裙帶菜孢子葉營養(yǎng)成分分析及品質(zhì)評價

李紅艷　王穎　劉天紅　孫元芹

摘要：【目的】明確裙帶菜孢子葉的營養(yǎng)價值，為其深加工及高值化利用提供理論依據(jù)。【方法】根據(jù)相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)，測定裙帶菜孢子葉的主要營養(yǎng)成分、氨基酸組成、脂肪酸組成、無機元素、重金屬、維生素C及巖藻黃素、甘露醇和多酚等活性物質(zhì)的含量，并進(jìn)行營養(yǎng)評價。【結(jié)果】裙帶菜孢子葉的水分含量為88.50%，干物質(zhì)中碳水化合物、粗蛋白、粗脂肪和灰分含量分別為52.52%、16.37%、2.22%和28.89%；共檢測出18種氨基酸，其中8種必需氨基酸含量占氨基酸總量的39.27%，4種呈味氨基酸占氨基酸總量的38.03%，氨基酸評分（SAA）平均為87.05；脂肪酸中多不飽和脂肪酸含量占比為45.49%；富含鈉、鉀、鈣等常量元素，含有一定的鐵、碘等微量元素和維生素C；重金屬無機砷、鉛、銅和甲基汞均未檢出；含有較高的巖藻黃素、甘露醇和多酚等活性物質(zhì)?！窘Y(jié)論】裙帶菜孢子葉具有高碳水化合物、高蛋白質(zhì)、低脂肪的特點，富含多種活性物質(zhì)，營養(yǎng)均衡，是食用和開發(fā)保健食品的良好原料。

關(guān)鍵詞： 裙帶菜孢子葉；營養(yǎng)成分；氨基酸；脂肪酸；活性成分；品質(zhì)評價

中圖分類號： S968.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-1191（2018）09-1821-06

0 引言

【研究意義】裙帶菜（Undaria pinnatifida）屬褐藻門褐藻綱海帶目翅藻科裙帶菜屬，是一種大型溫帶海洋藻類，主要分布于中國、日本和韓國的沿海地區(qū)（李裕博，2016）。2016年我國海水養(yǎng)殖裙帶菜產(chǎn)量為15.26萬t（農(nóng)業(yè)部漁業(yè)局，2018）。孢子葉是裙帶菜的繁殖器官，位于裙帶菜莖部靠近假根的部分，已有研究發(fā)現(xiàn)裙帶菜孢子葉富含膳食纖維和褐藻多糖等，具有良好的營養(yǎng)和保健功效（孫靜亞和王惠君，2008；王曉虎，2012），開發(fā)利用前景廣闊。因此，開展裙帶菜孢子葉的營養(yǎng)成分研究，對充分利用裙帶菜資源及提高裙帶菜孢子葉的經(jīng)濟價值具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】目前對裙帶菜孢子葉的研究主要集中于多糖的提取制備（朱良等，2006；張警予等，2014；董秀芳等，2015；熊欣等，2017）、酶解制備調(diào)味料（焦陽等，2016；李裕博，2016）、巖藻黃素的制備（紀(jì)曉林等，2016，2017）等方面；在營養(yǎng)成分分析方面，僅有蘇秀榕等（1994）對大連養(yǎng)殖的裙帶菜孢子葉進(jìn)行蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖和無機元素等較全面營養(yǎng)分析，認(rèn)為裙帶菜孢子葉含有一定蛋白質(zhì)、豐富的無機鹽和較高的多糖，是較好的食品原料。在其他海藻的營養(yǎng)成分分析方面，李興霞等（2010）對煙臺海域裙帶菜的營養(yǎng)成分進(jìn)行研究，結(jié)果表明，裙帶菜富含褐藻糖膠、褐藻酸和甘露醇等功能性物質(zhì)，氨基酸組成均衡，礦物質(zhì)含量豐富；侯萍等（2016）對海南常見的馬尾藻、麒麟菜、江籬和裙帶菜的蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維等營養(yǎng)成分進(jìn)行分析，認(rèn)為4種海藻均富含膳食纖維和多糖，具有深加工和高值化的潛力?！颈狙芯壳腥朦c】近年來未見對大連以外的其他地域、不同季節(jié)裙帶菜孢子葉營養(yǎng)成分的研究報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】對裙帶菜孢子葉進(jìn)行營養(yǎng)成分分析與評價，為其深加工及高值化利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

裙帶菜孢子葉于2017年5月取自山東省榮成市人和鎮(zhèn)沙口村，沖洗瀝干，用脫脂濾紙除去表面水分，適當(dāng)剪切后混合均勻，裝入樣品袋中置于-20 ℃保存?zhèn)溆?。甲苯、石油醚、氯仿、丙酮、乙醇、無水乙醚、氫氧化銨、鹽酸、硫酸、硝酸、冰乙酸、硼酸、過氧化氫、硫酸鈉、硫酸銅、硫酸鉀、重鉻酸鉀和氫氧化鈉均為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑北京有限公司；色譜甲醇和乙腈購自美國天地（TEDIA）有限公司。

主要儀器設(shè)備：L-8900全自動氨基酸分析儀（日本日立集團(tuán)）、 LC-20A液相色譜儀（日本島津集團(tuán)）、AA-6300C原子吸收分光光度計（日本島津集團(tuán)）、Prodigy Plus全譜直讀ICP發(fā)射光譜儀（美國利曼公司）、Soxtec8000索氏提取儀（丹麥福斯分析儀器公司）、Kjeltec 8400全自動定氮儀（丹麥福斯分析儀器公司）、F6010馬弗爐（路易企業(yè)有限公司）。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 營養(yǎng)成分測定

1. 2. 1. 1 常規(guī)營養(yǎng)成分 水分：直接干燥法（GB 5009.3—2016）；粗蛋白：凱氏定氮法（GB 5009.5—2016）；粗脂肪：索式抽提法（GB 5009.6—2016）；灰分：馬弗爐灰化法（GB 5009.4—2016）；碳水化合物：減差法，即100-（水分+蛋白質(zhì)+脂肪+灰分）；不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維：酶重量法（GB 5009.88—2014）。

1. 2. 1. 2 氨基酸成分 樣品加入6 mol/L鹽酸溶液水解，采用日立L-8900全自動氨基酸分析儀測定17種氨基酸；另取樣品加入5 mol/L氫氧化鈉溶液水解后，測定其色氨酸含量。

1. 2. 1. 3 脂肪酸成分 樣品酸水解后，加入內(nèi)標(biāo)甘油三酯和十一烷酸，以乙醚萃取脂質(zhì)，然后于甲醇中以三氟化硼轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲酯，氣相色譜（安捷倫GC6890）分析。

1. 2. 1. 4 無機元素、維生素C及重金屬 維生素C含量采用GB 5009.86—2016第一法高效液相色譜法測定；鉀、鈉、鐵、鋅、硒、鈣含量采用GB 5009.268—2016的電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定；銅和鉛含量采用GB/T 5009.12—2010的（石墨爐）原子吸收光譜法測定；碘含量采用GB/T 5009.267—2016的氧化還原滴定法測定；無機砷含量采用GB 5009.11—2014的液相色譜—電感耦合等離子質(zhì)譜法測定；甲基汞含量采用GB 5009.17—2014的液相色譜—原子熒光光譜聯(lián)用方法測定。

1. 2. 1. 5 活性成分 甘露醇含量采用高效液相色譜法測定（白鴻等，2011）；巖藻黃素含量采用本實驗室自建的高效液相色譜法測定（Wang et al.，2017）；多酚含量采用Folin-Denis法測定（呂成林等，2014）。

1. 2. 2 氨基酸評分及化學(xué)評分計算 將所測得必需氨基酸結(jié)果換算為1克蛋白質(zhì)中含氨基酸的毫克值，與世界糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO）建議的氨基酸評分模式和以雞蛋蛋白質(zhì)作為理想蛋白質(zhì)（World Health Organization，1985）進(jìn)行比較，并按公式分別計算氨基酸評分（SAA）（Vinay and Kanya，2008）、化學(xué)評分（SC）和必需氨基酸指數(shù)（IEAA）（中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所，1991）。

SAA=[M1M0]×100

Sc=[M1M2]×100

IEAA=[100aA×100bB×100cC×…100hHn]

式中，M1為待評蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量（mg/g N）；M0為FAO/WHO模式中蛋白質(zhì)對應(yīng)的必需氨基酸含量（mg/g N）；M2為雞蛋蛋白質(zhì)中對應(yīng)的必需氨基酸含量（mg/g N）；n為比較的氨基酸種類數(shù)；a、b、c、…、h分別為待評蛋白質(zhì)的氨基酸含量（mg/g N）；A、B、C、…、H為雞蛋蛋白質(zhì)的某一氨基酸含量（mg/g N）。

1. 3 統(tǒng)計分析

采用Excel 2010對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 一般營養(yǎng)成分測定結(jié)果

由表1可知，裙帶菜孢子葉水分含量高達(dá)88.50%；干物質(zhì)中碳水化合物含量最高（52.52%），其次為灰分和粗蛋白，分別為28.89%和16.37%，粗脂肪含量較低，僅為2.22%。

膳食纖維包括纖維素、半纖維素、戊聚糖、木質(zhì)素、果膠、樹膠等，與粗纖維相比能更客觀、準(zhǔn)確地反映食物的可利用率。裙帶菜孢子葉的可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維含量均較高，分別為17.78%和20.22%。

2. 2 氨基酸組成及評價

由表2可知，裙帶菜孢子葉共測出18種氨基酸，其中必需氨基酸8種，含量為47.42 mg/g，占氨基酸總量的39.27%，非常接近WHO/FAO推薦的理想蛋白質(zhì)模式（EAA/TAA在40.00%左右）。18種氨基酸中，谷氨酸含量最高，占氨基酸總量的14.72%，其次為天門冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸，色氨酸含量則最低，僅占氨基酸總量的0.61%。裙帶菜孢子葉中的鮮味氨基酸（天門冬氨酸、谷氨酸）和甘味氨基酸（甘氨酸、丙氨酸）占氨基酸總量的38.03%，賦予了裙帶菜孢子葉濃郁的海藻鮮味。

以SAA、SC及IEAA對裙帶菜孢子葉蛋白質(zhì)的氨基酸進(jìn)行評價，結(jié)果如表3所示。由表3中SAA可知，裙帶菜孢子葉中胱氨酸+蛋氨酸、蘇氨酸和纈氨酸含量均高于FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)，SAA平均為87.05，限制性氨基酸（氨基酸評分中得分較低的氨基酸）為色氨酸和賴氨酸；根據(jù)SC，裙帶菜孢子葉的蘇氨酸得分最高，限制性氨基酸為色氨酸和胱氨酸+蛋氨酸。

2. 3 脂肪酸組成

由表4可知，裙帶菜孢子葉的脂肪酸含量較低，但其種類豐富，脂肪酸組成以單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸為主，二者含量占脂肪酸總量的66.80%，其中ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸構(gòu)成的多不飽和脂肪酸占脂肪酸總量的45.49%。不飽和脂肪酸含量由高到低為ω-6脂肪酸>ω-9脂肪酸>ω-3脂肪酸。

2. 4 無機元素、維生素C及重金屬含量測定結(jié)果

海藻具有富集海水中無機元素的特性，因此藻體中所含無機元素種類豐富。由表5可知，裙帶菜孢子葉中常量元素鈉、鉀、鈣含量較高，分別為26.52、69.93和7.30 mg/g，也含有一定量的微量元素鐵和碘；維生素C含量95.20 mg/kg，與海黍子、鼠尾藻、海帶等褐藻的維生素C含量（陶平等，2001）相比較低。

藻類會通過主動運輸和被動吸收等途徑在體內(nèi)蓄積海洋中的金屬離子（Miao et al.，2014），因此對海洋藻類中的重金屬含量進(jìn)行分析和安全性評價顯得尤為重要。經(jīng)測定，裙帶菜孢子葉中的無機砷、鉛、銅和甲基汞均未檢出，符合GB 19643—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 藻類及其制品》中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)和GB 2762—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》的規(guī)定。

2. 5 活性成分含量測定結(jié)果

由表6可知，裙帶菜孢子葉中巖藻黃素、甘露醇和多酚3種活性物質(zhì)的含量均較高，分別為0.51、70.80和13.34 mg/g，可用于開發(fā)保健食品或提取巖藻黃素、甘露醇和多酚，實現(xiàn)高值化利用。

3 討論

裙帶菜孢子葉基本營養(yǎng)成分分析結(jié)果表明，其碳水化合物含量高于裙帶菜（40.75%～41.21%）（李興霞等，2010）和海帶（50.21%）（姚海芹等，2016），粗蛋白含量高于海帶（10.92%）和大部分裙帶菜（15.45%～16.43%），低于海黍子（19.30%）（詹冬梅等，2016）和鼠尾藻（19.35%）（吳海歌等，2008），脂肪含量低于海黍子（2.50%）和裙帶菜（3.15%～3.56%），高于鼠尾藻（0.41%）和海帶（0.71%），具有高蛋白、高碳水化合物、低脂肪的特點。與蘇秀榕等（1994）測定裙帶菜孢子葉的營養(yǎng)成分相比，本研究所測樣品的粗蛋白含量約為前者的1.84倍，碳水化合物含量偏高，脂肪和灰分含量偏低，含量有明顯差異，可能與裙帶菜孢子葉的產(chǎn)地、采集季節(jié)及檢測方法不同有關(guān)。

裙帶菜孢子葉蛋白質(zhì)的氨基酸組成豐富，共檢測出18種氨基酸。其中，谷氨酸、天門冬氨酸、丙氨酸和亮氨酸含量較高，與李興霞等（2010）檢測的裙帶菜結(jié)果一致，與蘇秀榕等（1994）檢測的結(jié)果（丙氨酸、纈氨酸、谷氨酸和天門冬氨酸含量高）略有不同，可能是由于原料的產(chǎn)地和季節(jié)導(dǎo)致這種差異。裙帶菜孢子葉的EAA/TAA高達(dá)39.27%，符合WHO/FAO推薦的理想蛋白質(zhì)模式，是優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)。

裙帶菜孢子葉的脂肪酸組成以不飽和脂肪酸為主，ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸占脂肪酸總量的45.49%，這兩類脂肪酸都是人體的必需脂肪酸，具有重要的生理功能。ω-3脂肪酸具有抑制血栓形成、降血壓、降甘油三脂、增高高密度脂蛋白膽固醇、降低低密度脂蛋白膽固醇、延緩動脈粥樣硬化、抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移等作用（吳愛春等，2009）；ω-6的花生四烯酸作為結(jié)構(gòu)脂類，廣泛存在于哺乳動物的器官、組織和肌肉中，也是多種生物活性物質(zhì)的前體（唐春華和陳韜，2009）；亞油酸是磷脂的重要組成部分，對膽固醇的代謝也有重要作用（劉祥義等，2003；李童等，2017）。綜上，裙帶菜孢子葉的脂肪酸具有較高的營養(yǎng)價值。

礦物元素是人體必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)，對維持機體正常生理功能和物質(zhì)代謝有重要作用。裙帶菜孢子葉富含鉀、鈉和鈣，其中鉀含量高于鼠尾藻（吳海歌等，2008）、裙帶菜（李興霞等，2010）和海帶（姚海芹等，2016），且鉀含量遠(yuǎn)高于鈉含量，有助于改善人體的鉀鈉平衡，對預(yù)防高血壓和心血管疾病有積極作用（劉定梅，2016）；鈣是骨骼、牙齒和軟組織結(jié)構(gòu)的重要成分，并參與機體能量代謝。裙帶菜孢子葉中還含有一定量的鐵和碘，鐵是血紅蛋白的重要成分，具有運輸氧氣、緩解貧血等功效；碘是維持人體甲狀腺功能所必需的元素（程波等，2009）。綜上，裙帶菜孢子葉含有大量人體必需的常量元素和微量元素，可作為良好的礦物質(zhì)補充劑。

裙帶菜孢子葉中的活性成分含量較高。巖藻黃素含量高于鼠尾藻（0.45±0.05 mg/g）和海黍子（0.26±0.05 mg/g）（詹冬梅等，2016），低于裙帶菜（1.362 mg/g）（萇釗等，2013）和海帶（1.0068）（姚海芹等，2016）；甘露醇含量高于鼠尾藻（4.40 mg/g）和海黍子（4.50 mg/g）（詹冬梅等，2016），低于海帶（125.5 mg/g）（姚海芹等，2016）；多酚含量高于鼠尾藻（6.48±1.02 mg/g）和海黍子（5.33±0.58 mg/g）（詹冬梅等，2016）。巖藻黃素是一種海洋類胡蘿卜素，具有抗氧化、抗肥胖、抗炎、抗癌等多種生物學(xué)活性（汪曙輝和薛長湖，2010）；甘露醇在醫(yī)學(xué)上具有降低顱壓的作用，工業(yè)上用作化學(xué)調(diào)和劑（Rupérez，2002）；褐藻多酚具有抑菌、降血脂、抗氧化、抗凝血等生物活性功能（張麗斌等，2013）。裙帶菜孢子葉中的活性成分使其具備較高的食用價值和保健功效。

4 結(jié)論

裙帶菜孢子葉具有高碳水化合物、高蛋白質(zhì)、低脂肪的特點，富含多種活性物質(zhì)，營養(yǎng)均衡，是食用和開發(fā)保健食品的良好原料。

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（責(zé)任編輯 羅 麗）