性变化。我国羊栖菜营养成分的相关研究已十分充分,崔海峰[3]分析了浙江洞头不同品系羊栖菜的营养成分及其随生长时间的变化;林建云等[7]分析了福建海域羊栖菜的营养成分。多数研究只是单一分析某海域羊栖菜的营养,未就某营养成分与其他海域羊栖菜进行比较,且原料来源多集中于大连沿海、浙江洞头及福建沿海等地区,而渤海地区羊栖菜的营养成分分析未见报道。本文分析渤海地区羊栖菜的营养价值,与其他褐藻、红藻、绿藻等的常规营养成分进行比较;对羊栖菜氨基酸组成和含量进行分析与营养评价;将羊栖菜的脂肪酸组成含量与其它产地羊栖菜进行比较分析,同时测定羊栖菜中部分微量元素含量,进行安全性分析,以期对渤海地区羊栖菜的深加工及髙值化利用提供基础资料。

1　材料与方法

1.1　材料与仪器

羊栖菜渤海养殖;磷酸二氢钾天津市凯通化学试剂有限公司;氯化钾天津欧博凯化工有限公司;硝酸、硫酸、盐酸天津市风船化学试剂科技有限公司;正己烷色谱纯,天津欧博凯化工有限公司;乙腈、甲醇色谱纯,成都市科隆化学品有限公司;石油醚、氢氧化钠、四氯化碳、氨水、无水葡萄糖、苯酚分析纯,天津市凯通化学试剂有限公司;硫酸铜、氢氧化钾、二乙基二硫代氨基甲酸钠、乙酸分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司;高氯酸分析纯,天津市鑫源化工有限公司;钼酸铵、酚红、硝酸分析纯,天津市风船化学试剂科技有限公司;无水乙醇分析纯,天津市东丽区泰兰德化学试剂厂;乙酸钠、过氧化氢分析纯,天津欧博凯化工有限公司;亚硫酸钠、2,4-二硝基苯分析纯,国药试剂化学试剂有限公司;标准品:金属铜,金属镉,金属铅,纯度均大于99.99%济南众标科技有限公司;18种氨基酸标准品、26种脂肪酸甲酯标准品中国计量科学研究院。

FD-1型冷冻干燥机北京德天佑科技发展有限公司;DC-100型高速多功能磨粉机浙江武义鼎藏日用金属制品厂;FM11高温马弗炉北京安捷来勒科技有限公司;721型分光光度计上海舜宇恒平科学仪器有限公司;QL-861型涡旋振荡器海门市其林贝尔仪器制造有限公司;Neofuge 15R高速冷冻离心机上海力申科学仪器有限公司;TANK微波消解仪济南海能仪器股份有限公司;ZEEnit 700P原子吸收光谱仪德国耶拿分析仪器股份公司;高效液相色谱仪Waters e2695 Separations Module,2998 PDA Detector;气质联用仪Agilent Technologies 7890B GC,5977A MSD,7693 Autosampler;AFS-3100 双道原子荧光光度计北京科创海光仪器有限公司。

1.2　实验方法

1.2.1羊栖菜预处理预处理采用冷冻干燥法,具体操作如下:羊栖菜冲洗沥干,脱脂滤纸除去表面水分,适当剪切后置于冷冻干燥托盘,样品厚度不超过1 cm,-50 ℃下真空冷冻干燥24 h。样品冷冻干燥后磨粉,过100目标准筛,用自封袋收集,于内置有效干燥剂的干燥器中保存。

1.2.2羊栖菜常规营养成分及含量分析水分:直接干燥法[8];粗蛋白:凯氏定氮法[9];粗脂肪:索氏抽提法[10];粗纤维:酸碱水解法[11];灰分:灼烧残渣法[12];总糖:苯酚-硫酸法[3,13-14],取一定量羊栖菜粉末悬浊液,加入苯酚、浓硫酸,迅速振荡均匀,放置 30 min,在波长490 nm处测定吸光度,与系列标准葡萄糖溶液对比,计算总糖含量。

1.2.3羊栖菜氨基酸测定及评价方法氨基酸测定:采用柱前衍生反相高效液相色谱法[15]对羊栖菜的氨基酸组成及含量进行分析。标准品和盐酸水解后的样品均以2,4-二硝基氯苯为柱前衍生剂,进行柱前衍生,过有机膜后上机测定。氨基酸的评价:根据联合国粮农组织(Food and Agriculture Organization,FAO)和世界卫生组织(World Health Organization,WHO)在1973年建议的氨基酸评分模式[16]及中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所提出的鸡蛋蛋白质评分标准模式[17]对羊栖菜的氨基酸组成及含量进行营养评价。氨基酸评分(amino acid score,AAS)、化学评分(chemical score,CS)、必需氨基酸指数(essential amino acid index,EAAI)[18]的计算公式如下:

AAS=[待评蛋白质氨基酸含量(mg/gN)]/[FAO/WHO评分标准模式中同种氨基酸含量(mg/gN)]

CS=[待评蛋白质氨基酸含量(mg/gN)]/[鸡蛋蛋白质中同种氨基酸含量(mg/gN)]

式中:n为参与比较的氨基酸数目;t为待评蛋白质的氨基酸含量,mg/g N;s为全鸡蛋蛋白质的氨基酸,mg/g N;mg/g N为每克氮中氨基酸的毫克数(羊栖菜粗蛋白中氨基酸的含量×62.5)。

1.2.4羊栖菜脂肪酸组成及含量分析脂肪酸组成及含量分析采用气质联用色谱法[15]。羊栖菜粉以氯仿-甲醇提取脂肪酸混合物,硫酸-甲醇进行甲酯化,正己烷萃取,过有机膜,自动进样。GC分析条件:色谱柱:HP-INNOWAX石英毛细管柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm);进样口温度240 ℃;进样类型:分流式,分流比25∶1;进样量1 μL;柱流速1.46 mL/min;载气为氦气;升温程序如表1。

表1　柱箱升温程序Table 1　Work condition of microwave digestion

MS分析条件:离子源温度230 ℃;接口温度250 ℃;四极杆温度150 ℃;调谐类型EI;采集方式:全扫描;扫描范围33～500 amu/s。

表2　微波消解仪工作条件Table 2　Work condition of microwave digestion

表3　羊栖菜与其他几种藻类基本营养成分比较(%,干重)Table 3　The content of general nutrients compositions of Sargassum fusiforme and some other algae(%,dry weigh)

注：“-”表示未测定或文献未注明,a表示粗纤维与总糖含量之和。

1.2.5部分微量元素含量分析铜含量:二乙基二硫代氨基甲酸钠法[19];汞含量:原子荧光光谱法[20];砷含量:原子荧光光谱法[21];铅、镉含量:微波消解-火焰原子吸收法[22],微波程序如表2所示,原子吸收参数:元素Pb谱线波长283.3 nm,元素Cd谱线波长228.2 nm,灯电流10 mA,火焰类型:乙炔-空气,燃气流量65 L/h,燃烧头高度6 mm,狭缝宽度1.2 nm,背景矫正:D2灯扣背景,除谱线波长外,两者参数相同。

1.3　数据分析

本文数据用Excel处理,采用三次平行实验的平均值,以平均值±标准差的形式表示,小数点后保留两位有效数字。

2　结果与分析

2.1　一般营养成分及含量

结果表明,羊栖菜鲜藻的含水量为83.16%,冷冻干燥后羊栖菜粉含水量降低至7.38%,主要成分为碳水化合物,含量约45.77%,其中粗纤维含量10.16%,比浙江洞头羊栖粗纤维含量稍高,总糖含量基本一致,粗蛋白含量为6.05%,灰分含量15.07%,与浙江洞头及大连羊栖菜相比,渤海羊栖菜蛋白质及灰分含量均偏低,而粗脂肪含量0.74%,介于两者之间。本文原料羊栖菜来自渤海,与李八方[23]、李波[26]等测定的浙江温州洞头县羊栖菜的各项营养成分相比,含量有较大变化,说明羊栖菜的营养成分含量与地域和原料前处理方式有关。除产地、前处理等因素外,羊栖菜营养成分的变化还与其藻龄、季节等因素有关[27]。羊栖菜脂肪含量比海带(褐藻)、江蓠(红藻)高,粗纤维含量比江蓠和长茎葡萄蕨藻(绿藻)的高,灰分含量与海带、江蓠不相上下,而稍低于长茎葡萄蕨藻,说明羊栖菜脂肪含量相对丰富,且富含膳食纤维,可以为人体提供必需的营养素,同时可作为矿物质源,为人类提供矿物质。

2.2　氨基酸组成分析

羊栖菜氨基酸含量见表4。除色氨酸水解被破坏,胱氨酸未检出以外,一共检测到16种氨基酸,必需氨基酸(essential amino acid,EAA)含量为20.01 mg/g,非必需氨基酸(non-essential amino acid,NEAA)总量为24.45 mg/g,氨基酸总量(total amino acid,TAA)为44.46 mg/g。EAA/TAA为45.01%,EAA/NEAA为81.84%,符合WHO/FAO在1973年推荐的理想蛋白质模式(EAA/TAA在40%左右,EAA/NEAA在60%以上)[25],说明羊栖菜氨基酸组成比例合理,可以提供优质蛋白质。羊栖菜中鲜味氨基酸[15](Asp、Glu)含量10.85 mg/g,占氨基酸总量的24.40%,与甘味有关的氨基酸[15](Gly、Ala、Ser、Pro)含量11.26 mg/g,占氨基酸总量的25.33%,呈味氨基酸占氨基酸总量的49.73%,与林建云[7]所测羊栖菜呈味氨基酸含量(47.9%)基本一致。利用羊栖菜浓郁的海藻鲜味加工即食羊栖菜[28]、羊栖菜保健休闲食品,例如果冻、蛋糕、面包[29-31]等,以及羊栖菜调味料[32]等具有独特风味的海藻食品,可实现羊栖菜的髙值化利用。

表4　羊栖菜的氨基酸组成及含量Table 4　Amino acids composition and content of Sargassum fusiforme

注：“*”为必需氨基酸,“-”表示未检出。

表5　羊栖菜必需氨基酸组成的评价Table 5　Evaluation of essential amino acids in Sargassum fusiforme(mg/g,N)

以氨基酸评分、化学评分及必需氨基酸指数对羊栖菜蛋白质的氨基酸进行评价,结果如表5所示。由表中的AAS和CS可知,羊栖菜的限制性氨基酸[18]为甲硫氨酸+胱氨酸,EAAI为70.94,为良好蛋白质来源。

2.3　脂肪酸组成分析

从渤海羊栖菜粉所提取的油脂中共检测出14种脂肪酸,其中饱和脂肪酸(saturated fatty acid,SAFA)6种,含量占脂肪酸总量的47.76%,单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acid,MUFA)4种,含量15.41%,多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)4种,含量36.82%。SAFA以棕榈酸(C16∶0)为主,含量为脂肪酸总量的42.76%,MUFA中油酸(C18∶1n-9)含量最高,占总脂肪酸含量的7.76%,PUFA中含量最高的花生四烯酸(C20∶4n-6,arachidonic acid,AA),占20.82%,是人体的一种必需脂肪酸,作为结构脂类,广泛存在于哺乳动物的器官、肌肉组织中,同时也是多种生物活性物质的前体[34]。羊栖菜中亚油酸和亚麻酸含量约为脂肪酸总量的10.83%,两者不仅是磷脂的重要组成部分,也是合成前列腺的前体物质,还对胆固醇的代谢有重要作用[35]。羊栖菜中EPA(C20∶5n-3,eicosapentaenoic acid,EPA)含量为脂肪酸总量的5.17%,具有抗炎、调节免疫等生理活性,对心脑血管疾病、过敏性疾病及癌症等具有一定程度的预防作用[36],是人体和动物的必需脂肪酸,有研究表明,海洋藻类是最为理想EPA来源,产率比利用真菌和细菌培养高出1～2个数量级[37]。由表6可以看出,不同海域羊栖菜的脂肪酸组成及含量虽有一定差异,但其特征脂肪酸均为C16∶0,含量高达总脂肪酸含量的40%,且三者均含有陆生植物中罕有的奇数脂肪酸C15∶0,羊栖菜油脂具有水生与陆生植物油脂的共性,具有较高的营养价值。

表6　不同海域羊栖菜的脂肪酸组成及含量比较Table 6　Comparison of fatty acid composition and content of Sargassum fusiforme in different seas

注：“-”表示未检出。

2.4　部分微量元素含量

在海洋环境污染日益严重的情况下,对海洋藻类中的金属含量进行分析和安全性评价显得尤为重要。经测定,羊栖菜中的Pb、Cd、Cu、Hg、As含量分别为4.96、0.54、6.64、0.0003、0.22 mg/kg,根据GB 19643-2016 食品安全国家标准 藻类及其制品中的污染物限量标准[38]和GB 2762-2017 食品中污染物限量标准[39],藻类及其制品中铅的限量标准为1 mg/kg(干重),参照药用植物及制剂外经贸绿色行业标准[40]中重金属及砷盐限量标准,重金属总量≤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,羊栖菜中铜、汞、砷含量符合标准,但铅、镉含量有不同程度的超标,可能是养殖水域环境中铅、镉等金属污染所致;另外藻类可通过主动运输和被动吸收等途径,在体内蓄积海洋中的金属离子[41-42],也是海藻中金属含量超标不可忽视的因素。

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

3　结论

渤海养殖褐藻羊栖菜的主要成分为碳水化合物,包括总糖和粗纤维,含量45.77%。粗蛋白含量6.05%,检测出的16种氨基酸中呈味氨基酸含量为总氨基酸含量的49.73%,限制性氨基酸为甲硫氨酸+胱氨酸,EAA/TAA为45.01%,EAA/NEAA为 81.84%,EAAI为70.94,氨基酸组成比列均衡,为良好蛋白质来源。粗脂肪含量0.74%,包含14种脂肪酸,特征脂肪酸为C16∶0,不饱和脂肪酸含量占总脂肪酸含量的52.23%,其中花生四烯酸含量为20.82%,亚油酸和亚麻酸含量约10.83%,EPA含量5.17%,人体必需脂肪酸含量高且具有多种生理活性成分。对羊栖菜中部分微量元素含量进行分析,发现重金属铅、镉含量有超标现象,说明羊栖菜对重金属具有一定的富集现象,羊栖菜应用于食品行业时对重金属含量的把控环节应引起重视,同时可利用羊栖菜对重金属的富集功能,扩展羊栖菜在重金属吸附领域的应用。

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