酶解海帶產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)成分分析

仇哲，孫躍春，吳海歌

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，大慶　163319；2.大連大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院）

酶解海帶產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)成分分析

仇哲1，孫躍春1，吳海歌2

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，大慶163319；2.大連大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院）

以褐藻酸鈉裂解酶降解海帶，震蕩培養(yǎng)24 h后，抽濾獲得酶解產(chǎn)物海帶泥，并將未降解的海帶經(jīng)凍干粉碎后作為對(duì)照進(jìn)行基本營(yíng)養(yǎng)成分、氨基酸及礦質(zhì)元素分析。結(jié)果表明，海帶中主要成分為多糖類，在降解過(guò)程中，海帶多糖被降解成海帶寡糖溶于水中。對(duì)相同質(zhì)量的海帶及降解后海帶成分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，海帶泥中總糖含量降低了31.55%，蛋白質(zhì)含量升高了5%，粗脂肪、粗纖維和灰分含量分別增加了109.63%、82.14%和114.37%，氨基酸組成均衡，礦物質(zhì)中K、Mg和Fe含量顯著增高、有毒金屬Pb含量甚微。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，酶解后的海帶，營(yíng)養(yǎng)成分更加均衡，各組分含量相對(duì)增加，作為飼料時(shí)更有利于動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，是一種低污染、高膳食纖維、富含礦物質(zhì)的海洋食品。

海帶；酶；營(yíng)養(yǎng)成分

海帶（Laminaria japonica Aresch）又名昆布，屬于褐藻門(mén)（phaeophyta）海帶目（Laminarales）海帶科（Laminariaceae）海帶屬（Laminaria），是一種在東方國(guó)家被人們普遍食用的大型經(jīng)濟(jì)藻類。海藻自古以來(lái)就是食品、藥品和飼料的原材料［1］。海帶不僅是一種營(yíng)養(yǎng)成分豐富的海洋食蔬，同時(shí)其富含的褐藻膠、甘露醇、碘、鹽藻多糖等經(jīng)濟(jì)成分也是醫(yī)藥保健、海藻化工和農(nóng)業(yè)肥料等行業(yè)的重要原料。

海帶中蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)以及各種維生素含量豐富，同時(shí)含有大量的不含氮有機(jī)化合物以及刺激動(dòng)物生長(zhǎng)的活性成分［2］。海帶具有一種特殊的海腥味，可作為水產(chǎn)養(yǎng)殖的飼料添加劑，改善飼料的適口性。研究表明，食用海藻可改善水產(chǎn)動(dòng)物的應(yīng)激反應(yīng)和抗病性，增強(qiáng)其天然防御功能［3］。作為一種既富含礦物質(zhì)又有風(fēng)味的飼料添加劑，海帶可提高對(duì)水陸動(dòng)物的引誘性，增強(qiáng)其抗病能力。海帶中的褐藻糖膠、海帶淀粉及海藻酸鹽等多糖不易被腸道消化［4］，大大限制了海帶的利用，可以將海帶中褐藻膠進(jìn)行降解，降低其粘性，使其易溶于水，這樣海帶在海產(chǎn)品養(yǎng)殖、餌料應(yīng)用方面將得到進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)利用。對(duì)酶法降解海帶的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行了全面的分析，分析其潛在的使用價(jià)值，為海帶的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和深加工提供有力的依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料及預(yù)處理

實(shí)驗(yàn)所用海帶采集于大連開(kāi)發(fā)區(qū)附近海域。采集到的海帶先用自來(lái)水洗凈表面泥沙和附著物，然后剪成1 cm2的小塊。取部分海帶小塊置于錐形瓶中，加入定量蒸餾水，再加入水體積4%量的褐藻膠裂解酶，降解24 h后，混合物經(jīng)減壓抽濾得海帶降解物，以冷凍干燥法干燥后研磨成粉，再取未降解海帶直接凍干后研磨成粉，作為對(duì)照，進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分分析。

1.2實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

1.2.1試劑

海藻酸鈉，硝酸鈉，氯化鈉，硫酸鎂，硫酸亞鐵，磷酸二氫鉀，硫酸銅，硫酸鉀，硫酸，30%過(guò)氧化氫，混合指示劑：甲基紅和溴甲酚綠臨用混合，鹽酸，硼酸，氫氧化鈉，元素標(biāo)準(zhǔn)樣品，石油醚，丙酮，優(yōu)級(jí)純硝酸。

1.2.2儀器

半微量凱式定氮儀、加熱電爐、TAS—986原子吸收分光光度計(jì)、KJ-B型空氣壓縮機(jī)、GM-0501型電熱板、RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、DHG-9101ISA型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、SX2-4-13箱式電阻爐、BS223S電子天平、L-8900氨基酸自動(dòng)分析。

1.3分析方法

1.3.1粗蛋白含量測(cè)定

半微量凱氏定氮法［5］，即分別稱取0.1 g樣品，與催化劑硫酸銅和硫酸鉀混合均勻后，加入10 mL硫酸，在電爐上加熱，反應(yīng)過(guò)程中加入少量H2O2，反應(yīng)至溶液成亮藍(lán)綠色后，繼續(xù)反應(yīng)半小時(shí)至反應(yīng)完全后，通過(guò)半微量凱氏定氮儀蒸餾后滴定。

1.3.2粗脂肪測(cè)定

索氏抽提法［5］，即稱取2 g樣品用濾紙包好，置于盛有石油醚的燒杯中浸泡過(guò)夜，然后在60±2℃的烘箱中烘至恒重，放入干燥器中冷卻后稱重，然后放入索氏抽提裝置中，恒溫水浴90～95℃，進(jìn)行回流抽提，抽提大約6～8小時(shí)，至檢測(cè)滴出的提取液無(wú)油跡為止，放通風(fēng)處揮干石油醚，再用烘箱烘至恒重，稱重。

1.3.3灰分測(cè)定

干法灰化法［6］，即稱取干燥的樣品2 g置于處理好的坩堝中，在電爐上加熱到微沸，使樣品炭化完全，然后將樣品放入馬弗爐中煅燒3 h以上，灼燒至灰分呈白色或淺灰色、無(wú)碳粒存在且達(dá)到恒重，準(zhǔn)確稱重。

1.3.4粗纖維測(cè)定

酸堿消煮重量法［7］，即向100 mL 0.13 mol·L-1硫酸中加入樣品1 g，使其盡快沸騰，保持沸騰30 min，使反應(yīng)完全，然后用濾鍋抽濾，殘?jiān)脽崴礈?次，加入丙酮，使其覆蓋殘?jiān)?，靜置后抽濾掉丙酮，使殘?jiān)鼡]干，再以100 ml 0.23 mol·L-1氫氧化鈉進(jìn)行消解，熱水洗至中性后，用丙酮抽濾，在干燥箱中干燥至恒重，然后灰化。

1.3.5礦質(zhì)元素測(cè)定

火焰原子吸收分光光度法［2］，濕法消解，稱取0.2 g樣品置于盛有10 mL硝酸的小燒杯中，慢慢加熱至溶液變?yōu)闇\黃色，消化完全，加水25 mL以除去殘余的硝酸，轉(zhuǎn)移液體至容量瓶中定容，再以濾紙過(guò)濾后待用，再以原子吸收分光光度法測(cè)定其中各元素的含量。

1.3.6氨基酸分析

鹽酸水解，氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定［8］。

1.3.7總糖含量測(cè)定

減差法，即100-（蛋白質(zhì)＋粗脂肪＋灰分+粗纖維）［9-10］。

1.4數(shù)據(jù)分析處理

所有數(shù)據(jù)都以均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析以SPSS 21軟件進(jìn)行分析。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1主要營(yíng)養(yǎng)成分分析

本研究測(cè)定了經(jīng)褐藻酸鈉裂解酶處理后的海帶與未處理的海帶營(yíng)養(yǎng)成分，結(jié)果如表1：

表1　兩組海帶基本營(yíng)養(yǎng)成分（以100 g干重計(jì)）Table 1Main nutritional components of Laminaria japonica（per 100g dry weight）

從表1中我們可以看出，海帶中主要營(yíng)養(yǎng)成分為多糖類物質(zhì)，占藻體干重的59.70%，脂肪含量較低，粗蛋白和粗纖維含量則相對(duì)較高；經(jīng)海藻酸鈉裂解酶降解后，降解后海帶中總糖含量下降，灰分含量上升，蛋白質(zhì)和脂肪含量略有增加，粗纖維含量增加到17.74%。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，在酶降解的過(guò)程中，主要降解物質(zhì)是海帶中的褐藻膠等多糖類物質(zhì)，變成小分子寡糖溶于水中，剩余組分則富集在海帶泥中，所以對(duì)相同質(zhì)量的海帶及降解后海帶營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析，海帶泥中各組分含量均有所增加。

海帶在開(kāi)發(fā)利用的過(guò)程中，其中的褐藻膠會(huì)導(dǎo)致使水體發(fā)粘，影響海帶作為水產(chǎn)餌料在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用，而通過(guò)酶解方法，使海帶中多糖降解為易溶于水的寡糖，這樣就不會(huì)導(dǎo)致海水發(fā)粘，且有利于動(dòng)物攝食和生長(zhǎng)，增強(qiáng)了海帶在海產(chǎn)品養(yǎng)殖飼料中的應(yīng)用。海帶中脂肪、蛋白質(zhì)、粗纖維、礦質(zhì)元素等都是動(dòng)物需要的營(yíng)養(yǎng)成分，海帶經(jīng)酶解后，各種營(yíng)養(yǎng)成分都富集在海帶泥中且含量有所提高，這樣就增強(qiáng)了動(dòng)物對(duì)海帶營(yíng)養(yǎng)成分的利用，使其更好的吸收。

2.2氨基酸組成及其營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)

海帶中氨基酸含量豐富，呈味氨基酸甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸及天冬氨酸含量較高，因此，海帶具有濃郁的海藻鮮味，可以作為許多水產(chǎn)動(dòng)物飼料的天然調(diào)味劑。對(duì)海帶及降解海帶中18種氨基酸進(jìn)行分析，計(jì)算每種氨基酸的含量，分析氨基酸變化。

結(jié)果如表2所示，每100 g海帶及海帶酶解產(chǎn)物的干品中，酶解后海帶的氨基酸總量為9.637 g，比海帶組8.628 g增加了11.69%，必需氨基酸含量增加9.03%，必需氨基酸與總氨基酸的比值達(dá)到34.94%。賴氨酸含量降低，分析認(rèn)為在酶解過(guò)程中一些糖蛋白被降解而溶于水所致。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，酶解后氨基酸及6種必需氨基酸含量升高，提高了海帶的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，使其更有利于作為動(dòng)物餌料應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中。

表2　海帶氨基酸組成Table 2Amino acid composition of Laminaria japonica

續(xù)表2　海帶氨基酸組成Continued table 2Amino acid composition of Laminaria japonica

2.3礦質(zhì)元素分析

對(duì)海帶中的常量元素和微量元素進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　海帶中主要礦質(zhì)元素含量（mg·g-1）Table 3Minerals content of Laminaria japonica

海洋中含有大量的礦物質(zhì)，海藻可通過(guò)細(xì)胞表面多糖來(lái)吸附無(wú)機(jī)物質(zhì)，使其富含礦物質(zhì)和微量元素［4］。鉀是維持離子平衡和組織興奮性的重要離子之一，鎂離子可維持滲透平衡，銅是細(xì)胞色素抗氧化酶等酶系的組成，鋅是許多金屬酶的組成部分，也是一種膜穩(wěn)定劑，刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。這些離子間相互協(xié)調(diào)，可增強(qiáng)機(jī)體免疫功能。

由表3可知，降解后海帶中Mg、K、Fe、Zn、Cu、Mn都有所提高，其中K和Fe的含量顯著升高，分別為未降解海帶的3.2倍和0.8倍。降解后海帶中有害重金屬Pb的含量甚微，低于限量要求。以上數(shù)據(jù)說(shuō)明，相同質(zhì)量的降解后海帶中礦質(zhì)元素含量升高，有害重金屬含量下降，因此海帶泥作為動(dòng)物飼料或添加劑時(shí)，既能滿足動(dòng)物對(duì)礦質(zhì)的需求，又具有較高的安全性。

3　結(jié)論與討論

海帶是具有較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的海藻，其營(yíng)養(yǎng)成分因種類、生長(zhǎng)海域等許多因素而異，主要成分包括碳水化合物和灰分，海藻中灰分含量常常高于陸地蔬菜。海帶經(jīng)酶解后，多糖的含量下降，降低了海帶的膠性，其余營(yíng)養(yǎng)成分比例相對(duì)升高，營(yíng)養(yǎng)更加均衡，更有利于水生動(dòng)物的攝食和消化；蛋白質(zhì)中氨基酸構(gòu)成較合理，脂肪含量較低；礦物質(zhì)元素含量有所提高，常量元素K、Mg和微量元素Fe、Zn增加顯著。因此，酶解后的海帶營(yíng)養(yǎng)更加均衡，同質(zhì)量下?tīng)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量更高，有利于提高動(dòng)物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的效率，使得降解后海帶更適于作為動(dòng)物飼料或飼料添加劑，酶解海帶提高了海帶的價(jià)值，開(kāi)闊了海帶在水產(chǎn)養(yǎng)殖的應(yīng)用，為海帶的進(jìn)一步研究和利用提供了依據(jù)。

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Nutritional Components Analysis of Degraded Laminaria japonica by Sodium Alginate Lyase

Qiu Zhe1，Sun Yuechun1，Wu Haige2
（1.College of Life Science and Technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing163319；2.College of Life Science and Technology，Dalian University）

The Laminaria japonica was degraded by Sodium alginate lyase after shake culture for 24 hours，the paste，enzymatic hydrolysate，was obtained by suction filtration，and their basis nutritional components，AA and mineral elements were analyzed using the undegraded grind frozen Laminaria japonica as the control group.The results showed that polysaccharide was the main ingredient in Laminaria japonica，it was degraded to soluble oligosaccharides into water.The analysis results indicated that the total sugar content of the paste was reduced by 31.55%，the protein content was increased by 5%，the crude fat，crude fiber and ash content was significantly increased by 109.63%，82.14%and 109.63%respectively.The amino acid composition of Laminaria japonica was even and K，Mg and Fe content was increased significantly，at the same time，Pb，the poison metal was very little.The results showed that the nutritional components of Laminaria japonica after enzymolysis were more even，the their contents relatively increased.As feed，it was helpful for animals to absorb and was a marine food with low pollution，high fiber，and rich in minerals.

Laminaria japonica；enzyme；nutritional components

S856.5

A

1002-2090（2016）02-0060-04

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.02.012

2015-03-08

大連市科學(xué)技術(shù)基金（2013J21DW002）。

仇哲（1990-），女，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院2012級(jí)碩士研究生。

孫躍春，男，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，E-mail：sunyc1970@sina.com；吳海歌，女，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，E-mail：haige-hu@163.com